DE102022202602A1

DE102022202602A1 - Lenksäule für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102022202602A1
Application number: DE102022202602.0A
Authority: DE
Inventors: Lars Ehrmann
Original assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2022-03-16
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2023-09-21
Also published as: US20230294753A1; CN116767334A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenksäule (1) für ein Fahrzeug mit mindestens einem Teleskopteil (3, 4) und mit einem Trägerteil (2), wobei das Teleskopteil (3, 4) innerhalb des Trägerteils (2) in Längsrichtung des Teleskopteils (3, 4) verschiebbar gelagert ist, und mit einer Verstelleinrichtung (5) zum teleskopischen Einstellen einer Länge der Lenksäule (1) mittels Einschieben oder Ausschieben des Teleskopteils (3, 4) in Bezug zum Trägerteil (2), und mit einer Kugellagereinrichtung (12) zwischen dem Teleskopteil (3) und dem Trägerteil (2), wobei eine Laufrillenanordnung (14) der Kugellagereinrichtung (12) mit jeweils einer linearen Laufrille (15) an dem Teleskopteil (3) und an dem Trägerteil (2) ausgebildet ist, und mehrere Kugeln (20) zwischen der Laufrille (15) des Teleskopteils (3) und der Laufrille (15) des Trägerteils (2) angeordnet sind. Um eine Steifigkeit zu verbessern und/oder eine Selbstzentrierung zu realisieren und/oder eine Reibung zwischen Kugeln und Laufrillen zu reduzieren, ist die Lenksäule (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellagereinrichtung (12) mehrere Laufrillenanordnungen (14) aufweist, wobei die mehreren Laufrillenanordnungen (14) um eine Mittellängsachse (11) der Lenksäule (1) verteilt angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenksäule für ein Fahrzeug mit mindestens einem Teleskopteil und mit einem Trägerteil, wobei das Teleskopteil innerhalb des Trägerteils in Längsrichtung des Teleskopteils verschiebbar gelagert ist, und mit einer Verstelleinrichtung zum teleskopischen Einstellen einer Länge der Lenksäule mittels Einschieben oder Ausschieben des Teleskopteils in Bezug zum Trägerteil, und mit einer Kugellagereinrichtung zwischen dem Teleskopteil und dem Trägerteil, wobei eine Laufrillenanordnung der Kugellagereinrichtung mit jeweils einer linearen Laufrille an dem Teleskopteil und an dem Trägerteil ausgebildet ist, und mehrere Kugeln zwischen der Laufrille des Teleskopteils und der Laufrille des Trägerteils angeordnet sind.
Eine derartige Lenksäule ist aus der DE 10 2012 101 900 A1 bekannt. Hiernach soll mittels einer Linear-Kugellageranordnung eine spielfreie Lagerung des Teleskopteils in dem Trägerteil bzw. eines Führungsrohrs in einem Mantelrohr gebildet werden. Die Laufrillen bzw. Laufbahnen sind durch lineare, im Wesentlichen prismatisch geformte Einprägungen im Führungsrohr sowie im Mantelrohr gebildet. Für die Kugeln kann ein Kugelkäfig vorgesehen sein.
Hierbei bleibt jedoch unklar, wie die prismatischen Einprägungen und damit die Laufrillen konkret ausgebildet sind. Zudem ist nachteilig, dass mittels dieser Kugellageranordnung nur lokal oder einseitig radial Kräfte zur spielfreien Lagerung eingeleitet werden. Hierdurch besteht die Gefahr einer ungleichmäßigen Kräfteverteilung und/oder einer unzentrierten Führung.
Es ist die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, eine Lenksäule der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, so dass eine Steifigkeit verbessert und/oder eine Selbstzentrierung realisiert und/oder eine Reibung zwischen Kugeln und Laufrillen reduziert ist. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mit einer Lenksäule nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung.
Die erfindungsgemäße Lenksäule ist für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ausgebildet. Insbesondere handelt es sich um eine verstellbare bzw. einstellbare Lenksäule. Die Lenksäule weist mindestens ein Teleskopteil und ein Trägerteil auf. Das Teleskopteil und/oder das Trägerteil können rohrartig ausgebildet sein. Das Teleskopteil ist innerhalb des Trägerteils in Längsrichtung des Teleskopteils und/oder des Trägerteils verschiebbar gelagert. Hierbei dient eine Verstelleinrichtung zum teleskopischen Einstellen einer Länge der Lenksäule mittels Einschieben oder Ausschieben des Teleskopteils in Bezug zum Trägerteil. Insbesondere ist das Trägerteil an einem Fahrzeug, einem Fahrzeugrahmen und/oder an einer Armatureneinheit befestigt.
