DE102022132487A1 - Adjustment unit of a steering column - Google Patents
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Abstract
Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs, in der eine Lenkspindel um eine Längsachse drehbar gelagert ist und eine Manteleinheit (8) aufweist, die mindestens zwei, axial relativ zueinander teleskopierbar angeordnete Mantelrohre (9,10,11) aufweist, wobei zwischen den mindestens zwei Mantelrohren (9, 10, 11) eine Lageranordnung (1) vorgesehen ist, wobei die Lageranordnung (1) aus mindestens einem Kugelumlaufsegment (1) ausgebildet ist.Adjustment unit of a steering column of a vehicle, in which a steering spindle is rotatably mounted about a longitudinal axis and has a casing unit (8) which has at least two casing tubes (9, 10, 11) arranged axially telescopically relative to one another, with between the at least two casing tubes ( 9, 10, 11) a bearing arrangement (1) is provided, the bearing arrangement (1) being formed from at least one recirculating ball segment (1).
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs und ein Steer-by-wire Lenksystem mit einer derartigen Verstelleinheit.The present invention relates to an adjustment unit of a steering column of a vehicle and a steer-by-wire steering system with such an adjustment unit.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Bei den heutigen Lenksäulen ist das Lenkrad in der Höhe und in der Länge verstellbar angeordnet. Bei derartigen Verstellsystemen der Lenksäule müssen sich die Lenksäulengehäuseteile zueinander verschieben. Dies wird durch eine teleskopierbare Anordnung der Gehäuseteile realisiert. Hierdurch kann das Lenkrad in eine für den Fahrer passende Position gebracht werden. Neuerdings gibt es die Forderung das Lenkrad in eine Verstauposition im Armaturenbrett einzufahren.With today's steering columns, the steering wheel is adjustable in height and length. With such steering column adjustment systems, the steering column housing parts must move relative to one another. This is achieved by a telescopic arrangement of the housing parts. This allows the steering wheel to be brought into a position that is suitable for the driver. Recently there has been a requirement to retract the steering wheel into a stowage position in the dashboard.
Um einen ausreichenden Verstellweg zu erreichen, ist aus der
Um die Lenksäule schnell und sicher Verstellen zu können, ist es wesentlich, dass die Mantelrohre leichtgängig zueinander bewegt werden können, d.h. reibungsarm gleiten können. Hierbei wird oftmals auf eine Gleitlagerung zurückgegriffen. Demgegenüber steht die Anforderung einer sehr steifen Lagerung des Lenkrads, damit ein Aufschwingen des Lenkrads bei der Fahrt vermieden wird.In order to be able to adjust the steering column quickly and safely, it is essential that the casing tubes can be moved smoothly towards one another, i.e. can slide with little friction. Plain bearings are often used here. On the other hand, there is a requirement for the steering wheel to be mounted very rigidly so that the steering wheel does not swing open while driving.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lageranordnung eines Lenksäulengehäuses eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, welches ein sicheres und schnelles Verstellen der Lenksäule bei gleichzeitig hoher radialer Steifigkeit des Lenkrades ermöglicht.The object of the invention is to provide a bearing arrangement for a steering column housing of a motor vehicle, which enables safe and rapid adjustment of the steering column while at the same time providing high radial rigidity of the steering wheel.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs, in der eine Lenkspindel um eine Längsachse drehbar gelagert ist und eine Manteleinheit aufweist, die mindestens zwei, axial relativ zueinander teleskopierbar angeordnete Mantelrohre aufweist, wobei zwischen den Mantelrohren mindestens eine Lageranordnung vorgesehen ist, wobei die Lageranordnung aus mindestens einem Kugelumlaufsegment ausgebildet ist.According to the invention, this object is achieved by an adjustment unit of a steering column of a vehicle, in which a steering spindle is rotatably mounted about a longitudinal axis and has a casing unit which has at least two casing tubes arranged axially telescopically relative to one another, at least one bearing arrangement being provided between the casing tubes, wherein the bearing arrangement is formed from at least one recirculating ball segment.
