DE10226769C1 - Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils - Google Patents
Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren AnschlussteilsInfo
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Abstract
Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils, insbesondere eines Mantelrohres einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem ersten Lagerteil (1), welches mindestens eine Durchgangsöffnung (1a) zur Führung eines Verbindungsstückes (3) aufweist, das mindestens zwei zueinander bewegliche Klemmteile (4, 7) miteinander verbindet, welche das Anschlussteil (2) klemmen, wobei das Verbindungsstück (3) und die Klemmteile (4, 7) einen ersten Klemmmechanismus bilden und ferner Mittel zur Sicherung des ersten Klemmmechanismus vorgesehen sind, wobei die Mittel zur Sicherung des ersten Klemmmechanismus (3, 4, 7) einen zweiten, zwischen den Klemmteilen (4, 7) des ersten Klemmmechanismus befindlichen und mit diesem gekoppelten Klemmmechanismus (10, 11) umfassen, wobei der zweite Klemmmechanismus mindestens ein zweites Lagerteil (11), welches eine zu der Durchgangsöffnung (1a) des ersten Lagerteils (1) mindestens deckungsgleiche Durchgangsöffnung (11a) aufweist und eine Spindel (10) aufweist, die über ein als Spindelmutter ausgebildetes Klemmteil (4) des ersten Klemmmechanismus (3, 4, 7) mit dem ersten Klemmmechanismus (3, 4, 7) verbunden ist, so dass beide Klemmmechanismen (3, 4, 7; 10, 11) über den ersten Klemmmechanismus (3, 4, 7) lösbar oder arretierbar sind.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines
verstellbaren Anschlussteils, insbesondere eines Mantelrohres einer Lenksäule eines
Kraftfahrzeuges, mit mindestens einem ersten Lagerteil, welches mindestens eine
Durchgangsöffnung zur Führung eines Verbindungsstücks aufweist, das mindestens zwei
zueinander bewegliche Klemmteile verbindet, welche das Anschlussteil klemmen, wobei
das Verbindungsstück und die Klemmteile einen ersten Klemmmechanismus bilden und
Mittel zur Sicherung des Klemmmechanismus vorgesehen sind.
Derartige Sicherheitsvorrichtungen kommen unter anderem in Kraftfahrzeugen in
Verbindung mit der Verstelleinrichtung einer verstellbaren Lenksäule zur Vermeidung von
Sicherheitsrisiken vor.
Aufgrund ergonomischer und sicherheitstechnischer Gegebenheiten sind Bedienelemente,
beispielsweise Lenkrad, und andere Einrichtungen eines Kraftfahrzeuges (Sitz, Spiegel)
entsprechend den individuellen Bedürfnissen des Fahrgastes einstellbar. Damit diese
Bedienelemente wie Lenkrad oder Sitz sich nicht während des Betriebes selbsttätig
verstellen und somit ein erhöhtes Sicherheitsrisiko darstellen, bedarf es entsprechender
Arretier- oder Klemmvorrichtungen. Darüber hinaus bauen einige Sicherheitselemente auf
verstellbaren Bedienelementen auf, wie zum Beispiel ein Fahrer-Airbag in einem Lenkrad,
das mit einer verstellbaren Lenksäule verbunden ist. Um die entsprechende
Sicherheitsfunktion beispielsweise eines Airbags zu gewährleisten, muss sichergestellt
sein, dass diese Sicherheitselemente den auftretenden Belastungen stand halten. So ist ein
Sicherheitselement, wie zum Beispiel ein Airbag, darauf ausgelegt, dass die ihn
unterstützende Konstruktion im Sicherheitsfall, wie zum Beispiel bei einem Aufprallunfall,
nicht nachgibt.
Aus der Patentschrift DE 195 06 210 C1 ist eine Klemmvorrichtung bekannt, welche als
zusätzlichen Klemmmechanismus ein Sperrglied mit Schwertkante besitzt. Bei benötigter
Sicherheitsfunktion drückt dieses Sperrglied mit der Schwertkante gegen die Innenfläche
des Anschlussteils, beispielsweise eines Mantelrohres, und bietet somit eine kraftschlüssige
Klemmfunktion. Bei höheren Belastungen kann sich die Schwertkante in die Oberfläche
des Anschlussteils eingraben und somit zusätzlich eine erhöhte Klemmwirkung erzeugen.
