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Die
Erfindung betrifft einen Klemmmechanismus einer in axialer und/oder
vertikaler Richtung gegen eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges
verstellbaren Lenksäule,
mit mindestens: einem ersten Koppelmittel, und einem zweiten Koppelmittel,
welches dem ersten Koppelmittel gegenüber angeordnet ist, wobei ein
Koppelmittel eine Verbindung zur Karosserie des Kraftfahrzeuges
und das andere Koppelmittel eine Verbindung zur Lenksäule aufweist,
und mit einer Bewegungsvorrichtung, die zumindest ein Koppelmittel
auf das andere zu und von dem anderen wegbewegen kann, wobei durch
die Bewegungsvorrichtung eine Verbindung/Trennung beider Koppelmittel
und dadurch ein Sperren/Entsperren der Lenksäule ermöglicht wird.
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In
vielen Kraftfahrzeugen kann die vertikale Neigung der Lenksäule und/oder
der Abstand des Lenkrades zum Fahrer eingestellt werden. Nach dem Einstellen
der Lenksäule
wird diese in der gewünschten
Position fixiert. Hierzu sind bereits verschiedene Klemmmechanismen
für in
axialer und/oder vertikaler Richtung verstellbare Lenksäulen von
Kraftfahrzeugen bekannt.
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In
der
DE 695 02 839
T2 wird ein Klemmmechanismus für eine verstellbare Lenksäule beschrieben,
der die Klemmkraft mit einer Feder erzeugt. In den
1 und
2 und
den dazugehörigen
Figurenbeschreibungen wird die Funktionsweise dieses Klemmmechanismus
genauer erläutert.
In
1 wird dargestellt,
wie ein Lenksäulenrohr
1 über einen
Bügel
3 in
der gewünschten
Position geklemmt ist. Als Klemmmechanismus wird die in
2 gezeigte Parallelogrammverbindung
7 eingesetzt,
die vier Arme
7a bis
7d aufweist. Die vier Arme
7a bis
7d sind
an den Armenden über
vier Gelenke
8 miteinander verbunden. An zwei Gegenüberliegenden
Gelenken
8 ist jeweils ein Klemmglied
6 befestigt.
Diese zwei Klemmglieder
6 verklemmen über eine gespannte Zugfeder
9 den
Bügel
3 und
somit das Lenksäulenrohr
1 kraftschlüssig mit
dem karosserieseitig befestigten Haltebügel
4. Um das Lenksäulenrohr
1 verstellen
zu können,
muss über
einen Seilzug
11 die Zugfeder
9 gedehnt werden.
Hierdurch können
die Klemmglieder
6 vom Haltebügel
4 gelöst werden
und die Bewegung des Bügels
3 und
somit des Lenksäulenrohres
1 wird
frei gegeben.
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Ein
Problem dieses Klemmmechanismus ist, dass zum Öffnen dieses Klemmmechanismus
eine sehr hohe Handkraft notwendig ist, da die bereits unter Zugspannung
stehende Feder noch weiter gedehnt werden muss. Durch die permanent
anliegende Zugspannung der Feder wirken außerdem ständig Klemmkräfte zwischen
den Bauteilen, die eine unnötige
Beanspruchung der Bauteile der Lenksäule darstellen.
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Ein
weiteres Problem, das sich durch die ständige Zugbeanspruchung der
Feder ergibt, ist, dass ein Nachlassen der Federspannung und somit ein
Nachlassen der Klemmkraft des Klemmmechanismus nicht ausgeschlossen
werden kann. Hierdurch besteht die Gefahr, dass ein solcher Klemmmechanismus
durch die Ermüdungserscheinung
der Feder nach einer gewissen Zeit unzuverlässig funktioniert. So kann
es passieren, dass sich die Position des Lenkrades während der
Fahrt ungewollt verstellt.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Klemmmechanismus einer in
axialer und/oder vertikaler Richtung verstellbaren Lenksäule gegen
eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges vorzustellen, der zum Öffnen der
Klemmung eine möglichst
geringe Handkraft benötigt
und bei dem während
der Klemmung möglichst
geringe oder nahezu gar keine Klemmkräfte zwischen den Bauteilen
der Lenksäule wirken
und der verglichen mit bekannten Lösungen zuverlässiger und
wirksamer funktioniert.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch einen Klemmmechanismus mit den
Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand tintergeordneter Patentansprüche.