Die Lenksäule kann ein Lenkrad aufweisen. Hierbei steht der Begriff Lenkrad als Synonym für eine Lenkhandhabe jeglicher Form und/oder Gestalt. Insbesondere zur Anpassung an eine Sitzposition bzw. Körpergröße eines Fahrers sind Kraftfahrzeuge üblicherweise mit einem verstellbaren Lenkrad bzw. mit einer verstellbaren Lenksäule ausgestattet. Verstellbare Lenkräder bzw. Lenksäulen können dabei bezüglich der Lenkradhöhe und/oder entlang der Lenksäulenachse vor und zurück verstellt werden. Der Fahrer kann das Lenkrad bei derartigen verstellbaren Lenksäulen somit in eine für ihn bequeme Höhen- und/oder Abstandsposition zum Oberkörper bringen. Die Verstelleinrichtung kann vor der Verstellung, insbesondere mittels einer Lenksäulenverriegelung, gelöst werden und nach erfolgter Lenkradeinstellung wieder arretiert werden, um eine unerwünschte selbsttätige Verstellung der Lenkradposition unter allen üblicherweise auftretenden Bedingungen bzw. Kräften zu unterbinden. Alternativ oder zusätzlich kann ein verstellbares Lenkrad bzw. eine verstellbare Lenksäule zum platzsparenden Verstauen des Lenkrads, insbesondere im Stilstand des Fahrzeugs und/oder in einem autonomen Fahrbetrieb, dienen.
Zwischen dem Teleskopteil und dem Trägerteil ist eine Kugellagereinrichtung ausgebildet. Hierbei ist eine Laufrillenanordnung der Kugellagereinrichtung mit jeweils einer linearen Laufrille an dem Teleskopteil und an dem Trägerteil ausgebildet. Vorzugsweise ist die Laufrillenanordnung aus einem Laufrillenpaar gebildet. Insbesondere ist zum Ausbilden der Laufrillenanordnung oder des Laufrillenpaars eine erste Laufrille an dem Trägerteil und eine zweite Laufrille an dem Teleskopteil ausgebildet. Vorzugsweise sind die beiden Laufrillen der Laufrillenanordnung einander zugewandt und/oder gegenüberliegend zum Ausbilden eines Kanals für Kugeln der Kugellagereinrichtung angeordnet. Die beiden Laufrillen der Laufrillenanordnung können spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet und/oder ausgebildet sein.
Die Kugellagereinrichtung weist mehrere Kugeln auf. Insbesondere sind die mehreren Kugeln der Laufrillenanordnung zugeordnet oder die Laufrillenanordnung weist die mehreren Kugeln auf. Die Kugeln sind zwischen der Laufrille des Teleskopteils und der Laufrille des Trägerteils angeordnet. Hierdurch kann die Reibung zwischen dem Trägerteil und dem Teleskopteil beim Teleskopieren reduziert werden.
Erfindungsgemäß weist die Kugellagereinrichtung mehrere Laufrillenanordnungen auf, wobei die mehreren Laufrillenanordnungen um eine Mittellängsachse der Lenksäule verteilt angeordnet sind.
Hierbei ist von Vorteil, dass sich aufgrund der mehreren um die Mittellängsachse der Lenksäule verteilten Laufrillenanordnungen mit jeweils mehreren Kugeln verbesserte Eigenschaften der Lenksäule realisieren lassen. Insbesondere ergeben sich mittels der mehreren Laufrillenanordnungen eine verbesserte Führung des Teleskopteils in dem Trägerteil, eine gleichmäßigere Lastverteilung und/oder eine verbesserte Steifigkeit, insbesondere Torsionssteifigkeit. Aufgrund der mehreren Laufrillenanordnungen können somit mehrere Laufrillen in Umfangsrichtung oder um die Mittellängsachse jeweils an dem Teleskopteil und an dem Trägerteil ausgebildet sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind die mehreren Laufrillenanordnungen gleichmäßig um die Mittellängsachse der Lenksäule verteilt. Insbesondere sind mehrere Laufrillen gleichmäßig in Umfangsrichtung des Teleskopteils sowie des Trägerteils verteilt ausgebildet. Insbesondere weist die Kugellagereinrichtung mindestens drei, vier, fünf oder sechs Laufrillenanordnungen auf. Aufgrund der gleichmäßigen Verteilung der mehreren Laufrillenanordnungen um die Mittellängsachse der Lenksäule ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung der auftretenden bzw. einwirkenden Kräfte. Insbesondere ist eine bessere Steifigkeit und/oder Torsionssteifigkeit der Lenksäule realisierbar. Vorzugsweise erstrecken sich die Laufrillenanordnungen und/oder die Laufrillen parallel zu der Mittellängsachse der Lenksäule. Insbesondere sind die mehreren Laufrillenanordnungen zum Ausbilden der Kugellagereinrichtung jeweils mit demselben Radius in Bezug zur Mittellängsachse angeordnet bzw. ausgebildet.
