DE10240267C1 - Klemmvorrichtung für eine verstellbare Lenksäule - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung zum lösbaren Klemmen einer verstellbaren Lenksäule eines Fahrzeuges mit einer Klemmanordnung (1) zum kraftschlüssigen Klemmen der Lenksäule in einer gewünschten Position mit einer vorbestimmten Klemmkraft, mit einem elektrischen Motor (2) und mit einer Getriebeeinheit (3) zum Erzeugen der Klemmkraft über ein Klemmmoment eines mit der Getriebeeinheit gekoppelten Klemmbolzens (4) und mit einer Steuerungseinrichtung (5) zum Steuern der Klemmkraft, wobei die Steuerungseinrichtung (5) ein biegeelastisches, stabförmiges Bauteil (6) aufweist, welches mit dem Motor (2) so gekoppelt ist, dass der Motor (2) abhängig von der erzeugten Klemmkraft durch eine Biegeverformung des Bauteils (6) steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung für eine verstellbare Lenksäule eines Fahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftfahrzeuges, bei welcher über eine Klemmanordnung eine Lenksäule in axialer Richtung und/oder in der Höhe verstellbar ist. Derartige Klemmvorrichtungen sind vorgesehen, um eine Verschiebung bzw. Verstellung der Lenksäule zur Anpassung an spezifische Körpergrößen zu ermöglichen.

Eine bekannte Klemmvorrichtung für eine verstellbare Lenk­ säule gemäß der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 27 464 A1 weist ein bügelartiges Element zum Klemmen der Lenksäule auf, welches durch Zusammendrücken kraftschlüssig eine Klemmung der Lenksäule bewirkt, wobei der Bügel über ein Betätigungsglied und einen Mechanismus mit einer Zahnstange über eine Kolben zusammengedrückt wird. Das Betätigungsglied wird bei dieser bekannten Vorrichtung über einen elektrischen Motor angetrieben. Nachteilig ist hierbei, dass für eine Steuerung der Klemmkraft aufwändige Steuerungen für den elektrischen Motor erforderlich sind. Die Vorrichtung ist außerdem durch die Kolben/Zahnstangen-Kopplung zwischen Elektromotor und dem Klemmbügel raumeinnehmend und mechanisch aufwändig.

Des Weiteren ist eine derartige Klemmvorrichtung für eine verstellbare Lenksäule aus der US 6,237,438 B1 bekannt, bei welcher ein U-förmiges Klemmteil über einen Elektromotor und eine Getriebeeinheit, welche mit einem drehbaren Klemmbolzen gekoppelt ist, betätigbar ist. Die Motor- und Steuereinheit dieser Klemmvorrichtung ist über eine biegsame Antriebswelle entfernt von der Getriebeeinheit und dem U-förmigen Klemmbügel angeordnet, wodurch der Raumbedarf der Klemmvorrichtung zumindest lokal reduziert ist. Nachteilig bei dieser bekannten Klemmvorrichtung ist, dass eine aufwändige elektrische Steuerung für das Steuern des Klemmmoments erforderlich ist, und dass die gezielte Erzeugung eines gewünschten Klemmmomentes nur mittels aufwändiger Sensoren und elektronischer Steuerungen möglich ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Klemmvorrichtung für eine verstellbare Lenksäule bereitzu­ stellen, welche auf konstruktiv einfache Weise eine Steuerung des erzeugten Klemmmomentes bzw. der Klemmkraft der Klemmvorrichtung ermöglicht, ohne aufwändige Zusatzeinrichtungen zu erfordern. Die Klemmvorrichtung gemäß der Erfindung soll zudem möglichst kompakt ausgebildet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Klemmvorrichtung mit einer Steuerungseinrichtung zum Steuern der Klemmkraft versehen ist, welche ein biegeelastisches, stabförmiges Bauteil aufweist, welches mit einem Motor so gekoppelt ist, dass der Motor abhängig von der erzeugten Klemmkraft durch eine Biegeverformung des Bauteils steuerbar ist.