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Die
meisten Klemmmechanismen bedienen sich zum Klemmen der Lenksäule kraftschlüssiger Verbindungen.
Bei diesen Verbindungen wird der Zusammenhalt an den Bauteilwirkflächen meistens durch
Reibungskräften,
die die Bauteile zusammenhalten, realisiert. Die Reibungskräfte können zum Beispiel
durch elastische oder elastisch-plastische Bauteilverformungen beziehungsweise
Verbindungselementverformungen aufgebracht werden. Diese Kräfte nehmen
zum Teil sehr hohe Werte an. Zum Lösen der Klemmung müssen dann
entsprechend hohe Gegenkräfte
erzeugt werden, die die wirksamen Kräfte aufheben. Weiterhin haben
die Erfinder erkannt, dass es möglich
ist solche kraftschlüssigen Verbindungen
zu umgehen und mit wesentlich geringeren Kräften eine ausreichende und
zuverlässige Halterung
der Lenksäule
zu gewährleisten.
Durch Umgehen einer solchen kraftschlüssigen Verbindung können zum
einen die Kräfte
zum Öffnen
der Klemmung mit geringer Handkraft bewerkstelligt werden und zum
anderen treten während
der Klemmung geringere Kräfte
zwischen den Bauteilen auf.
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Demgemäss wird
vorgeschlagen, einen Klemmmechanismus einer in axialer und/oder
vertikaler Richtung gegen eine Karosserie eines Kraftfahrzeuges
verstellbaren Lenksäule,
mit mindestens einem ersten Koppelmittel, und einem zweiten Koppelmittel,
welches dem ersten Koppelmittel gegenüber angeordnet ist, wobei ein
Koppelmittel eine Verbindung zur Karosserie des Kraftfahrzeuges
und das andere Koppelmittel eine Verbindung zur Lenksäule aufweist,
und mit einer Bewegungsvorrichtung, die zumindest ein Koppelmittel
auf das andere zu und von dem anderen weg bewegen kann, wobei durch die
Bewegungsvorrichtung eine Verbindung/Trennung beider Koppelmittel
und dadurch ein Sperren/Entsperren der Lenksäule ermöglicht wird, dahingehend zu
verbessern, dass zumindest ein Koppelmittel mehrere Stempelelemente
aufweist, die in Bewegungsrichtung der Koppelmittel und zum anderen Koppelmittel
hin ausgerichtet sind und das andere Koppelmittel zumindest ein
Stempelelement aufweist, wobei zum Sperren der Lenksäule das
mindestens eine Stempelelement formschlüssig bezüglich der axialen und/oder
vertikalen Verstellrichtung der Lenksäule in die mehreren gegenüberliegenden Stempelelemente
eingreifen kann.
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Stempelelemente
im Sinne dieser Anmeldung sind sowohl feingliedrige Borsten aus
unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlicher Biegesteifigkeit,
die bezüglich
ihrer Längsachse
elastisch verformbar ausgeführt
sein können.
Solche Borsten werden dann in einer Vielzahl angeordnet, um einen ausreichenden
Seitenhalt der sich gegenseitig abstützenden Stempelelemente gewährleisten
zu können.
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Aber
unter dem Begriff Stempelelement sind auch massive Stiftelemente
zu verstehen, die bezüglich
ihrer Längsachse
nicht biegbar ausgeführt
sind. Wobei bei der Ausführung
als Stiftelement der Durchmesser eines solchen Stiftelementes beispielsweise von
wenigen Zehntel Millimetern bis zu wenigen Millimetern variieren
kann.
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Durch
den erfindungsgemäßen Klemmmechanismus
wird erreicht, dass zum einen durch die Anordnung der Stempelelemente
und zum anderen durch das Eingreifen des mindestens einen Stempelelementes
in die mehreren gegenüberliegenden Stempelelemente
sich die Stempelelemente gegenseitig und gegen die Bewegungsrichtung
der Lenksäule
in axialer und/oder vertikaler Richtung abstützen und somit die Bewegung
der Lenksäule
in dieser Richtung beziehungsweise in diesen Richtungen sperren.
