DE102020210843A1

DE102020210843A1 - Lagereinheit zur Befestigung einer Lenksäule in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102020210843A1
Application number: DE102020210843.9A
Authority: DE
Inventors: Richard Büker
Original assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2022-03-03
Also published as: CN114104083A; US11668341B2; US20220065287A1

Abstract

Es wird eine Lagereinheit (10) zur Befestigung einer Lenksäule in einem Fahrzeug beschrieben, die eine fahrzeugfest montierbare Konsoleneinheit (12), eine Lagerhülse (14) und einen Arretiermechanismus (18) zum wahlweisen Festlegen der Lagerhülse (14) an der Konsoleneinheit (12) und zum wahlweisen Freigeben einer Relativbewegung der Lagerhülse (14) gegenüber der Konsoleneinheit (12) umfasst. Dabei weist der Arretiermechanismus (18) einen ersten Exzenter (28) auf, der zum Festlegen der Lagerhülse (14) an der Konsoleneinheit (12) über einen ersten, in eine erste Richtung wirkenden Formschluss und einen zweiten, in eine zweite Richtung wirkenden Formschluss mit einer ersten Exzentergegeneinheit (52) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit zur Befestigung einer Lenksäule in einem Fahrzeug, mit einer fahrzeugfest montierbaren Konsoleneinheit, einer Lagerhülse, die sich entlang einer Lagerhülsenmittelachse erstreckt und zur Aufnahme der Lenksäule ausgebildet ist, und einem Arretiermechanismus zum wahlweisen Festlegen der Lagerhülse an der Konsoleneinheit und zum wahlweisen Freigeben einer Relativbewegung der Lagerhülse gegenüber der Konsoleneinheit.
Solche Lagereinheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Sie dienen dazu, die Lenksäule und ein mit dieser verbundenes Lenkrad verstellbar innerhalb des Fahrzeugs anzuordnen. Somit kann eine Position des Lenkrads an einen Fahrer angepasst werden.
Insbesondere ist in diesem Zusammenhang eine Längsverstellung bekannt, bei der das Lenkrad und die Lenksäule entlang einer Mittelachse der Lenksäule verstellbar sind, die üblicherweise mit der Lagerhülsenmittelachse zusammenfällt (englisch: Reach Adjustment oder Telescope Adjustment). Zudem kann eine Höhenverstellbarkeit des Lenkrads dadurch erfolgen, dass die Lagerhülse gegenüber der Konsoleneinheit im Wesentlichen in Vertikalrichtung verschoben wird (englisch: Rake Adjustment oder Tilt Adjustment).
Bei derartigen Lagereinheiten steht häufig eine einfache und leichtgängige Verstellbarkeit mit einer mechanisch festen Arretierung der Lenksäule im Konflikt. Dabei muss die Lenksäule insbesondere auch in Unfallsituationen fest arretiert bleiben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine verbesserte Lagereinheit der eingangs genannten Art anzugeben. Diese soll sowohl eine einfache und leichtgängige Verstellbarkeit der Lenksäule als auch eine zuverlässige Arretierung der Lenksäule innerhalb des Fahrzeugs gewährleisten. Mit anderen Worten soll eine Lagereinheit geschaffen werden, die den oben genannten Konflikt auflöst oder zumindest abmildert.
Die Aufgabe wird durch eine Lagereinheit der eingangs genannten Art gelöst, bei der der Arretiermechanismus einen ersten Exzenter aufweist, der zum Festlegen der Lagerhülse an der Konsoleneinheit über einen ersten, in eine erste Richtung wirkenden Formschluss und einen zweiten, in eine zweite Richtung wirkenden Formschluss mit einer ersten Exzentergegeneinheit gekoppelt ist. Dabei ist die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt orientiert. Die Bezeichnung des Exzenters als erster impliziert vorliegend keine Anzahl, sondern dient lediglich der einfachen Erläuterung. Die Lagerhülse ist also in zwei entgegengesetzt orientierten Richtungen jeweils über einen Formschluss arretiert. Dabei entsprechen die beiden Richtungen vorzugsweise Verstellrichtungen der Lagerhülse gegenüber der Konsoleneinheit. Die erste und die zweite Richtung können somit beide entlang der Lagerhülsenmittelachse orientiert sein. Auch ist es möglich, dass die beiden Richtungen einer Höhenverstellung der Lenksäule zugeordnet sind und dabei im Wesentlichen vertikal und quer zur Lagerhülsenmittelachse verlaufen. Ein Formschluss stellt in diesem Zusammenhang eine besonders zuverlässige Verbindung dar, sodass auch in Unfallsituationen die Lenksäule zuverlässig im Fahrzeug gehalten ist, da die Lagereinheit zuverlässig und fest an der Konsoleneinheit arretiert ist.
In einem Freigabezustand des genannten Arretiermechanismus sind der erste Formschluss und der zweite Formschluss aufgehoben. Dann kann die Lenksäule entlang der ersten Richtung und der zweiten Richtung einfach und leichtgängig verstellt werden.
