DE112017005793B4

DE112017005793B4 - Servolenksäulenneigungsverschiebungsmechanismus

Info

Publication number: DE112017005793B4
Application number: DE112017005793.0T
Authority: DE
Inventors: Olivier Perichon; Murali Atluru; Venkateswaran Subramanian
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering LLC
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering LLC
Priority date: 2016-11-17
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2037-11-16
Also published as: CN110139792A; CN110139792B; WO2018093876A1; US20190276067A1; DE112017005793T5; US11001291B2

Abstract

Bewegungssteuerungsvorrichtung für eine einstellbare Lenksäule (5), aufweisend:eine Spindel (33), die bezüglich der Lenksäule (5) beweglich positioniert ist;einen Neigungseinsteller (53) mit einem Vorsprung (59), der derart mit der Lenksäule (5) in Eingriff steht,dass eine Neigungsstellung der Lenksäule (5) beweglich einstellbar ist;eine an der Spindel (33) positionierte Schulter (37); einen auf der Spindel (33) neben der Schulter (37) positionierten Halter (43) zum beweglichen Halten des Neigungseinstellers (53), wobei der Halter (43) einen ersten Bereich (41), der auf einer Seite des Neigungseinstellers (53) positioniert ist, und einen zweiten Bereich (42), der auf der anderen Seite des Neigungseinstellers (53) gegenüber dem ersten Bereich (41) positioniert ist, aufweist;wobei auf zwei gegenüberliegenden Seiten (44) des ersten Bereichs (41) zwei Stege (47) angeordnet sind,die sich von einer Seite des ersten Bereichs (41) in einer von der Schulter (37) weg verlaufenden Richtung und von dem ersten Bereich (41) neben dem Vorsprung (59) des Neigungseinstellers (53) erstrecken;wobei auf zwei gegenüberliegenden Seiten (44) des zweiten Bereichs (42) zwei Stege (47) angeordnet sind,die sich von einer Seite des zweiten Bereichs (41) in einer zu der Schulter (37) hin verlaufenden Richtung und von dem zweiten Bereich (42) neben dem Vorsprung (59) des Neigungseinstellers (53) erstrecken;wobei die Stege (47) eine Steuerungsöffnung (49) bilden, die die Bewegung des Neigungseinstellers (53) beschränkt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung richtet sich auf eine einstellbare Lenksäule, bei der die Neigungs- oder Vertikalbewegung des Lenkrads elektronisch gesteuert wird. Bei vorherigen einstellbaren Lenksäulen wurde ein Gestänge zur Übertragung der kurven- oder bogenförmigen Bewegung der schwenkenden Lenksäule bei der Durchführung der Neigungseinstellung verwendet. Derartige Gestänge nehmen in einem Bereich des Fahrzeugs, in dem Platz kostbar ist, Platz weg. Darüber hinaus sind derartige Gestänge in der Herstellung und Wartung kostspielig und weisen Spiel oder unerwünschte Bewegung auf. Es besteht Bedarf in der Industrie an einem elektronisch einstellbaren Neigungsmechanismus, der die Neigungseinstellung in einem kleineren Raum unterbringt und gleichzeitig leicht und günstig herzustellen ist.
Die US 2015 / 0 375 768 A1 offenbart eine Lenksäule für ein Fahrzeug, mit einem Motor und einer durch den Motor angetriebenen Spindel, welche kinematisch an eine eine Lenkungswelle umgebende Hülse gekoppelt ist. Hierzu ist an der Spindel eine Halterung in Form einer Rechteckmutter vorgesehen, welche an ihrem Außenumfang sich senkrecht zu einer Drehachse der Spindel erstreckende Ausnehmungen aufweist. In diese Ausnehmungen greift ein Kopplungsteil ein, an welchem die Hülse drehbar angebracht ist.
Eine weitere Lenkvorrichtung wird in der EP 1 880 917 Al offenbart.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es wird ein Neigungseinstellungsmechanismus für eine elektronisch einstellbare Lenksäule offenbart.
Erfindungsgemäß ist eine Bewegungssteuerungsvorrichtung für eine einstellbare Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für einen Fachmann bei Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und der beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.
Figurenliste

1 einen Seitenaufriss, der einen Seitenaufriss der Erfindung zeigt.
2 eine perspektivische Ansicht des Einstellungsmechanismus der Erfindung.
3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht.
