DE102020203038A1

DE102020203038A1 - Umschaltmechanismus für eine verstellbare Lenksäule

Info

Publication number: DE102020203038A1
Application number: DE102020203038.3A
Authority: DE
Inventors: Sergej Schneider
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2021-09-16

Abstract

Axial verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einem Crashrohr (2), welches in einem Mantelrohr (1) axial verschiebbar gelagert ist, mit einer Lenkspindel (3), welche in dem Crashrohr (2) geführt wird; mit einem Feststellmechanismus mit dem das Crashrohr (2) in verschiedenen Positionen feststellbar ist, wobei das Crashrohr (2) in der Verriegelungsstellung festgestellt ist und in einer Freigabestellung verstellbar ist; ein Umschaltmechanismus, welcher mit dem Feststellmechanismus direkt oder indirekt gekoppelt ist, wobei der Umschaltmechanismus ein Zahnstangengetriebe umfasst; wobei das Zahnstangengetriebe ein Zahnrad (6) und eine Zahnleiste (7) umfasst, welche verzahnt ineinander greifen; wobei das Zahnrad (6) durch den Feststellmechanismus verdreht wird, wodurch die Zahnleiste (7) translatorisch verschoben wird; wobei an der Zahnleiste (7) eine Schnittstelle (11) angeordnet ist; wobei an dem Crashrohr (2) mindestens ein Anschlagpaar (9, 10) zur Begrenzung der axialen Verstellung angeordnet ist; und wobei die Schnittstelle (11) der Zahnleiste (7) in einer Freigabestellung mit einem Anschlagpaar (10, 11) gekoppelt ist.

Description

Stand der Technik
Axial verstellbare Lenksäulen weisen im Allgemeinen ein Mantelrohr auf, welches an der Fahrzeugkonsole befestigt ist und in dem ein Crashrohr axial verschiebbar geführt ist. In dem Crashrohr wird die Lenkspindel drehbar gelagert. Zudem umfassen solche Lenksäulen einen Feststellmechanismus um das Crashrohr nach dem Einstellen der axialen Position festzustellen. Durch den Feststellmechanismus ist das Crashrohr in der Verriegelungsstellung festgestellt und kann in der Freigabestellung verstellt werden. Bei manuell verstellbaren Lenksäulen wird dazu über einen Bedienhebel ein Klemmbolzen verdreht.
Für die Axialverstellung können die Lenksäulen Anschläge aufweisen, um ein Verstellen des Crashrohrs nur in einem bestimmten Bereich zuzulassen. In einer Crashsituation wird das Crashrohr durch den Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad in das Mantelrohr geschoben. Die Anschläge können so gestaltet sein, dass diese beim Aufprall wegbrechen. Allerdings entsteht dabei eine Kraftspitze, welche vermieden werden muss. Stattdessen ist es eine Anforderung, dass die Aufprallenergie möglichst gleichmäßig abgebaut wird.
Im Stand der Technik sind daher Lösungen bekannt, bei denen die Anschläge mit dem Feststellmechanismus gekoppelt werden. So werden die Anschläge beim Betätigen des Bedienhebels von der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung verschwenkt, so dass sie nicht mehr im Verschiebeweg des Crashrohrs sind.
Weiterhin weisen solche Lenksäulen ein Crashsystem auf, um die hohe Aufprallenergie in einer Crashsituation kontrolliert abzubauen. Oft werden sogenannte Straps verwendet, welche sich beim Crash verformen und dadurch die Energie abbauen.
In vielen Fällen sind die beschriebenen Funktionen „Crashsystem“ und „Begrenzung des Verstellweges“ miteinander gekoppelt. Dies hat zur Folge, dass die Funktionen mit widersprüchlichen Anforderungen in gegenseitiger Abhängigkeit ausgelegt werden müssen. Eine Trennung der Funktionen erzeugt meist aufgrund der Komplexität einen hohen Aufwand.
Die W019115796 A1 offenbart einen Verstellmechanismus um in einer Freigabestellung den Verstellweg zu begrenzen. Der Verstellmechanismus ist allerdings komplex und benötigt viele Bauteile. Zudem gestaltet sich die Montage aufwändig.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zu überwinden. Die Funktionen „Crashsystem“ und „Begrenzung Verstellweg“ sollen mit möglichst geringem Aufwand entkoppelt werden. Dadurch können diese unabhängig voneinander gestaltet werden.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der weiteren Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird für die Umschaltung zwischen den beiden Funktionen ein Zahnstangengetriebe vorgeschlagen, bei dem ein Zahnrad mit dem Feststellmechanismus gekoppelt ist. Wird das Zahnrad gedreht, wird eine Zahnleiste translatorisch verschoben, welche dann über eine Schnittstelle mit dem Crashsystem oder mit dem System zur Begrenzung des Verstellwegs gekoppelt wird.
Je nach Stellung des Feststellmechanismus hat die Schnittstelle an der Zahnleiste also eine bestimmte vertikale Position und wird so mit den unterschiedlichen Funktionen gekoppelt.
Eine erste Funktion kann dabei ein Crashsystem sein, welches in der Verriegelungsstellung des Feststellmechanismus aktiviert sein soll. Als Crashsystem kann beispielsweise ein Strap vorgesehen sein, welcher umgeformt wird, wenn das Crashrohr durch einen Aufprall in das Mantelrohr geschoben wird.
Eine zweite Funktion kann ein System zur Begrenzung des Verstellweges sein, wenn der Fahrer die axiale Position des Lenkrades einstellt. Dazu sind auf dem Crashrohr zwei Anschläge angeordnet, welche den maximalen Verstellweg definieren.
Die Erfindung ist nicht auf die Umschaltung zwischen zwei Funktionen begrenzt, vielmehr können weitere Funktionen vorgesehen sein, welche mit der Schnittstelle an der Zahnleiste angefahren werden können. Beispielsweise können auf dem Crashrohr weitere Anschläge angeordnet werden, die einen größeren Verstellweg für einen automatisierten Fahrbetrieb erlauben. Beim automatisierten Fahren soll das Lenkrad weiter eingefahren werden als bei der normalen Lenkradeinstellung, um dem Fahrer mehr Platz für andere Tätigkeiten zu geben.
Eine Ausführungsform wird nun anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:

1 die erfindungsgemäße axial verstellbare Lenksäule
2 eine vergrößerte, detaillierte Ansicht des Umschaltmechanismus
3 die Kopplung des Umschaltmechanismus mit einer ersten Funktion
4 die Kopplung des Umschaltmechanismus mit einer zweiten Funktion
5 die Anordnung weiterer Funktionen auf dem Crashrohr

In der 1 ist die erfindungsgemäße axial verstellbare Lenksäule perspektivisch zu sehen. Ein Crashrohr 2 ist in einem Mantelrohr 1 axial verschiebbar gelagert. In dem Crashrohr 2 wird wie üblich die Lenkspindel 3 geführt. An dem Mantelrohr 1 ist ein Feststellmechanismus vorgesehen, wobei über einen Bedienhebel 5 ein Klemmbolzen 4 verdreht werden kann. Über den Klemmbolzen 4 kann eine Klemmeinheit, welche hier nicht dargestellt wurde, in eine Verriegelungsstellung oder eine Freigabestellung gebracht werden. Der Klemmbolzen 4 ist zudem mit einem Umschaltmechanismus gekoppelt.
Dies ist in der 2 genauer zu sehen. Als Umschaltmechanismus ist ein Zahnstangengetriebe vorgesehen, welches ein Zahnrad 6 und eine Zahnleiste 7 umfasst. Das Zahnrad 6 ist auf dem Klemmbolzen 4 angeordnet. Wenn der Bedienhebel 5 betätigt wird, dreht sich das Zahnrad 6 und verschiebt vertikal die Zahnleiste 7. Im Mantelrohr 1 ist eine längliche Aussparung vorgesehen, in welcher die Zahnleiste 7 geführt wird.
In der 3 ist die Kopplung mit einer ersten Funktion, nämlich dem Crashsystem, zu sehen. Der Feststellmechanismus der Lenksäule ist dabei in der Verriegelungsstellung. Das Mantelrohr wurde in der 3 ausgeblendet.
In dieser Ausführung sind an dem Crashrohr 2 zwei Funktionen angeordnet. Die erste Funktion ist das Crashsystem, wobei in der 3 zur Vereinfachung nur eine Zahnleiste 8 als Schnittstelle des Crashsystems dargestellt ist. Die Zahnleiste 8 kann durch einen Strap mit dem Crashrohr 2 verbunden sein. Der Strap wird dann in einer Crashsituation in bekannter Weise umgeformt um Aufprallenergie abzubauen.
Die zweite Funktion ist die Begrenzung des Verstellweges durch ein Anschlagpaar 9. Die zwei Anschläge des Anschlagpaares 9 definieren den maximalen Verstellweg, wenn der Fahrer das Lenkrad axial einstellt.
Die Zahnleiste 7 weist an ihrem unteren Ende eine Schnittstelle 11 auf. Die Schnittstelle 11 kann beispielsweise eine pinartige oder zahnartige Ausformung sein, die jedenfalls geeignet ist, sich mit den unterschiedlichen Funktionen zu koppeln. Eine zahnartige Ausformung kann leicht in die Zahnleiste 8 des Crashsystems eingreifen, wie in der 3 gezeigt.
In der 4 ist die Kopplung mit einer zweiten Funktion, nämlich der Begrenzung des Verstellweges, zu sehen. Der Feststellmechanismus der Lenksäule ist dabei in der Freigabestellung. Durch Drehung des Zahnrades 6 wurde die Zahnleiste 7 vertikal nach unten verschoben. Die Schnittstelle 11, welche zahnartig ausgeformt ist, dient hier als Anschlag und definiert zusammen mit dem Anschlagpaar 9 den maximalen Verstellweg der Lenksäule.
Abschließend zeigt eine zweite Ausführung in 5, dass weitere Funktionen an dem Crashrohr 2 vorgesehen sein können. Das Mantelrohr und der komplette Umschaltmechanismus wurden ausgeblendet. Im Unterschied zu der ersten Ausführung ist hier eine dritte Funktion realisiert, indem ein zweites Anschlagpaar 10 angeordnet ist, welches einen größeren Verstellweg als das erste Anschlagpaar (9) ermöglicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 19115796 A1 [0006]