Der Arretiermechanismus kann auch einen zweiten Exzenter aufweisen, der zum Festlegen der Lagerhülse an der Konsoleneinheit über einen dritten, in eine dritte Richtung wirkenden Formschluss und einen vierten, in eine vierte Richtung wirkenden Formschluss mit einer zweiten Exzentergegeneinheit gekoppelt ist. Dabei ist die dritte Richtung der vierten Richtung entgegengesetzt orientiert. Insbesondere sind die dritte Richtung und die vierte Richtung im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung und zur zweiten Richtung orientiert. Die Bezeichnung des Exzenters als zweiter dient wieder lediglich der einfachen Erläuterung. Der zweite Exzenter ist zudem vom ersten Exzenter separat. Die Lagerhülse ist also in der dritten Richtung und der vierten Richtungen jeweils über einen Formschluss arretiert. Dabei entsprechen auch diese beiden Richtungen vorzugsweise Verstellrichtungen der Lagerhülse gegenüber der Konsoleneinheit. Die dritte und die vierte Richtung können somit beide entlang der Lagerhülsenmittelachse orientiert sein. Auch ist es möglich, dass die beiden Richtungen einer Höhenverstellung der Lenksäule zugeordnet sind und in diesem Zusammenhang im Wesentlichen vertikal und quer zur Lagerhülsenmittelachse verlaufen. Vorzugsweise sind die erste und zweite Richtung dann entlang der jeweils anderen Verstellrichtung orientiert. Ein Formschluss stellt wieder eine besonders zuverlässige Verbindung dar, sodass auch in Unfallsituationen die Lenksäule in allen Richtungen zuverlässig im Fahrzeug und fest an der Konsoleneinheit arretiert ist.
Auch der Arretiermechanismus mit dem zweiten Exzenter kann in einen Freigabezustand überführt werden, in dem der dritte Formschluss und der vierte Formschluss aufgehoben sind. Dann kann die Lenksäule entlang der dritten Richtung und der vierten Richtung einfach und leichtgängig verstellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform verlaufen die erste Richtung und die zweite Richtung in einem am Fahrzeug montierten Zustand der Lagereinheit überwiegend vertikal oder vollständig vertikal und die dritte Richtung und die vierte Richtung im am Fahrzeug montierten Zustand der Lagereinheit im Wesentlichen entlang der Lagerhülsenmittelachse. Alternativ verlaufen die erste Richtung und die zweite Richtung in einem am Fahrzeug montierten Zustand der Lagereinheit im Wesentlichen entlang der Lagerhülsenmittelachse und die dritte Richtung und die vierte Richtung verlaufen im am Fahrzeug montierten Zustand der Lagereinheit überwiegend vertikal oder vollständig vertikal. Dabei ist unter einem überwiegend vertikalen Verlauf ein Verlauf in einem Bereich von +/- 30° um eine vertikale Richtung gemeint. Insbesondere ist unter einem überwiegend vertikalen Verlauf ein Verlauf mit einem Winkel von 25°, vorzugsweise +/- 10° oder +/- 15°, zu einer vertikalen Richtung gemeint. Mittels der Lagereinheit lässt sich somit einerseits eine Höhenverstellung und andererseits eine Längsverstellung für ein mit der Lagereinheit gekoppeltes Lenkrad realisieren. Die Lagereinheit ermöglicht somit eine flexible Anpassung der Position des Lenkrads an einen Fahrer. Aufgrund der insgesamt vier Formschlüsse, die wahlweise gebildet und aufgehoben werden können, ist dabei eine leichtgängige und einfache Verstellbarkeit mit einer festen und zuverlässigen Arretierung der Lagereinheit an der Konsoleneinheit kombiniert.
Bevorzugt ist zumindest einer der Formschlüsse in seiner zugeordneten Wirkrichtung selbstverstärkend. Insbesondere sind alle Formschlüsse in ihrer jeweils zugeordneten Wirkrichtung selbstverstärkend. Dabei bedeutet selbstverstärkend, dass die den Formschluss bildenden Komponenten bei einer Kraftbeaufschlagung entlang der zugeordneten Wirkrichtung in Richtung ihrer formschlüssigen Kopplung beaufschlagt werden. Dadurch ergibt sich durch die Formschlüsse eine besonders zuverlässige Arretierung.
Gemäß einer Variante weist jeder Exzenter in einer Ansicht entlang der zugeordneten Exzenterachse im Wesentlichen die Form zweier zusammengesetzter Viertelkreissegmente oder zweier zusammengesetzter Viertelellipsensegmente auf. Dabei sind die Kreisbogenabschnitte der Viertelkreissegmente bzw. die Ellipsenbogenabschnitte der Viertelellipsensegmente bezüglich der Exzenterachse diametral entgegengesetzt angeordnet. Ferner dienen stets diejenigen Abschnitte des Exzenters der formschlüssigen Kopplung, die vergleichsweise weit von der Exzenterachse entfernt sind. Das sind die Ellipsenbogenabschnitte bzw. die Kreisbogenabschnitte. Solche Exzenter sind einfach aufgebaut und können aus diesem Grund einfach und kostengünstig hergestellt werden. Zudem stellen sie eine zuverlässige Arretierung sicher.
Jeder Exzenter kann mit einem primären Verzahnungsabschnitt versehen sein, der zum Festlegen der Lagerhülse an der Konsoleneinheit formschlüssig in einen zugeordneten primären Verzahnungsgegenabschnitt eingreift, der an der zugeordneten Exzentergegeneinheit vorgesehen ist. Zudem kann jeder Exzenter mit einem sekundären Verzahnungsabschnitt versehen sein, der zum Festlegen der Lagerhülse an der Konsoleneinheit formschlüssig in einen zugeordneten sekundären Verzahnungsgegenabschnitt eingreift, der an der zugeordneten Exzentergegeneinheit vorgesehen ist. Mit anderen Worten wird jeder Formschluss durch den Verzahnungseingriff eines Verzahnungsabschnitts mit seinem zugeordneten Verzahnungsgegenabschnitt gebildet. Es ergibt sich eine zuverlässige, formschlüssige Arretierung. Darüber hinaus bewirken die Verzahnungsabschnitte und Verzahnungsgegenabschnitte, dass jeder Exzenter in zahlreichen Relativstellungen mit der zugeordneten Exzentergegeneinheit einen Formschluss bilden kann. Die Lagerhülse kann somit feinstufig an der Konsoleneinheit arretiert werden. Dadurch ergibt sich eine feinstufige Einstellbarkeit des Lenkrads für einen Fahrer.