Bei den bekannten Klemmvorrichtungen bzw. Sicherheitsvorrichtungen tritt der Nachteil
auf, dass im Falle einer reibungsgeklemmten Sicherheitsvorrichtung die hohen,
impulsartigen Belastungen bei einem Aufprallunfall nicht zuverlässig durch die
Klemmvorrichtung abgefangen werden und es somit zu einer Lageveränderung der
Lenksäule kommt (sogenanntes negatives Crashverhalten). Im Falle einer formschlüssigen
Sicherheitsvorrichtung werden die oben genannten Belastungen zwar abgefangen, so dass
es hierbei nicht zu einer Lageveränderung der Lenksäule kommt, jedoch ist hierbei eine
stufenlose, individuelle Einstellung aufgrund der Teilung der Sicherheitsvorrichtung nicht
mehr möglich. Zudem lässt sich eine "Kopf-auf-Kopf"-Stellung bei einer über
Verzahnungen gelösten Klemmung nicht komplett verhindern, was bei einer impulsartigen
Belastung ebenfalls zu einem Durchrutschen führt.
Die US 5,927,152 A beschreibt darüber hinaus eine Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren
eines verstellbaren Anschlussteils, insbesondere eines Mantelrohres einer Lenksäule eines
Kraftfahrzeuges mit mindestens einem ersten Lagerteil, welches mindestens eine
Durchgangsöffnung zur Führung eines Verbindungsstückes aufweist, das mindestens zwei
zueinander bewegliche Klemmteile miteinander verbindet, welche das Anschlussteil
klemmen, wobei das Verbindungsstück und die Klemmteile einen ersten
Klemmmechanismus bilden und ferner Mittel zur Sicherung des ersten
Klemmmechanismus vorgesehen sind. Die Funktionen "Sicherung der Lenksäulenposition
bei einem Unfall" und "Sicherung der Lenksäulenposition nach erfolgter Verstellung durch
den Fahrer" werden bei dieser Lösung von einer Baugruppe übernommen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die
stufenlose, individuelle Einstellung eines Anschlussteils gewährleistet wird und die die bei
einem Aufprallunfall auftretenden Belastungen zuverlässig auffängt, ohne dass sich eine
Lageveränderung des Anschlussteils ergibt, sodass damit eine einwandfreie Funktion der
auf dieser Sicherheitsfunktion aufbauenden Sicherheitseinrichtungen - wie zum Beispiel
eines Airbags - sicherstellt ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Mittel zur Arretierung des
Klemmmechanismus einen zweiten, zwischen den Klemmteilen des ersten
Klemmmechanismus befindlichen und mit diesem gekoppelten Klemmmechanismus
umfasst, der mindestens ein zweites Lagerteil, welches eine zu der Durchgangsöffnung des
ersten Lagerteils mindestens deckungsgleiche Durchgangsöffnung aufweist, und eine
Spindel umfasst, die über ein als Spindelmutter ausgebildetes Klemmteil des ersten
Klemmmechanismus mit dem ersten Klemmmechanismus verbunden ist, so dass beide
Klemmmechanismen über den ersten Klemmmechanismus lösbar oder arretierbar sind.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, dass aufgrund der Kombination der zwei
verschiedenen Prinzipien des Klemmens - dem kraftschlüssigen und dem formschlüssigen
Klemmen - die Vorteile beider Prinzipien vereint und damit eine höhere
Sicherheitsfunktion und ein höherer Komfort für den Benutzer erreicht werden.
Vorzugsweise ist das erste Lagerteil als eine mit einem U-förmigen Teil ausgebildete
Konsole gestaltet, da so eine günstigere Kräfteverteilung und eine einfachere Montage
gewährleistet wird, wobei der Konsolenkörper gegossen oder aus Blech geformt werden
kann.
Von Vorteil ist es, dass das Verbindungsstück als Klemmbolzen mit einem als
Spindelmutter ausgeformten Kopf ausgebildet ist, da so eine einfache Klemmverbindung
realisiert werden kann.
Die längliche Durchgangsöffnung des ersten Lagers kann als ein in Verstellrichtung
ausgeformtes Langloch ausgebildet sein, so dass eine einfach zu fertigende
Führungsmöglichkeit realisiert werden kann.
Ein weiterer Vorteil ist, das Klemmteil als mehrteiliges Klemmteil mit einem Hebel
auszubilden, wodurch dieses in die im Stand der Technik bekannten Klemmmechanismen
einsetzbar wäre.
