DE102011119155A1

DE102011119155A1 - Formschlüssige Teleskopverriegelung für eine Lenksäule

Info

Publication number: DE102011119155A1
Application number: DE102011119155A
Authority: DE
Inventors: Jason Robert Ridgway; Melvin Lee Tinnin; Kevin M. Burns
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2012-05-24
Also published as: US20120125140A1; US8438944B2

Abstract

Ein Teleskopverriegelungsmechanismus für eine Lenksäule umfasst mehrere Bügelzähne, die sich an einem oberen Mantel der Lenksäule befinden, wobei jeder Bügelzahn der mehreren Bügelzähne eine Bügelzahnspitze aufweist. Mehrere Verriegelungszähne befinden sich an einem unteren Mantel der Lenksäule. Die mehreren Verriegelungszähne sind am unteren Mantel so drehbar befestigt, dass, wenn die mehreren Verriegelungszähne in eine eingerückte Position mit den mehreren Bügelzähnen gedreht werden, mehrere Verriegelungszahnspitzen zu den Bügelzahnspitzen der mehreren Bügelzähne im Wesentlichen nicht parallel sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Der hierin offenbarte Gegenstand bezieht sich auf Lenksäulen für Kraftfahrzeuge. Konkreter bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf einen Verriegelungsmechanismus für eine Teleskopverstellung einer Lenksäule.
HINTERGRUND
Lenksäulen für Kraftfahrzeuge sind oft mit Mechanismen versehen, um die Position der Lenksäule durch einen Bediener bzw. Fahrer des Kraftfahrzeugs zu verstellen. Verfügbare Verstellungen umfassen typischerweise eine Kipp- oder Höhen- bzw. Neigungsverstellung, bei der eine Winkellage der Lenksäule in Bezug auf den Bediener geändert wird, und eine teleskopartige bzw. Teleskopverstellung, bei der die Lenksäule in Richtung auf den Bediener ausgefahren oder vom Bediener weg zusammengeschoben wird. Das Teleskop der Lenksäule wird verstellt, indem ein Verstellhebel aus einer gesicherten Stellung bzw. Position gelöst wird, was dann eine Bewegung entlang einer Achse der Lenksäule eines oberen Mantels der Lenksäule in Bezug auf einen unteren Mantel erlaubt, in dem der obere Mantel angeordnet ist. Ein Zurückbringen des Verstellhebels in die gesicherte Position hält den oberen Mantel in Bezug auf den unteren Mantel in einer gewünschten eingestellten Position fest.
Im Fall eines Fahrzeugaufpralls ist die Lenksäule dafür eingerichtet, Energie des Aufpralls zu absorbieren, um eine Verletzung des Bedieners bzw. Fahrers infolge eines Zusammenpralls mit dem Lenkrad zu verhindern oder zu reduzieren. Dabei ist es erwünscht, die Teleskopposition der Lenksäule weiter zu verriegeln, um eine kontrollierte Energieabsorption in solchen Situationen zu ermöglichen. Solch ein sekundärer Verriegelungsmechanismus ist typischerweise vorgesehen mit Zähnen, die an einem mit dem Verstellhebel verbundenen Höhen- bzw. Neigungsbolzen angeordnet sind und sich in eine Richtung parallel zum Neigungsbolzen bewegen, um während eines Aufpralls mit entsprechenden Zähnen am unteren Mantel in Eingriff zu gelangen, um die sekundäre Verriegelung einzurücken. Typischerweise können derartige sekundäre Verriegelungsmechanismen in einem Spitze-zu-Spitze-Zustand in Eingriff gebracht werden, was zur Folge hat, dass sie den Verriegelungshebel nicht in Eingriff bringen können, oder ein wahrnehmbares unerwünschtes Empfinden und/oder Geräusch während einer Verstellung der Lenkradposition verursachen.
Dementsprechend ist es wünschenswert, einen verbesserten Teleskopverriegelungsmechanismus für eine Lenksäule zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Teleskopverriegelungsmechanismus für eine Lenksäule mehrere Bügelzähne, die sich an einem oberen Mantel der Lenksäule befinden, wobei jeder Bügelzahn der mehreren Bügelzähne eine Bügelzahnspitze aufweist. Mehrere Verriegelungszähne befinden sich an einem unteren Mantel der Lenksäule. Die mehreren Verriegelungszähne sind drehbar am unteren Mantel befestigt, sodass, wenn die mehreren Verriegelungszähne in eine eingerückte Position mit den mehreren Bügelzähnen gedreht werden, mehrere Verriegelungszahnspitzen im Wesentlichen nicht parallel zu den Bügelzahnspitzen der mehreren Bügelzähne sind.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Lenksäulenanordnung einen unteren Mantel und einen oberen Mantel auf, der im unteren Mantel verschiebbar angeordnet ist. Die Lenksäulenanordnung umfasst ferner einen Teleskopverriegelungsmechanismus mit mehreren, am oberen Mantel befindlichen Bügelzähnen, wobei jeder Bügelzahn der mehreren Bügelzähne eine Bügelzahnspitze aufweist. Mehrere Verriegelungszähne befinden sich am unteren Mantel. Die mehreren Verriegelungszähne sind am unteren Mantel drehbar befestigt, sodass, wenn die mehreren Verriegelungszähne in eine eingerückte Position mit den mehreren Bügelzähnen gedreht werden, mehrere Verriegelungszahnspitzen im Wesentlichen nicht parallel zu den Bügelzahnspitzen der mehreren Bügelzähne sind.
In noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Verriegeln eines Teleskops einer Lenksäulenanordnung ein Drehen mehrerer, an einem unteren Mantel einer Lenksäule befindliche Verriegelungszähne in Richtung auf mehrere Bügelzähne, die sich an einem oberen Mantel der Lenksäule befinden, der im unteren Mantel verschiebbar angeordnet ist. Die mehreren Verriegelungszähne stehen in Eingriff mit den mehreren Bügelzähnen, wodurch eine Position des oberen Mantels in Bezug auf den unteren Mantel fixiert wird, wobei mehrere Verriegelungszahnspitzen der mehreren Verriegelungszähne im Wesentlichen nicht parallel zu mehreren Bügelzahnspitzen der mehreren Bügelzähne sind.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung leicht ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und Einzelheiten erscheinen nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen, wobei die ausführliche Beschreibung sich auf die Zeichnungen bezieht, in welchen:
1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Lenksäulenanordnung ist;
2 eine schematische Ansicht eines Teleskopverstellmechanismus für eine Lenksäulenanordnung ist;
3 eine Ausführungsform eines primären Verriegelungsmechanismus für eine Lenksäulenanordnung ist;
4 eine Veranschaulichung relativer Zahnspitzenpositionen einer Ausführungsform eines primären Verriegelungsmechanismus für eine Lenksäulenanordnung ist;
5 eine Veranschaulichung einer Ausführungsform eines primären Verriegelungsmechanismus in einer verriegelten Position ist; und
6 eine Veranschaulichung einer Ausführungsform eines primären Verriegelungsmechanismus in einer entriegelten Position ist.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 1 eine Ausführungsform einer Lenksäulenanordnung 10 für ein Kraftfahrzeug einschließlich zumindest einer Teleskopverstellung dargestellt. Die Lenksäulenanordnung 10 weist eine Säule 12 auf mit einem ersten Ende 14, mit dem ein (nicht dargestelltes) Lenkrad oder eine andere Bedienersteuerung verbindbar ist, und einem zweiten Ende 16, welches mit einem (nicht dargestellten) Lenksystem funktionsbereit verbunden ist, das eine Drehbewegung der Säule 12 um eine Säulenachse 18 in eine Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs übersetzt. In einigen Ausführungsformen weist die Säule 12 einen oberen Mantel 20 auf, der vom ersten Ende 14 ausgeht. Der obere Mantel 20 befindet sich zumindest teilweise in einem unteren Mantel 22, welcher sich vom zweiten Ende 16 in Richtung auf das erste Ende 14 erstreckt. Eine Bewegung des oberen Mantels 20 im unteren Mantel 22 entlang der Säulenachse 18 ist eine Teleskopverstellung der Lenksäulenanordnung 10. Es versteht sich, dass, während in der Ausführungsform von 1 der obere Mantel 20 sich zumindest teilweise im unteren Mantel 22 befindet, in einigen Ausführungsformen die Ausbildung im Wesentlichen umgekehrt ist, wobei der untere Mantel 22 sich zumindest teilweise innerhalb des oberen Mantels 20 befindet. Der untere Mantel 22 ist an einem Drehzapfen 26 an einer Höhen- bzw. Neigungshalterung 24 befestigt.
Ein Teleskopverstellmechanismus ist wie in 2 gezeigt vorgesehen. Ein energieabsorbierender (EA) Bügel 28 ist über zum Beispiel einen Bügelhalter 30, der eine Schraube oder ein Bolzen oder dergleichen sein kann, am oberen Mantel 20 befestigt. Der EA-Bügel 28 umfasst einen unteren Schenkel 32, der sich entlang dem oberen Mantel 20 erstreckt, und einen Umkehrschenkel 34, der sich wie dargestellt im Wesentlichen parallel zum unteren Schenkel 32 in einer Distanz 36 davon erstreckt. Ein Verriegelungsbolzen 38 erstreckt sich durch den unteren Mantel 22 und zwischen dem unteren Schenkel 32 und Umkehrschenkel 34 des EA-Bügels 28. Der Verregelungsbolzen 38 umfasst ein Verriegelungselement 40, das sich zwischen dem unteren Schenkel 32 und dem Umkehrschenkel 34 befindet. Das Verriegelungselement 40 ist dafür eingerichtet, den EA-Bügel 28 zu betätigen, wenn der Verriegelungsbolzen 38 in eine Verriegelungsposition gedreht wird, um eine gewünschte relative Position des oberen Mantels 20 und unteren Mantels 22 beizubehalten.