Ein derartiger Aufbau ermöglicht ein Verstellen der Lenksäule mittels geringer Reibung und gleichzeitig hoher Steifigkeit. Vorteilhafterweise sind mehrere Kugelumlaufsegmente über den Umfang verteilt angeordnet vorgesehen.Such a structure enables the steering column to be adjusted using low friction and high rigidity at the same time. Advantageously, several recirculating ball segments are provided distributed over the circumference.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sehen die mindestens zwei Mantelrohre ein inneres Mantelrohr, ein Zwischenmantelrohr und ein äußeren Mantelrohr vor.According to one embodiment of the invention, the at least two jacket tubes provide an inner jacket tube, an intermediate jacket tube and an outer jacket tube.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Kugelumlaufsegment angefedert. Anhand dieser Ausführung wird eine Spielfreiheit zwischen den Bauteilen geschaffen, welches gleichzeitig eine definierte Steifigkeit erzeugt.According to one embodiment of the invention, the at least one recirculating ball segment is spring-loaded. This design creates freedom of play between the components, which at the same time creates a defined rigidity.
Bevorzugterweise ist die Anfederung mittels eines Federelementes ausgebildet, welches die Lageranordnung gegen eines der Mantelrohre drückt. Die Federelemente bewirken bei der Montage eine radiale Überdeckung, wodurch diese angehoben werden und so die Spielfreiheit gewährleisten. Das Federelement kann teilweise im Kugelumlaufsegment versenkt sein, um bündig oder leicht überstehend mit diesem abzuschießen. Das Federelement kann Ausstanzungen und Stege beinhalten, um die Federsteifigkeit gezielt einzustellen. Bevorzugte Steifigkeit liegt bei 200 N (100-400) auf 0.2 mm (0.1-0.3) Das Federelement hat dabei einen Hub (Freigang) der es erlaubt, dass die Wälzkörper nicht mehr aus dem Kugelumlaufsegment herausragen.The springing is preferably formed by means of a spring element which presses the bearing arrangement against one of the casing tubes. During assembly, the spring elements create a radial overlap, which raises them and thus ensures freedom of play. The spring element can be partially sunk into the ball recirculating segment in order to fire flush or slightly protruding with it. The spring element can contain cutouts and webs in order to specifically adjust the spring stiffness. The preferred stiffness is 200 N (100-400) to 0.2 mm (0.1-0.3). The spring element has a stroke (clearance) that allows the rolling elements to no longer protrude from the ball recirculating segment.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Kugelumlaufsegment einen Käfig auf, welches auf einer ersten Oberfläche eine Gleitfläche und auf einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche mindestens eine Kugelumlaufführung aufweist.According to one embodiment of the invention, the recirculating ball segment has a cage which has a sliding surface on a first surface and at least one recirculating ball guide on an opposite second surface.
Bevorzugterweise ist an dem Käfig mindestens ein Befestigungselement für das Federelement vorgesehen. Die Befestigung des Federelementes erfolgt in ihrer festen Zone z.B. durch Verkleben oder Einclipsen oder Verstemmen an den Befestigungsmerkmalen oder an den Rändern.Preferably, at least one fastening element for the spring element is provided on the cage. The spring element is fastened in its fixed zone, for example by gluing or clipping or caulking on the fastening features or on the edges.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Käfig aus einem Kunststoff ausgebildet und weist mindestens einen Bereich aus einem metallischen Werkstoff auf. Dies führt dazu dass die Elastizität des Kunststoff-Käfigs bei axialer Belastung vernachlässigt werden kann. Dazu können Metall-Bereiche, wie Stege, einzelne Segmente etc. mit in den Käfig eingespritzt werden, über die die Axialen Kräfte dann übertragen werden, um die Nachgiebigkeit der Käfige zu verringern. Bei Axialer Belastung geht die Kraft nicht über den Kunststoffkäfig, sondern über die eingespritzten Metallbereiche.According to one embodiment of the invention, the cage is made of a plastic and has at least one area made of a metallic material. This means that the elasticity of the plastic cage can be neglected under axial load. For this purpose, metal areas such as webs, individual segments, etc. can be injected into the cage, through which the axial forces are then transmitted in order to reduce the flexibility of the cage. When subjected to axial loading, the force does not go through the plastic cage, but rather through the injected metal areas.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Wälzkörper als Kugeln ausgebildet.According to one embodiment of the invention, the rolling elements are designed as balls.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Steer-by-wire Lenksystem mit einer Verwendung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit.Further aspects of the invention relate to a steer-by-wire steering system using an adjustment unit according to the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von 9 Figuren dargestellt. Es zeigt:
-
1 einen Längsschnitt durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit, -
2 einen Draufsicht durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit, -
3 einen Ansicht durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit, -
4 einen Ansicht durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit, -
5 eine Ansicht eines Montageprozesses eines Kugelumlaufsegmentes der erfindungsgemäßen Lagerandordnung, -
6 eine erfindungsgemäße Verstelleinheit mit einem Kugelumlaufsegment, -
7 einen Ansicht durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit, und -
8 einen Ansicht durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit.