4 eine perspektivische Ansicht des Einstellungsmechanismus.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung richtet sich auf einen Mechanismus, der bei der Neigungseinstellung für eine einstellbare Lenksäule verwendet wird. Insbesondere wird die Erfindung bei einer Lenksäule verwendet, bei der die Neigung von dem Benutzer des Fahrzeugs elektronisch eingestellt wird. Die Erfindung gestattet einen im Wesentlichen linearen Einstellungsmechanismus für einen kurven- oder bogenförmigen Pfad für die Vorrichtung, die eingestellt wird. Es versteht sich, dass die Erfindung bei Anwendungen, die über Lenksäulen hinausgehen, verwendet werden kann. Die Merkmale der Erfindung werden durch Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung besser verständlich.
Eine der primären Anwendungen der Erfindung ist die Verwendung bei einer einstellbaren Lenksäule, und zum Zwecke der Erläuterung wird die Erfindung bei der Verwendung bei einer einstellbaren Lenksäule beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass es viele andere mögliche Verwendungen für die Erfindung gibt. Die einstellbare Lenksäule 5 weist eine Welle 9 mit einem ersten Ende 11 auf. Ein Lenkrad (nicht gezeigt) ist an dem ersten Ende der Welle 9 befestigt. Die Welle ist in einem Rohr 15 drehbar positioniert. Das Rohr 15 ist in einem Mantelkörper 17 positioniert. Eine Dachhalterung 21 ist an dem Rahmen des Fahrzeugs gesichert. Das Ende des Mantelkörpers, das von dem Ende der Welle 9, an dem das Lenkrad befestigt wurde, beabstandet ist, ist durch einen Drehzapfen 23 mit der Dachhalterung 21 schwenkverbunden.
Die Neigungs- oder Vertikalbewegung der einstellbaren Lenksäule 5 wird durch einen Neigungsantriebsmechanismus 27 erzielt. Der Neigungsantriebsmechanismus umfasst einen Elektromotor 30, der mit einer Spindel 33 wirkverbunden ist. Die Spindel 33 ist derart angeordnet, dass eine Drehung des Motors 30 eine Verlagerung der Spindel in einer vertikalen Richtung basierend auf der Drehrichtung des Motors bewirkt. Ein Ende 35 der Spindel 33 erstreckt sich entlang dem Mantelkörper 17. Eine Schulter 37 ist an dem Abschnitt der Spindel 33 positioniert, der sich von dem Motor 30 in einer zur Dachhalterung 21 hin verlaufenden Richtung erstreckt. Ein Halter 43 ist auf der Spindel 33 positioniert. Der Halter weist einen ersten Bereich 41 und einen zweiten Bereich 42 auf. Der erste und der zweite Bereich sind gegenüberliegend beabstandet auf der Spindel positioniert. Ein erster Bereich 41 eines Halters 43 ist auf der Spindel neben der Schulter 37 positioniert. Die Schulter 37 wirkt dahingehend, den ersten Bereich 41 in einer gewünschten Position auf der Spindel zu positionieren. Eine Öffnung 45 ist in dem ersten Bereich 41 und dem zweiten Bereich 42 des Halters positioniert, so dass die Spindel 33 durch den Halter 43 hindurchgehen kann. Der Halter weist eine Presspassung auf der Spindel auf. Auf zwei gegenüberliegenden Seiten 44 des ersten Bereichs 41 des Halters 43 gibt es zwei Stege 47, die sich von der Seite des ersten Bereichs in einer von der Schulter 37 weg verlaufenden Richtung erstrecken. Die Stege 47 bilden eine Kerbe (Steuerungsöffnung) 49 in den Seiten des ersten Bereichs 41. Die Stege 47 