DE102021213907A1

DE102021213907A1 - Lenksäulenbaugruppe sowie Kraftfahrzeug mit Lenksäulenbaugruppe

Info

Publication number: DE102021213907A1
Application number: DE102021213907.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Hambloch
Original assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2023-06-07
Also published as: CN116238580A; US20230174138A1

Abstract

Eine Lenksäulenbaugruppe (20) für ein Kraftfahrzeug hat ein Lagergehäuse (22) und eine Lenkwelle (24), die in dem Lagergehäuse (22) drehbar gelagert ist, sowie eine Verstellvorrichtung (26), mittels der die Lenkwelle (24) verstellbar ist. Die Verstellvorrichtung (26) hat einen Antrieb (34) mit einem Antriebselement (52), einen Motor (48) mit einer Antriebswelle (50) sowie ein erstes flexibles Führungselement (36), das in einer ersten Spannrichtung (40) zwischen zwei ersten Spannpunkten (42) gespannt verläuft. Ferner ist das Antriebselement (52) hierbei vom ersten Führungselement (36) zumindest einmal spielfrei umschlungen und so mit diesem drehmomentübertragend gekoppelt, dass sich der Antrieb (34) in oder entgegen der ersten Spannrichtung (40) am ersten Führungselement (36) entlang bewegt, wenn die Antriebswelle (50) in oder entgegen einer Drehrichtung rotiert. Des Weiteren ist ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Lenksäulenbaugruppe (20) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenksäulenbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lagergehäuse und einer Lenkwelle, die im Lagergehäuse drehbar gelagert ist, sowie einer Verstellvorrichtung, mittels der die Lenkwelle zur individuellen Anpassung an den Fahrer von diesem relativ zu einer Karosserie des Kraftfahrzeugs verstellbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie und einer derartigen Lenksäulenbaugruppe.
Lenksäulenbaugruppen für Kraftfahrzeuge sowie Kraftfahrzeuge mit einer Lenksäulenbaugruppe sind bekannt.
Eine Lenksäulenbaugruppe hat üblicherweise ein Lagergehäuse, in dem die Lenkwelle mit dem Lenkrad drehbar gelagert ist, sowie einer Verstellvorrichtung, mittels der die Lenkwelle relativ zur Karosserie des Kraftfahrzeugs verstellbar ist, um die Position bzw. Ausrichtung des Lenkrads in Bezug auf Abstand und Neigung individuell an den Fahrer anzupassen.
Um den Komfort zu erhöhen, weisen moderne Lenksäulenbaugruppen einen Motor auf, der die Verstellvorrichtung über ein Getriebe antreibt und somit verstellt. Hierbei werden Gewindespindeln eingesetzt, um das Drehmoment des Motors in eine entsprechende Verstellbewegung der Lenkwelle bzw. des Lenkrads zu überführen.
Getriebe mit Gewindespindeln erfordern hohe Drehzahlen, um eine zügige und damit komfortable Einstellung des Lenkrads zu ermöglichen. Ferner weisen Gewindespindeln fertigungsbedingt ein Spiel in der Verzahnung auf. Ein Getriebe mit Gewindespindeln hat daher den Nachteil, dass das Verstellen des Lenkrads mit einem gewissen Geräuschaufkommen verbunden ist, das den Komfort für die Fahrzeuginsassen mindert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lenksäulenbaugruppe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die mit geringem Geräuschaufkommen verstellbar und somit besonders laufruhig ist. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Lenksäulenbaugruppe bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lenksäulenbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lagergehäuse und einer Lenkwelle, die in dem Lagergehäuse drehbar gelagert ist, sowie einer Verstellvorrichtung, mittels der die Lenkwelle zur individuellen Anpassung an den Fahrer von diesem relativ zu einer Karosserie des Kraftfahrzeugs verstellbar ist. Die Verstellvorrichtung hat dabei einen Antrieb mit einem Antriebselement und einem Motor mit einer Antriebswelle, die das Antriebselement bildet oder mit dem Antriebselement drehmomentübertragend gekoppelt ist. Des Weiteren hat die Verstellvorrichtung ein erstes flexibles Führungselement, das zwischen zwei ersten Spannpunkten gespannt verläuft und sich in einer ersten Spannrichtung von einem der ersten Spannpunkte zum anderen ersten Spannpunkt erstreckt. Das Antriebselement ist hierbei vom ersten Führungselement zumindest einmal spielfrei umschlungen und so mit diesem drehmomentübertragend gekoppelt, dass sich der Antrieb in oder entgegen, je nach Antriebsrichtung, der ersten Spannrichtung am ersten Führungselement entlang bewegt, wenn die Antriebswelle in oder entgegen einer Drehrichtung um ihre Längsachse rotiert. Ferner ist die Verstellvorrichtung derart mit dem Lagergehäuse gekoppelt, dass die Lenkwelle angetrieben von der rotierenden Antriebswelle um eine Schwenkachse gegenüber der Karosserie geschwenkt und/oder in Axialrichtung der Lenkwelle gegenüber der Karosserie verstellt wird.
Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass durch das Umschlingen das Antriebselement im Wesentlichen spielfrei mit dem Führungselement koppelbar ist und eine Drehung des Antriebselements dazu führt, dass der Antrieb sich relativ zum Führungselement in Spannrichtung bewegt. Auf diese Weise ist die Lenkwelle mittels der Verstellvorrichtung besonders geräuscharm verstellbar, insbesondere auch bei hohen Verstellgeschwindigkeiten. Somit ist die Lenksäulenbaugruppe besonders laufruhig und komfortabel.