Die Verhinderung der Lenksäulenbewegung wird
durch eine formschlüssige
Verbindung bezüglich der
axialen und/oder vertikalen Verstellrichtung der Stempelelemente
beider gegenüberliegenden
Koppelmittel erreicht, indem Teilekonturen ineinander greifen. Um
die Stempelelemente ineinander greifen zu lassen, werden die Stempelelemente
des einen Koppelmittels zwischen die Stempelelemente des anderen
Koppelmittels gedrückt.
Hierzu ist nur ein geringer Kraftaufwand notwendig. Außerdem wirken bei
derart ineinander gedrückten
Stempelelementen nahezu keine Klemmkräfte zwischen den Stempelelementen.
Die über
die Stempelelemente übertragbare
Kraft, die vorzugsweise orthogonal zur „Kraft zum Ineinanderdrücken" der Koppelmittel
angreifen und zum Halten der Lenksäule genutzt werden kann, ist vergleichsweise
groß.
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Ein
Klemmmechanismus mit besonders hoher Haltekraft für die Lenksäule wird
dadurch ermöglicht,
dass beide Koppelmittel jeweils mehrere Stempelelemente aufweisen
und die Stempelelemente des einen Koppelmittels in Zwischenräumen der Stempelelemente
des anderen Koppelmittels eingreifen, wenn die Lenksäule gesperrt
ist. Die Stempelelemente können
mit sehr geringem Kraftaufwand ineinander geschoben werden. Demgegenüber ist aber
die Kraft, die orthogonal zu der Kraft zum Ineinanderschieben notwendig
ist, um die Stempelelemente auseinander zu scheren, besonders hoch,
da durch den Aufbau beider Koppelmittel mit mehreren Stempelelementen
sich die Haltekräfte
mit jedem zusätzlichen
Stempelelement aufaddieren.
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Es
ist günstig,
wenn die Koppelmittel jeweils als eine Bürstenstruktur ausgeführt sind
und die Borsten dieser Bürstenstruktur
die Stempelelemente bilden. Je dünner
die Borsten und je mehr Borsten eine Bürstenstruktur und die komplementäre Bürstenstruktur
aufweisen, desto feinstufiger kann die Position der Lenksäule eingestellt
werden. Außerdem bieten
die Borsten der Büstenstruktur
den Vorteil, dass beim Zusammendrücken von zwei Büstenstrukturen
die Borsten einer Büstenstruktur
den Borsten der zweiten Büstenstruktur
durch ihre Biegeelastizität ausweichen
können.
Hierdurch kann die Kraft zum Ineinanderschieben von zwei gegenüberliegenden Bürstenstrukturen
niedrig gehalten werden. Trotzdem ist die Kraft zum Auseinanderscheren,
die die Haltekraft der beiden Bürstenstrukturen
darstellt, zweier solcher verzahnter Bürstenstrukturen sehr hoch.
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Ein
solcher Aufbau des Koppelmittels als Bürstenstruktur bietet außerdem den
Vorteil, dass die Borsten, die die Stempelelemente bilden, je nach
gewünschter
Haltekraft aus verschiedenen Materialien hergestellt werden können. Werden
hohe Haltekräfte benötigt, so
können
beispielsweise Borsten aus Metall eingesetzt werden, die eine hohe
Biegesteifigkeit aufweisen. Aber auch Kunststoff und/oder natürliche Materialien,
wie beispielsweise Haare sind für
die Borsten geeignet.
