DE102010050015A1

DE102010050015A1 - Feststellvorrichtung für verstellbare Kraftfahrzeuglenksäule

Info

Publication number: DE102010050015A1
Application number: DE102010050015A
Authority: DE
Inventors: Kay-Uwe Grams
Original assignee: ZF Lenksysteme Nacam GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering Bremen GmbH
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2012-05-03
Anticipated expiration: 2030-11-03
Also published as: DE102010050015B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Feststellvorrichtung für eine zumindest entlang einer ersten Verstellrichtung (8) verstellbare Kraftfahrzeuglenksäule, umfassend eine Stelleinheit (4) mit Spannbolzeneinrichtung und Betätigungshebel (5) sowie eine Trageinheit (4) mit einem karosseriefesten Klemmleistenelement (11). Dabei umfasst die Spannbolzeneinrichtung einen Spannbolzen (10) sowie zueinander formkorrespondierende Gleitfunktionsflächen (15, 16), die durch gegenseitige Relativverdrehung mittels des Betätigungshebels (5) zwischen einer mit der Öffnungsstellung der Feststellvorrichtung korrespondierenden Öffnungsrelativposition und einer mit der Verriegelungsstellung der Feststellvorrichtung korrespondierenden Verriegelungsrelativposition hin und her bewegbar sind. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Feststellvorrichtung dadurch aus, dass die rastelementseitige Gleitfunktionsfläche (16) als im Wesentlich linear prismatisch geformte Oberflächenkontur des trageinheitsseitigen Klemmleistenelements (11) ausgebildet und entlang der Verstellrichtung (8) angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Feststellvorrichtung ermöglicht eine maßgebliche Verringerung der Anzahl der Bauteile einer Lenksäulen-Feststellvorrichtung. Ferner lassen sich Baugruppenmasse, der von der Feststellvorrichtung insbesondere in Axialrichtung des Spannbolzens beanspruchte Bauraum, sowie die Herstellungs- und Montagekosten reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feststellvorrichtung für eine verstellbare Kraftfahrzeuglenksäule, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Anpassung an die Sitzposition bzw. Körpergröße des jeweiligen Fahrers sind Kraftfahrzeuge zumeist mit verstellbarer Lenkradstellung bzw. mit einer verstellbaren Lenksäule ausgestattet. Verstellbare Lenkräder bzw. Lenksäulen können dabei häufig sowohl in der vertikalen Richtung, als auch entlang der Lenksäulenachse vor und zurück verstellt werden. Der Fahrzeugführer kann das Lenkrad bei derartigen verstellbaren Lenksäulen somit in eine für ihn bequeme Höhen- und ggf. Abstandsposition zum Oberkörper bringen. Hierbei wird die zur Verstellung gelöste Lenksäulenverriegelung nach erfolgter Lenkradeinstellung mittels einer Feststellvorrichtung wieder arretiert, um eine unerwünschte selbsttätige Verstellung der Lenkradposition zu unterbinden.
Aus dem Stand der Technik bekannte Feststellvorrichtungen für verstellbare Lenksäulen umfassen üblicherweise eine mit der Lenksäule verbundene Stelleinheit und eine an die Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs angebundene Trageinheit. Dabei sind Stelleinheit und Trageinheit zum Zweck der Verstellung der Lenksäule – nach dem Lösen bzw. Entspannen einer Spannbolzeneinrichtung – gegeneinander verschiebbar, um auf diese Weise die Einstellung der Lenkradposition durch den Nutzer im Hinblick auf dessen persönliche Präferenzen zu ermöglichen. Nachdem der Nutzer auf diese Weise die persönlich präferierte Lenkradposition gefunden und eingestellt hat, wird die eingestellte Position durch Schließen bzw. Spannen der Spannbolzeneinrichtung wieder fixiert.
Hierbei werden konstruktiv hohe Ansprüche an die Funktionalität der Feststellvorrichtung gestellt. So soll einerseits die Öffnungs- ebenso wie die Schließbewegung der Feststellvorrichtung möglichst leichtgängig erfolgen, um bei der Betätigung durch den Nutzer einen möglichst geringen Kraftaufwand zu verursachen. Andererseits ist es erforderlich, dass die beim Schließen der Feststellvorrichtung aufgebauten Haltekräfte ausreichend groß sind, um den während des Betriebs des Kraftfahrzeugs am Lenkrad auftretenden Kräften standzuhalten Bei gattungsgemäßen, aus dem Stand der Technik bekannten Feststellvorrichtungen umfasst die Spannbolzeneinrichtung üblicherweise ein auf den Spannbolzen gefädeltes, mit dem Betätigungshebel rotatorisch verbundenes Spannelement sowie ein ebenfalls auf den Spannbolzen gefädeltes Rastelement. Hierbei weisen die einander zugewandten Stirnseiten von Spannelement und Rastelement jeweils formkorrespondierende Gleitfunktionsflächen auf, die so ausgebildet sind, dass Spannelement und Rastelement bei Relativverdrehung mittels des Betätigungshebels gegeneinander ihren gegenseitigen, axialen Abstand auf dem Spannbolzen verändern. Durch diese Veränderung des axialen Abstands zwischen Spannelement und Rastelement erfolgt somit das Spannen bzw. Entspannen des Spannbolzens, und damit die Entriegelung des Lenkrads bzw. der Lenksäule und – nach deren Verstellung – wieder die Arretierung von Lenkrad bzw. Lenksäule in der gewünschten Verstellposition.