Das Führungselement kann hierbei an den Spannpunkten eingespannt, d.h. befestigt, sein oder umgelenkt werden und somit entfernt von den entsprechenden Spannpunkten befestigt sein.
In einer Ausführungsform hat die Verstellvorrichtung ein zweites flexibles Führungselement, das zwischen zwei zweiten Spannpunkten gespannt verläuft und sich in einer zweiten Spannrichtung von einem der zweiten Spannpunkte zum anderen zweiten Spannpunkt erstreckt. Hierdurch weist die Verstellvorrichtung einen zweiten Freiheitsgrad in Form der zweiten Spannrichtung auf, mittels dem die Verstellvorrichtung flexibler gestaltet sein kann, um die Lenkwelle gegenüber der Karosserie zu verstellen.
Hierbei kann das Antriebselement in einer Ausführungsform vom zweiten Führungselement zumindest einmal spielfrei umschlungen und so mit diesem drehmomentübertragend gekoppelt sein, dass sich der Antrieb in oder entgegen, je nach Antriebsrichtung, der zweiten Spannrichtung am zweiten Führungselement entlang bewegt, wenn die Antriebswelle in oder entgegen einer Drehrichtung um ihre Längsachse rotiert. Auf diese Weise ist das Antriebselement sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten Führungselement gekoppelt, so dass eine Drehung des Antriebselements zu einer kombinierten Bewegung in der ersten und zweiten Spannrichtung führt. Somit kann mit einem einzelnen Antriebselement die Lenkwelle gleichzeitig um die Schwenkachse gegenüber der Karosserie geschwenkt und in Axialrichtung der Lenkwelle gegenüber der Karosserie verstellt werden.
In einer alternativen Ausführungsform weist die Verstellvorrichtung einen zweiten Antrieb mit einem zweiten Antriebselement auf. Der zweite Antrieb hat dabei einen zweiten Motor mit einer zweiten Antriebswelle, die das zweite Antriebselement bildet oder mit dem zweiten Antriebselement drehmomentübertragend gekoppelt ist. Ferner ist das zweite Antriebselement vom zweiten Führungselement zumindest einmal spielfrei umschlungen und so mit diesem drehmomentübertragend gekoppelt, dass sich der zweite Antrieb in oder entgegen, je nach Antriebsrichtung, der zweiten Spannrichtung am zweiten Führungselement entlang bewegt, wenn die zweite Antriebswelle in oder entgegen einer zweiten Drehrichtung um ihre Längsachse rotiert. Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass zwei separate Antriebe vorgesehen sind, mittels denen die Verstellvorrichtung verstellbar ist. Hierdurch kann die Verstellvorrichtung so gestaltet sein, dass mit dem einen Antriebselement die Lenkwelle um die Schwenkachse gegenüber der Karosserie schwenkbar ist, während unabhängig davon mit dem anderen Antriebselement die Lenkwelle in Axialrichtung gegenüber der Karosserie verstellbar ist.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Führungselement oder die Führungselemente ein Seil, ein Draht, ein Kabel, ein Band, ein Riemen oder eine Kugelkette ist bzw. jeweils sind. Auf diese Weise kann eine zuverlässige kraft- und/oder formschlüssige Drehmomentübertragung zwischen dem Führungselement und dem Antriebselement sichergestellt werden.
Insbesondere ist unter einem flexiblen Führungselement im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein aufwickelbares und/oder abwickelbares Führungselement zu verstehen. Vorzugsweise ist das flexible Führungselement in eine Richtung quer zur Spannrichtung des Führungselementes in Gestalt mindestens einer Schlinge und/oder mindestens einer Schlaufe um das Antriebselement führbar oder geführt. Insbesondere ist das flexible Führungselement in Spannrichtung längenstabil und/oder undehnbar und/oder nicht dehnbar.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie und einer erfindungsgemäßen Lenksäulenbaugruppe mit den zuvor genannten Vorteilen vorgesehen.
In einer Ausführungsform hat die Lenksäulenbaugruppe ein Lenksäulengelenk, mittels dem das Lagergehäuse um eine Schwenkachse schwenkbar an der Karosserie angebracht ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Lagergehäuse zuverlässig an der Karosserie befestigt sowie definiert gegenüber dieser schwenkbar ist.