In der Lenksäulenanordnung 10 ist ein primärer Teleskopverriegelungsmechanismus vorgesehen, der den unteren Mantel 22 mit dem oberen Mantel 20 in Eingriff bringt und eine Energieabsorption im Fall eines Fahrzeugaufpralls kontrolliert. Eine Ausführungsform des primären Verriegelungsmechanismus ist in 3 dargestellt. Mehrere Bügelzähne 42 befinden sich am unteren Schenkel 32 des EA-Bügels 28. Eine Zahnverriegelung 44 befindet sich am unteren Mantel 22 und umfasst mehrere Verriegelungszähne 46, die mit den mehreren Bügelzähnen 42 in Eingriff gebracht werden können. In der Ausführungsform von 3 ist die Zahnverriegelung 44 an einem Träger 48 befestigt. Der Träger 48 ist am unteren Mantel 22 mit einer zur Säulenachse 18 im Wesentlichen parallelen Drehachse 50 drehbar befestigt. Der Träger 48 ist über einen sich durch eine Trägermontierung 54 und den Träger 48 erstreckenden Stift 52 am unteren Mantel 22 befestigt. Eine Feder 56 ist mit der Trägermontierung 54 und dem Träger 48 verbunden und erfüllt zumindest zwei Funktionen. Zunächst wirkt die Feder 56 in Torsion um die Drehachse 50, um eine Kraft bereitzustellen, um die Verriegelungszähne 46 in Richtung auf und in Eingriff mit den Bügelzähnen 42 zu drehen. Zweitens wirkt die Feder 56 in Zug und Kompression entlang der Drehachse 50, um eine Position der Verriegelungszähne 46 entlang der Drehachse 50 zu verschieben, um die Verriegelungszähne 46 besser mit den Bügelzähnen 42 auszurichten. In einigen Ausführungsformen ermöglicht die Feder 56 eine Bewegung der Verriegelungszähne 46 entlang der Drehachse 50 um etwa 1 Zahnbreite 62.
Wie in 4 gezeigt ist, die Verriegelungszähne 46, ist eine Verriegelungszahnspitze 58 ist im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 50. Die Bügelzähne 42 weisen jedoch Bügelzahnspitzen 60 auf, welche zur Drehachse 50 im Wesentlichen nicht senkrecht sind. Zum Beispiel kann eine Differenz in einer Winkellage der Verriegelungszahnspitze 58 und Bügelzahnspitze 60 etwa 1 Grad betragen, sodass in einigen Ausführungsformen die Verriegelungszahnspitze 58 sich unter 90 Grad aus der Drehachse 50 erstreckt, während die Bügelzahnspitze 60 sich unter einem Winkel von 91 Grad aus der Drehachse 50 erstreckt. Die Winkeldifferenz in den Positionen der Verriegelungszahnspitzen 58 und Bügelzahnspitzen 60 fördert einen Eingriff der Verriegelungszahnspitze 58 mit einer Bügelzahnrampe 64 eher als ein Kontakt von Spitze zu Spitze zwischen den Bügelzähnen 42 und den Verriegelungszähnen 46, was somit einen verlängerten Weg der Bügelzähne 42 in Bezug auf die Verriegelungszähne 46 und eine Bewegung entlang den Spitzen der Bügelzähne 42 verhindert.
Bezug nehmend auf 5 weist nun der Verriegelungsbolzen 38 einen Bolzenmitnehmer 66 auf, der daran angebracht ist. Wenn der Verriegelungsbolzen 38 wie in 5 gezeigt in eine verriegelte Position gedreht wird, berührt ein Merkmal am Bolzenmitnehmer 66, zum Beispiel die Nase 68, den Träger 48 und zwingt den Träger 48, um die Drehachse 50 zu drehen, um die Verriegelungszähne 46 mit den Bügelzähnen 42 in Eingriff zu bringen, wodurch der primäre Verriegelungsmechanismus eingerückt wird.
Ähnlich dreht Bezug nehmend auf 6, wenn der Verriegelungsbolzen 38 in eine entriegelte Position gedreht wird, die Nase 68 vom Träger 48 weg, was somit den Träger 48 löst und erlaubt, dass die Verriegelungszähne 46 aus den Bügelzähnen 42 ausrücken. Um ein Ausrücken der Verriegelungszähne 46 von den Bügelzähnen 42 zu erzwingen, weist der Bolzenmitnehmer 66 eine sekundäre Nase 70 auf, die, wenn der Bolzenmitnehmer 66 in die entriegelte Position gedreht wird, den Träger 48 hebt, um die Zähne auszurücken. Dies rückt den primären Verriegelungsmechanismus aus und erlaubt eine Teleskopverstellung der Lenksäule 12.
Wenn in einigen Ausführungsformen die Nase 68 den Träger 48 berührt, um den primären Verriegelungsmechanismus einzurücken, Verriegelungszähne 46 auf einer Spitze 60 ruhend, stoßen die Drehrichtung und die durch die Nase 68 ausgeübte Kraft am Träger 48 den Träger 48 und die Zahnverriegelung 44 entlang der Drehachse 50 an, um die Verriegelungszähne 46 von der Spitze 60 weg zu drängen. Dies drängt die Feder 56, zu komprimieren und zu ermöglichen, dass sich der Träger 48 weiter um die Achse 50 dreht, sodass die Verriegelungszähne 46 mit den Bügelzähnen 42 in Eingriff gelangen.
Obgleich die Erfindung mit Verweis auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente für Elemente davon substituiert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht als auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt betrachtet werden, die als das beste Verfahren offenbart wurden, das zum Ausführen dieser Erfindung in Betracht gezogen wird, sondern die Erfindung schließt alle Ausführungsformen ein, die in den Umfang der vorliegenden Anmeldung fallen.

