-
Technisches Umfeld:
-
Die
Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für eine längs- und/oder
neigungsverstellbare Lenksäule
eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem in der Verriegelungsstellung
karosserieseitig festgelegten, mit mindestens einem Formschlusselement
versehenen Eingriffsglied und einem mit der Lenksäule fest
verbundenen mit mindestens einem korrespondierenden Formschlusselement
versehenen Rastglied, bei dem Eingriffsglied und Rastglied durch
eine Betätigungsvorrichtung
in eine Verriegelungsstellung, in der ihre jeweiligen Formschlusselemente
sich in einer Eingriffsstellung miteinander befinden, und eine Lösestellung,
in der die Formschlusselemente sich außer Eingriff befinden, bringbar
sind.
-
Stand der Technik:
-
Längs- und/oder
neigungsverstellbare Lenksäulen
in Kraftfahrzeugen sind in heutiger Zeit allgemein üblich, wobei
auf Grund der Verstellungsmöglichkeit
jede derartige Lenksäule
mit einer Verriegelungsvorrichtung versehen sein muss, die im Falle
eines Unfalls die festgelegte Position der Lenksäule auch unter erhöhten Beanspruchungen
sicherstellt, damit an der Lenksäule
vorhandene Airbagsysteme zuverlässig
funktionieren.
-
Bei
verstellbaren Lenksäulenvorrichtungen sind
hierfür
oftmals neben den üblichen
auf den Einsatz von Reibungskräften
basierenden Feststellvorrichtungen Verriegelungsvorrichtungen vorgesehen, die
gemeinsam mit der Klemmvorrichtung betätigt werden, jedoch zur Aufnahme
erhöhter
Presskräfte mit
formschlüssigen
Eingriffsgliedern an Lenksäule und
Karosserie versehen sind. Die verwendeten Formschlusselemente sind
oftmals als Zahnleisten gestaltet, deren einzelne Zähne im Verriegelungsfall in
Eingriff gebracht werden.
-
Dabei
stellt sich die Problematik, dass bei bestimmten Lenksäuleneinstellungen
die Zahnelemente der Eingriffsglieder auch in eine Kopf- auf Kopfstellung
zueinander gelangen können,
so dass die gewählte
Lenksäulenposition
nicht verriegelbar ist. Der Fahrzeugnutzer muss dann durch eine
entsprechende Verstellung der Lenksäule einen erneuten Verriegelungsvorgang
in veränderter
Lenksäulenposition
durchführen,
was unter Komfortgesichtspunkten nachteilig ist.
-
Technische Aufgabe:
-
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Verriegelungsvorrichtung für eine längs- und/oder neigungsverstellbare
Lenksäule
eines Kraftfahrzeuges mit den oben angeführten gattungsgemäßen Merkmalen
dahingehend weiterzuentwickeln, dass durch die erfindungsgemäße Lehre
eine Kopf- auf Kopfstellung der ineinander zu bringenden Formschlusselemente
ausgeschlossen ist. Darüber
hinaus soll die Verriegelungsvorrichtung in ihrer konstruktiven
Gestaltung einfach aufgebaut und somit kostengünstig herstellbar sein. Die
Bereitstellung ausreichend großer
Haltekräfte
im Crashfall zur sicheren Funktion eines Airbags sind ebenfalls
sicherzustellen, wobei die Verriegelungsvorrichtung darüber hinaus
möglichst geringe
Betätigungskräfte und
Betätigungswege
zwischen dem geöffneten
und fixierten Zustand aufweisen soll. Darüber hinaus soll das gesamte
System platzsparend und aus möglichst
wenig zusätzlichen Komponenten
herstellbar sein.
-
Lösung
der Aufgabe:
-
Die
Lösung
der gestellten Aufgaben ergibt sich in Zusammenschau mit den gattungsbildenden Merkmalen
des Anspruches 1 aus der im kennzeichnenden Teil offenbarten technischen
Lösung.