Zusätzlich oder alternativ kann der erste Motor und/oder der zweite Motor am Lagergehäuse angebracht sein, wodurch dieser bzw. diese zusammen mit dem Lagergehäuse verstellt wird bzw. werden, wenn das Lagergehäuse schwenkt.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Motor und/oder der zweite Motor an der Karosserie angebracht, wodurch dieser bzw. diese ortsfest im Kraftfahrzeug befestigt sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist bzw. sind der erste Motor und/oder der zweite Motor in vertikaler Richtung verstellbar gegenüber der Karosserie gelagert. Insbesondere hat die Lenksäulenbaugruppe zumindest ein Stützelement, das den ersten Motor und/oder den zweiten Motor in vertikaler Richtung stützt. Indem der Motor bzw. die Motoren mit einem Freiheitsgrad gegenüber der Karosserie gelagert ist bzw. sind, kann die Verstellvorrichtung besonders flexibel gestaltet sein, insbesondere um zu gewährleisten, dass der Motor bzw. die Motoren sich am jeweils zugeordneten Führungselement entlang bewegen kann bzw. können.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die zwei ersten Spannpunkte des ersten Führungselements an der Karosserie angebracht sind, insbesondere wobei die erste Spannrichtung in vertikaler Richtung weist. Im Sinne der Erfindung weist die erste Spannrichtung in vertikaler Richtung, falls die erste Spannrichtung um weniger als 45° oder weniger als 10° von der vertikalen Richtung abweicht, das heißt von der Lotrichtung, wenn das Kraftfahrzeug fahrbereit auf einer horizontalen Ebene steht. Hierdurch kann mittels des ersten Führungselements das Lagergehäuse besonders effizient um eine Schwenkachse geschwenkt werden, da der Verstellweg des Antriebselements entlang des ersten Führungselements besonders kurz ist.
Zusätzlich oder alternativ können die zwei zweiten Spannpunkte des zweiten Führungselements am Lagergehäuse angebracht sein. Insbesondere hat das Lagergehäuse hierbei einen ersten Lagerabschnitt und einen zweiten Lagerabschnitt, die in Axialrichtung der Lenkwelle teleskopartig zueinander verstellbar sind, wobei die zweiten Spannpunkte am ersten Lagerabschnitt oder am zweiten Lagerabschnitt angebracht sind. Auf diese Weise kann die Lenkwelle in Axialrichtung gegenüber der Karosserie besonders effizient verstellt werden, da der Verstellweg des Antriebselements entlang des zweiten Führungselements besonders kurz ist.
In einer Ausführungsform ist einer der zweiten Spannpunkte des zweiten Führungselements am Lagergehäuse angebracht, während der andere zweite Spannpunkt an der Karosserie angebracht ist. Somit stellt das zweite Führungselement eine direkte Verbindung zwischen dem Lagergehäuse und der Karosserie her.
In einer weiteren Ausführungsform hat die Lenksäulenbaugruppe einen ersten Träger, der die ersten Spannpunkte des ersten Führungselements aufweist, und/oder einen zweiten Träger, der die zweiten Spannpunkte des zweiten Führungselements aufweist. Die Lenksäulenbaugruppe hat hierbei ein erstes Trägergelenk, mittels dem der erste Träger um eine Schwenkachse schwenkbar an der Karosserie oder dem Lagergehäuse angebracht ist, und/oder ein zweites Trägergelenk, mittels dem der zweite Träger um eine Schwenkachse schwenkbar an der Karosserie oder dem Lagergehäuse angebracht ist. Mittels der schwenkbar gelagerten Träger kann die Verstellvorrichtung besonders wirkungsvoll gestaltet, da sich die Spannrichtung der Führungselemente mit dem Verstellen der Lenkwelle ändern kann, um zu jeder Position und Ausrichtung der Lenkwelle eine besonders günstige Antriebsrichtung und/oder einen besonders günstigen Verstellweg für den zugeordneten Antrieb bereitzustellen. Die Ausführung, die hier durch einen Träger ergänzt ist, hat Vorteile bei Wartungsarbeiten am Kraftfahrzeug, weil sie besonders zum Aus- und wieder Einbau geeignet ist.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:

- 1 in einer schematischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Lenksäulenbaugruppe,
- 2 in einer schematischen Darstellung die Lenksäulenbaugruppe aus 1 gemäß einer Ausführungsform,
- 3 in einer schematischen Darstellung die Lenksäulenbaugruppe aus 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform,
- 4 in einer schematischen Darstellung die Lenksäulenbaugruppe aus 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform, und
- 5 in einer schematischen Darstellung die Lenksäulenbaugruppe aus 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.

In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Lenksäulenbaugruppe 20 gezeigt.
Das Kraftfahrzeug 10 ist beispielsweise ein PKW, ein LKW oder ein Bus.
Die Lenksäulenbaugruppe 20 ist an einer Karosserie 12 des Kraftfahrzeugs 10 angebracht und dazu eingerichtet, ein Lenkrad 14 gegenüber einem Fahrer 16 zu positionieren, der auf einem Fahrersitz 18 des Kraftfahrzeugs 10 sitzt.
Hierzu hat die Lenksäulenbaugruppe 20 ein Lagergehäuse 22 (siehe 2), eine Lenkwelle 24 und eine Verstellvorrichtung 26, deren Aufbau und Funktion nachfolgend erläutert wird.
Die Lenkwelle 24 ist um ihre Längsachse L im Lagergehäuse 22 drehbar gelagert sowie drehmomentübertragend mit dem Lenkrad 14 gekoppelt.
Auf diese Weise werden Steuereingaben, die vom Fahrer 16 über eine Rotation des Lenkrads 14 getätigt werden, auf die Lenkwelle 24 übertragen und können von dieser über eine Steuervorrichtung in eine entsprechende Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs 10 übersetzt werden, beispielsweise mittels Steer-by-Wire.
Das Lagergehäuse 22 ist teleskopartig gestaltet und hat einen ersten Lagerabschnitt 28 und einen zweiten Lagerabschnitt 30, die in Axialrichtung A der Lenkwelle 24 zueinander verschiebbar gelagert und verstellbar sind.