bilden eine Öffnung 48 in den Seiten 46 des ersten Bereichs. Die Seiten 46 liegen neben den Seiten 44, wo sich die Kerbe 49 befindet. Eine der Seiten 44 des ersten Bereichs 41 weist zu dem Mantelkörper 17. Ein Neigungseinsteller 53 mit einer Bohrung 55 ist auf der Spindel 33 neben dem ersten Bereich 41 des Halters 43 positioniert. Der Neigungseinsteller 53 ist an dem Abschnitt des ersten Bereichs 41, der von der Schulter 37 beabstandet ist, angeordnet. Die Bohrung 55 ist dahingehend in dem Neigungseinsteller angeordnet, zu gestatten, dass sich die Spindel 33 durch den Neigungseinsteller hindurch erstreckt. Die Bohrung 55 weist einen Durchmesser auf, der etwa 20 % bis etwa 30 % mehr als der Durchmesser der Spindel 33 beträgt. Ein Vorsprung 59 erstreckt sich von einer Seite des Neigungseinstellers 53 in einer zu dem Mantelkörper 17 hin verlaufenden Richtung. Der Vorsprung 59 ist so angeordnet, dass er in der Kerbe 49 an dem ersten und dem zweiten Bereich positioniert ist. Die Kerbe 49 weist eine Breite auf, die etwa 30 % bis etwa 40 % mehr als der Durchmesser oder die Breite des Vorsprungs 59 beträgt. Bei den meisten Anwendungen weist der Vorsprung eine Zylinderform auf, jedoch versteht es sich, dass andere Formen für den Vorsprung verwendet werden könnten. Der Vorsprung 59 ist zum Eingriff mit dem Mantelkörper 17 angeordnet. Der zweite Bereich 42 des Halters 43 ist auf der Fläche des Neigungseinstellers 53, die von dem ersten Bereich 41 des Halters 43 beabstandet ist, positioniert. Jede Seite 44 des zweiten Bereichs 42 weist Stege 47 auf, die sich von der Seite des zweiten Bereichs zur Ausbildung einer Kerbe 49 in den Seiten 44 in Übereinstimmung mit der Kerbe 49 an dem ersten Bereich 41 und von Öffnungen 48 in den Seiten 46 wie bei dem ersten Bereich 41 erstrecken. Die Breite der Kerbe 49 und der Öffnungen 48 an dem zweiten Bereich 42 entspricht im Wesentlichen der Breite der Kerbe 49 und der Öffnungen 48 an dem ersten Bereich 41. Eine der Seiten 44 des zweiten Bereichs 42 weist zu dem Mantelkörper 17. Die Kerben in dem zweiten Bereich 42 sind auf die Kerben in dem ersten Bereich 41 ausgerichtet. Die Öffnungen 48 sind groß genug, dass sich die Seiten des Neigungseinstellers 53, die zu den Öffnungen weisen, in und durch die Öffnungen erstrecken können. Dies gestattet, dass sich der Neigungseinsteller lateral in dem Halter 43 in einer zu den Öffnungen 48 hin verlaufenden Richtung bewegt. Lager 63 können auf den Flächen des ersten und des zweiten Bereichs, die mit dem Neigungseinsteller 53 in Eingriff stehen, positioniert sein. Die Lager sind in Aussparungen 65 positioniert, die dahingehend wirken, die Lager in dem ersten und dem zweiten Bereich zu positionieren. Die Lager weisen einen Durchmesser von etwa 2 mm bis etwa 8 mm mit einem bevorzugten Durchmesser von etwa 4 mm bis etwa 6 mm auf. Die Lager gestatten, dass sich der Neigungseinsteller 53 leichter bezüglich des ersten und des zweiten Bereichs des Halters 43 bewegt. Das Ende 35 der Spindel 33 erstreckt sich über den zweiten Bereich 42 des Halters 43 hinaus. Gewinde gänge 67 sind an dem Ende 35 der Spindel positioniert und eine Mutter 69 ist auf dem Ende 35 der Spindel 33 aufgeschraubt positioniert.