Claims

Axial verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einem Crashrohr (2), welches in einem Mantelrohr (1) axial verschiebbar gelagert ist, mit einer Lenkspindel (3), welche in dem Crashrohr (2) geführt wird; mit einem Feststellmechanismus mit dem das Crashrohr (2) in verschiedenen Positionen feststellbar ist, wobei das Crashrohr (2) in der Verriegelungsstellung festgestellt ist und in einer Freigabestellung verstellbar ist; dadurch gekennzeichnet, ein Umschaltmechanismus, welcher mit dem Feststellmechanismus direkt oder indirekt gekoppelt ist, wobei der Umschaltmechanismus ein Zahnstangengetriebe umfasst; wobei das Zahnstangengetriebe ein Zahnrad (6) und eine Zahnleiste (7) umfasst, welche verzahnt ineinander greifen; wobei das Zahnrad (6) durch den Feststellmechanismus verdreht wird, wodurch die Zahnleiste (7) translatorisch verschoben wird; wobei an der Zahnleiste (7) eine Schnittstelle (11) angeordnet ist; wobei an dem Crashrohr (2) mindestens ein Anschlagpaar (9, 10) zur Begrenzung der axialen Verstellung angeordnet ist; und wobei die Schnittstelle (11) der Zahnleiste (7) in einer Freigabestellung mit einem Anschlagpaar (10, 11) gekoppelt ist.
Axial verstellbare Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksäule ein Crashsystem umfasst, welches in einer Crashsituation die Aufprallenergie abbaut; wobei die Schnittstelle (11) der Zahnleiste (7) in der Verriegelungsstellung mit dem Crashsystem gekoppelt ist.
Axial verstellbare Lenksäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Crashrohr (2) ein erstes Anschlagpaar (9) und ein zweites Anschlagpaar (10) zur Begrenzung der axialen Verstellung angeordnet ist, wobei das zweite Anschlagpaar (10) einen größeren Verstellweg als das erste Anschlagpaar (9) ermöglicht.
Axial verstellbare Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststellmechanismus einen Klemmbolzen (4) umfasst, welcher durch einen Bedienhebel (5) verdrehbar ist, wobei das Zahnrad (6) auf dem Klemmbolzen (4) angeordnet ist.
Axial verstellbare Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Crashsystem zur Kopplung mit dem Umschaltmechanismus eine Zahnleiste (8) umfasst, wobei die Schnittstelle (11) der Zahnleiste (7) in der Verriegelungsstellung in die Zahnleiste (8) eingreift.