Vorzugsweise sind mehrere Kugeln linear hintereinander in jeweils einer Laufrillenanordnung angeordnet. Hierbei können zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Kugeln jeweils in einer Laufrillenanordnung beabstandet zueinander angeordnet sein. Mittels der Beabstandung der Kugeln ist gewährleistet, dass die Kugeln beim Teleskopieren nicht in entgegengesetzte Richtungen aneinander abrollen. Die Abstände zwischen unmittelbar benachbarten Kugeln können identisch sein. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass die Abstände zwischen unmittelbar benachbarten Kugeln unterschiedlich sind. Des Weiteren ist alternativ denkbar, dass mindesten zwei oder mehrere Gruppen von Kugeln in jeweils einer Laufrillenanordnung angeordnet sind. Hierbei können unmittelbar benachbarte Kugeln innerhalb einer Gruppe jeweils mit einem ersten Abstand voneinander beabstandet sein, während zwischen zwei benachbarten Gruppen von Kugeln ein weiterer Abstand realisiert ist. Vorzugsweise ist der erste Abstand kleiner als der weitere Abstand.
Insbesondere weist die Kugellagereinrichtung oder die Laufrillenanordnung einen Kugelkäfig aus, in dem die Kugeln rotierbar gelagert sind. Mittels des Kugelkäfigs können die mehreren Kugeln voneinander beabstandet gelagert sein. Insbesondere ist mittels eines Kugelkäfigs eine lineare Kugelkette für jeweils eine Laufrillenanordnung gebildet. Die Anordnung der mehreren Kugeln in einem Kugelkäfig vereinfacht zudem erheblich die Montage. Der Kugelkäfig kann in Bezug zur Mittellängsachse der Lenksäule einen radialen Mindestabstand zwischen dem Trägerteil und dem Teleskopteil bestimmen oder festlegen. Der Kugelkäfig kann an dem Trägerteil und/oder an dem Teleskopteil anliegen. Vorzugsweise sind das Trägerteil und das Teleskopteil mittels der Kugellagereinrichtung und/oder mittels des Kugelkäfigs, insbesondere in radialer Richtung in Bezug zur Mittellängsachse der Lenksäule, voneinander beabstandet.
Gemäß einer Weiterbildung weist mindestens eine der Laufrillen ein gotisches Profil auf. Mittels des gotischen Profils ergibt sich mindestens ein Punktkontakt oder ein Linienkontakt, insbesondere mehrere Punktkontakte oder Linienkontakte, zwischen Kugeln in der Kugellagereinrichtung und der Laufrille mit dem gotischen Profil. Mittels des gotischen Profils der mindestens einen Laufrille und des sich hierdurch ergebenden Punktkontaktes oder Linienkontaktes, insbesondere der mehreren Punktkontakte oder mehreren Linienkontakte, zwischen der Kugel und dem gotischen Profil der Laufrille ist eine Reduzierung der Reibung zwischen Kugel und Laufrille in definierter Weise erreichbar. Insbesondere ergeben sich mittels des Punktkontaktes oder des Linienkontaktes, insbesondere der mehreren Punktkontakte oder mehreren Linienkontakte, zwischen Laufrille und Kugeln vorteilhafte Laufeigenschaften bzw. Teleskopiereigenschaften mit einer verbesserten Führung des Teleskopteils in dem Trägerteil, mit gleichmäßiger Lastverteilung und/oder verbesserter Steifigkeit.
Bei einen Linienkontakt kann die Laufrille eine an die Kugeloberfläche der Kugel angepasste Laufläche und/oder Schmiegung aufweisen. Insbesondere ergibt sich die angepasste Laufläche und/oder Schmiegung der Laufrille rechtwinklig zu einer Längsachse der Laufrille. Mittels des Linienkontaktes oder der mehreren Linienkontakte kann die Tragfähigkeit erhöht sein.
Insbesondere ist das gotische Profil als ein gotisches Spitzbogenprofil ausgebildet oder kann alternativ als ein gotisches Spitzbogenprofil bezeichnet werden. Vorzugsweise ergibt sich das gotische Profil im Querschnitt der Laufrille. Insbesondere ergibt sich das gotische Profil und/oder der Querschnitt der Laufrille rechtwinklig zu einer Längsachse der Laufrille. Insbesondere kann das gotische Profil herstellungsbedingte Schwankungen der Laufrillengeometrie besser ausgleichen. Zudem ermöglicht die Gestaltung als ein gotisches Profil auf einfache Weise die Vorhaltung eines Schmiermittels.