Claims

Teleskopverriegelungsmechanismus für eine Lenksäule, mit: mehreren Bügelzähnen, die sich an einem oberen Mantel der Lenksäule befinden, wobei jeder Bügelzahn der mehreren Bügelzähne eine Bügelzahnspitze aufweist; und mehreren Verriegelungszähnen, die sich an einem unteren Mantel der Lenksäule befinden, wobei die mehreren Verriegelungszähne am unteren Mantel drehbar befestigt sind, sodass, wenn die mehreren Verriegelungszähne in eine eingerückte Position mit den mehreren Bügelzähnen gedreht werden, mehrere Verriegelungszahnspitzen zu den Bügelzahnspitzen der mehreren Bügelzähne im Wesentlichen nicht parallel sind.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei die Bügelzahnspitzen im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse der Lenksäule sind.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei die mehreren Verriegelungszahnspitzen im Wesentlichen nicht senkrecht zur Mittelachse der Lenksäule sind.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei eine Winkeldifferenz zwischen den mehreren Verriegelungszahnspitzen und den Bügelzahnspitzen etwa ein Grad beträgt.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 1, ferner mit einem Stift, um die mehreren Verriegelungszähne an dem unteren Mantel drehbar zu befestigen.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 5, ferner mit einer am Stift befindlichen Feder, um eine Position der mehreren Verriegelungszähne in Richtung auf die mehreren Bügelzähne vorzuspannen.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 6, wobei die Feder ferner eine Bewegung der mehreren Bügelzähne entlang einer Mittelachse des Stiftes erlaubt.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 1, wobei die mehreren Verriegelungszähne mit einem Verriegelungsbolzen der Lenksäulenanordnung funktionsbereit verbunden sind.
Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 8, wobei ein Drehen des Verriegelungsbolzens in eine verriegelte Position die mehreren Verriegelungszähne mit den mehreren Bügelzähnen in Eingriff bringt.
Lenksäulenanordnung, mit: einem unteren Mantel; einem oberen Mantel, der im unteren Mantel verschiebbar angeordnet ist; einem Teleskopverriegelungsmechanismus, welcher umfasst: mehrere Bügelzähne, die sich am oberen Mantel befinden, wobei jeder Bügelzahn der mehreren Bügelzähne eine Bügelzahnspitze aufweist; und mehrere Verriegelungszähne, die sich am unteren Mantel befinden, wobei die mehreren Verriegelungszähne am unteren Mantel drehbar befestigt sind, sodass, wenn die mehreren Verriegelungszähne in eine eingerückte Position mit den mehreren Bügelzähnen gedreht werden, mehrere Verriegelungszahnspitzen zu den Bügelzahnspitzen der mehreren Bügelzähne im Wesentlichen nicht parallel sind.