Hierdurch ist die Lenkwelle 24 und damit das Lenkrad 14 in Axialrichtung A auf den Fahrersitz 18 zu bzw. von diesem weg verstellbar, sodass der Abstand zum Fahrer 16 einstellbar ist.
An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass in den Figuren Richtungen mit einem Doppelpfeil gekennzeichnet sind, um darzustellen, dass eine Bewegung sowohl in als auch gegen der entsprechenden Richtung möglich ist.
Die Verstellvorrichtung 26 hat ferner ein Lenksäulengelenk 32 mit einer Schwenkachse S_L, mittels dem das Lagergehäuse 22 am ersten Lagerabschnitt 28 um die Schwenkachse S_L schwenkbar an der Karosserie 12 befestigt ist.
Auf diese Weise ist die Lenkwelle 24 und damit das Lenkrad 14 in Umfangsrichtung U_L um die Schwenkachse S_L schwenkbar, wodurch die Ausrichtung bzw. die Neigung der Lenkwelle 24 gegenüber dem Fahrer 16 einstellbar ist.
Um die Lenkwelle 24 zu verstellen, weist die Verstellvorrichtung 26 einen Antrieb 34 sowie ein erstes flexibles Führungselement 36 und ein zweites flexibles Führungselement 38 auf.
Das erste flexible Führungselement 36 und das zweite flexible Führungselement 38 sind jeweils in Form eines Seils ausgebildet.
In einer alternativen Ausführungsform können das erste flexible Führungselement 36 und/oder das zweite flexible Führungselement 38 in Form eines Drahts, eines Kabels, eines Bands, eines Riemens oder eine Kugelkette ausgebildet sein.
Selbstverständlich können das erste flexible Führungselement 36 und das zweite flexible Führungselement 38 in allen Ausführungsform identisch oder unterschiedlich zueinander ausgebildet sein.
Das erste flexible Führungselement 36 ist in einer ersten Spannrichtung 40 zwischen zwei voneinander beanstandeten ersten Spannpunkten 42 eingespannt, die hier jeweils an der Karosserie 12 angebracht sind.
In der dargestellten Ausführungsform liegen die beiden ersten Spannpunkte 42 einander in vertikaler Richtung V gegenüber, sodass die erste Spannrichtung 40 in vertikaler Richtung V zeigt.
Das zweite flexible Führungselement 38 ist in einer zweiten Spannrichtung 44 zwischen zwei voneinander beanstandeten zweiten Spannpunkten 46 eingespannt, die hier jeweils am zweiten Lagerabschnitt 30 angebracht sind.
In der dargestellten Ausführungsform verläuft die zweite Spannrichtung 44 parallel zur Längsachse L der Lenkwelle 24, sodass die zweite Spannrichtung 44 in axialer Richtung A zeigt.
Der Antrieb 34 hat einen Motor 48 mit einer Antriebswelle 50 sowie ein mit der Antriebswelle 50 drehmomentübertragend gekoppeltes Antriebselement 52.
Der Motor 48 ist hier ein Elektromotor.
Das Antriebselement 52 ist beispielsweise eine Antriebsscheibe, ein Antriebsrad oder eine Riemenscheibe.
In einer alternativen Ausführungsform bildet die Antriebswelle 50 das Antriebselement 52, d.h., es ist kein zusätzliches Bauteil mit der Antriebswelle 50 drehmomentübertragend gekoppelt, um das Antriebselement 52 zu bilden.
In allen Ausführungsformen ist das Antriebselement 52 mit dem ersten flexible Führungselement 36 drehmomentübertragend gekoppelt, indem das Antriebselement 52 vom ersten flexible Führungselement 36 zumindest einmal in Umfangsrichtung spielfrei umschlungen ist. Das bedeutet, das erste flexible Führungselement 36 bildet zumindest eine Schlinge, durch die sich das Antriebselement 52 erstreckt und die spielfrei am Antriebselement 52 anliegt, sodass das Antriebselement 52 drehmomentübertragend mit dem ersten flexiblen Führungselement 36 verbunden ist.
Die Übertragung des Drehmoments erfolgt hierbei kraft- bzw. reibschlüssig.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Übertragung des Drehmoments kraftschlüssig und/oder formschlüssig erfolgen, je nachdem wie das erste flexible Führungselement 36 und das Antriebselement 52 gestaltet sind.
Der Motor 48 ist auf diese Weise so mit dem ersten flexiblen Führungselement 36 gekoppelt, dass das erste flexible Führungselement 36 auf einer Seite, d.h. zu einem der ersten Spannpunkte 42 hin, auf dem Antriebselement 52 aufgewickelt und auf der entgegengesetzten Seite, d.h. zum anderen ersten Spannpunkt 42 hin, abgewickelt wird, denn die Antriebswelle 50 rotiert. Hierdurch bewegt sich der Antrieb 34 je nach Drehrichtung der Antriebswelle 50 in oder entgegen der ersten Spannrichtung 40 am ersten flexiblen Führungselement 36 entlang.
Für diese Kopplung ist es ausreichend, dass das Antriebselement 52 einmal bzw. mit einer Schlinge vom ersten flexiblen Führungselement 36 umschlungen ist.