Vorzugsweise weisen die Laufrillen des Teleskopteils und des Trägerteils jeweils ein gotisches Profil auf. Hierdurch ergeben sich ausschließlich Punktkontakte oder Linienkontakte zwischen den Kugeln in der Kugellagereinrichtung und der jeweiligen Laufrille. Insbesondere ergibt sich zwischen jeweils einer Kugel der Kugellagereinrichtung und den zwei Laufrillen der zugehörigen Laufrillenanordnung ein Vier-Punktkontakt oder ein Vier-Linienkontakt. Vorzugsweise ergibt sich zwischen jeweils einer Kugel und der Laufrille des Trägerteils einerseits und zwischen der zugehörigen Laufrille des Teleskopteils andererseits jeweils ein Zwei-Punktkontakt oder Zwei-Linienkontakt. Das gotische Profil bzw. die Punktkontakte zwischen der Laufrille und den Kugeln führen zu verbesserten Laufeigenschaften mit exakter Führung, gleichmäßiger Lastverteilung und hoher Steifigkeit.
Nach einer weiteren Ausführungsform steht die Kugellagereinrichtung unter einer Vorspannung oder ist unter einer Vorspannung montiert. Insbesondere weisen die Kugeln in der Kugellagereinrichtung ein negatives Betriebsspiel in Bezug zu den Laufrillen der zugehörigen Laufrillenanordnung auf. Aufgrund des negativen Betriebsspiels sind die Bauteile, insbesondere das Trägerteil und das Teleskopteil, zueinander verspannt und/oder zentriert. Aufgrund des negativen Betriebsspiels der Kugellagereinrichtung bzw. der Kugeln ist ein aufwändiges manuelles Einstellen einer Reibung und/oder Vorspannung im Rahmen der Montage verzichtbar. Vorzugsweise weisen die Kugeln und/oder die Laufrillen eine Elastizität zum Ausgleich und/oder Aufnehmen des negativen Betriebsspiels auf.
Vorzugsweise sind zum Einstellen einer vorgegebenen Vorspannung der Kugellagereinrichtung die Kugeln aus einer bestimmten Kugelklasse gewählt. Hierbei sind in mehreren Kugelklassen voneinander abweichende Kugeln gruppiert. Die Kugeln der unterschiedlichen Kugelklassen können sich aufgrund abweichender Durchmesser der Kugeln voneinander unterscheiden. Insbesondere ist die Auswahl der Kugelklasse in Abhängigkeit von einem bestimmten Maß des Teleskopteils und/oder des Trägerteils erfolgt. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, eine Reibung oder Vorspannung der Kugellagereinrichtung in Abhängigkeit von einer Maßhaltigkeit des Teleskopteils und/oder des Trägerteils in vorgegebener Weise einzustellen.
Gemäß einer Weiterbildung ist ein Luftraum oder ein Schmiermittelreservoir zwischen der Laufrille und der jeweiligen Kugel ausgebildet. Insbesondere ist der Luftraum oder das Schmiermittelreservoir zwischen einer Spitze des gotischen Profils der Laufrille und der Kugel ausgebildet. Vorzugsweise bestimmt die Spitze des gotischen Profils eine maximale Tiefe der Laufrille.
Vorzugsweise ist im Bereich der Spitze des gotischen Profils eine nutartige Vertiefung ausgebildet. Die nutartige Vertiefung kann sich in Längsrichtung der Laufrille erstrecken. Insbesondere ist der Luftraum oder das Schmiermittelreservoir mittels der nutartigen Vertiefung vergrößert. Vorzugsweise bestimmt die nutartige Vertiefung eine maximale Tiefe der Laufrille.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist ein erstes Teleskopteil innerhalb des Trägerteils in Längsrichtung des Trägerteils verschiebbar gelagert, wobei ein weiteres Teleskopteil innerhalb des ersten Teleskopteils in Längsrichtung des ersten Teleskopteils verschiebbar gelagert ist. Hierbei ist eine erste Kugellagereinrichtung zwischen dem ersten Teleskopteil und dem Trägerteil sowie eine weitere Kugellagereinrichtung zwischen dem ersten Teleskopteil und dem weiteren Teleskopteil angeordnet. Insbesondere ist mit der Verstelleinrichtung die Länge der Lenksäule mittels Einschieben oder Ausschieben des ersten Teleskopteils und des weiteren Teleskopteils einstellbar. Hierbei können das erste Teleskopteil und das weitere Teleskopteil nacheinander oder gleichzeitig eingeschoben oder ausgeschoben werden. Die weitere Kugellagereinrichtung zwischen dem ersten Teleskopteil und dem weiteren Teleskopteil kann gemäß bzw. analog der zuvor beschriebenen Kugellagereinrichtung zwischen dem Trägerteil und dem, insbesondere ersten, Teleskopteil ausgebildet oder weitergebildet sein. Insoweit wird zur Vermeidung von Wiederholungen auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
Insbesondere sind lineare Laufrillen der ersten Kugellagereinrichtung jeweils an einer Innenseite des Trägerteils und an einer Außenseite des ersten Teleskopteils sowie lineare Laufrillen der weiteren Kugellagereinrichtung jeweils an einer Innenseite des ersten Teleskopteils und an einer Außenseite des weiteren Teleskopteils ausgebildet. Somit können einerseits mehrere Laufrillenanordnungen zwischen dem Trägerteil und dem ersten Teleskopteil sowie mehrere Laufrillenanordnungen zwischen dem ersten Teleskopteil und dem weiteren Teleskopteil ausgebildet sein.