Vorteilhafterweise sind der primäre Verzahnungsabschnitt, der sekundäre Verzahnungsabschnitt, der primäre Verzahnungsgegenabschnitt und der sekundäre Verzahnungsgegenabschnitt Sägezahnabschnitte. Darüber hinaus liegt zumindest eine der steileren Zahnflanken des primären Verzahnungsabschnitts zur Ausbildung des zugeordneten Formschlusses an einer der steileren Zahnflanken des primären Verzahnungsgegenabschnitts an und zumindest eine der steileren Zahnflanken des sekundären Verzahnungsabschnitts zur Ausbildung des zugeordneten Formschlusses an einer der steileren Zahnflanken des sekundären Verzahnungsgegenabschnitts. Dabei wird unter einem Sägezahnabschnitt ein Verzahnungsabschnitt verstanden, der Zähne mit einem Sägezahnprofil aufweist. Solche Zähne weisen jeweils eine Steilflanke und eine Flachflanke auf, wobei die Steilflanke steiler verläuft als die Fachflanke. Mittels der Sägezahnabschnitte lässt sich insbesondere unter Nutzung der Steilflanken auf einfache und zuverlässige Weise ein selbstverstärkender Formschluss realisieren. Insbesondere bewirken oder ermöglichen die Flachflanken eine leichtgängige Relativbewegung einander zugeordneter Sägezahnabschnitte in einem Arretierzustand, der es erlaubt, dass einander zugeordnete Flachflanken aneinander abgleiten und so der selbstverstärkende Formschluss der miteinander zusammenwirkenden Steilflanken im Arretierzustand ermöglicht ist.
In einer Ausführungsform weist der Arretiermechanismus zudem eine Klemmwelle auf und jeder Exzenter ist radial auf der Klemmwelle gelagert und mit der Klemmwelle drehgekoppelt. Insbesondere ist jeder Exzenter über einen Federabschnitt mit der Klemmwelle drehgekoppelt. Jeder Exzenter kann somit über die Klemmwelle zuverlässig in eine Arretierposition und eine Freigabeposition überführt werden. Indem die Drehkopplung über eine Feder erfolgt, können aus der Fertigung und Montage resultierende Toleranzen einfach ausgeglichen werden. Darüber hinaus kann so sichergestellt werden, dass stets alle gewünschten Formschlüsse generiert werden. Der formschlüssige Eingriff wird dann durch eine aus dem jeweiligen Federabschnitt resultierenden Federkraft gehalten, insbesondere bevor der selbstverstärkende Formschluss einsetzt.
Die Klemmwelle kann zum Bereitstellen einer überwiegend vertikalen oder vollständig vertikalen Verstellbarkeit der Lagerhülse gegenüber der Konsoleneinheit zumindest einen im montierten Zustand der Lagereinheit am Fahrzeug überwiegend vertikal oder vollständig vertikal verlaufenden, ersten Aufnahmeschlitz durchgreifen. Dabei ist der erste Exzenter oder der zweite Exzenter im Bereich des ersten Aufnahmeschlitzes angeordnet und die erste Exzentergegeneinheit bzw. die zweite Exzentergegeneinheit ist in einem Randbereich des ersten Aufnahmeschlitzes vorgesehen. Insbesondere ist der erste Aufnahmeschlitz an der Konsoleneinheit vorgesehen. Die vertikale Einstellung erfolgt also dadurch, dass die Klemmwelle zusammen mit der Lagereinheit entlang des ersten Aufnahmeschlitzes bewegt wird. Die Lagereinheit kann dabei in allen Positionen der Klemmwelle innerhalb des ersten Aufnahmeschlitzes arretiert werden. Es ergibt sich eine einfache Verstellbarkeit und vorzugsweise mit einem vergleichsweise großen Verstellbereich.
Alternativ oder zusätzlich durchgreift die Klemmwelle zumindest einen zweiten Aufnahmeschlitz, um eine Verstellbarkeit entlang der Lagerhülsenmittelachse gegenüber der Konsoleneinheit bereitzustellen, wobei der zumindest eine zweite Aufnahmeschlitz im montierten Zustand der Lagereinheit am Fahrzeug im Wesentlichen entlang der Lagerhülsenmittelachse verläuft. Zudem ist der zweite Exzenter oder der erste Exzenter im Bereich des zweiten Aufnahmeschlitzes angeordnet und die zweite Exzentergegeneinheit bzw. die erste Exzentergegeneinheit in einem Randbereich des zweiten Aufnahmeschlitzes vorgesehen. Insbesondere ist der zweite Aufnahmeschlitz an der Lagerhülse vorgesehen. Die Längsverstellung erfolgt somit dadurch, dass die Lagerhülse entlang des zweiten Aufnahmeschlitzes gegenüber der Konsoleneinheit und der Klemmwelle verstellt wird. Die Lagerhülse kann in jeder Relativposition der Klemmwelle innerhalb des zweiten Aufnahmeschlitzes arretiert werden. Es ergibt sich auch so eine einfache Verstellbarkeit, insbesondere mit einem vergleichsweise großen Verstellbereich.
In einer Variante weist der Arretiermechanismus einen Betätigungshebel auf, der mit der Klemmwelle drehfest verbunden ist, sodass der Arretiermechanismus durch Schwenken des Betätigungshebels von einem Arretierzustand in einen Freigabezustand überführbar ist und umgekehrt. Insbesondere dient die Klemmwelle im Freigabezustand auch als Schwenkachse, um die die Lagerhülse gegenüber der Konsoleneinheit verschwenkt werden kann. Das Arretieren und Freigeben des Arretiermechanismus über einen Betätigungshebel ist besonders einfach und kann in kurzer Zeit erfolgen.
