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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Lenksäule für
ein Kraftfahrzeug, die zumindest in ihrer Längsrichtung
verstellbar ist, umfassend eine Trageinheit, die mit dem Chassis
des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, eine Stelleinheit, die zwischen
Seitenwangen der Trageinheit angeordnet ist, und einen Spannmechanismus,
in dessen geöffnetem Zustand die Stelleinheit gegenüber
der Trageinheit zumindest in die Längsrichtung der Lenksäule
verstellbar ist und in dessen geschlossenem Zustand die eingestellte
Position der Stelleinheit gegenüber der Trageinheit festgestellt
ist und die einen Spannbolzen umfasst, welcher Öffnungen
in den Seitenwangen der Trageinheit durchsetzt und beim Öffnen
und Schließen des Spannmechanismus um seine Achse gedreht
wird, wobei mindestens ein zwischen den Seitenwangen der Trageinheit
angeordnetes und durch die Drehung des Spannbolzens beim Öffnen
und Schließen des Spannmechanismus verstelltes Feststellteil
vorhanden ist, welches im geschlossenen Zustand des Spannmechanismus
in ein mit der Stelleinheit verbundenes Gegenfeststellteil eingreift
oder zumindest bei einer im Falle eines Fahrzeugcrashes einsetzenden
Verschiebung der Stelleinheit gegenüber der Trageinheit
mit dem Gegenfeststellteil in Eingriff gelangt und welches im geöffneten
Zustand des Spannmechanismus vom Gegenfeststellteil distanziert
ist.
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Verstellbare
Lenksäulen dienen zur Anpassung der Position des Lenkrades
an die Sitzposition des Fahrers und sind in unterschiedlichen Ausführungsformen
bekannt. Neben verstellbaren Lenksäulen, die nur in die
Längen- oder Höhen- bzw. Neigungsrichtung verstellbar
sind, sind sowohl in die Längen- als auch Höhen-
bzw. Neigungsrichtung verstellbare Lenksäulen bekannt.
Beispielsweise geht eine derartige verstellbare Lenksäule
aus der
EP 0 802 104
A1 hervor. Im geöffneten Zustand des Spannmechanismus
ist eine Stelleinheit, welche die Lenkspindel drehbar lagert, gegenüber
einer chassisfesten Trageinheit sowohl in Richtung einer Längenverstellung
als auch in Richtung einer Höhen- bzw. Neigungsverstellung
der Lenksäule verstellbar. Um die Haltekräfte
im geschlossenen Zustand des Spannmechanismus zu erhöhen,
umfasst der Spannmechanismus nach Art einer Lamellenkupplung zusammenwirkende
sich kreuzende Lamellenpakete.
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Für
verstellbare Lenksäulen sind bereits verschiedene Vorrichtungen
vorgeschlagen worden, um im Falle eines Fahrzeugcrashes eine zusätzliche Haltekraft
gegen eine Verschiebung der Stelleinheit gegenüber der
Trageinheit zu bewirken, damit eine unkontrollierte Verstellung
der Lenksäule verhindert wird, wodurch auch eine kontrollierte
Energieabsorption durch eine Energieabsorptionseinrichtung der Lenksäule
ermöglicht wird. Eine solche Energieabsorptionseinrichtung
besteht beispielsweise darin, dass die Trageinheit als Art Schlitten
ausgebildet ist, der verschiebbar an einer starr am Fahrzeugchassis angebrachten
Chassiseinheit verschiebbar gelagert ist, wobei zwischen der Chassiseinheit
und der Trageinheit eine Energieabsorptionseinrichtung ausgebildet
ist, beispielsweise ein Biegestreifen.
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Eine
derartige Ausbildung geht aus der
WO2006042604 hervor.
Hier wird eine verstellbare Lenksäule vorgestellt, bei
der zur Energieaufzehrung bei der Verschiebung des Halteteils, das
die Lenkspindel drehbar lagert, gegenüber der Konsole,
die am Fahrzeug befestigt ist, eine U-förmig gebogene Biegelasche
vorgesehen ist, die im Crashfall eine Energieabsorption durch die
Biegung und durch ein zusätzliches Aufreissen entlang dafür
vorgesehener Einkerbungen bewirkt. Damit die Energieabsorption tatsächlich über
diese Einrichtung erfolgt, muss allerdings sichergestellt sein,
dass die verstellbare Lenksäule sich nicht im Rahmen des
möglichen Versteilbereichs verschiebt. Dafür muss
die Feststelleinrichtung, mit der die gewünschte Position
nach einer Verstellung arretiert wird, entsprechend ausgelegt sein. Entsprechend
der
WO2006042604 ist
hierfür eine zusätzliche Crash-Blockiereinrichtung
vorgesehen. Dafür ist ein Klemmkeil vorgesehen, der im
Crashfall in einen Spalt zwischen der Stelleinheit und der Trageinheit
eingeschoben wird. Der Klemmkeil steht mit dem Spannbolzen oder
mit einem sich mit diesem achsial mitbewegenden Teil in Verbindung
und wird beim Schließen des Spannmechanismus zusammen mit
dem Spannbolzen achsial verschoben, sodass eine Kontaktfläche
des Klemmkeils an eine Anlagefläche der Stelleinheit angelegt
wird, um den Klemmkeil im Crashfall bei einer einsetzenden Verschiebung
der Stelleinheit von dieser mitzunehmen.