Selbstverständlich kann in einer alternativen Ausführungsform das Antriebselement 52 mehrmals, d.h. mit mehr als einer Schlinge, vom ersten flexiblen Führungselement 36 umschlungen sein, insbesondere um sicherzustellen, dass das Antriebselement 52 zuverlässig, insbesondere ohne Schlupf, mit dem ersten flexiblen Führungselement 36 drehmomentübertragend gekoppelt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Antriebselement 52 auf analoge Weise mit dem zweiten flexiblen Führungselement 38 drehmomentübertragend gekoppelt. Das bedeutet, das Antriebselement 52 ist vom zweiten flexiblen Führungselement 38 zumindest einmal spielfrei umschlungen.
Selbstverständlich kann in einer alternativen Ausführungsform das Antriebselement 52 mehrmals, d.h. mit mehr als einer Schlinge, vom zweiten flexiblen Führungselement 38 umschlungen sein.
Auf diese Weise ist der Motor 48 so mit den zweiten flexiblen Führungselement 38 gekoppelt, dass sich der Antrieb 34 je nach Drehrichtung der Antriebswelle 50 in oder entgegen der zweiten Spannrichtung 44 am zweiten flexiblen Führungselement 38 entlang bewegt, wenn die Antriebswelle 50 rotiert.
Der Motor 48 ist hierbei in vertikaler Richtung V verstellbar gegenüber der Karosserie 12 gelagert, während seine Position in horizontaler Richtung H gegenüber der Karosserie 12 fest ist.
Um den Antrieb 34 in vertikaler Richtung V abzustützen, weist die Lenksäulenbaugruppe 20 bei diesem Ausführungsbeispiel ein Stützelement 54 auf, auf dem der Motor 48 aufliegt und das den Motor 48 mit einer Kraft in vertikaler Richtung V beaufschlagt.
Das Stützelement 54 ist beispielsweise eine Feder oder ein mit Druck beaufschlagter Kolben.
In einer alternativen Ausführungsform kann auf das Stützelement 54 verzichten werden. Hierbei wird der Motor 48 mittels der beiden Führungselemente 36, 38 gehalten.
Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform kann sich der Motor 48 am Lagergehäuse 22 oder an einem hier nicht näher dargestellten Gleitelement abstützen. Hierdurch ist ein vorgegebener Abstand zwischen dem Motor 48 und dem Lagergehäuse 22 gewährleistbar. Das Gleitelement kann an dem Lagergehäuse 22 angeordnet sein und eine Reibung zwischen dem Motor 48 und dem Lagergehäuse 22 reduzieren.
Im Betrieb der Lenksäulenbaugruppe 20 führt die Kopplung des Motors 48 mit dem ersten flexiblen Führungselement 36 dazu, dass die Lenkwelle 24 um die Schwenkachse S_L schwenkt, wenn das Antriebselement 52 rotiert, da hierdurch das Lagergehäuse 22 in vertikaler Richtung V angehoben bzw. abgesenkt wird, wenn der Motor 48 sich in der ersten Spannrichtung 40 am ersten flexiblen Führungselement 36 entlang bewegt.
Ferner führt die Kopplung des Motors 48 mit dem zweiten flexiblen Führungselement 38 dazu, dass die Lenkwelle 24 in Axialrichtung A verstellt wird, wenn das Antriebselement 52 rotiert, da hierdurch der zweite Lagerabschnitt 30 zusammen mit der Lenkwelle 24 relativ zum Antrieb 34 in der zweiten Spannrichtung 44 verschoben wird, wenn der Motor 48 sich in der zweiten Spannrichtung 44 am zweiten flexiblen Führungselement 38 entlang bewegt.
Das Lenksäulengelenk 32 und die zweiten Spannpunkte 46, an denen das zweite flexible Führungselement 38 mit dem Lagergehäuse 22 gekoppelt ist, sind hierbei an unterschiedlichen Lagerabschnitten 28, 30 angebracht, um die Teleskopfunktion des Lagergehäuses 22 zu gewährleisten.
In der vorliegenden Ausführungsform, in der ein einzelner Motor 48 mit einem Antriebselement 52 vorgesehen ist, führt die Kopplung des Antriebselements 52 sowohl mit dem ersten flexiblen Führungselement 36 als auch dem zweiten flexiblen Führungselement 38 zu einer kombinierten Verstellbewegung, wenn das Antriebselement 52 rotiert. Die kombinierte Verstellbewegung besteht hierbei darin, dass die Lenkwelle 24 um die Schwenkachse S_L in vertikaler Richtung V nach oben schwenkt sowie in Axialrichtung A vom Fahrersitz 18 weg verstellt wird, wenn das Antriebselement 52 vom Motor 48 in eine Richtung angetrieben wird, und dass die Lenkwelle 24 um die Schwenkachse S_L entgegen der vertikalen Richtung V nach unten schwenkt sowie in axialer Richtung A zum Fahrersitz 18 hin verstellt wird, wenn das Antriebselement 52 vom Motor 48 in die entgegengesetzte Richtung angetrieben wird.
Um die Verstellbewegung um die Schwenkachse S_L von der Verstellbewegung in axialer Richtung A zu entkoppeln, hat die Verstellvorrichtung 26 in einer alternativen Ausführungsform einen zum ersten Antrieb 34 analog gestalteten zweiten Antrieb mit einem zweiten Antriebselement (siehe auch 5). Hierbei sind die beiden Antriebe nur mit jeweils einem der beiden flexiblen Führungselemente 36, 38 gekoppelt, indem das entsprechende Antriebselement des Antriebs vom zugeordneten flexiblen Führungselement 36, 38 umschlungen ist. Beispielsweise ist der erste Antrieb 34 mit dem ersten flexiblen Führungselement 36 gekoppelt und der zweite Antrieb mit dem zweiten flexiblen Führungselement 38.