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Eine
andere technische Ausführung
des Klemmmechanismus lässt
sich dadurch realisieren, dass die mehreren Stempelelemente des
einen Koppelmittels in axialer Richtung verschiebbar ausgeführt werden
und das zumindest eine Stempelelement des anderen Koppelmittels
zumindest eines der gegenüberliegenden
Stempelelemente verschiebt, wenn die Lenksäule gesperrt wird. Die mehreren Stempelelemente
können
nahezu ohne Zwischenraum nebeneinander angeordnet werden. Beim Zusammenschieben
des zumindest einen Stempelelementes mit den mehreren Stempelelementen
wird der Zwischenraum und damit der Raum, in dem das zumindest eine
Stempelelement seitlich durch die mehreren Stempelelemente formschlüssig gehalten wird,
durch das Wegschieben eines oder mehrerer der axiale bewegbaren
Stempelelemente geschaffen. Da die mehreren Stempelelemente nahezu
ohne Zwischenraum nebeneinander angeordnet werden können, wird
hierdurch eine besonders kompakte Ausführung des Klemmmechanismus
verwirklicht. Die Stempelelemente können beispielsweise als zylinderförmige Stifte
aber auch durch Stifte mit anderen, beispielsweise polygonalen Querschnittsformen gebildet
werden.
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Diese
Ausführung
ermöglicht
es, die Stempelelemente des einen Koppelmittels als eine Pinstruktur
mit mehreren Pins auszuführen.
Die einzelnen axial verschiebbaren Pins können beispielsweise mit Hilfe
von mindestens einem elastischen Element und/oder einem Federelement
in einer Endposition gehalten werden. Unter Pins verstehen die Erfinder
Stempelelemente, deren Durchmesser sehr klein gegenüber ihrer
Länge ist.
Eine solche Pinstruktur kann beispielsweise mit Hilfe zweier Platten
bewerkstelligt werden, wobei beide Platten durch das Federelement
verbunden sind. Eine Platte nimmt die axial bewegbaren Pins auf,
während
die andere Platte die Enden der Pins entweder in einer Endposition drückt oder
zieht und damit in der ersten Platte eine Komplementärstruktur
erzeugt. Im Unterschied zu den Borsten der Bürstenstruktur sind die Pins
bezüglich
ihrer Längsachse
nicht oder nahezu nicht biegbar. Hierdurch wird eine formschlüssige Verbindung geschaffen,
die hohe Haltekräfte
für die
Lenksäule ermöglicht.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Stempelelemente eine Länge aufweisen, die um mindestens
einen Faktor 3, vorzugsweise um mindestens einen Faktor 5, vorzugsweise
um mindestens einen Faktor 10, vorzugsweise um mindestens einen
Faktor 50, größer ist als
der Durchmesser der Stempelelemente. Durch eine gewisse Mindestlänge der
Stempelelemente kann gesichert werden, dass die formschlüssige Verbindung
der Stempelelemente über
einen größeren Längen- und
Verfahrbereich des Koppelmittels erreicht wird. Es können hierdurch
sowohl auftretende Längenunterschiede
und Längenänderungen,
aufgrund verschiedener Temperatureinflüsse als auch Bauteiletoleranzen,
besonders einfach ausgeglichen werden.
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Eine
besonders komfortable Ausführung
des Klemmmechanismus kann zur Verfügung gestellt werden, wenn
die Stempelelemente in axialer Richtung automatisch bewegt werden.
Hierzu können
die Stempelelemente beispielweise durch kleine Metallstifte gebildet
werden, die mit Hilfe des Magnetfeldes einer oder mehrerer elektrischen
Spulen bewegt werden. Je nach Materialwahl der Metallstifte, werden die
Metallstifte beim Anlegen einer Spannung an die Spule, entweder
vom Magnetfeld der Spule angezogen oder abgestoßen. Um eine Bewegung der Metallstifte
in umgekehrter Richtung zu ermöglichen, wird
das Magnetfeld durch Umkehr der Polung geändert.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Bewegungsvorrichtung Mittel aufweist,
die das zumindest eine bewegbare Koppelmittel manuell und/oder automatisch bewegen
kann. So kann das Öffnen
und Schließen des
Klemmmechanismus zum Beispiel durch Hebelelemente unterstützt werden.