Derartige Feststellvorrichtungen, wie sie beispielsweise aus den Druckschriften DE 601 08 819 T2 und DE 10 2006 054 455 A1 bekannt sind, haben sich zwar funktionell im Prinzip bewährt. Allerdings benötigen derartige aus dem Stand der Technik bekannte Feststellvorrichtungen infolge der Mehrzahl der auf dem Spannbolzen in axialer Abfolge aufgefädelten Einzelteile des Klemmmechanismus nicht unerheblichen Bauraum in Querrichtung zur Lenksäule insbesondere im Kniebereich des Fahrers, was einerseits den Bewegungsfreiraum einschränken, andererseits beispielsweise im Crashfall auch zu Sicherheitsrisiken führen kann.
Ferner können sich – aufgrund der beim Stand der Technik gegebenen vergleichsweise großen Anzahl an axial auf den Spannbolzen gefädelter Bauelemente – die Abmaße der Einzelteile im Rahmen einer Toleranzkette nachteilig aufaddieren, was wiederum den Justieraufwand bei der Montage derartiger gattungsgemäßer Feststellvorrichtungen vergrößert. Nicht zuletzt sind die diversen beim Stand der Technik auf den Spannbolzen aufzufädelnden Bauteile des Verriegelungsmechanismus aufgrund deren Komplexität und Beanspruchung häufig als hochfeste Sinterformteile ausgeführt, womit wiederum vergleichsweise hohe Stückkosten bei der Herstellung verbunden sind.
Mit diesem Hintergrund ist es somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Feststellvorrichtung für eine Kraftfahrzeuglenksäule zu schaffen, mit der die genannten, im Stand der Technik noch vorhandenen Nachteile bzw. Einschränkungen überwunden werden. Mit der Erfindung sollen dabei insbesondere die Anzahl der Einzelteile der Feststellvorrichtung, der von der Feststellvorrichtung in Axialrichtung des Spannbolzens eingenommene Bauraum, ferner die Baugruppenmasse, ebenso wie die Produktions- und Montagekosten reduziert werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Feststellvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
In für sich genommen zunächst bekannter Weise dient die Feststellvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Fixierung einer verstellbaren Kraftfahrzeuglenksäule in einer bestimmten Verstellposition entlang zumindest einer ersten Lenksäulen-Verstellrichtung. Hierzu umfasst die Feststellvorrichtung in zunächst ebenfalls bekannter Weise eine mit der Lenksäule bezüglich der Verstellrichtung gekoppelte Stelleinheit mit einer Spannbolzeneinrichtung. Die Spannbolzeneinrichtung weist einen Spannbolzen mit rotatorisch schwenkbarem Betätigungshebel sowie ein rotatorisch mit dem Betätigungshebel verbundenes Spannelement und ein Rastelement auf. Ferner umfasst die Feststellvorrichtung eine mit der Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs verbindbare Trageinheit mit einem parallel zur Verstellrichtung angeordneten, karosseriefesten Klemmleistenelement. Dabei weisen Spannelement und Rastelement jeweils zueinander formkorrespondierende, aneinander zur Anlage bringbare Gleitfunktionsflächen auf. Durch gegenseitige Relativverdrehung mittels des Betätigungshebels sind Spannelement und Rastelement zwischen einer Öffnungsrelativposition und einer Verriegelungsrelativposition hin und her bewegbar.
In der Öffnungsstellung des Betätigungshebels befinden sich Spannelement und Rastelement somit in einer einander angenäherten Öffnungsrelativposition, wodurch der Spannbolzen entspannt und die Stelleinheit gegenüber der Trageinheit entlang zumindest der ersten Verstellrichtung relativverschiebbar ist, während sich Spannelement und Rastelement in der Verschlussstellung des Betätigungshebels in einer voneinander beabstandeten Verriegelungsrelativposition befinden, wodurch Spannelement, Rastelement und Klemmleistenelement unter zumindest reibschlüssiger gegenseitiger Fixierung – und damit auch unter Fixierung der Stelleinheit gegenüber der Trageinheit – aufeinander gepresst sind.
Erfindungsgemäß zeichnet sich die Feststellvorrichtung jedoch dadurch aus, dass das Rastelement einstückig mit dem Klemmleistenelement ausgebildet und dadurch Teil der karosseriefesten Trageinheit ist. Dabei ist die rastelementseitige Gleitfunktionsfläche als im Wesentlichen linear prismatisch geformte Oberflächenkontur des Klemmleistenelements ausgebildet und entlang der Verstellrichtung angeordnet.
Dies bedeutet mit anderen Worten zunächst einmal, dass das Rastelement als eigenständiges, auf den Spannbolzen gefädeltes Einzelteil und Gegenstück des Spannelements komplett entfallen kann, wobei die Aufgabe der zuvor am Rastelement spannelementseitig angeordneten Gleitfunktionsflächen nun von der Oberflächenkontur des trageinheitsseitigen bzw. karosseriefesten Klemmleistenelements übernommen wird.
Der Erfindung liegt somit insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass die am Rastelement gemäß dem Stand der Technik angeordneten Gleitfunktionsflächen – die dort in Form einer oder mehrerer in Umfangsrichtung im Wesentlichen kreisförmig angeordneter, abgestufter bzw. schiefer Ebenen vorliegt und entsprechend formkorrespondierend zu der gegenüberliegenden Gleitfunktionsfläche am Spannelement ausgebildet ist – erfindungsgemäß nicht mehr als kreisförmiges Gegenstück zum Spannelement ausgebildet und als stelleinheitsseitiges, eigenständiges Bauteil auf dem Spannbolzen aufgefädelt angeordnet werden muss. Vielmehr kann die rastelementseitige Gleitfunktionsfläche dank der Erfindung nun als vergleichsweise einfache Oberflächenkontur des Klemmleistenelements im Wesentlichen linear prismatisch ausgebildet und einstückig mit dem trageinheitsseitigen Klemmleistenelement karosseriefest angeordnet werden.