Zusätzlich oder alternativ kann die Verstellvorrichtung 26 einen Antrieb 34 mit einem ersten und einem zweiten Antriebselement 52 aufweisen, die jeweils mit der Antriebswelle 50 koppelbar sind, um diese separat voneinander und/oder gemeinsam anzutreiben.
In allen Ausführungsform kann die Lenksäulenbaugruppe 20 ferner weitere Verstellstrukturen bzw. Verstelleinrichtungen aufweisen, beispielsweise in Form einer Verstellmimik, die das Lagergehäuse 22, die Lenkwelle 24 und/oder die Verstellvorrichtung 26 gegenüber der Karosserie 12 entsprechend lagern und führen, um auf diese Weise die Funktion der Verstellvorrichtung 26 unterstützen.
Des Weiteren kann die Verstellvorrichtung 26 in einer alternativen Ausführungsform lediglich ein flexibles Führungselement 36, 38 aufweisen, beispielsweise das erste flexible Führungselement 36 oder das zweite flexible Führungselement 38, insbesondere mit einer entsprechend eingeschränkten Funktionalität die Lenkwelle 24 mittels des flexiblen Führungselements 36, 38 zu verstellen.
Anhand der 3 wird nun eine Lenksäulenbaugruppe 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform ist der Motor 48 hier am zweiten Lagerabschnitt 30 des Lagergehäuses 22 befestigt.
Ferner sind die ersten Spannpunkte 42 des ersten flexiblen Führungselements 36 jeweils über ein horizontal verstellbares Auflager 56 mit der Karosserie 12 verbunden ist. Das bedeutet, die ersten Spannpunkte 42 sind in horizontaler Richtung H gegenüber der Karosserie 12 verstellbar, jedoch in vertikaler Richtung V fest.
Des Weiteren ist einer der zweiten Spannpunkte 46 des zweiten flexiblen Führungselements 38 am ersten Lagerabschnitt 28 befestigt, während der andere zweite Spannpunkt 46 mit der Karosserie 12 über ein vertikal verstellbares Auflager 58 verbunden ist und somit in vertikaler Richtung V gegenüber der Karosserie 12 verstellbar, jedoch in horizontaler Richtung H fest ist.
Die Auflager 56 bzw. 58 können entsprechend entweder für die horizontale oder vertikale Verstellung aus 3 entfallen, sobald eine der beiden durch eine Verstellvariante aus den alternativen Ausführungsformen der 2, 4 oder 5 ersetzt wird.
In der in 3 dargestellten Stellung der Lenksäulenbaugruppe 20 befinden sich die beiden zweiten Spannpunkte 46 auf der gleichen Höhe in vertikaler Richtung V, sodass die zweite Spannrichtung 44 sich in horizontaler Richtung H erstreckt. In anderen Stellungen der Lenksäulenbaugruppe 20 weicht die zweite Spannrichtung 44 entsprechend von der horizontalen Richtung H ab.
Wie im in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel führt auch hier ein Rotieren der Antriebswelle 50 zu einer kombinierten Verstellbewegung der Lenkwelle 24, die in analoger Weise mittels eines zweiten Antriebs oder eines Antriebs 34 mit zwei entkoppelbaren Antriebselementen 52 in eine Verstellbewegung in Axialrichtung A und eine Verstellbewegung in Umfangsrichtung U_L um die Schwenkachse S_L entkoppelt werden kann.
Anhand der 4 wird nun eine Lenksäulenbaugruppe 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von den obigen Ausführungsformen bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform ist der Motor 48 hier am zweiten Lagerabschnitt 30 des Lagergehäuses 22 befestigt.
Ferner hat die Verstellvorrichtung 26 einen ersten Träger 60 mit einem ersten Trägergelenk 62 und einen zweiten Träger 64 mit einem zweiten Trägergelenk 66.
Die beiden ersten Spannpunkte 42 sind hierbei am ersten Träger 60 vorgesehen bzw. angebracht, wodurch das erste flexible Führungselement 36 am ersten Träger 60 eingespannt ist.
Die beiden zweiten Spannpunkte 46 sind dabei am zweiten Träger 64 vorgesehen bzw. angebracht, wodurch das zweite flexible Führungselement 38 am zweiten Träger 64 eingespannt ist.
Der erste Träger 60 ist über das erste Trägergelenk 62 um eine erste Schwenkachse S₁ in Umfangsrichtung U₁ schwenkbar an der Karosserie 12 angebracht, während der zweite Träger 64 über das zweite Trägergelenk 66 um eine zweite Schwenkachse S₂ in Umfangsrichtung U₂ schwenkbar an der Karosserie 12 angebracht ist.
Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen führt hier ein Rotieren der Antriebswelle 50 zu einer kombinierten Verstellbewegung der Lenkwelle 24, die in analoger Weise mittels eines zweiten Antriebs oder eines Antriebs 34 mit zwei entkoppelbaren Antriebselementen 52 in eine Verstellbewegung in Axialrichtung A und eine Verstellbewegung in Umfangsrichtung U_L um die Schwenkachse S_L entkoppelt werden kann.