-
Erfindungswesentlich
ist dabei, dass die Verriegelungsvorrichtung einen durch die Betätigungsvorrichtung
drehbaren Klemmbolzen mit einer zur Klemmbolzenlängsachse außermittig in einem gekröpften Bereich
angeordneten Führungsfläche aufweist,
durch die bei Drehung des Klemmbolzens das Eingriffsglied gegen
die Kraftwirkung eines Federelementes aus seiner Verriegelungsstellung
in seine Lösestellung
bringbar ist, und wobei die Führungsfläche in einer
länglichen
Ausnehmung des Eingriffgliedes angeordnet ist, deren Längserstreckung
in einer parallel zur Formschlussebene der Formschlusselemente liegenden
Ebene liegt. Der Klemmbolzen dient gleichzeitig als Betätigungselement
für die
parallel zur Verriegelungsvorrichtung vorhandene Klemmvorrichtung,
durch die mittels Reibungsklemmung die Lenksäule zusätzlich fixiert wird.
-
Durch
die Kröpfung
des Klemmbolzens kann die Verbindung zwischen Eingriffsglied und
Rastglied unter Zuhilfenahme der Kraftwirkung des Federelementes
leicht in der entsprechenden Verrastungsstellung hergestellt werden.
Stellt sich dabei eine Kopf- auf Kopfstellung ein, führt das
Rastsegment des Eingriffsgliedes unter Zuhilfenahme der Federwirkung
eine nachführende
Bewegung um den entsprechenden Zahnkontakt durch seine der Lagerung in
der länglichen
Ausnehmung aus und senkt sich dann in die entsprechend vorhandene
Zahnlücke
ein.
-
Die
Betätigung
des Klemmbolzens ist durch die außermittig angeordnete Führungsfläche in Verbindung
in ihrem Betätigungsgefühl eindeutig,
wobei die Anordnung der Führungsfläche in der
länglichen Ausnehmung
des Eingriffgliedes die nachführende Bewegung
ermöglicht.
Die Verwendung entsprechender Formschlusselemente in Form von Zahnsegmenten
stellt sicher, dass im Falle eines Unfalls die hohen Crashkräfte problemlos
aufgenommen werden können.
-
Weiter
gehende besondere Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung
ergeben sich zusammen mit der technischen Lehre des Hauptanspruches
1 aus den auf diesen rückbezogenen
Unteransprüchen.
-
Es
hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, die Führungsfläche als
Bestandteil eines Nockenbauteils des Klemmbolzens auszugestalten.
Ein derartiger Klemmbolzen mit Nockenbauteil lässt sich relativ preisgünstig herstellen
und ist in seiner Funktion zuverlässig.
-
Die
Ausbildung der Ausnehmung des Eingriffsgliedes als Langloch stellt
im Hinblick auf die Beseitigung einer eventuell vorhandenen Kopf-
auf Kopfstellung zwischen Eingriffsglied und Rastglied die entsprechende
Beseitigung dieser Stellung in Folge der vorgegebenen Zwangsbewegung
innerhalb des Langloches zuverlässig
sicher.
-
Die
Ausbildung der Formschlusselemente mit Verzahnungen ist dabei kostengünstig herstellbar und
gewährleistet,
dass die entsprechenden Crashkräfte
zuverlässig
aufgenommen werden können.
-
Aus
Gründen
der Baumaßökonomie
kann es dabei vorteilhaft sein, Eingriffsglied und Rastglied mit zwei
parallel nebeneinander angeordneten Zahnreihen auszustatten. Die
nebeneinander angeordneten Zahnreihen können dabei in ihrer Zahnteilung
um einen halben Zahn versetzt angeordnet sein. Durch diese Maßnahme können in
jeder Lage der zueinander angeordneten Zahnreihen diese zumindest
zur Hälfte
in die linke bzw. rechte Zahnreihe einrasten, bevor im Crashfall
durch die auftretenden hohen Kräfte
auch die jeweils noch nicht in Eingriff befindliche Zahnreihe in
Eingriff gezogen wird. Eine unterschiedliche Zahnschrägung unterstützt zusätzlich einerseits
die Einrastung der Zähne
ineinander und sichert darüber
hinaus durch den entsprechenden Formschluss die Kraftaufnahme im
Crashfall.