-
1 a longitudinal section through a recirculating ball segment of an adjustment unit according to the invention, -
2 a top view through a recirculating ball segment of an adjustment unit according to the invention, -
3 a view through a recirculating ball segment of an adjustment unit according to the invention, -
4 a view through a recirculating ball segment of an adjustment unit according to the invention, -
5 a view of an assembly process of a recirculating ball segment of the bearing arrangement according to the invention, -
6 an adjustment unit according to the invention with a recirculating ball segment, -
7 a view through a recirculating ball segment of an adjustment unit according to the invention, and -
8th a view through a recirculating ball segment of an adjustment unit according to the invention.
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Das Kugelumlaufsegment 2 selbst besteht mindestens einem Federelement 4 und einem Käfig 5. Das Federelement 4 kann teilweise im Kugelumlaufsegment 1 versenkt sein, um bündig oder leicht überstehend mit diesem abzuschießen. Das Federelement 4 kann Ausstanzungen und Stege beinhalten, um die Federsteifigkeit gezielt einzustellen. Ferner ist der Käfig 5 beispielsweise aus Kunststoff hergestellt und weist mindestens eine Kugelumlaufführung 3 auf. In der Kugelumlaufführung 3 sind Kugelns, beispielsweise Stahlkugeln angeordnet.The
Am Käfig 5 oder an der Hülse 3 kann ein Verbindungselement 6 (z.B. ein Zapfen, Clips, Schraublöcher, Nietlöcher etc.) angebracht sein, welcher die Einheit an der Verstelleinheit 2 fixiert.A connecting element 6 (e.g. a pin, clips, screw holes, rivet holes, etc.) can be attached to the
In a ist das Einclipsen des Kugelumlaufsegmentes 1 an der Verstelleinheit 2 dargestellt. Dies geschieht mittels der Verbindungselmente 6. b stellt das Kugelumlaufsegment 1 dar im Zustand auf Block gefahren und c eine Entlastung des Kugelumlaufsegmentes 1.In a the clipping of the
Bei der Montage werden durch die radiale Überdeckung die Federelemente 4 angehoben und so eine Spielfreiheit zwischen der Verstelleinheit 2, den Wälzkörpern 7 und dem Käfig 5 mit definierter Steifigkeit erzeugt.During assembly, the
Das Kugelumlaufsegment 1 kann dabei an drei oder nur an zwei oder nur an einer Stelle der Mantelrohre 9, 10, 11 vorgesehen sein. Es sind auch andere Ausführungen denkbar.The
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- KugelumlaufsegmentBall recirculating segment
- 22
- VerstelleinheitAdjustment unit
- 33
- KugelumlaufführungRecirculating ball guide
- 44
- FederelementSpring element
- 55
- KäfigCage
- 66
- Verbindungselmentconnecting element
- 77
- Kugelnballs
- 88th
- ManteleinheitShell unit
- 99
- Äußeres MantelrohrOuter casing tube
- 1010
- Zwischenmantelrohrintermediate casing pipe
- 1111
- Inneres MantelrohrInner casing tube
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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