Eine weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahme besteht darin, dass das Lagerteil des
zweiten Klemmmechanismus als Joch ausgebildet ist, so dass die Spindel axial und radial
geführt ist und somit eine zuverlässigere Klemmung gewährleistet werden kann.
Vorzugsweise ist die Spindelsteigung derart bemessen, dass aufgrund der gewählten
Spindelsteigung eine Selbsthemmung erzielt wird und somit eine Sicherheitsfunktion
gewährleistet ist.
Vorzugsweise ist das Anschlussteil als Mantelrohr mit einem angeschweißten U-förmigen
Träger, welcher an jedem Schenkel ein Durchgangsloch zur Verbindung mit dem als
Verbindungsbolzen ausgeführten Verbindungsstück aufweist, ausgebildet, da so eine
einfache Verstellmöglichkeit bei einer besseren Kraftverteilung gewährleistet wird.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben
oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine isometrische Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen ersten Lagerteils,
Fig. 2 eine isometrische Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Anschlussteils,
welches als Mantelrohr einer Kraftfahrzeuglenksäule ausgebildet ist,
Fig. 3 einen Querschnitt einer Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen
kraftschlüssigen Klemmvorrichtung ohne einen zweiten Klemmmechanismus,
Fig. 4 einen Querschnitt einer Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Kombination
von kraft- und formschlüssigem Klemmmechanismus,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 4, und
Fig. 6 eine Detailansicht der Fig. 4.
Der Lenksäulenkonsolenkörper 1 nach Fig. 1 ist U-förmiger Art und weist je Schenkel ein
Langloch 1a auf, das zur Führung des Verbindungsstücks des ersten Klemmmechanismus
dient und eine Verstellmöglichkeit gewährleistet. Der Körper ist hier aus Blech gebogen.
Fig. 2 zeigt eine an einem Mantelrohr 2, welches die komplette Lenkwelle samt Lagerung
und angrenzender Bauteile (nicht dargestellt) aufnimmt, angeschweißte
Befestigungsvorrichtung 2a, welche zwei Bohrungen zur Aufnahme zwischen den
Klemmteilen des ersten Klemmmechanismus aufweist.
Der Klemmmechanismus nach Fig. 3 besteht aus einem Verbindungsbolzen 3 mit Kopf 4,
welcher ein Gewinde 5 auf der dem Kopf abgelegenen Bolzenseite zur Einstellung einer
selbstsichernden Einstellmutter 6 aufweist. Zwischen dem rechten Schenkel der
Befestigungsvorrichtung 2a des Mantelrohres 2 und der Einstellmutter 6 befinden sich die
als Stufenscheibe, Nadelmechanismus oder Gewindesteigung ausgebildeten
Klemmteile 7, 8 mit einem Hebel 9, der durch Schwenken um die Bolzenachse eine
Hubbewegung zwischen den Klemmteilen 7, 8 erzeugt und somit den Klemmmechanismus
löst beziehungsweise arretiert.
In Fig. 4 ist eine Spindel 10 zu sehen, bei der der Kopf 4 als Spindelmutter
ausgebildet ist. Die Spindel 10 wird über den Klemmmechanismus aus Fig. 3 axial
und radial in der im Schnitt A-A deutlicher zu sehenden Jochfläche 12, 13
verklemmt. Das Joch 11 verhindert eine axiale Verstellung der Spindel. Die längliche
Öffnung des Joches 11 entspricht der in Fig. 1 dargestellten Durchgangsöffnung 1a
der Lenksäulenkonsole 1. Bei Verstellung der Lenksäule ist der Klemmmechanismus
in Fig. 3 und damit auch der Klemmmechanismus in Fig. 4 geöffnet und ermöglicht
so eine axiale Verstellung. Bei diesem Verstellvorgang bewegt sich der
Klemmbolzenkopf 4 axial, wobei die Spindel 10 während dieser Bewegung rotiert.
Der gesamte Verstellvorgang lässt sich auch so denken, dass nach Lösung der
Verklemmung des Klemmmechanismus in Fig. 3 die Spindel 10 eine Drehung,
beispielsweise über einen Elektromotor (nicht dargestellt) erfährt. Diese Drehung
wird über den Kopf 4 in eine in axiale Richtung erfolgende Translation übersetzt und
somit die Lenksäule verstellt.