Auch im Sinne der Erfinder ist es, dass die Bewegungsvorrichtung
für das eine
bewegbare Koppelmittel durch einen pneumatischen, hydraulischen
und/oder elektromagnetischen Antrieb gebildet wird. Hierdurch müssen keine
manuellen Kräfte
zum Öffnen
und Schließen
des Klemmmechanismus aufgebracht werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden
Beschreibungen bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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Die
Figuren zeigen im Einzelnen:
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1: Klemmmechanismus, der
zwei Bürstenstrukturen
aufweist;
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1a: Seitenansicht auf einen
vergrößerten Ausschnitt
der Bürstenstrukturen
aus 1, bei gesperrter
Lenksäule;
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2: Klemmmechanismus, der
eine Pinstruktur und einen gegenüberliegenden
Einzel-Pin aufweist;
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2a: Seitenansicht auf einen
vergrößerten Ausschnitt
der Pinstruktur und dem gegenüberliegenden
Einzel-Pin aus 2, bei
gesperrter Lenksäule;
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2b: Pinstruktur aus 2a mit Vorrichtung zur automatischen
Bewegung der Pins.
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Die 1 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführung eines
Klemmmechanismus einer in axialer und vertikaler Richtung verstellbaren
Lenksäule 1, der
zwei Bürstenstrukturen 6.1 und 6.2 aufweist.
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Die
Lenksäule 1 ist
in vertikaler Richtung um einen Höhenbereich ΔH verstellbar ausgeführt, wodurch
der Fahrzeugführer
die verstellbare Lenksäule 1 in
der Höhe
an dessen gewünschte
Beinfreiheit anpassen kann. Um den Abstand des Lenkrades vom Fahrer
variieren zu können,
kann die verstellbare Lenksäule 1 in
axialer Richtung um einen Längenbereich ΔL verstellt
werden. Hierdurch ergibt sich für
die verstellbare Lenksäule 1 ein
Lenksäulenverstellfeld ΔH × ΔL, das durch
die gestrichelt eingerahmte Fläche
symbolisiert wird. Die verstellbare Lenksäule 1 weist im oberen
Bereich einen Anschluss 2 für das Lenkrad auf.
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Die
Koppelmittel des Klemmmechanismus werden durch jeweils eine Bürstenstruktur 6.1 und 6.2 gebildet.
Die Bürstenstruktur
mit dem Bezugszeichen 6.1 ist feststehend und weist eine
Verbindung 5 zur Karosserie des Fahrzeuges auf. Diese Bürstenstruktur 6.1 ist
parallel zur Ebene ΔH × ΔL also zum Lenksäulenverstellfeld
ausgerichtet. In dem kreisförmigen
vergrößerten Ausschnitt
rechts oben in 1 sind
drei Metallborsten 6.3 dieser Bürstenstruktur 6.1 dargestellt.
Diese Metallborsten 6.3 weisen einen Abstand auf, der zumindest
so groß ist,
dass eine Metallborste 6.3 der Bürstenstruktur 6.2 in
diesem Zwischenraum Platz hat. Außerdem sind die Metallborsten 6.3 orthogonal
zur Ebene ΔH × ΔL also zum Lenksäulenverstellfeld
ausgerichtet.
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Parallel
und gegenüber
der feststehenden Bürstenstruktur 6.1 ist
eine flächenmäßig kleinere Bürstenstruktur 6.2 angeordnet,
die bezüglich
der feststehenden Bürstenstruktur 6.1 verfahrbar
ausgeführt
ist. Um die Verfahrbarkeit der Bürstenstruktur 6.2 möglichst
einfach zu gestalten ist diese Bürstenstruktur 6.2 an
einem Ende einer Ver-/Entriegelungsstange 4 angebracht. Über diese
Ver-/Entriegelungsstange 4, die axial beweglich mit der
Lenksäule 1 verbunden
ist, kann die verfahrbare Bürstenstruktur 6.2 manuell
auf die feststehende Bürstenstruktur 6.1 zu oder
von dieser weg bewegt werden.
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Zum
Entsperren der Lenksäule 1,
um die Lenksäule 1 beispielsweise
in eine gewünschte
Position innerhalb des möglichen
Lenksäulenverstellfeld ΔH × ΔL zu positionieren,
werden die beiden Bürstenstrukturen 6.1 und 6.2 auseinander
bewegt. Die Metallborsten 6.3 der Bürstenstruktur 6.1 und
der Bürstenstruktur 6.2 haben
also keinen Kontakt, wie dies in 1 auch
dargestellt ist.