Der Betätigungshebel kann mit zumindest einem entlang einer Klemmwellenmittelachse der Klemmwelle wirkenden Nocken zusammenwirken, der derart mit einer am Betätigungshebel vorgesehenen Nockengegenfläche kooperiert, dass die Lagerhülse im Arretierzustand entlang der Klemmwellenmittelachse an der Konsoleneinheit festgeklemmt ist. Dabei bewirkt das Klemmen insbesondere eine Sicherung der Lagerhülse gegen Schwenken um die Klemmwelle. Dabei kann der Nocken einstückig an der Konsoleneinheit vorgesehen sein oder als separates Bauteil daran befestigt sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. Es zeigen:

- 1 eine erfindungsgemäße Lagereinheit in einem Zustand, in dem sie bis auf eine Sicherungsmutter montiert ist,
- 2 die Lagereinheit aus 1 in einer Explosionsdarstellung,
- 3 die Lagereinheit aus den 1 und 2 in einer Explosionsdarstellung, wobei gegenüber der 2 eine andere Perspektive eingenommen ist,
- 4 eine Explosionsansicht eines Details der Lagereinheit aus den 1 bis 3,
- 5 eine Detailansicht zur Erläuterung der Funktionsweise des Arretiermechanismus der Lagereinheit aus den 1 bis 3,
- 6 eine weitere Detailansicht zur Erläuterung der Funktionsweise des Arretiermechanismus der Lagereinheit aus den 1 bis 3, und
- 7 bis 13 einen Ablauf zur Montage der Lagereinheit aus den 1 bis 3.

1 zeigt eine Lagereinheit 10 zur Befestigung einer Lenksäule in einem Fahrzeug.
Hierzu umfasst die Lagereinheit 10 eine Konsoleneinheit 12, die fest am Fahrzeug montiert werden kann.
Darüber hinaus ist eine Lagerhülse 14 vorgesehen, die sich entlang einer Lagerhülsenmittelachse 16 erstreckt. Die Lagerhülse 14 ist dazu ausgebildet, eine Lenksäule aufzunehmen. Genauer gesagt kann eine Lenkwelle innerhalb der Lagerhülse 14 gelagert werden.
Die Lagerhülse 14 ist relativ zur Konsoleneinheit 12 verstellbar, sodass ein nicht näher dargestelltes Lenkrad hinsichtlich seiner Position innerhalb des Fahrzeugs an einen Fahrer angepasst werden kann.
Zu diesem Zweck ist ferner ein Arretiermechanismus 18 vorgesehen, mittels dem die Lagerhülse 14 wahlweise an der Konsoleneinheit 12 festgelegt werden kann. Dieser Zustand wird im Folgenden als Arretierzustand bezeichnet.
Zudem kann mittels des Arretiermechanismus 18 wahlweise eine Relativbewegung der Lagerhülse 14 gegenüber der Konsoleneinheit 12 freigegeben werden. Dieser Zustand wird im Folgenden als Freigabezustand bezeichnet.
Der Arretiermechanismus 18 umfasst eine Klemmwelle 20 und einen drehfest mit der Klemmwelle 20 verbundenen Betätigungshebel 22.
Der Arretiermechanismus 18 kann dabei durch Schwenken des Betätigungshebels 22 vom Arretierzustand in den Freigabezustand überführt werden und umgekehrt.
In einem Zustand, in dem die Lagereinheit 10 am Fahrzeug montiert ist, kann die Lagerhülse 14 einerseits gegenüber der Konsoleneinheit 12 überwiegend vertikal oder vollständig vertikal verstellt werden.
Dazu durchgreift die Klemmwelle 20 zwei überwiegend vertikal oder vollständig vertikal verlaufende, erste Aufnahmeschlitze 24, die an der Konsoleneinheit 12 vorgesehen sind.
Im Freigabezustand kann daher die Lagerhülse 14 gegenüber der Konsoleneinheit 12 verstellt werden, indem die Klemmwelle 20 innerhalb der ersten Aufnahmeschlitze 24 bewegt wird.
Andererseits kann die Lagerhülse 14 gegenüber der Konsoleneinheit 12 entlang der Lagerhülsenmittelachse 16 verstellt werden. Diese verläuft in einem Zustand, in dem die Lagereinheit 10 am Fahrzeug montiert ist, im Wesentlichen horizontal.
Die Klemmwelle 20 durchgreift dazu zwei zweite Aufnahmeschlitze 26, die beide parallel zur Lagerhülsenmittelachse 16 verlaufen.
Die beiden zweiten Aufnahmeschlitze 26 sind an der Lagerhülse 14 angeordnet.
Im Freigabezustand kann somit die Lagerhülse 14 entlang der Lagerhülsenmittelachse 16 gegenüber der Konsoleneinheit 12 verschoben werden, indem die Klemmwelle 20 innerhalb der zweiten Aufnahmeschlitze 26 ihre Position ändert.
Um im Arretierzustand die Lagerhülse 14 zuverlässig an der Konsoleneinheit 12 festlegen zu können, weist der Arretiermechanismus 18 einen ersten Exzenter 28 auf, der radial auf der Klemmwelle 20 gelagert ist, siehe 2.
Darüber hinaus ist der erste Exzenter 28 mit der Klemmwelle 20 drehgekoppelt.