Das Trägerteil, das erste Teleskopteil und/oder das weitere Teleskopteil können aus einem Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, gebildet sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente. Es zeigen:

1 eine perspektivische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen ersten Lenksäule,
2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen ersten Lenksäule gemäß 1,
3 eine Frontansicht der erfindungsgemäßen ersten Lenksäule gemäß 1 und 2,
4 eine Frontansicht der erfindungsgemäßen ersten Lenksäule gemäß 3 unter Weglassung einzelner Bauteile,
5 ein schematischer Ausschnitt einer Frontansicht einer Anordnung einer Kugel zwischen zwei Laufrillen für die erfindungsgemäße Lenksäule gemäß 1 bis 4,
6 eine geschnittene Frontansicht einer erfindungsgemäßen weiteren Lenksäule,
7 ein Ausschnitt einer teiltransparenten Seitenansicht der erfindungsgemäßen weiteren Lenksäule gemäß 6, und
8 ein Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht der erfindungsgemä-ßen weiteren Lenksäule gemäß 6 und 7.

1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen ersten Lenksäule 1. Die Lenksäule 1 weist ein Trägerteil 2 auf. Innerhalb des Trägerteils 2 und in Längsrichtung des Trägerteils 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein erstes Teleskopteil 3 angeordnet bzw. verschiebbar gelagert. Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des ersten Teleskopteils 3 ein weiteres Teleskopteil 4 in Längsrichtung des ersten Teleskopteils 4 angeordnet bzw. verschiebbar gelagert.
Die Lenksäule 1 weist eine Verstelleinrichtung 5 auf. Mittels der Verstelleinrichtung 5 ist eine Länge der Lenksäule 1 teleskopisch einstellbar. Hierzu kann das erste Teleskopteil 3 in Bezug zum Trägerteil 2 sowie das weitere Teleskopteil 4 in Bezug zum ersten Teleskopteil 3 eingeschoben oder ausgeschoben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Verstelleinrichtung 5 einen Motor 6 auf. Hier ist der Motor 6 beispielhaft mittels eines lediglich schematisch angedeuteten Getriebes 7 und über Spindeleinrichtungen 8, 9 mit dem Trägerteil 2, dem ersten Teleskopteil 3 und dem weiteren Teleskopteil 4 zum Teleskopieren der Lenksäule 1 verbunden.
In einem hier nicht näher dargestellten montierten Zustand in einem Fahrzeug ist das Trägerteil 2 an dem Fahrzeug oder einem Fahrzeugrahmen befestigt. An einem von dem Trägerteil 2 abgewandten Ende 10 des weiteren Teleskopteils 4 kann ein hier nicht näher dargestelltes Lenkrad angeordnet sein.
2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen ersten Lenksäule 1 gemäß 1. Gemäß dieser Darstellung befindet sich die Lenksäule 1 in einem annähernd maximal ausgefahrenen Zustand. Zum Teleskopieren der Lenksäule 1 sind das erste Teleskopteil 3 und das weitere Teleskopteil 4 in Bezug zum Trägerteil 2 sowie in Längsrichtung einer Mittellängsachse 11 der Lenksäule 1 einschiebbar oder ausschiebbar.
3 zeigt eine Frontansicht der erfindungsgemäßen ersten Lenksäule 1 gemäß 1 und 2. Eine erste Kugellagereinrichtung 12 ist zwischen dem ersten Teleskopteil 3 und dem Trägerteil 2 ausgebildet. Eine weitere Kugellagereinrichtung 13 ist zwischen dem ersten Teleskopteil 3 und dem weiteren Teleskopteil 4 ausgebildet. Die Ausbildung der Kugellagereinrichtungen 12, 13 wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
4 zeigt eine Frontansicht der erfindungsgemäßen ersten Lenksäule 1 gemäß 3 unter Weglassung einzelner Bauteile zugunsten einer besseren Übersicht.