Im Betrieb wird ein Signal an den Motor 30 gesendet, wenn der Bediener des Fahrzeugs die Neigungsstellung des Lenkrads, das an der Welle 9 befestigt ist, ändern möchte. Die Neigung für das Lenkrad ist in einer Vertikalrichtung dahingehend beweglich, eine komfortable Stellung für den Bediener des Fahrzeugs herzustellen. Wenn der Motor durch das Signal von dem Bediener eingeschaltet wird, dreht sich der Motor 30 in der Richtung, die die gewünschte Einstellbewegung für das an der Welle 9 befestigte Lenkrad erzeugt. Die Drehung des Motors 30 wird auf in der Technik allseits bekannte Art und Weise auf die Spindel 33 übertragen, um die Spindel in einer zu der Lenksäule 5 hin und davon weg verlaufenden Richtung zu bewegen. Diese Bewegung der Spindel erfolgt in der Regel in einer Vertikalrichtung. Die Spindel ist entlang der Seite des Rohrs 15, das die Welle 9 enthält, positioniert. Der Vorsprung 59 von dem Neigungseinsteller 53 erstreckt sich in einer zu dem Rohr 15 hin verlaufenden Richtung und ist zum Eingriff mit dem Rohr 15 angeordnet. Die Bewegung der Spindel 33 wird durch den Vorsprung 59 auf das Rohr 15 übertragen. Die Welle 9, das Rohr 15 und der Mantelkörper 17 schwenken alle um den Drehzapfen 23, der an der Dachhalterung 21 befestigt ist. Die Einstellbewegung des an der Welle 15 befestigten Lenkrads erfolgt um den Drehzapfen 23 herum. Die Einstellbewegung des Lenkrads und des Rohrs 15 folgt einem bogenförmigen Pfad, der bezüglich des Drehzapfens 23 schwenkt. Die Bewegung der Spindel 33 erfolgt in einer linearen, in der Regel vertikalen, Richtung, die nicht dem bogenförmigen Pfad des Rohrs 15, während es um den Drehzapfen 23 schwenkt, folgt.
Zur Gewährung der bogenförmigen Bewegung der Welle 9 ist der Vorsprung 59 dazu konstruiert, sich bezüglich des ersten und des zweiten Bereichs des Halters 43, der dahingehend auf der Spindel 33 positioniert ist, den Neigungseinsteller 53, von dem sich der Vorsprung 59 erstreckt, zu positionieren, zu bewegen. Da die Bohrung 55 in dem Neigungseinsteller 53 einen Durchmesser aufweist, der größer als der Durchmesser der Spindel 33 ist, können sich der Neigungseinsteller und der Vorsprung in einer zu der Öffnung 48 hin verlaufenden lateralen Richtung in einem zur Gewährung der bogenförmigen Bewegung des Lenkrads bei der Einstellung der Neigung des Lenkrads ausreichenden Abstand zur Spindel 33 bewegen. Das Lager 63 kann auf den Flächen des ersten und des zweiten Bereichs, die mit dem Neigungseinsteller 53 in Kontakt sind, dahingehend positioniert sein, die Bewegung des Neigungseinstellers bezüglich des ersten und des zweiten Bereichs des Halters 43 zu ermöglichen. Die Kerbe 49 sowohl an dem ersten als auch dem zweiten Bereich des Halters 43 beschränkt den Bewegungsbereich für den Vorsprung 59 auf ein Ausmaß, das die bogenförmige Bewegung der Welle 9, auf der das Lenkrad befestigt ist, gewährt.
Die Mutter 69, die auf dem Gewinde 67 an dem Ende 35 der Spindel 33 positioniert ist, kann in einer zu dem zweiten Bereich 42 des Halters 43 hin verlaufenden Richtung dahingehend vorgerückt werden, eine Vorspannkraft an den zweiten Bereich 42 anzulegen, wodurch bewirkt wird, dass der erste und der zweite Bereich des Halters 43 gegen den Neigungseinsteller 53 vorgespannt sind. Die durch die Mutter 69 erzeugte Vorspannkraft reicht zum Halten des Neigungseinstellers in Position bezüglich des Halters 43, bis die Kraft der Bewegung des Rohrs 15 eine dahingehende Verschiebung des Neigungseinstellers, die bogenförmige Bewegung des Rohrs 15 zu gewähren, bewirkt, aus. Die Mutter 69 ist in der Regel eine Feststellmutter, die ihre Position auf der Spindel während des Betriebs des Fahrzeugs beibehält. Die Verwendung einer Feststellmutter verhindert den Verlust von Klemmlast oder -kraft während der Verwendung des Einstellungsmechanismus für die Lenksäule. Das an die Mutter 69 angelegte Drehmoment muss zum Halten der Komponenten in Position und zur Bereitstellung einer Vorspannkraft gegen die Bewegung der Lenksäule während der Einstellung der Lenksäule ausreichen. Die Höhe des Widerstands gegenüber einer Bewegung der Lenksäule wird von dem Fahrzeughersteller gewählt, und die vorliegende Vorrichtung kann verschiedene Vorspannungs- bzw. Vorbelastungshöhen gewähren, um den Anforderungen des Fahrzeugherstellers Rechnung zu tragen. Die von der Mutter 69 erzeugte Vorspannkraft entspricht einer Kraft von etwa 100 Newton bis zu einer Kraft von etwa 2000 Newton, wobei eine bevorzugte Vorspannkraft einer Kraft von etwa 800 Newton bis zu einer Kraft von etwa 1200 Newton entspricht. Die Vorspannkraft reicht dazu aus, die Schlaffheit oder das Spiel in der Verbindung zwischen dem Neigungseinsteller 53, der Spindel 33 und dem Rohr 15 zu beseitigen.