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Zum
Sperren der Lenksäule 1,
um die Lenksäule 1 in
einer eingestellten Position zu fixieren, werden die beiden Bürstenstrukturen 6.1 und 6.2 aufeinander
zu bewegt, bis die Metallborsten 6.3 der beiden Bürstenstrukturen 6.1 und 6.2 ineinander
gedrückt
sind.
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In 1a wird in einer Seitenansicht
ein vergrößerter Ausschnitt
der beiden ineinander gedrückten
Bürstenstrukturen 6.1 und 6.2 aus 1 dargestellt. Links in 1a ist die feststehende
Bürstenstruktur 6.1,
die eine Verbindung 5 zur Karosserie des Kraftfahrzeuges
aufweist, dargestellt. Die kleinere verfahrbare Bürstenstruktur 6.2,
die am Ende der Ver-/Entriegelungsstange 4 befestigt ist,
ist rechts in 1a dargestellt.
Besonders gut ist in 1a zu
erkennen, dass die Metallborsten 6.3 beider Bürstenstrukturen 6.1 und 6.2 jeweils
einen Abstand zu einer benachbarten Metallborste 6.3 aufweisen,
der groß genug
ist, um eine Metallborste 6.3 der gegenüberliegenden Bürstenstruktur 6.2 und 6.1 in
diesem Zwischenraum aufnehmen zu können. Aus diesem Grund ist
die Kraft zum Ineinanderdrücken
beider Bürstenstrukturen 6.1 und 6.2 sehr
gering. Die Kraft wird durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 7.1 symbolisiert.
Die Metallborsten 6.3 weisen aufgrund der Materialbeschaffenheit
eine hohe Biegesteifigkeit auf. Das heißt die Metallborsten 6.3 lassen
sich nur schwer entlang ihrer Längsachse
verbiegen. Aus diesem Grund ist die Kraft, die notwendig wäre, um die ineinander
gedrückten
Bürstenstrukturen 6.1 und 6.2 seitlich
zu trennen, sehr groß.
Diese größere Kraft wird
durch den längeren
Pfeil 7.2 symbolisiert, der zum Pfeil 7.1 orthogonal
steht. Der Pfeil 7.2 symbolisiert die mögliche Haltekraft, die der
Bewegung der Lenksäule 1 in
axialer und vertikaler Richtung entgegensteht.
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Die 2 zeigt eine weitere besonders
vorteilhafte Ausführung
eines Klemmmechanismus einer in axialer und vertikaler Richtung
verstellbaren Lenksäule 1,
die eine Pinstruktur 8.1 mit mehreren axial verfahrbaren
Pins 8.2 und einen gegenüber der Pinstruktur 8.1 verfahrbaren
Einzel-Pin 8.3 aufweist.
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Die
Lenksäule 1 ist
in vertikaler Richtung um einen Höhenbereich ΔH verstellbar ausgeführt, wodurch
der Fahrzeugführer
die verstellbare Lenksäule 1 in
der Höhe
an dessen gewünschte
Beinfreiheit anpassen kann. Um den Abstand des Lenkrades vom Fahrer
variieren zu können,
kann die verstellbare Lenksäule 1 in
axialer Richtung um einen Längenbereich ΔL verstellt
werden. Hierdurch ergibt sich für
die verstellbare Lenksäule 1 ein
Lenksäulenverstellfeld ΔH × ΔL, das durch
die gestrichelt eingerahmte Fläche
symbolisiert wird. Die verstellbare Lenksäule 1 weist im oberen
Bereich einen Anschluss 2 für das Lenkrad auf.
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Die
beiden Koppelmittel des Klemmmechanismus werden auf der einen Seite
durch die Pinstruktur 8.1 und auf der anderen Seite durch
den verfahrbaren Einzel-Pin 8.3 gebildet. Die Pinstruktur 8.1 ist
feststehend und weist eine Verbindung 5 zur Karosserie
des Fahrzeuges auf. Diese Pinstruktur 8.1 ist parallel
zur Ebene ΔH × ΔL also zum
Lenksäulenverstellfeld
ausgerichtet. Die Pins 8.2 der Pinstruktur 8.1 sind
in axialer Richtung beweglich gelagert, wobei diese bewegliche Lagerung
nicht in der 2 erkennbar
ist.