-
Es
kann zusätzlich
von Vorteil sein, wenn das Eingriffsglied mit mindestens einer Anschlagfläche zur
Abstützung
des Eingriffsgliedes am Klemmbolzen in Richtung auftretender Crashbelastungskräfte versehen
ist.
-
Figurenbeschreibung:
-
Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des
Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
-
Es
zeigt:
-
1 eine
perspektivische Ansicht der erfindungswesentlichen Elemente einer
Verriegelungsvorrichtung für
eine längs-
oder neigungsverstellbare Lenksäule
eines Kraftfahrzeuges in ihrer Verriegelungsposition,
-
2 die
Verriegelungsvorrichtung der 1 in ihrer
entriegelten Löseposition
und
-
3 eine
perspektivische Draufsicht auf wesentliche Bauelemente der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung
aus den 1 und 2.
-
In
den Figuren ist eine Verriegelungsvorrichtung für eine längs- und/oder neigungsverstellbare Lenksäule gezeigt,
bei der die Lenksäule 1 in
einem Lenksäulengehäuse 11 gelagert
ist. Das Lenksäulengehäuse 11 ist
durch geeignete Lagerungen in seiner Neigung verstellbar, wobei
gleichzeitig eine Längsverstellung
der Lenksäule
gegeben sein kann. Zur Festlegung der Lenksäule 1 inklusive Lenksäulengehäuse 11 in
einer vom Fahrer gewählten
Einstellposition dient eine in ihrer Gesamtheit mit 2 bezeichnete Betätigungsvorrichtung.
-
An
der Betätigungsvorrichtung
ist ein Handhebel 12 befindlich, mit dessen Hilfe ein zur
Betätigungsvorrichtung 2 gehörender Klemmbolzen 3 um die
Mittellängsachse
des Klemmbolzens 3 verdreht werden kann. Die Bewegung des
Handhebels 12 bewirkt dabei gleichzeitig die Betätigung einer
nicht erfindungswesentlichen und von daher in den Zeichnungen nicht
näher spezifizierten
Feststellvorrichtung, die durch den Einsatz von Reibungskräften eine für normale
Beanspruchung ausreichende Feststellkräfte zur Fixierung einer gewählten Lenksäulenposition
bereitstellt. Im Falle eines Unfalls werden jedoch auf die Lenksäulenbaugruppe
gegebenenfalls Crashkräfte
wirksam, die durch die reibungskraftbasierte Feststellvorrichtung
nicht mehr in ausreichendem Maße
aufgenommen werden können,
so dass eine Fixierung der Lenksäulenbaugruppe
nicht mehr so gewährleistet
ist, dass die im Lenkrad eingebauten Airbagsysteme zuverlässig funktionieren
können.
-
Aus
diesem Grunde hat es sich in der Praxis bewährt, längs- und neigungsverstellbare
Lenksäulen
mit einer zusätzlichen
Verriegelungsvorrichtung auszustatten, bei der durch Formschlusselemente auch
erhöhte,
im Falle eins Unfalls auftretende Crashkräfte aufgenommen werden können und
die gewählte
Lenksäulenposition
auch unter diesen Rahmenbedingungen zuverlässig festgelegt bleibt.