Hierdurch wird auf äußerst einfache Weise die Klemmkraft bzw. das Klemmmoment an dar Lenksäule erfasst und zur direkten Steuerung bzw. Regelung der Vorrichtung verwendet. Unabhängig von Toleranzen, Verschleiß und/oder wechselnden Temperaturen kann so immer ein gleich hohes Klemmmoment gewährleistet werden. Eine aufwändige sensorische Erfassung, Verarbeitung und Steuerung des elektrischen Motors ist nicht erforderlich und aufwändige Einstellarbeiten, zur Anpassung an jeweilige Fahrzeugtypen, entfallen. Durch einfache Koppelung eines biegeelastischen, stabförmigen Bauteils mit der Welle des Motors und Lagerung bzw. Verbindung der Vorrichtung in Bezug zu dem biegeelastischen Bauteil in einer solchen Weise, dass die Erzeugung einer Klemmkraft gleichzeitig eine Biegeverformung des Bauteils bewirkt, kann so eine konstruktiv einfache und sehr kompakte Steuerung der erzeugten Klemmkraft an der Lenksäule erreicht werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das biegeelastische Bauteil eine Stabfeder, welche so mit dem elektrischen Motor gekoppelt ist, dass sie abhängig vom erzeugten Klemmmoment belastet wird und bei Erreichen eines voreingestellten Schwellenwertes der Biegeverformung den Motor ausschaltet. Der Schwellenwert zum Ausschalten des Motors kann über die Federkennlinie der Stabfeder eingestellt werden, so dass unabhängig von den spezifischen Gegebenheiten und Umgebungsbedingungen durch die Klemmanordnung immer die gleiche vorbestimmte Klemmkraft zum Klemmen der Lenksäule erzeugt wird. Hierdurch wird eine Art momentenabhängige, mechanische und konstruktiv äußerst einfach aufgebaute Steuerungseinrichtung bereitgestellt, die dennoch die Vorteile einer elektronischen Betätigung der Gesamtvorrichtung, im Gegensatz zu konventionellen mechani­ schen, handbetätigten Klemmanordnungen, aufweist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der Motor und die Getriebeeinheit fliegend gelagert und über eine Momentenstütze verbunden, so dass das biegeelastische Bauteil zur Abstützung des erzeugten Klemmmomentes durch Auslenkung der Motor- und Getriebeeinheit insgesamt belastet wird. Mittels einem Zwischenbauteil, wie zum Beispiel einem Kipp­ hebel, der durch das biegeelastische Bauteil betätigbar ist, kann so die Klemmkraft über ein Ausschalten des elektrischen Motors auf einfache Weise gesteuert bzw. geregelt werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein mit dem biegeelastischen Bauteil betätigbarer, elektrischer Endschalter vorgesehen zum Ausschalten des elektrischen Motors bei Erreichen der voreingestellten Klemmkraft.

Hierdurch wird eine Steuerung des Klemmmomentes bzw. der Klemmkraft ermöglicht durch einfaches Ein- und Ausschalten des elektrischen Motors, abhängig von dem durch den Biegestab bzw. das biegeelastische Bauteil erfassten, tatsächlich erzeugten Klemmmoment. Das biegeelastische Bauteil ist hierfür z. B. so an einer Momentenstütze mit seinem freien Ende abgestützt, dass ein Kipphebel, der an der Momentenstütze drehbar gelagert ist, durch die relative Verdrehung von Momentenstütze und einer Halteplatte (gegen die Federkraft des Bauteils) über Stifte auf den Betätigungsschalter des elektrischen Schalters bewegt wird.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das biegeelastische, stabförmige Bauteil eine vorbestimmte spezifische Federkennlinie auf zum Einstellen des gewünschten Klemmmoments am Klemmbolzen. Einerseits kann hierdurch durch einfaches Austauschen des biegeelastischen Bauteils eine unterschiedliche Klemmkraft eingestellt werden. Andererseits kann so auf konstruktive Weise vorab die Steue­ rungseinrichtung auf die spezifischen Gegebenheiten eines Fahrzeugtyps angepasst werden, ohne aufwändige Einstell- oder Justierarbeiten beim Montieren der Klemmvorrichtung in dem Fahrzeug.