Die beiden Kugellagereinrichtungen 12, 13 weisen jeweils mehrere Laufrillenanordnungen 14 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die beiden Kugellagereinrichtungen 12, 13 jeweils vier Laufrillenanordnungen 14 auf. Jede Laufrillenanordnung 14 ist jeweils mittels zwei Laufrillen 15 gebildet. Für eine bessere Übersichtlichkeit sind nicht sämtliche Laufrillenanordnungen 14 und Laufrillen 15 mit einem Bezugszeichen versehen.
Zum Ausbilden der Laufrillenanordnung 14 für die erste Kugellagereinrichtung 12 ist jeweils eine Laufrille 15 an einer Innenseite 16 des Trägerteils 2 und an einer Außenseite 17 des ersten Teleskopteils 3 ausgebildet. Die Laufrillenanordnungen 14 der weiteren Kugellagereinrichtung 13 sind jeweils mittels einer linearen Laufrille 15 an einer Innenseite 18 des ersten Teleskopteils 3 und an einer Außenseite 19 des weiteren Teleskopteils 4 ausgebildet. In jeder Laufrillenanordnung 14 sind jeweils mehrere Kugeln 20 zwischen bzw. in den beiden Laufrillen 15 der jeweiligen Laufrillenanordnung 14 angeordnet.
Die Laufrillenanordnungen 14 sind bei diesem Ausführungsbeispiel gleichmäßig um die Mittellängsachse 11 der Lenkachse 1 verteilt angeordnet bzw. ausgebildet. Die Laufrillen 15 erstrecken sich parallel zur Mittellängsachse 11 und sind bei diesem Ausführungsbeispiel als Einprägungen in den Innenseiten 16, 18 bzw. in den Außenseiten 17, 19 ausgebildet.
Die Lenksäule 1 bzw. die Kugellagereinrichtungen 12, 13 stehen bei diesem Ausführungsbeispiel in radialer Richtung in Bezug zur Mittellängsachse 11 unter einer Vorspannung. Diese Vorspannung ergibt sich aufgrund eines negativen Betriebsspiels zwischen den Laufrillen 15 und den Kugeln 20 der Laufrillenanordnungen 14.
5 zeigt einen schematischen Ausschnitt einer Frontansicht einer Anordnung einer Kugel 20 zwischen zwei Laufrillen 15 einer Laufrillenanordnung 14 für die erfindungsgemäße Lenksäule 1 gemäß 1 bis 4. Die Laufrillen 15 weisen jeweils ein gotisches Profil auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Laufrillen 15 jeweils eine an die Kugeloberfläche der Kugel 20 angepasste Laufläche oder Schmiegung auf, wodurch sich im Bereich der Pfeile 21 ein Linienkontakt zwischen der Kugel 20 und den Laufrillen 15 ergibt. Zwischen jeder Kugel 20 der Kugellagereinrichtungen 12, 13 und den beiden Laufrillen 15 der zugehörigen Laufrillenanordnung 14 ergibt sich somit bei diesem Beispiel ein Vier-Linienkontakt. Hierbei ergibt sich je Laufrille 15 ein Zwei-Linienkontakt zwischen der Kugel 20 und der jeweiligen Laufrille 15. Alternativ kann eine derartige Ausbildung des gotischen Profils realisiert sein, so dass die Kugel 20 lediglich mittels Punktkontaktenan den linearen Laufrillen 15 anliegen.
Zwischen einer Spitze des gotischen Profils der Laufrille 15 und der Kugel 20 ist ein Luftraum 22 ausgebildet, der als ein Schmiermittelreservoir dienen kann. Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel im Bereich der Spitze des gotischen Profils zusätzlich eine nutartige Vertiefung 23 ausgebildet. Die nutartige Vertiefung 23 erstreckt sich in Längsrichtung der jeweiligen Laufrille 15. Mittels der nutartigen Vertiefung 23 ist der Luftraum 22 bzw. ein damit gebildetes Schmiermittelreservoir vergrößert. Die nutartige Vertiefung 23 bestimmt zudem eine maximale Tiefe der Laufrille 15.
6 zeigt eine geschnittene Frontansicht einer erfindungsgemäßen weiteren Lenksäule 24. Der grundsätzliche Aufbau und die Funktionsweise der weiteren Lenksäule 24 entspricht im Wesentlichen der Lenksäule 1 gemäß 1 bis 5. Gleiche Merkmale tragen die gleichen Bezugszeichen wie zuvor. Insofern wird zur Vermeidung von Wiederholungen auch auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Laufrillenanordnungen 14 der Kugellagereinrichtungen 12, 13 jeweils einen Kugelkäfig 25 auf. Die Laufrillenanordnungen 14 der Lenksäule 1 gemäß 1 bis 5 können ebenfalls einen derartigen Kugelkäfig 25 aufweisen.