1
Lagerteil
1
a Durchgangsöffnung
2
Anschlussteil
2
a Befestigungsvorrichtung
3
Verbindungsstück
4
Linkes Klemmteil (Bolzenkopf)
5
Gewinde
6
Selbstsichernde Einstellmutter
7
Erstes Klemmteil
8
Zweites Klemmteil
9
Hebel
10
Spindel
11
Lagerteil (Joch)
12
Axiale Führung
13
Radiale Führung
Claims (11)
1. Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils,
insbesondere eines Mantelrohres einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit mindestens
einem ersten Lagerteil (1), welches mindestens eine Durchgangsöffnung (1a) zur Führung
eines Verbindungsstückes (3) aufweist, das mindestens zwei zueinander bewegliche
Klemmteile (4, 7) miteinander verbindet, welche das Anschlussteil (2) klemmen, wobei das
Verbindungsstück (3) und die Klemmteile (4, 7) einen ersten Klemmmechanismus bilden
und ferner Mittel zur Sicherung des ersten Klemmmechanismus vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel zur Sicherung des ersten Klemmmechanismus (3, 4, 7) einen zweiten,
zwischen den Klemmteilen (4, 7) des ersten Klemmmechanismus befindlichen und mit
diesem gekoppelten Klemmmechanismus (10, 11) umfassen, wobei der zweite
Klemmmechanismus mindestens ein zweites Lagerteil (11), welches eine zu der
Durchgangsöffnung (1a) des ersten Lagerteils (1) mindestens deckungsgleiche
Durchgangsöffnung (11a) aufweist und eine Spindel (10) umfasst, die über ein als
Spindelmutter ausgebildetes Klemmteil (4) des ersten Klemmmechanismus (3, 4, 7) mit
dem ersten Klemmmechanismus (3, 4, 7) verbunden ist, so dass beide Klemmmechanismen
(3, 4, 7; 10, 11) über den ersten Klemmmechanismus (3, 4, 7) lösbar oder arretierbar sind.
2. Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Lagerteil (1) als eine mit einem U-förmigen Teil ausgebildete Konsole
gestaltet ist, deren Schenkel zur Aufnahme eines Anschlussteils (2) über eine
Befestigungsvorrichtung (2a) je ein Langloch aufweisen.
3. Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsstück (3) ein Klemmbolzen mit einem als Spindelmutter
ausgebildeten Kopf ist.
4. Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils nach
einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die längliche Durchgangsöffnung (1a) des ersten Lagerteils ein in Verstellrichtung
ausgeformtes Langloch ist.
5. Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils nach
einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Klemmteil (7) als mehrteiliges Klemmteil mit einem Hebel (9) ausgebildet ist.
6. Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die mehrteiligen Klemmteile (6, 7, 8, 9) als Stufenscheiben ausgebildet sind, wobei
der Hebel (9) bei Rotation um die Achse des Verbindungsstückes (3) in Kombination mit
den Klemmteilen einen in axialer Richtung zu dem Verbindungsteil gerichteten Hub
erzeugt, welcher die Klemmung realisiert.
7. Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die mehrteiligen Klemmteile (6, 7, 8, 9) als Nadelmechanismus ausgebildet sind,
wobei der Hebel (9) bei Rotation um die Achse des Verbindungsstückes (3) in
Kombination mit den Klemmteilen einen in axialer Richtung zu dem Verbindungsteil
gerichteten Hub erzeugt, welcher die Klemmung realisiert.
8. Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Klemmteile (6, 7, 8, 9) als Gewindesteigung ausgebildet sind, wobei der Hebel (9)
bei Rotation um die Achse des Verbindungsstückes (3) in Kombination mit den
Klemmteilen einen in axialer Richtung zu dem Verbindungsteil gerichteten Hub erzeugt,
welcher die Klemmung realisiert.
9. Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils nach
einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das Lagerteil (11) des zweiten Klemmmechanismus als Joch ausgebildet ist, so dass
die Spindel (10) axial (12) und radial (13) geführt ist.
10. Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils nach
einem der vorstehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Spindelsteigung derart bemessen ist, dass aufgrund der gewählten Spindelsteigung
eine Selbsthemmung realisierbar ist.
11. Sicherheitsvorrichtung zum Arretieren eines verstellbaren Anschlussteils nach
Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das Anschlussteil (2) ein Mantelrohr einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit
einem angeschweißten U-förmigen Träger ist, welcher an jedem Schenkel ein
Durchgangsloch zur Verbindung mit dem als Verbindungsbolzen ausgeführten
Verbindungsstück (3) aufweist.
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