Nach einer Ausgestaltung weist das biegeelastische Bauteil durch Materialwahl und/oder durch seine Form bzw. Länge und seinen Durchmesser eine spezifische Federkennlinie auf.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mit der Steuerungseinrichtung zwei Positionen ansteuerbar, eine Klemmstellung mit der voreingestellten Klemmkraft, eine Lösestellung bzw. Lüftstellung zum Verstellen der Lenksäule mit einem vergrößerten Lüftspalt. Durch die Kombination einer elektrisch betriebenen Klemmanordnung und einer mechanischen Steuerung des erzeugten Klemmmomentes kann im Vergleich zur rein mechanischen Klemmung ein wesentlich größeres Lüftspiel im Lösefall bzw. in der Lüftstellung erzeugt werden, da eine Beschränkung des Klemmweges aufgrund der Hebellänge bei rein mechanischen Vorrichtungen und damit Öffnungs- bzw. Klemm­ weite wie bei handbetätigten Klemmvorrichtungen nicht gegeben ist. Das maximale Lüftspiel wird nämlich bei der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung bspw. nur durch die Position einer Kontermutter am Klemmbolzen begrenzt, an welcher die Druckscheibe bei Drehen des Klemmbolzens stößt und nicht durch den maximal verfügbaren Raum für mechanische Hebeleinrichtungen. Mit der Erfindung kann also eine vergrößerte Öffnungs- bzw. Lösestellung realisiert werden.

Weitere Merkmale, vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzel­ heiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung anhand eines in der bei­ gefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schrägdraufsicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung;

Fig. 2 die Klemmvorrichtung gemäß Fig. 1 in einer Draufsicht; und

Fig. 3, 4 und 5 zeigen jeweils Seitenansichten der Erfindung.

Die Klemmvorrichtung gemäß Fig. 1 weist eine an sich bekannte Klemmanordnung 1 auf, bestehend aus einem drehbaren Klemmbolzen 4, welcher durch den Motor 2 und die Getriebeeinheit 3 betätigbar ist. In eingebautem Zustand dient der Klemmbolzen 4 der Klemmanordnung 1 zum Klemmen eines (in der Figur nicht dargestellten) U-förmigen Bauteils, zwischen dessen Schenkeln die Lenksäule eines Fahrzeuges (ebenfalls nicht in der Fig. 1 dargestellt) eingeklemmt wird. Hierzu wird eine Klemmscheibe 10 mit einem Innengewinde, welche am freien Ende des Klemmbolzens 4 aufgeschraubt ist, entlang einem trapezförmigen Gewinde durch Drehung des Klemmbolzens 4 über den Motor 2 und die Getriebeeinheit 3 bewegt. Eine Kontermutter 12 dient der Festlegung einer Öffnungsstellung und der maximalen Lüftstellung der Klemmvorrichtung. Weiter sind eine Befestigungsplatte 13 zur Befestigung der Klemmvorrichtung insgesamt sowie eine Momentenstütze 9 vorgesehen, über welche sich der fliegend bzw. schwenkbar gelagerte Motor 2 und die Getriebeeinheit 3 abstützen. Ein Kipphebel 7 ist in Verbindung mit der Befestigungsplatte 13 und der Momenten­ stütze 9 vorgesehen, dessen Funktion weiter unten erläutert werden wird.

In Fig. 2 ist der elektrische Motor 2 mit einer Getriebeeinheit 3 verbunden, über welche ein Klemmbolzen 4 der Klemmanordnung 1 derart betätigt wird, dass die Druckscheibe 10 entlang dem trapezförmigen Gewinde 11 und damit den Bolzen 4 hin und her bewegt wird zur Klemmung eines U-förmigen Bauteils, welches im montierten Zustand dazwischen angeordnet ist. Die Klemmvorrichtung weist des Weiteren eine Steuerungseinrichtung 5 auf, bestehend aus einem biegeelastischen Bauteil bzw. einer Stabfeder 6, einer Momentenstütze 9, einem Kipphebel 7 und einem Endschalter 8. Die Stabfeder 6 ist drehfest über ein Kopplungsstück 14 mit dem Klemmbolzen 4 verbunden, so dass bei Erzeugung eines Klemmmomentes über den Elektromotor 2 und die Getriebeeinheit 3 dieses auf die Stabfeder übertragen wird und zu einer Biegeverformung der Stabfeder 6 führt. Hierzu wird über eine Momentenstütze 9 der fliegend bzw. drehbar gelagerte Motor 2 und die Getriebeeinheit 3 abgestützt und abhängig von der Biegeverformung der Stabfeder 6 wird ein Kipphebel 7 derart betätigt, dass ein Endschalter 8, vorzugsweise ein elek­ trischer Schalter, betätigt wird zum Aus- und Einschalten des elektrischen Motors 2. Hierdurch wird über die Biegeauslenkung bzw. Biegeverformung der Stabfeder 6 eine klemmmomentabhängige Steuerung des Motors 2 bereitgestellt, so dass unabhängig von äußeren Einflüssen und ohne aufwändige Einstellarbeiten bei der Montage der Klemmvorrichtung immer ein gleich hohes Klemmmoment an dem Klemmbolzen 4 erzeugt wird.