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Wie
in 2 dargestellt, greift
der Einzel-Pin 8.3 gerade nicht in die Pinstruktur 8.1 ein.
In dieser Stellung ist ein Verstellen der Lenksäule 1 in axialer und/oder
vertikaler Richtung möglich.
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Zum
Sperren der Bewegung der Lenksäule 1 wird
der Einzel-Pin 8.3 mit der Ver-/Entriegelungsstange 4 auf
die Pinstruktur 8.1 zu bewegt. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Bürstenstruktur,
ist in der Pinstruktur 8.1 kein ausreichend großer Abstand
zwischen zwei benachbarten axial verfahrbaren Pins 8.2,
in den der Einzel-Pin 8.3 hineingefahren werden könnte. Um
den Einzel-Pin 8.3 dennoch zwischen den Pins 8.2 der
Pinstruktur 8.1 platzieren zu können, sind diese Pins 8.2 axial
verfahrbar ausgeführt.
Wenn der Einzel-Pin 8.3 einen Pin 8.2 der Pinstruktur 8.1 kontaktiert,
wird dieser Pin 8.2 beim weiteren Verfahren des Einzel-Pins 8.3 verschoben.
Das Verschieben eines Pins 8.2 wird in der vergößerten Seitenansicht
in der 2a genauer dargestellt.
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Die 2a zeigt eine Seitenansicht
auf einen vergrößerten Ausschnitt
der Pinstruktur 8.1 aus 2.
Die Pinstruktur 8.1 besteht aus zwei parallelen und gelochten
Platten 8.6, die in einem Abstand miteinander verbunden
sind. Diese Pinstruktur 8.1 weist außerdem ein Verbindung 5 zur
Karosserie des Kraftfahrzeuges auf. In den Löchern (nicht in 2a zu sehen) der Platten 8.6 sind
jeweils zylinderförmige und
axial bewegliche Pins 8.2 eingeführt. Jeder einzelne Pin 8.2 weist
zwischen den Platten eine kleine Feder 8.4 auf, die den
Pin 8.2 über
eine Kragenfläche 8.5 in
der Position rechts außerhalb
der Platten 8.6 hält.
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Zum
Sperren der Bewegung der Lenksäule wird,
wie in 2a gerade zu
sehen ist, der Einzel-Pin 8.3 am Ende der Ver-/Entriegelungsstange
4 zur Pinstruktur 8.1 hin nach links verschoben. Sobald der
Einzel-Pin 8.3 einen Pin 8.2 der Pinstruktur 8.1 berührt wird
der Pin 8.2 durch die Löcher
der Platten 8.6 verschoben. Dies wird durch den Pfeil 9.1 dargestellt,
der gleichzeitig die Kraft symbolisiert, die notwendig ist, um den
Pins 8.2 unter Überwindung
der Kraft der Feder 8.4 durch den Einzel-Pin 8.3 in
die Pinstruktur 8.1 zu drücken. In 2a wird gerade der zweite Pin von oben
durch den Einzel-Pin 8.3 nach links verschoben. Der Pfeil 9.2 symbolisiert
die Kraft die seitlich zwischen der Pinstruktur 8.1 und
dem Einzel-Pin 8.3 übertragen
werden kann. Der Einzel-Pin 8.3 wird seitlich durch den
ersten und dritten Pin, von oben aus gezählt, gehalten.
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Zum
Entsperren der Bewegung der Lenksäule wird der Einzel-Pin 8.3 in 2a nach rechts bewegt. Der
zuvor verschobenen Pin 8.2 (zweiter von oben) wird durch
die Feder 8.4 wieder in die ursprüngliche Position bewegt. Sobald
der Einzel-Pin 8.3 seitlich nicht mehr durch die Pins 8.2 (erster
und dritter von oben) der Pinstruktur 8.1 gehalten wird,
ist eine Relativbewegung der Lenksäule zur Fahrzeugkarosserie
möglich.