Hierzu ist ein Mitnehmer 30 (siehe 4) drehfest mit der Klemmwelle 20 verbunden. Dieser ist über einen Federabschnitt 32 mit einem Abstandshalter 34 drehgekoppelt, der wiederum mit dem ersten Exzenter 28 drehgekoppelt ist.
Ferner ist ein zweiter Exzenter 36 vorgesehen, der ebenfalls radial auf der Klemmwelle 20 gelagert ist und mit der Klemmwelle 20 drehgekoppelt ist.
Zur Drehkopplung des zweiten Exzenters 36 dient wieder der Mitnehmer 30, der über einen weiteren Federabschnitt 38 mit einem zweiten Abstandshalter 40 drehgekoppelt ist, der wiederum mit dem zweiten Exzenter 36 drehgekoppelt ist.
In diesem Zusammenhang können die beiden Federabschnitte 32, 38 als Abschnitte einer einzigen Feder 42 ausgebildet sein.
Entlang einer Klemmwellenmittelachse 44 ergibt sich somit folgende Reihenfolge der vorgenannten Komponenten: Erster Exzenter 28, erster Abstandshalter 34, Federabschnitt 32, Mitnehmer 30, Federabschnitt 38, zweiter Abstandshalter 40, zweiter Exzenter 36.
Darüber hinaus ist auf der Klemmwelle 20 ein Nocken 46 positioniert. Dieser wirkt mit einer Nockengegenfläche 48 am Betätigungshebel 22 zusammen.
Die Nockengegenfläche 48 kann dabei in den Betätigungshebel 22 integriert sein, oder als separates Bauteil, dass synchron mit dem Betätigungshebel 22 bewegt wird.
Ferner sind eine Sicherungsmutter 50 und ein Axiallager 51 vorgesehen, die an einem dem Betätigungshebel 22 entgegengesetzten Ende der Klemmwelle 20 positioniert sind.
Durch Verdrehen des Betätigungshebels 22 gegenüber dem Nocken 46 wird folglich eine Klemmkraft generiert, über die die Lagerhülse 14 an der Konsoleneinheit 12 entlang der Klemmwellenmittelachse 44 festgeklemmt werden kann.
Der erste Exzenter 28 und der zweite Exzenter 36 dienen der Positionssicherung der Lagerhülse 14 an der Konsoleneinheit 12.
Dabei ist der erste Exzenter 28 im montierten Zustand der Lagereinheit 10 im Bereich eines der ersten Aufnahmeschlitze 24 angeordnet.
In einem Randbereich dieses ersten Aufnahmeschlitzes 24 ist zudem eine mit dem ersten Exzenter 28 zusammenwirkende erste Exzentergegeneinheit 52 positioniert, siehe 2.
Die erste Exzentergegeneinheit 52 ist dabei im Wesentlichen als ein Rahmen gestaltet, der den zugeordneten ersten Aufnahmeschlitz 24 einfasst.
Der zweite Exzenter 36 ist im Bereich eines der zweiten Aufnahmeschlitze 26 angeordnet und wirkt an dieser Stelle mit einer zweiten Exzentergegeneinheit 54 zusammen, die in der dargestellten Ausführungsform als Rand dieses zweiten Aufnahmeschlitzes 26 ausgeführt ist. Die zweite Exzentergegeneinheit 54 ist also in einem Randbereich des zweiten Aufnahmeschlitzes 26 vorgesehen.
In der dargestellten Ausführungsform weist die Lagereinheit 10 zwei erste Aufnahmeschlitze 24 auf, die jeweils auf entgegengesetzten Seiten der Lagerhülse 14 angeordnet sind.
Ebenfalls sind zwei zweite Aufnahmeschlitze 26 vorgesehen, die jeweils auf entgegengesetzten Seiten der Lagerhülsenmittelachse positioniert sind.
Jeweils ein erster Aufnahmeschlitz 24 ist dabei entlang der Klemmwellenmittelachse 44 einem zweiten Aufnahmeschlitz 26 benachbart angeordnet. Benachbarte Aufnahmeschlitze 24, 26 bilden folglich ein Aufnahmeschlitzpaar.
Dabei sind die erste Exzentergegeneinheit 52 und die zweite Exzentergegeneinheit 54 an unterschiedlichen Aufnahmeschlitzpaaren angeordnet.
Sowohl der erste Exzenter 28 als auch der zweite Exzenter 36 haben in einer Ansicht entlang der zugeordneten Exzenterachse, die im dargestellten Ausführungsbeispiel der Klemmwellenmittelachse 44 entspricht, im Wesentlichen die Form zweier zusammengesetzter Viertelellipsensegmente 56, 58, die exemplarisch lediglich für den zweiten Exzenter 36 dargestellt sind (siehe 5).
Dabei sind die Ellipsenbogenabschnitte der beiden Viertelellipsensegmente 56, 58 bezüglich der jeweiligen Exzenterachse, d.h. bezüglich der Klemmwellenmittelachse 44, entgegengesetzt angeordnet.
Der erste Exzenter 28 ist in gleicher Weise gestaltet.
Ferner weist jeder der beiden Exzenter 28, 36 einen primären Verzahnungsabschnitt 60 und einen sekundären Verzahnungsabschnitt 62 auf (siehe 5 und 6).
Die primären Verzahnungsabschnitte 60 und die sekundären Verzahnungsabschnitte 62 sind jeweils an einem Ellipsenbogenabschnitt positioniert.
Dabei wirken beide primären Verzahnungsabschnitte 60 mit einem jeweils zugeordneten primären Verzahnungsgegenabschnitt 64 zusammen, der an der jeweils zugeordneten Exzentergegeneinheit 52, 54 vorgesehen ist.