Hierdurch entfallen somit das Rastelement und der mit dem Rastelement verbundene konstruktive, herstellungsseitige sowie montagebezogene Aufwand und die damit verbundenen Kosten ebenso wie der vom Rastelement eingenommene axiale Bauraum entlang des Spannbolzens.
Die Erfindung wird dabei zunächst einmal unabhängig davon verwirklicht, wie das Klemmleistenelement mit der daran einstückig angeordneten rastelementseitigen Gleitfunktionsfläche konstruktiv ausgebildet und angeordnet ist, solange die Gleitfunktionsfläche die zum Eingriff mit dem Spannelement geeignete, entlang der Verstellrichtung im Wesentlichen prismatisch verlaufende Oberflächenkontur aufweist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Klemmleistenelement mit der daran einstückig angeordneten Gleitfunktionsfläche jedoch als geprägtes Blechteil ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich das trageinheitsseitige Klemmleistenelement einschließlich der erfindungsgemäß mit dem Klemmleistenelement vereinten Funktion des Rastelements äußerst kostengünstig in Form eines einstückig tiefgezogenen bzw. geprägten Blechformteils darstellen, wodurch sich weitere erhebliche Kosteneinsparungen erzielen lassen.
Die Erfindung wird ferner auch unabhängig von der konstruktiven Ausführung des Betätigungshebels und unabhängig von der Verbindung zwischen Betätigungshebel und Spannelement verwirklicht. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung jedoch sieht vor, das das Spannelement einstückig mit dem Betätigungshebel ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der das Spannelement einstückig umfassende Betätigungshebel dabei als geprägtes Blechteil ausgebildet, wobei die spannelementseitige Gleitfunktionsfläche in Form zumindest einer Einprägung im Betätigungshebel vorliegt, wobei die Einprägung vorzugsweise eine im Wesentlichen sphärische Außenoberfläche aufweist.
Dank der einstückigen Ausbildung von Spannelement und Betätigungshebel kann mit dieser Ausführungsform somit – zusätzlich zum bereits erfindungsgemäß entfallenen Rastelement – auch noch das (beim Stand der Technik) ebenfalls auf den Spannbolzen aufzufädelnde Spannelement komplett entfallen, da dessen Funktion und die spannelementseitigen Gleitfunktionsflächen bei dieser Ausführungsform vollständig von dem beispielsweise als einstückiges Prägeteil ausgebildeten Betätigungshebel übernommen werden. Es lassen sich mit dieser Ausführungsform somit zusätzlich auch noch der beim Stand der Technik vom Spannelement eingenommene axiale Bauraum ebenso wie die mit Herstellung und Montage des Spannelements verbundenen Kosten vollständig einsparen, wobei gleichzeitig der Spannbolzen dementsprechend kürzer und damit bauraumsparender und leichter ausgeführt werden kann.
Auf diese Weise lässt sich die Spannbolzeneinrichtung im wesentlichen auf lediglich noch drei Bauteile reduzieren, namentlich auf Spannbolzen, Betätigungshebel (mit integrierter Spannelementfunktion) und Klemmleistenelement (mit integrierter Rastelementfunktion) – mit entsprechend vorteilhaften Auswirkungen in Bezug auf Herstellungskosten, Montagekosten, Bauraumbedarf sowie Baugruppenmasse.
Die Ausbildung der spannelementseitigen, hier einstückig mit dem Betätigungshebel ausgebildeten Gleitfunktionsfläche als zumindest eine Einprägung im Betätigungshebel mit im Wesentlichen sphärischer Außenoberfläche ist insbesondere vorteilhaft insofern, als sich die spannelementseitige Gleitfunktionsfläche auf diese Weise robust und kostengünstig darstellen lässt, wobei gleichzeitig eine leichtgängige Betätigung der Feststellvorrichtung gegeben ist.
Weitere besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, dass die (im Wesentlichen prismatisch geformte) spannelementseitige, einstückig am Klemmleistenelement angeordnete Gleitfunktionsfläche – quer zur ersten Verstellrichtung betrachtet – eine mit der der Verriegelungsstellung und/oder eine mit der Öffnungsstellung der Feststellvorrichtung korrespondierende Übertotpunktprägung bzw. Rastprägung aufweist. Hierbei führt die in die prismatisch geformte Gleitfunktionsfläche jeweils integrierte Übertotpunktprägung bzw. Rastprägung in der Verriegelungsstellung und/oder in der Öffnungsstellung des Betätigungshebels dazu, dass die spannelementseitigen, mit dem Betätigungshebel verbundenen Gleitfunktionsflächen (also beispielsweise die sphärischen Betätigungshebel-Einprägungen) bei der Bewegung des Betätigungshebels aus dessen Öffnungsstellung in die Verriegelungsstellung (bzw. umgekehrt) die jeweilige Übertotpunktprägung bzw. Rastprägung der am Klemmleistenelement angeordneten Gleitfunktionsfläche überwinden müssen.