Anhand der 5 wird nun eine Lenksäulenbaugruppe 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von den obigen Ausführungsformen bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
Im Unterschied zu der in 4 dargestellten Ausführungsform weist die Verstellvorrichtung 26 einen zweiten Antrieb 68 mit einem zweiten Antriebselement 70 auf.
Der zweite Antrieb 68 hat analog zum ersten Antrieb 34 einen zweiten Motor 72 mit einer zweiten Antriebswelle 74, die das zweite Antriebselement 70 bildet oder mit diesem drehmomentübertragend gekoppelt ist.
Der zweite Motor 72 ist ein Elektromotor.
Hierbei ist der erste Antrieb 34 mit dem ersten flexiblen Führungselement 36 drehmomentübertragend gekoppelt, indem das erste Antriebselement 52 zumindest einmal vom ersten flexiblen Führungselement 36 spielfrei umschlungen ist, und der zweite Antrieb 68 ist mit dem zweiten flexiblen Führungselement 38 drehmomentübertragend gekoppelt, indem das zweite Antriebselement 70 zumindest einmal vom zweiten flexiblen Führungselement 38 spielfrei umschlungen ist.
Hierdurch bewegt sich der erste Antrieb 34 je nach Drehrichtung der ersten Antriebswelle 50 in oder entgegen der ersten Spannrichtung 40 am ersten flexiblen Führungselement 36 entlang, während sich der zweite Antrieb 68 je nach Drehrichtung der zweiten Antriebswelle 74 in oder entgegen der zweiten Spannrichtung 44 am zweiten flexiblen Führungselement 38 entlang bewegt.
Ferner sind im Unterschied zu der in 4 dargestellten Ausführungsform der erste Motor 48 und der zweite Motor 72 jeweils an der Karosserie 12 befestigt, während der erste Träger 60 und der zweite Träger 64 jeweils über das zugehörige Trägergelenk 62, 66 am zweiten Lagerabschnitt 30 um die entsprechende Schwenkachse S₁, S₂ schwenkbar angebracht sind.
In der in 5 dargestellten Ausführungsform fällt die Schwenkachse S₁ und die Schwenkachse S₂ zusammen, was jedoch auch anders sein kann. Das erste Trägergelenk 62 und das zweite Trägergelenk 66 sind hierbei in Blickrichtung senkrecht zur Zeichenebene hintereinander angeordnet.
Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen ist die Lenkwelle 24 mittels der Verstellvorrichtung 26 in Axialrichtung A sowie in Umfangsrichtung U_L um die Schwenkachse S_L verstellbar, in dem die Antriebswellen 50, 74 angetrieben werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform mit zwei separaten Antrieben 34, 68 können die Motoren 48, 72 so angetrieben werden, dass die Verstellbewegung in Axialrichtung A von der Verstellbewegung in Umfangsrichtung U_L entkoppelt ist.
Auf diese Weise ist ein Lenksäulenbaugruppe 20 sowie ein Kraftfahrzeug 10 mit einer solchen Lenksäulenbaugruppe 20 bereitgestellt, mittels der die Lenkwelle 24 relativ zu Karosserie 12 verstellbar sowie individuell an den Fahrer 16 anpassbar ist.
Im Prinzip bildet der Antrieb 34 in allen Ausführungsformen zusammen mit dem gekoppelten flexiblen Führungselement 36, 38 eine Art Linearantrieb mit einer Verstellrichtung, die der entsprechenden Spannrichtung 40, 44 des flexiblen Führungselements 36, 38 entspricht.
Die Verstellvorrichtung 26 hat dabei den Vorteil, dass das Antriebselement 52 mit dem flexiblen Führungselement 36, 38 spielfrei gekoppelt ist.
Ferner sind, je nach Durchmesser des Antriebselements 52, nur vergleichsweise wenige Umdrehungen der Antriebswelle 50 erforderlich, um die Lenkwelle 24 maßgeblich zu verstellen, insbesondere im Vergleich zu einem Antrieb mit einer Gewindespindel.
Hierdurch ist die Verstellvorrichtung 26 besonders laufruhig und die Lenksäulenbaugruppe 20 lässt sich mit geringem Geräuschaufkommen schnell und wirkungsvoll verstellen.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.
Beispielsweise kann in einer Ausführungsform das erste flexible Führungselement 36 über seine ersten Spannpunkte 42 an der Karosserie 12 befestigt sein, insbesondere mittels Auflager 56, 58, während das zweite flexible Führungselement 38 über seine zweiten Spannpunkte 46 an einem Träger 60, 64 befestigt ist und über das Trägergelenk 62, 66 schwenkbar an der Karosserie 12 angebracht ist.