Der primäre Verzahnungsabschnitt 60 des ersten Exzenters 28 wirkt also mit dem primären Verzahnungsgegenabschnitt 64 an der ersten Exzentergegeneinheit 52 zusammen und der primäre Verzahnungsabschnitt 60 des zweiten Exzenters 36 wirkt mit dem primären Verzahnungsgegenabschnitt 64 an der zweiten Exzentergegeneinheit 54 zusammen.
Die sekundären Verzahnungsabschnitte 62 wirken jeweils mit sekundären Verzahnungsgegenabschnitten 66 zusammen, die an den jeweils zugeordneten Exzentergegeneinheiten 52, 54 angeordnet sind.
Der sekundäre Verzahnungsabschnitt 62 des ersten Exzenters 28 wirkt also mit dem sekundären Verzahnungsgegenabschnitt 66 an der ersten Exzentergegeneinheit 52 zusammen und der sekundäre Verzahnungsabschnitt 62 des zweiten Exzenters 36 wirkt mit dem sekundären Verzahnungsgegenabschnitt 66 an der zweiten Exzentergegeneinheit 54 zusammen.
Dabei sind die primären Verzahnungsabschnitte 60, die sekundären Verzahnungsabschnitte 62, die primären Verzahnungsgegenabschnitte 64 und die sekundären Verzahnungsgegenabschnitte 66 als Sägezahnabschnitte ausgebildet. Die jeweiligen Verzahnungen sind also aus Sägezähnen gebildet.
Die Zähne der primären Verzahnungsabschnitte 60 weisen jeweils eine vergleichsweise steilere Zahnflanke 60a, die als Steilflanke bezeichnet werden kann, und eine vergleichsweise flachere Zahnflanke 60b auf, die als Flachflanke bezeichnet werden kann. Das ist exemplarisch lediglich für einen einzigen Zahn des zweiten Exzenters 36 dargestellt (vgl. 5).
Gleiches gilt für die Zähne der sekundären Verzahnungsabschnitte 62, die vergleichsweise steilere Zahnflanken 62a (Steilflanke) und vergleichsweise flachere Zahnflanken 62b (Flachflanke) aufweisen. Auch dies ist exemplarisch nur für einen einzigen Zahn des zweiten Exzenters 36 dargestellt (siehe 5).
Die zugehörigen primären und sekundären Verzahnungsgegenabschnitte 64, 66 weisen ebenfalls Zähne mit vergleichsweise steileren Zahnflanken 64a, 66a (Steilflanken) und vergleichsweise flacheren Zahnflanken 64b, 66b (Flachflanken) auf. Auch das ist lediglich exemplarisch dargestellt (siehe 5).
Dabei sind einander zugeordnete Verzahnungsabschnitte 60, 62 und Verzahnungsgegenabschnitte 64, 66 jeweils so angeordnet, dass zumindest eine der jeweils steileren Zahnflanken 60a, 62a der Verzahnungsabschnitte 60, 62 an einer der jeweils steileren Zahnflanken 64a, 66a der zugeordneten Verzahnungsgegenabschnitte 64, 66 gegenüberliegt.
Gleiches gilt für die jeweils flacheren Zahnflanken 60b, 62b, 64b, 66b der Sägezahnabschnitte.
In der Arretierstellung bildet nun der erste Exzenter 28 mit der ersten Exzentergegeneinheit 52 einen ersten Formschluss 68, der in eine erste Richtung 68a wirkt, die in der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen vertikal verläuft. Hierzu greift der primäre Verzahnungsabschnitt 60 formschlüssig in den primären Verzahnungsgegenabschnitt 68 ein.
Ferner bilden der erste Exzenter 28 und die erste Exzentergegeneinheit einen zweiten Formschluss 70, der entlang einer zweiten Richtung 70a wirkt. Dabei ist auch die zweite Richtung 70a im Wesentlichen vertikal orientiert, jedoch der ersten Richtung 68a entgegengesetzt.
Der zweite Formschluss 70 wird dadurch gebildet, dass der sekundäre Verzahnungsabschnitt 62 des ersten Exzenters 28 formschlüssig in den zugeordneten sekundären Verzahnungsgegenabschnitt 66 der ersten Exzentergegeneinheit 52 eingreift.
Der zweite Exzenter 36 bildet mit der zweiten Exzentergegeneinheit 54 einen dritten Formschluss 72, der entlang einer dritten Richtung 72a wirkt, die im Wesentlichen entlang der Lagerhülsenmittelachse 16 verläuft.
Hierzu greift der primäre Verzahnungsabschnitt 60 des zweiten Exzenters 36 formschlüssig in den primären Verzahnungsgegenabschnitt 64 der zweiten Exzentergegeneinheit 54 ein.
Darüber hinaus bildet der zweite Exzenter 36 einen vierten Formschluss 74, der entlang einer vierten Richtung 74a wirkt, indem der sekundäre Verzahnungsabschnitt 62 des zweiten Exzenters 36 in den zugeordneten sekundären Verzahnungsgegenabschnitt 66 der zweiten Exzentergegeneinheit 54 formschlüssig eingreift.
Dabei ist auch die vierte Richtung 74a im Wesentlichen entlang der Lagerhülsenmittelachse 16 orientiert, jedoch der dritten Richtung 72a entgegengesetzt.
Es verlaufen somit die dritte Richtung 72a und die vierte Richtung 74a im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung 68a und zur zweiten Richtung 70a.
Aufgrund der bereits zuvor erläuterten Anordnung der Sägezähne, sind alle Formschlüsse 68, 70, 72, 74 selbstverstärkend. Das bedeutet, dass die zugeordneten Zähne bei einer Beaufschlagung des jeweiligen Formschlusses 68, 70, 72, 74 entlang der zugeordneten Wirkrichtung 68a, 70a, 72a, 74a ineinander gedrückt werden.