Die Kugelkäfige 25 der ersten Kugellagereinrichtung 12 sind zwischen der Innenseite 16 des Trägerteils 2 und der Außenseite 17 des ersten Teleskopteils 3 angeordnet. Die Kugelkäfige 25 der weiteren Kugellagereinrichtung 13 sind zwischen der Innenseite 18 des ersten Teleskopteils 3 und der Außenseite 19 des weiteren Teleskopteils 4 angeordnet.
7 zeigt einen Ausschnitt einer teiltransparenten Seitenansicht der erfindungsgemäßen weiteren Lenksäule 24 gemäß 6. Es ist zu erkennen, dass je Laufrillenanordnung 14 gemäß 6 in einem Kugelkäfig 25 mehrere Kugeln 20 linear hintereinander und beabstandet zueinander angeordnet sind. Zugunsten einer besseren Übersichtlichkeit sind nicht sämtliche Kugeln 20 mit einem Bezugszeichen versehen. Durch die Beabstandung der Kugeln 20 voneinander, wird ein entgegengerichtetes aneinander Abrollen der Kugeln 20 beim Teleskopieren der Lenksäule 24 vermieden. Aufgrund des Kugelkäfigs 25 ist eine Art Kugelkette gebildet, die zudem die Montage der Kugeln 20 vereinfacht.
8 zeigt einen Ausschnitt einer geschnittenen Seitenansicht der erfindungsgemäßen weiteren Lenksäule 24 gemäß 6 und 7. Hier sind beispielhaft geschnittene Kugelkäfige 25 der weiteren Kugellagereinrichtung 13 erkennbar. Die beiden Teleskopteile 3, 4 weisen an ihren Enden gemäß diesem Ausführungsbeispiel jeweils Anschläge 26 auf. Die Anschläge 26 verhindern ein unerwünschtes Herausbewegen der Kugeln 20 bzw. des Kugelkäfigs 25 aus einem Überlappungsbereich zwischen den beiden Teleskopteilen 3, 4. Entsprechende Anschläge 26 können auch an dem ersten Teleskopteil 3 und dem Trägerteil 2 bezüglich der ersten Kugellagereinrichtung 12 und den dortigen Kugeln 20 bzw. den dortigen Kugelkäfigen 25 vorgesehen sein.
Bezugszeichen

1: Lenksäule
2: Trägerteil
3: erstes Teleskopteil
4: weiteres Teleskopteil
5: Verstelleinrichtung
6: Motor
7: Getriebe
8: Spindeleinrichtung
9: Spindeleinrichtung
10: Ende
11: Mittellängsachse
12: erste Kugellagereinrichtung
13: weitere Kugellagereinrichtung
14: Laufrillenanordnung
15: Laufrille
16: Innenseite
17: Außenseite
18: Innenseite
19: Außenseite
20: Kugel
21: Pfeil
22: Luftraum
23: Vertiefung
24: Lenksäule
25: Kugelkäfig
26: Anschlag

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012101900 A1 [0002]

Claims

Lenksäule für ein Fahrzeug mit mindestens einem Teleskopteil (3, 4) und mit einem Trägerteil (2), wobei das Teleskopteil (3, 4) innerhalb des Trägerteils (2) in Längsrichtung des Teleskopteils (3, 4) verschiebbar gelagert ist, und mit einer Verstelleinrichtung (5) zum teleskopischen Einstellen einer Länge der Lenksäule (1) mittels Einschieben oder Ausschieben des Teleskopteils (3, 4) in Bezug zum Trägerteil (2), und mit einer Kugellagereinrichtung (12) zwischen dem Teleskopteil (3) und dem Trägerteil (2), wobei eine Laufrillenanordnung (14) der Kugellagereinrichtung (12) mit jeweils einer linearen Laufrille (15) an dem Teleskopteil (3) und an dem Trägerteil (2) ausgebildet ist, und mehrere Kugeln (20) zwischen der Laufrille (15) des Teleskopteils (3) und der Laufrille (15) des Trägerteils (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellagereinrichtung (12) mehrere Laufrillenanordnungen (14) aufweist, wobei die mehreren Laufrillenanordnungen (14) um eine Mittellängsachse (11) der Lenksäule (1) verteilt angeordnet sind.
Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Laufrillenanordnungen (14) gleichmäßig um die Mittellängsachse (11) verteilt sind, wobei mehrere Laufrillen (15) in Umfangsrichtung des Teleskopteils (12) sowie des Trägerteils (13) verteilt ausgebildet sind, insbesondere weist die Kugellagereinrichtung (12) mindestens drei, vier, fünf oder sechs Laufrillenanordnungen (14) auf, vorzugsweise erstrecken sich die Laufrillenanordnungen (14) und/oder die Laufrillen (15) parallel zu der Mittellängsachse (11) der Lenksäule (1).
Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die mehreren Kugeln (20) linear hintereinander in jeweils einer Laufrillenanordnung (14) angeordnet sind, wobei zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Kugeln (20) jeweils in einer Laufrillenanordnung (14) beabstandet zueinander angeordnet sind, insbesondere weist die Kugellagereinrichtung (12) oder die Laufrillenanordnung (14) einen Kugelkäfig (25) aus, in dem die Kugeln (20) rotierbar gelagert sind.
Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Laufrillen (15) ein gotisches Profil aufweist und sich mindestens ein Punktkontakt oder ein Linienkontakt, insbesondere mehrere Punktkontakte oder Linienkontakte, zwischen Kugeln (20) der Kugellagereinrichtung (12) und der Laufrille (14) mit dem gotischen Profil ergibt bzw. ergeben.
Lenksäule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrillen (14) des Teleskopteils (3) und des Trägerteils (2) jeweils ein gotisches Profil aufweisen und sich ausschließlich Punkkontakte oder Linienkontakte zwischen Kugeln (20) der Kugellagereinrichtung (12) und der jeweiligen Laufrille (15) ergeben, vorzugsweise ergibt sich zwischen jeweils einer Kugel (20) der Kugellagereinrichtung (12) und den zwei Laufrillen (15) der zugehörigen Laufrillenanordnung (14) ein Vier-Punktkontakt oder ein Vier-Linienkontakt, insbesondere ergibt sich zwischen jeweils einer Kugel (20) und der Laufrille (15) des Trägerteils (2) einerseits und zwischen der zugehörigen Laufrille (15) des Teleskopteils (3) andererseits jeweils ein Zwei-Punktkontakt oder ein Zwei-Linienkontakt.
Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugellagereinrichtung (12) unter einer Vorspannung steht oder montiert ist, insbesondere weisen die Kugeln (20) der Kugellagereinrichtung (12) ein negatives Betriebsspiel in Bezug zu den Laufrillen (15) der zugehörigen Laufrillenanordnung (14) auf, vorzugsweise weisen die Kugeln (20) und/oder die Laufrillen (15) eine Elastizität zum Ausgleich und/oder Aufnehmen des negativen Betriebsspiels auf.
Lenksäule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen einer vorgegebenen Vorspannung der Kugellagereinrichtung (12) die Kugeln (20) aus einer bestimmten Kugelklasse gewählt sind, wobei in mehreren Kugelklassen voneinander abweichende Kugeln (20) gruppiert sind, insbesondere ist die Auswahl der Kugelklasse in Abhängigkeit von einem bestimmten Maß des Teleskopteils (3) und/oder des Trägerteils (2) erfolgt, vorzugsweise unterscheiden sich die Kugeln (20) unterschiedlicher Kugelklassen aufgrund abweichender Durchmesser der Kugeln (20) voneinander.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftraum (22) oder ein Schmiermittelreservoir zwischen der Laufrille (15) und der jeweiligen Kugel (20) ausgebildet ist, insbesondere ist der Luftraum (22) oder das Schmiermittelreservoir zwischen einer Spitze des gotischen Profils und der Kugel (20) ausgebildet, vorzugsweise bestimmt die Spitze des gotischen Profils eine maximale Tiefe der Laufrille (15).
Lenksäule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Spitze des gotischen Profils eine nutartige Vertiefung (23) ausgebildet ist, insbesondere ist der Luftraum (22) oder das Schmiermittelreservoir mittels der nutartigen Vertiefung (23) vergrößert, vorzugsweise bestimmt die nutartige Vertiefung (23) eine maximale Tiefe der Laufrille (15).
Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Teleskopteil (3) innerhalb des Trägerteils (2) in Längsrichtung des Trägerteils (2) verschiebbar gelagert ist, wobei ein weiteres Teleskopteil (4) innerhalb des ersten Teleskopteils (3) in Längsrichtung des ersten Teleskopteils (3) verschiebbar gelagert ist, und eine erste Kugellagereinrichtung (12) zwischen dem ersten Teleskopteil (3) und dem Trägerteil (2) sowie eine weitere Kugellagereinrichtung (13) zwischen dem ersten Teleskopteil (3) und dem weiteren Teleskopteil (4) angeordnet ist, insbesondere ist mit der Verstelleinrichtung (5) die Länge der Lenksäule (1) mittels Einschieben oder Ausschieben des ersten Teleskopteils (3) und des weiteren Teleskopteils (4) einstellbar.
Lenksäule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass lineare Laufrillen (14) der ersten Kugellagereinrichtung (12) jeweils an einer Innenseite (16) des Trägerteils (2) und an einer Außenseite (17) des ersten Teleskopteils (3) sowie lineare Laufrillen (14) der weiteren Kugellagereinrichtung (13) jeweils an einer Innenseite (18) des ersten Teleskopteils (3) und an einer Außenseite (19) des weiteren Teleskopteils (4) ausgebildet sind.