Claims

Lenksäulenbaugruppe (20) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einem Lagergehäuse (22) und einer Lenkwelle (24), die in dem Lagergehäuse (22) drehbar gelagert ist, sowie einer Verstellvorrichtung (26), mittels der die Lenkwelle (24) zur individuellen Anpassung an den Fahrer (16) von diesem relativ zu einer Karosserie (12) des Kraftfahrzeugs (10) verstellbar ist, wobei die Verstellvorrichtung (26) einen Antrieb (34) mit einem Antriebselement (52) und einem Motor (48) mit einer Antriebswelle (50) hat, die das Antriebselement (52) bildet oder mit dem Antriebselement (52) drehmomentübertragend gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (26) ein erstes flexibles Führungselement (36) hat, wobei das erste Führungselement (36) zwischen zwei ersten Spannpunkten (42) gespannt verläuft und sich in einer ersten Spannrichtung (40) von einem der ersten Spannpunkte (42) zum anderen ersten Spannpunkt (42) erstreckt, wobei das Antriebselement (52) vom ersten Führungselement (36) zumindest einmal spielfrei umschlungen und so mit diesem drehmomentübertragend gekoppelt ist, dass sich der Antrieb (34) in oder entgegen der ersten Spannrichtung (40) am ersten Führungselement (36) entlang bewegt, wenn die Antriebswelle (50) in oder entgegen einer Drehrichtung rotiert, wobei die Verstellvorrichtung (26) derart mit dem Lagergehäuse (22) gekoppelt ist, dass die Lenkwelle (24) angetrieben von der rotierenden Antriebswelle (50) um eine Schwenkachse (S_L) gegenüber der Karosserie (12) geschwenkt und/oder in Axialrichtung (A) der Lenkwelle (24) gegenüber der Karosserie (12) verstellt wird.
Lenksäulenbaugruppe (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (26) ein zweites flexibles Führungselement (38) hat, wobei das zweite Führungselement (38) zwischen zwei zweiten Spannpunkten (46) gespannt verläuft und sich in einer zweiten Spannrichtung (44) von einem der zweiten Spannpunkte (46) zum anderen zweiten Spannpunkt (46) erstreckt.
Lenksäulenbaugruppe (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (52) vom zweiten Führungselement (38) zumindest einmal spielfrei umschlungen und so mit diesem drehmomentübertragend gekoppelt ist, dass sich der Antrieb (34) in oder entgegen der zweiten Spannrichtung (44) am zweiten Führungselement (38) entlang bewegt, wenn die Antriebswelle (50) in oder entgegen einer Drehrichtung rotiert.
Lenksäulenbaugruppe (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (26) einen zweiten Antrieb (68) mit einem zweiten Antriebselement (70) aufweist, wobei der zweite Antrieb (68) einen zweiten Motor (72) mit einer zweiten Antriebswelle (74) hat, die das zweite Antriebselement (70) bildet oder mit dem zweiten Antriebselement (70) drehmomentübertragend gekoppelt ist, wobei das zweite Antriebselement (70) vom zweiten Führungselement (38) zumindest einmal spielfrei umschlungen und so mit diesem drehmomentübertragend gekoppelt ist, dass sich der zweite Antrieb (68) in oder entgegen der zweiten Spannrichtung (44) am zweiten Führungselement (38) entlang bewegt, wenn die zweite Antriebswelle (74) in oder entgegen einer zweiten Drehrichtung rotiert.
Lenksäulenbaugruppe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Führungselemente (36, 38) ein Seil, ein Draht, ein Kabel, ein Band, ein Riemen oder eine Kugelkette ist bzw. sind.
Kraftfahrzeug (10) mit einer Karosserie (12) und einer Lenksäulenbaugruppe (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksäulenbaugruppe (20) ein Lenksäulengelenk (32) hat, mittels dem das Lagergehäuse (22) um eine Schwenkachse (S_L) schwenkbar an der Karosserie (12) angebracht ist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motor (48) und/oder der zweite Motor (72) am Lagergehäuse (22) angebracht ist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motor (48) und/oder der zweite Motor (72) an der Karosserie (12) angebracht ist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motor (48) und/oder der zweite Motor (72) in vertikaler Richtung (V) verstellbar gegenüber der Karosserie (12) gelagert ist, wobei die Lenksäulenbaugruppe (20) zumindest ein Stützelement (54) hat, das den ersten Motor (48) und/oder den zweiten Motor (72) in vertikaler Richtung (V) stützt.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei ersten Spannpunkte (42) des ersten Führungselements (36) an der Karosserie (12) angebracht sind, insbesondere wobei die erste Spannrichtung (40) in vertikaler Richtung (V) weist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei zweiten Spannpunkte (46) des zweiten Führungselements (38) am Lagergehäuse (22) angebracht sind, insbesondere wobei das Lagergehäuse (22) einen ersten Lagerabschnitt (28) und einen zweiten Lagerabschnitt (30) hat, die in Axialrichtung (A) der Lenkwelle (24) teleskopartig zueinander verstellbar sind, wobei die zweiten Spannpunkte (46) am ersten Lagerabschnitt (28) oder am zweiten Lagerabschnitt (30) angebracht sind.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass einer der zweiten Spannpunkte (46) des zweiten Führungselements (38) am Lagergehäuse (22) angebracht ist und der andere zweite Spannpunkt (46) an der Karosserie (12) angebracht ist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksäulenbaugruppe (20) einen ersten Träger (60), der die ersten Spannpunkte (42) des ersten Führungselements (36) aufweist, und/oder einen zweiten Träger (64) hat, der die zweiten Spannpunkte (46) des zweiten Führungselements (38) aufweist, wobei die Lenksäulenbaugruppe (20) ein erstes Trägergelenk (62), mittels dem der erste Träger (60) um eine Schwenkachse (S₁) schwenkbar an der Karosserie (12) oder dem Lagergehäuse (22) angebracht ist, und/oder ein zweites Trägergelenk (66) hat, mittels dem der zweite Träger (64) um eine Schwenkachse (S₂) schwenkbar an der Karosserie (12) oder dem Lagergehäuse (22) angebracht ist.