Die obige detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird zu Erläuterungszwecken bereitgestellt. Für den Fachmann ist offensichtlich, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist die vorstehende Beschreibung in ihrer Gesamtheit beispielhaft und nicht beschränkend aufzufassen, wobei der Schutzumfang der Erfindung einzig durch die anhängigen Ansprüche definiert wird.

Claims

Bewegungssteuerungsvorrichtung für eine einstellbare Lenksäule (5), aufweisend: eine Spindel (33), die bezüglich der Lenksäule (5) beweglich positioniert ist; einen Neigungseinsteller (53) mit einem Vorsprung (59), der derart mit der Lenksäule (5) in Eingriff steht, dass eine Neigungsstellung der Lenksäule (5) beweglich einstellbar ist; eine an der Spindel (33) positionierte Schulter (37); einen auf der Spindel (33) neben der Schulter (37) positionierten Halter (43) zum beweglichen Halten des Neigungseinstellers (53), wobei der Halter (43) einen ersten Bereich (41), der auf einer Seite des Neigungseinstellers (53) positioniert ist, und einen zweiten Bereich (42), der auf der anderen Seite des Neigungseinstellers (53) gegenüber dem ersten Bereich (41) positioniert ist, aufweist; wobei auf zwei gegenüberliegenden Seiten (44) des ersten Bereichs (41) zwei Stege (47) angeordnet sind, die sich von einer Seite des ersten Bereichs (41) in einer von der Schulter (37) weg verlaufenden Richtung und von dem ersten Bereich (41) neben dem Vorsprung (59) des Neigungseinstellers (53) erstrecken; wobei auf zwei gegenüberliegenden Seiten (44) des zweiten Bereichs (42) zwei Stege (47) angeordnet sind, die sich von einer Seite des zweiten Bereichs (41) in einer zu der Schulter (37) hin verlaufenden Richtung und von dem zweiten Bereich (42) neben dem Vorsprung (59) des Neigungseinstellers (53) erstrecken; wobei die Stege (47) eine Steuerungsöffnung (49) bilden, die die Bewegung des Neigungseinstellers (53) beschränkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spindel (33) an dem Halter (43) gesichert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Öffnung (45) in dem ersten und dem zweiten Bereich (41; 42) zur Aufnahme der Spindel (33) positioniert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Bohrung (55) durch den Neigungseinsteller (53) zur Aufnahme der Spindel (33) verläuft, wobei die Bohrung (55) zum Gestatten einer Bewegung des Neigungseinstellers (53) bezüglich der Spindel (33) größer als der Durchmesser der Spindel (33) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei sich ein Ende der Spindel (33) von dem zweiten Bereich (42) des Halters (43) erstreckt, wobei das Ende der Spindel (33), das sich von dem zweiten Halter (43) erstreckt, mehrere Gewindegänge aufweist, wobei eine Mutter (69) auf dem Gewinde an dem zweiten Ende der Spindel (33) angeordnet ist, wobei die Mutter (69) zum Vorspannen des ersten und des zweiten Bereichs gegen den Neigungseinsteller (53) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Schulter (37) auf der Spindel (33) neben dem ersten Bereich (41) positioniert ist, wobei die Schulter (37) den ersten Bereich (41) in einer gewünschten Position auf der Spindel (33) hält.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei es ein Lager (63) auf der Seite des ersten und des zweiten Bereichs (41; 42), die sich neben dem Neigungseinsteller (53) befinden, gibt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Bohrung (55) einen Durchmesser aufweist, der 20 % bis 30 % größer als der Durchmesser der Spindel (33) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Mutter (69) mit einer Kraft, die einer Kraft von 100 Newton bis zu einer Kraft von 2000 Newton entspricht, vorspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Motor (30) mit der Spindel (33) wirkverbunden ist, wobei der Motor (30) derart angeordnet ist, dass die Spindel (33) in einem linearem Pfad bewegbar ist, wobei die Bewegung der Spindel (33) die Stellung der Lenksäule (5) ändert.