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Die 2b zeigt die Pinstruktur 8.1 aus 2a mit einer zusätzlichen
Vorrichtung zur automatischen Bewegung der axial beweglichen Pins 8.2.
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Diese
Vorrichtung besteht aus Spulen 10, die jeweils hinter den
Pins 8.2 angeordnet sind, wobei in 2b nur eine Spule 10 dargestellt
ist. Wird diese Spule 10 über die elektrischen Anschlüsse 11 und durch
Schließen
des Schalters 12 mit Strom beaufschlagt, so kann abhängig von
der Polung und somit von der Stromflussrichtung das entstehende
Magnetfeld im Spulenaußenraum
entweder den Pin 8.2 anziehen oder abstoßen. Es
besteht nun die Möglichkeit
die Spule 10 in einem gewissen Abstand hinter dem Pin 8.2 der
Pinstruktur 8.1 anzuordnen, so dass dieser Pin 8.2 erst
durch das Verschieben durch den Einzel-Pin 8.3 in den Wirkbereich
der Feldlinien der Spule 10 kommt und dann zur Spule 10 gezogen wird.
Hierdurch kann die Kraft, beim Sperren der Lenksäule, die notwendig ist um den
Pins 8.2 zu verschieben, erheblich reduziert werden.
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Zum
Entsperren der Lenksäule
wird an der Spule 10 hinter dem verschobenen Pin 8.2 durch Umpolung
ein entgegengesetztes Magnetfeld erzeugt, wodurch der Pin 8.2 samt
dem verfahrbaren Einzel-Pin 8.3 in die ursprüngliche
Lage nach rechts verschoben werden kann.
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Insgesamt
wird also durch die Erfindung ein Klemmmechanismus für eine in
axialer und/oder vertikaler Richtung verstellbare Lenksäule zur
Verfügung
gestellt, der zum Öffnen
der Klemmung eine möglichst
geringe Handkraft benötigt,
bei dem während
der Klemmung möglichst
geringe oder nahezu gar keine Klemmkräfte zwischen den Bauteilen
der Lenksäule
wirken und der zuverlässig
funktioniert.
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Dieser
Klemmmechanismus für
die Lenksäule
kann sowohl bei manuell verstellbarer Lenksäule als auch bei automatisch
verstellbarer Lenksäule
eingesetzt werden.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale und die Merkmale
der Ansprüche nicht
nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
Erfindung zu verlassen. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung
eine mechanische Umkehr der Funktionen der einzelnen mechanischen
Elemente der Erfindung zu bewirken.
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- 1
- Axial
und vertikal verstellbare Lenksäule
- 2
- Lenkradanschluss
- 3
- Verbindung
zur Lenksäule
- 4
- Ver-/Entriegelungstange
- 5
- Verbindung
zu Fahrzeugkarosserie
- 6.1
- feststehende
Bürstenstruktur
- 6.2
- verfahrbare
Bürstenstruktur
- 6.3
- Metallborste
- 7.1
- Kraft
zum Ineinanderdrücken
der Bürstenstrukturen
- 7.2
- Kraft
zum Auseinanderscheren der Bürstenstrukturen
- 8.1
- Pin-Struktur
- 8.2
- axial
bewegbarer Pin der Pin-Struktur
- 8.3
- verfahrbarer
Einzel-Pin
- 8.4
- Feder
- 8.5
- Kragenfläche
- 8.6
- gelochte
Platte der Pinstruktur
- 9.1
- Kraft
zum Drücken
des Einzel-Pins in die Pinstruktur
- 9.2
- Kraft
zum Auseinanderscheren des Einzel-Pins und der Pinstruktur
- 10
- Spule
- 11
- Elektrische
Anschlüsse
- 12
- Schalter
- ΔH
- Höhenbereich,
um den die Lenksäule
in vertikale Richtung verstellt werden kann
- ΔL
- Längenbereich,
um den die Lenksäule in
axialer Richtung verstellt werden kann
- ΔH × ΔL
- Lenksäulenverstellfeld
(gestrichelt eingerahmte Fläche)