Die Lagereinheit 10 kann wie folgt montiert werden.
Zunächst werden der Betätigungshebel 22, der Nocken 46, der erste Exzenter 28, der erste Abstandshalter 34, die Feder 42, der Mitnehmer 30, der zweite Abstandshalter 40 und der zweite Exzenter 36 an der Klemmwelle 20 montiert, indem alle diese Komponenten entlang der Klemmwellenmittelachse 44 auf die Klemmwelle 20 aufgesteckt werden. Die Sicherungsmutter 50 wird dabei noch nicht montiert (siehe 4).
Es ergibt sich so eine Klemmwellenbaugruppe 76.
Diese wird dann durch den ersten Aufnahmeschlitz 24 geschoben, wobei der zweite Exzenter 36 so orientiert ist, dass er sich im Wesentlichen entlang des ersten Aufnahmeschlitzes 24 erstreckt.
Hierfür wird die Klemmwellenbaugruppe 76 ausgehend von einer ihrer Einbaulage entsprechenden Position A in eine Position B verdreht (siehe 7).
In dieser Drehposition kann der zweite Exzenter 36 durch den ersten Aufnahmeschlitz 24 geschoben werden und gelangt so in eine Aufnahmetasche 78, die an der Lagerhülse 14 vorgesehen ist.
Die Klemmwellenbaugruppe 76 wird somit in eine Position C verschoben (siehe 7 bis 9).
Danach wird die Klemmwellenbaugruppe 76 um im Wesentlichen 90° verdreht, sodass der zweite Exzenter 36 quer zum Verlauf des ersten Aufnahmeschlitzes 24 orientiert ist. Gleichzeitig verläuft der zweite Exzenter dann im Wesentlichen entlang der Lagerhülsenmittelachse 16 (siehe 10).
Nun kann die Klemmwellenbaugruppe 76 entlang der Klemmwellenmittelachse 44 weiter in die Lagerhülse 14 eingeschoben werden, bis der zweite Exzenter 36 im Bereich eines zweiten Aufnahmeschlitzes 26 ankommt (siehe 11).
Nun muss der Nocken 46 gegenüber der Konsoleneinheit 12 so ausgerichtet werden, dass er in eine an der Konsoleneinheit 12 vorgesehene Verdrehsicherung 80 eingreifen kann.
Danach kann die Klemmwellenbaugruppe 76 entlang der Klemmwellenmittelachse 44 bis in ihre Endpositionen geschoben werden (siehe 12).
Nachfolgend wird die Klemmwellenbaugruppe 76 so verdreht, dass sowohl der erste Exzenter 28 als auch der zweite Exzenter 36 in Eingriff mit den zugeordneten Exzentergegeneinheiten 52, 54 gelangen (siehe 13). Dieser Eingriff erfolgt unter Federlast, die aus den Federabschnitten 32, 38 resultiert.
Schließlich werden die Sicherungsmutter 50 sowie das Axiallager 51 an demjenigen Ende der Klemmwelle 20 montiert, das dem Betätigungshebel 22 entgegengesetzt ist.

Claims

Lagereinheit (10) zur Befestigung einer Lenksäule in einem Fahrzeug, mit einer fahrzeugfest montierbaren Konsoleneinheit (12), einer Lagerhülse (14), die sich entlang einer Lagerhülsenmittelachse (16) erstreckt und zur Aufnahme der Lenksäule ausgebildet ist, und einem Arretiermechanismus (18) zum wahlweisen Festlegen der Lagerhülse (14) an der Konsoleneinheit (12) und zum wahlweisen Freigeben einer Relativbewegung der Lagerhülse (14) gegenüber der Konsoleneinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass der Arretiermechanismus (18) einen ersten Exzenter (28) aufweist, der zum Festlegen der Lagerhülse (14) an der Konsoleneinheit (12) über einen ersten, in eine erste Richtung (68a) wirkenden Formschluss (68) und einen zweiten, in eine zweite Richtung (70a) wirkenden Formschluss (70) mit einer ersten Exzentergegeneinheit (52) gekoppelt ist, wobei die zweite Richtung (70a) der ersten Richtung (68a) entgegengesetzt orientiert ist.
Lagereinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretiermechanismus (18) einen zweiten Exzenter (36) aufweist, der zum Festlegen der Lagerhülse (14) an der Konsoleneinheit (12) über einen dritten, in eine dritte Richtung (72a) wirkenden Formschluss (72) und einen vierten, in eine vierte Richtung (74a) wirkenden Formschluss (74) mit einer zweiten Exzentergegeneinheit (54) gekoppelt ist, wobei die dritte Richtung (72a) der vierten Richtung (74a) entgegengesetzt orientiert ist, insbesondere wobei die dritte Richtung (72a) und die vierte Richtung (74a) im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung (68a) und zur zweiten Richtung (70a) orientiert sind.
Lagereinheit (10) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung (68a) und die zweite Richtung (70a) in einem am Fahrzeug montierten Zustand der Lagereinheit (10) überwiegend vertikal oder vollständig vertikal verlaufen und die dritte Richtung (72a) und die vierte Richtung (74a) im am Fahrzeug montierten Zustand der Lagereinheit (10) im Wesentlichen entlang der Lagerhülsenmittelachse (16) verlaufen, oder dass die erste Richtung (68a) und die zweite Richtung (70a) in einem am Fahrzeug montierten Zustand der Lagereinheit (10) im Wesentlichen entlang der Lagerhülsenmittelachse (16) verlaufen und die dritte Richtung (72a) und die vierte Richtung (74a) im am Fahrzeug montierten Zustand der Lagereinheit (10) überwiegend vertikal oder vollständig vertikal verlaufen.
Lagereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Formschlüsse (68, 70, 72, 74) in seiner zugeordneten Wirkrichtung (68a, 70a, 72a, 74a) selbstverstärkend ist, insbesondere wobei alle Formschlüsse (68, 70, 72, 74) in ihrer jeweils zugeordneten Wirkrichtung (68a, 70a, 72a, 74a) selbstverstärkend sind.
Lagereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Exzenter (28, 36) in einer Ansicht entlang der zugeordneten Exzenterachse im Wesentlichen die Form zweier zusammengesetzter Viertelkreissegmente oder zweier zusammengesetzter Viertelellipsensegmente (56, 58) aufweist, wobei die Kreisbogenabschnitte der Viertelkreissegmente bzw. die Ellipsenbogenabschnitte der Viertelellipsensegmente (56, 58) bezüglich der Exzenterachse diametral entgegengesetzt angeordnet sind.
Lagereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Exzenter (28, 36) mit einem primären Verzahnungsabschnitt (60) versehen ist, der zum Festlegen der Lagerhülse (14) an der Konsoleneinheit (12) formschlüssig in einen zugeordneten primären Verzahnungsgegenabschnitt (64) eingreift, der an der zugeordneten Exzentergegeneinheit (52, 54) vorgesehen ist, und dass jeder Exzenter (28, 36) mit einem sekundären Verzahnungsabschnitt (62) versehen ist, der zum Festlegen der Lagerhülse (14) an der Konsoleneinheit (12) formschlüssig in einen zugeordneten sekundären Verzahnungsgegenabschnitt (66) eingreift, der an der zugeordneten Exzentergegeneinheit (52, 54) vorgesehen ist.
Lagereinheit (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Verzahnungsabschnitt (60), der sekundäre Verzahnungsabschnitt (62), der primäre Verzahnungsgegenabschnitt (64) und der sekundäre Verzahnungsgegenabschnitt (66) Sägezahnabschnitte sind und die zumindest eine der steileren Zahnflanken (60a) des primären Verzahnungsabschnitts (60) zur Ausbildung des zugeordneten Formschlusses (68, 72) an einer der steileren Zahnflanken (64a) des primären Verzahnungsgegenabschnitts (64) anliegt und zumindest eine der steileren Zahnflanken (62a) des sekundären Verzahnungsabschnitts (62) zur Ausbildung des zugeordneten Formschlusses (70, 74) an einer der steileren Zahnflanken (66a) des sekundären Verzahnungsgegenabschnitts (66) anliegen.
Lagereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretiermechanismus (18) eine Klemmwelle (20) aufweist und jeder Exzenter (28, 36) radial auf der Klemmwelle (20) gelagert und mit der Klemmwelle (20) drehgekoppelt ist, insbesondere wobei jeder Exzenter (28, 36) über einen Federabschnitt (32, 38) mit der Klemmwelle (20) drehgekoppelt ist.
Lagereinheit (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmwelle (20) zum Bereitstellen einer überwiegend vertikalen oder vollständig vertikalen Verstellbarkeit der Lagerhülse (14) gegenüber der Konsoleneinheit (12) zumindest einen im montierten Zustand der Lagereinheit (10) am Fahrzeug überwiegend vertikal oder vollständig vertikal verlaufenden, ersten Aufnahmeschlitz (24) durchgreift, wobei der erste Exzenter (28) oder der zweite Exzenter (36) im Bereich des ersten Aufnahmeschlitzes (24) angeordnet ist und die erste Exzentergegeneinheit (52) bzw. die zweite Exzentergegeneinheit (54) in einem Randbereich des ersten Aufnahmeschlitzes (24) vorgesehen ist, insbesondere wobei der erste Aufnahmeschlitz (24) an der Konsoleneinheit (12) vorgesehen ist.
Lagereinheit (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmwelle (20) zumindest einen zweiten Aufnahmeschlitz (26) durchgreift, um eine Verstellbarkeit entlang der Lagerhülsenmittelachse (16) gegenüber der Konsoleneinheit (12) bereitzustellen, wobei der zumindest eine zweite Aufnahmeschlitz (26) im montierten Zustand der Lagereinheit (10) am Fahrzeug im Wesentlichen entlang der Lagerhülsenmittelachse (16) verläuft, und wobei der zweite Exzenter (36) oder der erste Exzenter (28) im Bereich des zweiten Aufnahmeschlitzes (26) angeordnet ist und die zweite Exzentergegeneinheit (54) bzw. die erste Exzentergegeneinheit (52) in einem Randbereich des zweiten Aufnahmeschlitzes (26) vorgesehen ist, insbesondere wobei der zweite Aufnahmeschlitz (26) an der Lagerhülse (14) vorgesehen ist.
Lagereinheit (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretiermechanismus (18) einen Betätigungshebel (22) aufweist, der mit der Klemmwelle (20) drehfest verbunden ist, sodass der Arretiermechanismus (18) durch Schwenken des Betätigungshebels (22) von einem Arretierzustand in einen Freigabezustand überführbar ist und umgekehrt.
Lagereinheit (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungshebel (22) mit zumindest einem entlang einer Klemmwellenmittelachse (44) der Klemmwelle wirkenden Nocken (46) zusammenwirkt, der derart mit einer am Betätigungshebel vorgesehenen oder als separates Bauteil ausgeführten Nockengegenfläche (48) kooperiert, dass die Lagerhülse (14) im Arretierzustand entlang der Klemmwellenmittelachse (44) an der Konsoleneinheit (12) festgeklemmt ist.