Hierdurch ergibt sich ein entsprechender Rasteffekt zwischen den trageinheitsseitigen Gleitfunktionsflächen am Klemmleistenelement und den stelleinheitseitigen Gleitfunktionsflächen am Betätigungshebel, wobei der Rasteffekt dazu führt, dass der Betätigungshebel in seiner Verriegelungsstellung und/oder seiner Öffnungsstellung entsprechend einrastet. Dies ist besonders vorteilhaft insofern, als auf diese Weise ansonsten etwa zusätzlich notwendige Bauteile oder Baugruppen zur Festlegung bzw. Einrastung des Betätigungshebels in einer oder beiden Endstellungen ebenfalls komplett entfallen können.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht einen am Betätigungshebel bevorzugt einstückig angeordneten Anschlagsvorsprung vor, wobei der Anschlagsvorsprung in der Öffnungsstellung des Betätigungshebels eine an der karosseriefesten Trageinheit angeordnete, parallel zur Verstellrichtung verlaufende Anschlagsleiste abtastet. Auf diese Weise lässt sich mit konstruktiv einfachsten Mitteln und ohne zusätzliche Bauteile ein Endanschlag für den Betätigungshebel in dessen Öffnungsstellung realisieren. Ein besonderer Vorteil liegt dabei darin, dass der auf diese Weise realisierte Endanschlag für den Betätigungshebel in der Öffnungsstellung unabhängig davon gegeben ist, in welcher Verstellposition sich die Lenksäule bzw. Stelleinheit und Betätigungshebel gegenüber Trageinheit und Karosseriestruktur befinden. Vielmehr kommt der Anschlagsvorsprung des Betätigungshebels – vollkommen unabhängig von der jeweiligen Verstellposition der Stelleinheit bzw. der Lenksäule entlang der ersten Verstellrichtung – jeweils in der gleichen Relativwinkelstellung des Betätigungshebels an der trageinheitsseitigen Anschlagsleiste zum Anschlag, da diese parallel zur ersten Verstellrichtung verläuft.
In ähnlicher Weise sieht eine weitere, ebenfalls bevorzugte Ausführungsform der Erfindung einen an der karosseriefesten Trageinheit wiederum vorzugsweise einstückig angeordneten Endanschlag vor. Dabei tastet der Endanschlag – in der Verriegelungsstellung des Betätigungshebels – eine in der Verriegelungsstellung parallel zu der ersten Verstellrichtung verlaufende Anschlagskontur am Betätigungshebel ab. Auf diese Weise wird ein Endanschlag für den Betätigungshebel auch in dessen Verriegelungsstellung mit konstruktiv geringstmöglichem Aufwand realisiert. Da die Anschlagskontur am Betätigungshebel in der Verriegelungsstellung des Betätigungshebels parallel zur Verstellrichtung verläuft, wobei die Anschlagskontur vom trageinheitsseitigen Endanschlag abgetastet wird, ist auch hier wieder ein konstanter Endanschlag für den Betätigungshebel unabhängig davon gegeben, in welcher Verstellposition sich Lenksäule bzw. Stelleinheit und Betätigungshebel gegenüber Trageinheit und Karosseriestruktur befinden.
Insgesamt lassen sich durch die beiden vorstehenden Ausführungsformen mit geringstmöglichem konstruktivem Aufwand somit auch die erforderlichen Endanschläge für den Betätigungshebel so realisieren, dass hierzu keinerlei zusätzliche Bauteile benötigt werden.
Generell wird die Erfindung zunächst einmal unabhängig davon verwirklicht, ob es sich bei der zumindest einen, ersten Verstellrichtung der Lenksäule um eine axiale Verstellung der Lenksäule in Längsrichtung oder um eine Lenksäulen- bzw. Lenkradverstellung entlang der Vertikalen handelt. Die Erfindung lässt sich ferner auch unabhängig davon verwirklichen, ob die Verstellbewegung linear oder entlang eines Kreisbogens um einen Schwenkdrehpunkt verläuft.
Insbesondere mit dem letztgenannten Hintergrund sieht eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass es sich bei der Verstellrichtung der Lenksäule um eine Verstellung von Lenksäule bzw. Lenkrad in der Vertikalen handelt, wobei die Verstellung um einen karosseriefesten Schwenkdrehpunkt erfolgt.
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die zumindest eine, erste Verstellrichtung der Lenksäule ebenso wie die am Klemmleistenelement angeordnete Gleitfunktionsfläche, ferner (falls vorhanden) kreisbogenförmig gekrümmt ausgebildet sind und somit entlang von Kreisbögen um den Schwenkdrehpunkt für die vertikalen Verstellung der Lenksäule verlaufen.
Auf diese Weise tastet somit der Betätigungshebel-Anschlagsvorsprung in der Öffnungsstellung des Betätigungshebels die trageinheitsseitige, dementsprechend kreisbogenförmig ausgebildete Anschlagsleiste ab, ebenso tastet der trageinheitsseitige Endanschlag in der Verschlussstellung des Betätigungshebels die dementsprechend kreisbogenförmig ausgebildete Anschlagskontur des Betätigungshebels ab. Ferner gleiten auch die spannelementseitigen, also dem Betätigungshebel zugeordneten Gleitfunktionsflächen – beispielsweise in Form der sphärischen Einprägungen am Betätigungshebel – bei der Vertikalverstellung des Lenkrads bzw. der Lenksäule um den Schwenkdrehpunkt entlang der rastelementseitigen (also am Klemmleistenelement angeordneten) Gleitfunktionsfläche, die in diesem Fall somit ebenfalls gekrümmt entlang von Kreisbogenabschnitten verlaufen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
1 in isometrischer Darstellung eine verstellbare Lenksäule eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung;
2 die Feststellvorrichtung der verstellbaren Lenksäule gemäß 1 in Seitenansicht in der Öffnungsstellung;
3 die Feststellvorrichtung gemäß 2 in der Draufsicht, ebenfalls in der Öffnungsstellung;
4 die Feststellvorrichtung in einer 2 entsprechenden Darstellung und Ansicht in der Verriegelungsstellung;
5 die Feststellvorrichtung in einer 3 entsprechenden Darstellung und Ansicht, ebenfalls in der Verriegelungsstellung;
6 die Feststellvorrichtung gemäß 1 bis 5 in einer 2 entsprechenden Darstellung und Ansicht mit der Lenksäule am oberen Anschlag der Vertikalverstellung;
7 in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung einen Querschnitt durch das trageinheitsseitige Klemmleistenelement im Bereich einer Übertotpunktprägung gemäß dem Schnittverlauf in 6 und gemäß der Ausschnittsmarkierung in 8;
8 in einer 5 entsprechenden Darstellung und Ansicht den Betätigungshebel in der Verriegelungsstellung gemäß 5 mit einer Ausschnittsmarkierung der vergrößerten Darstellung gemäß 7;
9 die Feststellvorrichtung gemäß 1 bis 6 in einer 6 entsprechenden Darstellung und Ansicht mit Visualisierung des Betätigungshebel-Endanschlags in der Entriegelungsstellung, mit der Lenksäule am oberen Anschlag der Vertikalverstellung;
10 die Feststellvorrichtung in einer 4 entsprechenden Darstellung und Ansicht mit Visualisierung des Betätigungshebel-Endanschlags in der Verriegelungsstellung;
11 in einer 5 und 8 entsprechenden Darstellung und Ansicht den Betätigungshebel in der Verriegelungsstellung gemäß 5 und 10;
12 die Feststellvorrichtung in einer 9 entsprechenden Darstellung und Ansicht in Entriegelungsstellung, mit der Lenksäule am unteren Anschlag der Vertikalverstellung; und
13 die Feststellvorrichtung in einer 10 entsprechenden Darstellung und Ansicht sowie einer 12 entsprechenden Verstellposition in der Verriegelungsstellung.