-
Die
Gestaltung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung
sieht im vorliegenden Ausführungsbeispiel
der 1 bis 3 zur Lösung der Aufgabe vor, dass
zur Vorrichtung ein in der Verriegelungsstellung der Verriegelungsvorrichtung
karosserieseitig festgelegtes Eingriffsglied 7 gehört, welches mit
zwei parallel nebeneinander angeordneten Formschlusselementen 9a und 9b versehen
ist. Das Eingriffsglied 7 ist benachbart der Formschlusselemente 9a und 9b mit
einem Lagerteil 13 versehen, welches mit einer länglichen
Ausnehmung 14 versehen ist, durch welche der Klemmbolzen 3 der
Betätigungsvorrichtung 2 hindurchgreift.
-
An
seiner den Formschlusselementen 9a und 9b abgewandten,
gegenüber
liegenden Seite ist das Lagerteil 13 mit einer vorspringenden
Haltenase 15 versehen, die in Kontakt mit einem Führungsstift 16 steht,
so dass die Formschlusselemente 9a und 9b eine
Hebebewegung in Richtung des Pfeiles P in 1 ausführen können. Die
Hebebewegung in Richtung des Pfeiles P wird durch eine als Nockenbauteil 5 ausgebildete
Führungsfläche an einem
gekröpften
Bereich des Klemmbolzens 3 bewirkt.
-
Als
korrespondierendes Eingriffselement für die Formschlusselemente 9a und 9b des
Eingriffsgliedes 7 ist am Lenksäulengehäuse 11 auf der Außenkontur
ein mit zwei Formschlusselementen 8a und 8b versehenes
Rastglied 6 angeordnet. Das Rastglied 6 ist am
Lenksäulengehäuse 11 festgelegt und
mit diesem im Rahmen der Verstellbarkeit der Lenksäule 1 in
unterschiedliche Positionen bringbar. Ist vom Fahrzeugnutzer eine
bestimmte Lenksäulenposition 1 festgelegt
worden, so werden durch die Betätigungsvorrichtung 2 mittels
des Handhebels 12 die Formschlusselemente 9a und 9b des
Eingriffsgliedes 7 mit den Formschlusselementen 8a und 8b des
Rastgliedes 6 so in Kontakt gebracht, dass die an beiden
Formschlusselementen vorhandenen Verzahnungen miteinander in Eingriff
kommen.
-
Zur
Unterstützung
der Eingriffsbewegung ist an der Verriegelungsvorrichtung ein Federelement 10 vorhanden,
welches als Ringfederelement mit zwei Federarmen ausgestattet ist,
wobei sich der eine Federarm am Führungsstift 16 abstützt und
der andere Federarm auf der Oberseite des Eingriffsgliedes 7 zur
Anlage kommt. Die Anordnung der Feder bewirkt eine Federkraft entgegen
der Richtung des Pfeiles P aus 1 und unterstützt somit
die Bewegung des Eingriffsgliedes 7 in die Verrastungsstellung
zwischen diesem und dem Rastglied 6.
-
Durch
das Vorhandensein des Federelementes 10 in Verbindung mit
der Längsausdehnung
der Ausnehmung 14 ist bei einer theoretisch möglichen Kopf-
auf Kopfstellung der Verzahnungselemente der Formschlusselemente 8a, 8b und 9a, 9b eine
Bewegung parallel zur Formschlussebene der Formschlusselemente in
Richtung des Pfeiles Q in 1 möglich. Die
Kombination dieser erfindungsgemäßen Elemente
bewirkt ein automatisches Hineinrutschen der an den Formschlusselementen
vorhandenen Zahnsegmente ineinander, so dass in der Verriegelungsstellung
eine zuverlässige
Verrastung und somit eine Kraftübertragungsmöglichkeit
für eventuell
auftretende Kräfte
vorhanden ist.
-
Aus
den 1 und 2 wird darüber hinaus deutlich, dass die
Verzahnungen an den Formschlusselementen 8 und 9 unsymmetrisch
ausgebildet sind. In Richtung der auftretenden Crashkräfte, d. h.
in Pfeilrichtung R in 1 besitzen die einzelnen Zähne der
Formschlusselemente eine steilere Steigung als diejenige der sich
daran anschließenden Zahnflanke.