In Fig. 3 ist der Endschalter 8 betätigt, das heißt, die Klemmanordnung befindet sich in ihrer Klemmstellung, in welcher der elektrische Motor 2 nach Erreichen des voreingestellten Wertes für das Klemmmoment bzw. die Klemmkraft ausgeschaltet ist. Die Stabfeder 6, welche hinter der Momentenstütze 9 angeordnet ist, belastet in diesem Zustand den Kipphebel 7, welcher seinerseits über die Betätigungsplatte 13 abgestützt ist, so dass der Endschalter 8 gedrückt wird. Hierdurch wird ein voreingestelltes Klemmmoment am Klemmbolzen 4 bereitgestellt, durch den fliegend gelagerten Motor 2 und die Getriebeeinheit 3.

In Fig. 4 ist das Ausführungsbeispiel in einer weiteren Seitenansicht dargestellt. In dieser Ansicht ist das trapez­ förmige Gewinde 11 am freien Ende des Klemmbolzens 4 entnehm­ bar, über welches die Druckscheibe 10 auf dem Bolzen 4 bei Betätigung der Klemmvorrichtung hin und her bewegbar ist zwischen einer Endstellung, welche die Öffnungsstellung bzw. die maximale Lüftstellung der Vorrichtung durch die Position der Kontermutter 12 festlegt und einer in entgegengesetzter Richtung vorgesehenen Klemmstellung der Vorrichtung.

In Fig. 5 ist die Klemmvorrichtung gemäß dem Ausführungs­ beispiel der Erfindung in einer weiteren Seitenansicht dar­ gestellt, in welcher der Motor 2 und die Getriebeeinheit 3 in ihrer Befestigung an der Befestigungsplatte 13 dargestellt sind. Der Klemmbolzen 4 ist hier über eine Kerbverzahnung mit der Getriebeeinheit verbunden und das vom Motor 2 erzeugte Drehmoment wird so auf den Klemmbolzen 4 übertragen bis ein voreingestelltes Klemmmoment erreicht ist.

Sämtliche in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (7)

1. Klemmvorrichtung zum lösbaren Klemmen einer verstellbaren Lenksäule eines Fahrzeuges, insbesondere eines Personen­ kraftfahrzeuges, mit einer Klemmanordnung (1) zum kraft­ schlüssigen Klemmen der Lenksäule in einer gewünschten Position mit einer vorbestimmten Klemmkraft, mit einem elektrischen Motor (2) und mit einer Getriebeeinheit (3) zum Erzeugen der Klemmkraft über ein Klemmmoment eines mit der Getriebeeinheit (3) gekoppelten Klemmbolzens (4) und mit einer Steuerungseinrichtung (5) zum Steuern der Klemmkraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) ein biegeelastisches, stabförmiges Bauteil (6) aufweist, welches mit dem Motor (2) so gekoppelt ist, dass der Motor (2) durch eine Biegeverformung des Bauteils (6) steuerbar ist.

2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das biegeelastische Bauteil eine Stabfeder (6) ist, welche so mit dem Motor (2) gekoppelt ist, dass sie ab­ hängig vom erzeugten Klemmmoment belastet wird und bei Erreichen eines voreingestellten Schwellenwertes den Motor (2) ausschaltet.

3. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (2) und die Getriebeeinheit (3) fliegend gelagert sind und eine Momentenstütze (9) vorgesehen ist zum Abstützen des biegeelastischen Bauteils (6), welches seinerseits mit einem Kipphebel (7) verbunden ist.

4. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Bauteil (6) betätigbarer elektrischer Endschalter (8) vorgesehen ist zum Ausschalten des Motors (2) bei Erreichen der voreingestellten Klemmkraft.

5. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das biegeelastische, stabförmige Bauteil (6) eine vorbestimmte spezifische Federkennlinie aufweist zum Einstellen des gewünschten Klemmmoments am Klemmbolzen (4).

6. Klemmvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (6) durch Auswahl des Materials und/oder der Form und der Länge des Bauteils (6) eine spezifische Federkennlinie zum Einstellen des Klemmmoments aufweist.

7. Klemmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Steuerungseinrichtung (5) zwei Positionen ansteuerbar sind, eine Klemmstellung mit der voreingestellten Klemmkraft, eine Lösestellung zum Verstellen der Lenksäule mit gegenüber der Klemmstellung relativ großem, maximalem Lüftspalt.