1 zeigt eine verstellbare Lenksäule eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Feststellvorrichtung. Man erkennt zunächst das fahrerseitige Ende der Lenkwelle 1, auf der ein (nicht dargestelltes) Lenkrad angeordnet werden kann. Die Lenkwelle 1 ist drehbar in einem Mantelrohr 2 gelagert, wobei das Mantelrohr 2 wiederum in einer Führungsrohreinheit 3 aufgenommen ist. Die Führungsrohreinheit 3 ist mittels einer Stelleinheit 4, die einen Betätigungshebel 5 umfasst, an eine Trageinheit bzw. einen karosseriefesten Lenksäulenträger 6 gekoppelt.
Mantelrohr 2, Lenkwelle 1 und damit das Lenkrad sind hierbei mittels der Stelleinheit 4 gegenüber der Karosserie bzw. gegenüber dem karosseriefesten Lenksäulenträger 6 einerseits in der Längsposition gemäß Pfeilrichtung 7 verstellbar, indem das Mantelrohr 2 mit der darin gelagerten Lenkwelle 1 bei gelöstem Betätigungshebel 5 relativ zu der axial karosseriefesten Führungsrohreinheit 3 axial verschoben wird. Andererseits lässt sich die Lenkwelle 1 und damit das Lenkrad gemäß Pfeilrichtung 8 auch in der Vertikalposition verstellen, indem die Führungsrohreinheit 3 (mit dem darin fixierten Mantelrohr 2 und der im Mantelrohr 2 gelagerten Lenkwelle 1) bei gelöstem Betätigungshebel 5 gemäß Doppelpfeil 8 – im Wesentlichen vertikal auf und ab geschwenkt werden kann. Die Verstellung der Vertikalposition der Lenksäule 1, 2, 3 entlang des Doppelpfeils 8 erfolgt dabei durch Schwenkbewegung der Lenksäule 1, 2, 3 um die karosseriefeste Schwenkachse 9.
Die Stelleinheit 4 dient beim dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl zur Lösung bzw. Fixierung des Mantelrohrs 2 – mit der darin gelagerten Lenkwelle 1 – bezüglich der Längsverstellrichtung 7 als auch bezüglich der Winkel- bzw. Vertikalverstellrichtung 8. Hierzu umfasst die Stelleinheit 4 den Betätigungshebel 5, durch dessen Schwenken ein Spannbolzen 10 wahlweise entspannt oder gespannt wird. Hierdurch wird einerseits das Mantelrohr 2 gegenüber der Trageinheit bzw. gegenüber der Führungsrohreinheit 3 zur Längsverstellung 7 entweder freigegeben, oder klemmend in der Führungsrohreinheit 3 festgehalten. Andererseits werden durch den Betätigungshebel 5 die Führungsrohreinheit 3 und das Mantelrohr 2 gegenüber der Trageinheit 6 gleichzeitig auch bezüglich der Vertikalverstellrichtung 8 freigegeben, oder aber in der gewählten Vertikalverstellposition klemmend gegenüber der Trageinheit 6 fixiert.
Die Verriegelung der Lenksäule 1, 2, 3 gegenüber der Trageinheit 6 bezüglich der Vertikalverstellrichtung 8 erfolgt dabei durch beispielsweise kraftschlüssige Klemmung der Führungsrohreinheit 3 mit dem darin angeordneten Mantelrohr 2 zwischen den beiden Seitenwangen 11, 12 der Trageinheit 6, wobei die Seitenwangen 11, 12 zu diesem Zweck zumindest geringfügig seitwärts beweglich (entlang der Achse des Spannbolzens 10) am Lenksäulenträger 6 angeordnet sind. Die klemmende Aufnahme der Führungsrohreinheit 3 zwischen den beiden Seitenwangen 11, 12 des Lenksäulenträgers 6 ist auch in den 3 und 5 gut erkennbar. Die Klemmung der Führungsrohreinheit 3 zwischen den Seitenwangen 11, 12 erfolgt hierbei dadurch, dass die Seitenwangen 11, 12 aufgrund der Spannkraft des Spannbolzens 10 im geschlossenen Zustand der Stelleinheit 4 auf entsprechende Klemmflächen 13, 14 gepresst werden, die an zwei entsprechenden Längsseiten der Führungsrohreinheit 3 einstückig angeformt sind.