Die unterschiedliche Ausbildung der Zahnschrägung unterstützt im vorliegenden
Fall die Aufnahme entsprechender Presskräfte, wobei gleichzeitig vorteilhaft
ist, dass sich das Eingriffsglied unter Belastung direkt im nicht
gekröpften
Bereich des Klemmbolzens 3 abstützt und somit das Biegemoment
auf den Bolzen im Belastungsfall reduziert.
-
Darüber hinaus
kann es vorteilhaft sein, wenn die beiden Formschlusselemente 8a und 9a gegenüber den
auf einer parallelen Bahn angeordneten Formschlusselementen 8b und 9b um
eine halbe Zahnteilung versetzt zueinander angeordnet sind. Die
Klemmbolzenausgestaltung in Verbindung mit der Ausnehmung 14 ermöglicht dabei
eine quer zum Klemmbolzen stattfindende Wippbewegung des Eingriffsgliedes 7,
so dass für
jede Verriegelungsstellung zumindest eine Hälfte der Formschlusselemente,
d. h. entweder die Formschlusselemente 8a und 9a oder
die Formschlusselemente 8b und 9b miteinander
in Eingriff kommen. Die Wippbewegung entspricht einer Drehbewegung
um eine in der 1 angegebene, senkrecht zur
Eingriffsebene der Formschlusselemente angeordnete Drehachse 19.
-
Sollten
auf die Verriegelungsvorrichtung im Falle eines Unfalls besondere
Crashkräfte
einwirken, so ermöglicht
die Wippbewegung des Eingriffsgliedes 7 ein Hineinziehen
der nicht vollständig
in Eingriff befindlichen Formschlusselemente, so dass eine zuverlässige Kraftaufnahme
und Weiterleitung im Falle eines Unfalls gegeben ist.
-
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
der 1 bis 3 ist die Verriegelungsvorrichtung
an einem Lenksäulengehäuse angeordnet,
welches in axialer Richtung verstellbar ist. Selbstverständlich ist eine
mit den gleichen erfindungswesentlichen Merkmalen ausgestattete
Verriegelungsvorrichtung auch für
eine Vertikalverstellung eines Lenksäulengehäuses konzipierbar und darüber hinaus
natürlich
auch für
eine kombinierte Axial- und Vertikalverstellung geeignet. Im Zusammenhang
mit dem Erfindungsgedanken ist insbesondere ergänzend von Vorteil, dass eine
mögliche
Kopf- auf Kopfstellung der an den Formschlusselementen 8a, 8b und 9a, 9b vorhandenen
Zahnsegmente nicht zu einem Blockieren des Klemmmechanismus führt, welches
zwangsläufig eine
Neueinstellung der Lenksäulenposition
durch den Fahrzeugnutzer zur Folge hätte. Die Betätigung des
Handhebels 12 führt
für den
Kraftfahrzeugnutzer somit jederzeit zu einem definierten Verriegelungszustand
der Lenksäule 1 bzw.
des Lenksäulengehäuses 11 in
jeder beliebigen Position des Lenksäulenverstellbereiches.
-
- 1
- Lenksäule
- 2
- Betätigungsvorrichtung
- 3
- Klemmbolzen
- 5
- Nockenbauteil
- 6
- Rastglied
- 7
- Eingriffsglied
- 8a
- Formschlusselement
Rastglied
- 8b
- Formschlusselement
Eingriffsglied
- 9a
- Formschlusselement
Rastglied
- 9b
- Formschlusselement
Eingriffsglied
- 10
- Federelement
- 11
- Lenksäulengehäuse
- 12
- Handhebel
- 13
- Lagerteil
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Haltenase
- 16
- Führungsstift
- 17
- Kontaktfläche
- 18
- Anschlagfläche
- 19
- Drehachse