Die Klemmung der Führungsrohreinheit 3 zwischen den Seitenwangen 11, 12 geht in größerem Detail nochmals aus den 2 bis 5 hervor. Dabei befindet sich die Stelleinheit 4 – bzw. der Betätigungshebel 5 und der Klemmbolzen 10 – gemäß 2 und 3 in der entspannten bzw. Entriegelungsstellung, während Stelleinheit 4, Betätigungshebel 5 und Klemmbolzen 10 gemäß 4 und 5 in der gespannten bzw. Verriegelungsstellung dargestellt sind.
Eine Zusammenschau der 2 und 4 bzw. der 3 und 5 verdeutlicht jeweils die Vorgänge bei der Verriegelung bzw. Entriegelung der Lenksäule mittels Stelleinheit 4 bzw. Betätigungshebel 5. Die 4 und 5 zeigen Stelleinheit 4 mit Betätigungshebel 5 und Klemmbolzen 10 in der verriegelten Stellung, wobei man insbesondere in der Zusammenschau von 3 und 5 die Änderung ΔL der effektiven Länge des Klemmbolzens 10 erkennt, durch die die Seitenwangen 11, 12 der Trageinheit 6 somit entweder auf die Klemmflächen 13, 14 der Führungsrohreinheit 3 gepresst werden (Verriegelungszustand, 4 und 5), oder aber der Anpressdruck der Seitenwangen 11, 12 auf die Klemmflächen 13, 14 aufgehoben ist (Entriegelungszustand, 2 und 3).
Die Änderung ΔL der effektiven Länge des Klemmbolzens 10 und damit die Klemmwirkung der Stelleinheit 4 im Verriegelungszustand gemäß 4 und 5 wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch Interaktion der – hier durch Prägung erzeugten – Gleitfunktionsflächen 15 am Betätigungshebel 5 mit den trageinheitsseitigen Gleitfunktionsflächen 16 bewirkt, wobei letztere – gemäß 4 und 5 – an der zeichnungsbezogen vorderen bzw. unteren Seitenwange 11 der Trageinheit 4 angeordnet sind.
Die Zusammenschau insbesondere der 3 und 5 ergibt, dass die Änderung ΔL der effektiven Länge des Klemmbolzens 10 durch das Aufeinander-Abgleiten der betätigungshebelseitigen Gleitfunktionsflächen 15 und der trageinheitsseitigen Gleitfunktionsflächen 16 bewirkt wird, wenn der Betätigungshebel zwischen der Öffnungsstellung gemäß 2 und 3 und der Verschlussstellung gemäß 4 und 5 hin und her bewegt wird.
Dabei befinden sich die betätigungshebelseitigen Gleitfunktionsflächen 15 in der Entriegelungsstellung gemäß 2 und 3 vertieft seitlich neben den erhabenen Gleitfunktionsflächen 16 der trageinheitsseitigen Seitenwange 11, wodurch der Klemmbolzen 10 gemäß 3 entspannt wird. In der Verriegelungsstellung gemäß 4 und 5 hingegen wurden die betätigungshebelseitigen Gleitfunktionsflächen 15 durch die Relativverdrehung des Betätigungshebels 5 aus ihrer vertieften Lage neben den Gleitfunktionsflächen 16 der Seitenwange 11 in Axialrichtung des Klemmbolzens 10 heraus bewegt, wodurch sich die insbesondere in 5 erkennbare Verriegelungssituation ergibt, in welcher die – jeweils erhabenen – betätigungshebelseitigen sowie trageinheitsseitigen Gleitfunktionsflächen 15 und 16, den Klemmbolzen 10 axial unter Zugspannung setzend, aufeinander zu liegen kommen.
Verriegelung und Entriegelung der Stelleinheit 4 erfolgt somit erfindungsgemäß, ohne dass hierzu noch – wie im Stand der Technik – ein zusätzliches und auf den Spannbolzen aufzufädelndes Spannelement erforderlich ist, das entlang seiner Umfangsrichtung kreisförmig angeordnete, abgestufte bzw. schiefe Ebenen benötigt und dementsprechend formkorrespondierend zu den Gleitfunktionsflächen an Rastelement bzw. Betätigungshebel ausgebildet werden muss. Vielmehr kann die trageinheitsseitige Gleitfunktionsfläche 16 dank der Erfindung als vergleichsweise einfache, im Wesentlichen linear verlaufend geprägte Oberflächenkontur einer Seitenwange 11 der Trageinheit 6 ausgebildet und dementsprechend einstückig mit der Trageinheit ausgebildet werden. Da hier zudem auch der Betätigungshebel und die spannelementseitigen bzw. betätigungshebelseitigen Gleitfunktionsflächen 15 – einstückig mit dem Betätigungshebel – als einfaches Prägeteil ausgebildet sind, entfällt dementsprechend auch noch das im Stand der Technik üblicherweise erforderliche Spannelement. Insgesamt lässt sich die Feststellvorrichtung dank der Erfindung demzufolge mit einer absolut minimalen Anzahl von Einzelteilen realisieren.
In 6 bis 8 ist das Zusammenwirken der hebelseitigen Gleitfunktionsflächen 15 und der trageinheitsseitigen Gleitfunktionsflächen 16 nochmals dargestellt, siehe insbesondere die vergrößerte Schemadarstellung in 7. In der Darstellung gemäß 7, die dem in 8 markierten Ausschnitt entspricht, wird insbesondere die Übertotpunktprägung 17 in der Gleitfunktionsfläche 16 der trageinheitsseitigen Seitenwange 11 ersichtlich. Die Übertotpunktprägung 17 führt dazu, dass die Bewegung der Gleitfunktionsflächen 15 des Betätigungshebels (die in 7 sowie in der Ausschnittsmarkierung in 6 schematisiert in drei unterschiedlichen Stellungen als Kreise 15, 15' und 15'' dargestellt sind) bei der Bewegung des Betätigungshebels 5 aus der Verriegelungsstellung gemäß 8 in die Entriegelungsstellung gemäß 6 entlang der Bewegungskurve 19 verläuft.
Dabei führt die Übertotpunktprägung 17 dazu, dass der Betätigungshebel 5 in der Verriegelungsstellung gemäß 8 (die der Position 15'' der hebelseitigen Gleitfunktionsfläche 15 gemäß 7 entspricht), nach der Überwindung der Übertotpunktprägung 17 in der Verriegelungsstellung einrastet. Hierbei wird der Spannbolzen 10 wieder um einen geringfügigen Längenbetrag ΔL₂ entspannt (7), wodurch sich eine stabile Lage des Betätigungshebels 5 in der Verriegelungsstellung (8) ergibt.
In der Entriegelungsstellung ist eine Einrastung des Betätigungshebels 5 ebenfalls gegeben, wie insbesondere aus einer Zusammenschau der 3 und 8 hervorgeht. Es wird erkennbar, dass die hebelseitigen Gleitfunktionsflächen 15 in der Entriegelungsstellung des Betätigungshebels (vgl. 3) in Rastprägungen 18 (vgl. 8) zu liegen kommen, die seitlich neben den Gleitfunktionsflächen 16 der trageinheitsseitigen Seitenwange 11 angeordnet sind. Hierdurch wird der Betätigungshebel 5 auch in der Entriegelungsstellung gemäß 3 rastend gehalten.
In den 9 bis 13 ist insbesondere auch die Wirkungsweise der Endanschläge für den Betätigungshebel in dessen Entriegelungsstellung bzw. Verriegelungsstellung dargestellt. Dabei zeigt 9 den Betätigungshebel 5 in der Entriegelungsstellung mit der Lenksäule 2, 3 am oberen Anschlag der Lenksäulen-Vertikalverstellung 8, 10 in zeigt den Betätigungshebel 5 in der Verriegelungsstellung mit der Lenksäule ebenfalls am oberen Anschlag der Vertikalverstellung 8. 11 zeigt nochmals die Draufsicht auf den Betätigungshebel 5 in der Verriegelungsstellung in einer 5 und 8 entsprechenden Darstellung, 12 zeigt den Betätigungshebel wieder in der Entriegelungsstellung mit der Lenksäule 2, 3 am unteren Anschlag der Lenksäulen-Vertikalverstellung 8, und 13 schließlich den Betätigungshebel wieder in der Verriegelungsstellung, wobei sich die Lenksäule wieder am unteren Anschlag der Vertikalverstellung 8 befindet.
Eine Zusammenschau der 9 und 12 zeigt die Wirkungsweise des Endanschlags 20 für den Betätigungshebel 5 in der Entriegelungsstellung, während eine Zusammenschau der 10 und 13 die Wirkungsweise des Endanschlags 22 für den Betätigungshebel 5 in der Verriegelungsstellung verdeutlicht.
In den 9 und 12 wird erkennbar, dass der Endanschlag 20 für den Betätigungshebel 5 in der Entriegelungsstellung unabhängig davon gegeben ist, in welcher Vertikalverstellposition 8 sich die Lenksäule 1, 2 befindet. Dies hängt damit zusammen, dass der Endanschlag 20 für den Betätigungshebel 5 in der Entriegelungsstellung die dem Endanschlag 20 zugeordnete, einem Kreisbogen 21 folgende Anschlagskontur am Betätigungshebel 5 abtastet, wenn sich die Vertikalverstellposition 8 der Lenksäule 1, 2 ändert. Aufgrund der dem Kreisbogen 21 um die Schwenkachse 9 der Lenksäule (vgl. 1) folgenden Anschlagskontur 21 am Betätigungshebel 5 bleibt somit die Winkelstellung des Betätigungshebels 5 relativ zur Stelleinheit 4 unabhängig von der Vertikalverstellposition 8 der Lenksäule erhalten. Auf diese Weise lässt sich die Funktion des Endanschlags 20, 21 – mit entsprechendem Kostenvorteil – ohne jegliche Zusatzbauteile realisieren.
In ähnlicher Weise wird auch der Endanschlag 22 für den Betätigungshebel 5 in dessen Verriegelungsstellung ohne weitere Zusatzteile mit geringstmöglichem Aufwand verwirklicht, wie aus einer Zusammenschau der 10, 11 und 13 hervorgeht. Man erkennt, dass der Endanschlag des Betätigungshebels 5 in der Verriegelungsstellung durch einen Anschlagsvorsprung 22 am Betätigungshebel und eine zugeordnete Anschlagsleiste 23 gebildet ist (letztere gut erkennbar auch in der isometrischen Darstellung in 1), wobei der Anschlagsvorsprung 22 einstückig mit dem Betätigungshebel 5, und die Anschlagsleiste 23 einstückig mit der Seitenwange 11 ausgebildet ist. Die Anschlagsleiste 23 verläuft dabei wieder entlang eines Kreisbogens 23, dessen Mittelpunkt ebenfalls mit der Schwenkachse 9 (vgl. 1) der Lenksäule zusammenfällt. In der Verriegelungsstellung des Betätigungshebels 5 gemäß 10, 11 und 13 schlägt der Anschlagsvorsprung 22 des Betätigungshebels 5 somit – unabhängig von der Vertikalverstellposition 8 der Lenksäule – stets in der gleichen Winkelstellung des Betätigungshebels 5 an die Anschlagsleiste 23 an.
Im Ergebnis wird somit deutlich, dass mit der Erfindung eine Feststellvorrichtung für eine Kraftfahrzeuglenksäule geschaffen wird, mit der sich insbesondere die Anzahl der Einzelteile der Feststellvorrichtung, ferner der von der Feststellvorrichtung beanspruchte Bauraum insbesondere in Axialrichtung des Spannbolzens, darüber hinaus die Baugruppenmasse ebenso wie die Produktions- und Montagekosten in erheblichem Umfang reduzieren lassen. Die Erfindung ermöglicht dabei insbesondere entscheidende konstruktive Vereinfachungen und Bauteilreduzierungen im Bereich der Spannbolzeneinrichtung der Lenksäulenverstellung.
Bezugszeichenliste

1: Lenkwelle
2: Mantelrohr
3: Führungsrohreinheit
4: Stelleinheit
5: Betätigungshebel
6: Trageinheit, Lenksäulenträger
7: Längsverstellrichtung
8: Vertikalverstellrichtung
9: Schwenkachse
10: Spannbolzen
11, 12: Seitenwange, Klemmleistenelement
13, 14: Klemmfläche
15: hebelseitige/spannelementseitige Gleitfunktionsfläche, Einprägung
16: trageinheitsseitige/rastelementseitige Gleitfunktionsfläche
17: Übertotpunktprägung
18: Rastprägung
19: Bewegungskurve
20: Endanschlag
21: kreisbogenförmige Hebelkontur
22: Endanschlag
23: kreisbogenförmige Anschlagsleiste
ΔL, ΔL₂: Längenänderung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 60108819 T2 [0005]
DE 102006054455 A1 [0005]

Claims

Feststellvorrichtung für eine entlang zumindest einer ersten Verstellrichtung (8) verstellbare Lenksäule (1, 2, 3) eines Kraftfahrzeugs, die Feststellvorrichtung umfassend eine mit der Lenksäule bezüglich der Verstellrichtung (8) gekoppelte Stelleinheit (4) mit einer Spannbolzeneinrichtung, wobei die Spannbolzeneinrichtung einen Spannbolzen (10) mit rotatorisch schwenkbarem Betätigungshebel (5), ein rotatorisch mit dem Betätigungshebel (5) verbundenes Spannelement und ein Rastelement aufweist, sowie eine mit der Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs verbindbare Trageinheit (6) mit einem parallel zur Verstellrichtung (8) angeordneten, karosseriefesten Klemmflächenelement (11), wobei Spannelement und Rastelement zueinander formkorrespondierende jeweilige Gleitfunktionsflächen (15, 16) aufweisen und durch gegenseitige Relativverdrehung mittels des Betätigungshebels (5) zwischen einer den Spannbolzen (10) entspannenden, einander angenäherten Öffnungsrelativposition, in welcher die Stelleinheit (4) gegenüber der Trageinheit (6) entlang der ersten Verstellrichtung (8) relativverschiebbar ist, und einer den Spannbolzen (10) spannenden, voneinander beabstandeten Verriegelungsrelativposition, in der Spannelement, Rastelement und Klemmflächenelement (11) unter Fixierung der Stelleinheit (4) gegenüber der Trageinheit (6) aufeinander gepresst sind, hin und her bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement mit der rastelementseitigen Gleitfunktionsfläche (16) einstückig mit dem Klemmflächenelement (11) ausgebildet und Teil der karosseriefesten Trageinheit (6) ist, wobei die rastelementseitige Gleitfunktionsfläche (16) als im Wesentlichen linear prismatisch geformte Oberflächenkontur des Klemmflächenelements (11) ausgebildet und entlang der Verstellrichtung (8) am Klemmflächenelement (11) angeordnet ist.
Feststellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmflächenelement (11) mit der daran einstückig angeordneten Rastelement-Gleitfunktionsfläche (16) als geprägtes Blechteil ausgebildet ist.
Feststellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement mit den spannelementseitigen Gleitfunktionsflächen (15) einstückig mit dem Betätigungshebel (5) ausgebildet ist
Feststellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Betätigungshebel (5) und Spannelement einstückig als geprägtes Blechteil ausgebildet sind, wobei die spannelementseitige Gleitfunktionsfläche durch zumindest eine Einprägung (15) mit im Wesentlichen sphärischer Außenoberfläche gebildet ist.
Feststellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfunktionsfläche (16) des Klemmflächenelements (11) eine mit der Verriegelungsstellung korrespondierende, quer zur Verstellrichtung (8) gewölbte und im Wesentlichen in Verstellrichtung (8) verlaufende Übertotpunktprägung (17) aufweist.
Feststellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfunktionsfläche (16) des Klemmflächenelements (11) eine mit der Öffnungsstellung korrespondierende, quer zur Verstellrichtung (8) gewölbte und im Wesentlichen in Verstellrichtung (8) verlaufende Rastprägung (18) aufweist.
Feststellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen am Betätigungshebel angeordneten Anschlagsvorsprung (22), der in der Öffnungsstellung des Betätigungshebels (5) eine an der karosseriefesten Trageinheit (6) angeordnete, parallel zur Verstellrichtung (8) verlaufende Anschlagsleiste (23) abtastet.
Feststellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen an der karosseriefesten Trageinheit (6) angeordneten Endanschlag (20), der in der Verriegelungsstellung des Betätigungshebels (5) eine in der Verriegelungsstellung parallel zur Verstellrichtung (8) verlaufende Anschlagskontur (21) des Betätigungshebels (5) abtastet.
Feststellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellrichtung (8) der Lenksäule sowie die am Klemmflächenelement (11) angeordnete Gleitfunktionsfläche (16), die Trageinheits-Anschlagsleiste (23) sowie die Betätigungshebel-Anschlagskontur (21) jeweils gekrümmt ausgebildet sind und entlang von Kreisbögen (21, 23) um eine Schwenkachse (9) für die Vertikalverstellung der Lenksäule (1, 2, 3) verlaufen.