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Aus
der
DE 10 2005
052 123 B3 geht weiters eine Energieabsorptionseinrichtung
zur Absorption von Energie im Crashfall hervor, bei welcher ein
an der Stelleinheit angebrachtes Arretierelement, mit dem im geschlossenen
Zustand der zur Feststellung der eingestellten Position der Lenksäule
dienenden Feststelleinrichtung ein Gegenarretierelement in Eingriff
steht, derart mit der Stelleinheit verbunden ist, dass es im Crashfall
unter Energieabsorption gegenüber der Stelleinheit in Längsrichtung
der Lenksäule verschiebbar ist. Ein weiteres gegenüber
der Stelleinheit unter Energieaufnahme verschiebbares Arretierelement
einer Feststelleinrichtung ist aus der
EP 1 464 560 A2 bekannt.
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Aus
der
US 6,139,057 A geht
eine verstellbare Lenksäule der eingangs genannten Art
hervor. Auf dem Spannbolzen ist ein Feststellteil angeordnet, welches
durch die Drehung des Spannbolzens beim Öffnen und Schließen
des Spannmechanismus verdreht wird, wobei zwischen dem Spannbolzen
und dem Feststellteil ein federelastisches Element wirkt. Im geschlossenen
Zustand des Spannmechanismus greift eine Verzahnung des Feststellteils
in eine Verzahnung eines Gegenfeststellteils ein, welches von einem
an der Innenseite einer Seitenwange der Stelleinheit angeschweißten
Rahmen gebildet wird. Im geöffneten Zustand des Spannmechanismus
ist die Verzahnung des Feststellteils von der Verzahnung des Gegenfeststellteils
abgehoben. Durch diese Vorrichtung wird eine zusätzliche
Haltekraft gegen eine Längsverstellung der Lenksäule
im Falle eines Fahrzeugcrashes aufgebracht. Gegen die Verstellung
der Höhen- bzw. Neigungseinstellung im Falle eines Fahrzeugcrashes
ist eine analog wirkende Vorrichtung vorhanden. Durch die aus dieser
Schrift bekannte Vorrichtung wird der erforderliche Bauraum der Lenksäule
vergrößert und die Zahnbreiten der zusammenwirkenden
Verzahnungen können nur relativ klein ausgebildet sein,
wodurch die zusätzliche Haltekraft der Crash-Blockiervorrichtung
begrenzt wird.
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Aus
der
US 2006/009
0586 A1 ist eine ähnlich wirkende Crash-Haltevorrichtung
bekannt, welche nur gegen eine Verstellung der Lenksäule
in die Höhen- bzw. Neigungsrichtung wirkt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es eine Lenksäule der eingangs genannten
Art bereitzustellen, die bei einer Ausbildung mit einem relativ
geringen Bauraum im Crashfall einen zuverlässigen Eingriff
des Feststellteils in das Gegenfeststellteil ermöglicht.
Erfindungsgemäß gelingt dies durch eine Lenksäule
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Dadurch,
dass das Gegenfeststellteil an einer parallel zur Achse des Spannbolzens
liegenden Wand, insbesondere der oberen oder unteren Seitenwand,
der Stelleinheit angeordnet ist oder von dieser gebildet wird, kann
bei einer platzsparenden Ausbildung der Lenksäule dennoch
eine relativ große Eingriffsbreite zwischen dem Feststellteil
und dem Gegenfeststellteil ausgebildet werden. Beim Öffnen
und Schließen des Spannmechanismus, der im geschlossenen
Zustand einer Verstellung der Stelleinheit gegenüber der
Trageinheit entgegenwirkt, wird der Spannbolzen um seine Achse verdreht
und mit ihm das, vorzugsweise auf oder am Spannbolzen angeordnete,
Feststellteil. Im geöffneten Zustand ist das Feststellteil
vom Gegenfeststellteil distanziert, also außer Eingriff
gebracht. Im geschlossenen Zustand des Spannmechanismus wird das
Feststellteil, vorzugsweise federnd, in Kontakt mit dem Gegenfeststellteil
gebracht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform greift das Feststellteil
in das Gegenfeststellteil nach dem Schließen des Spannmechanismus
entweder direkt formschlüssig ein oder steht das Feststellteil
zunächst nur reibschlüssig in Kontakt mit dem
Gegenfeststellteil. Im letzteren Fall wird jedoch durch den federnden
Kontakt das Feststellteil bei einer beginnenden Verschiebung der
Stelleinheit gegenüber der Trageinheit, wie sie bei Überschreitung
der Haltekraft des Spannmechanismus, beispielsweise im Falles eines
Fahrzeugcrashs erfolgen kann, in einen formschlüssigen
Eingriff mit dem Gegenfeststellteil gebracht. Dabei kann der maximale
Wert der möglichen Verschiebung bis zum Erreichen des formschlüssigen
Eingriffs definiert werden. Hierzu werden mit Vorteil in das Gegenfeststellteil
mehrere Eingriffselemente, im einfachsten Fall Aussparungen, eingebracht,
in die ein Formelement, beispielweise eine Nase, des Feststellteils
eingreifen kann. Der Abstand der Aussparungen definiert den maximal
möglichen Verschiebeweg bis zum formschlüssigen
Eingriff zwischen Feststell- und Gegenfeststellteil.
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Von
Vorteil ist dabei, dass eine Vielzahl von im Stand der Technik bekannter
Möglichkeiten zur Ausbildung des Spann- und Klemmechanismus
bzw. des Spannmechanismus, mit dem die Trageinheit gegenüber
der Stelleinheit verriegelt wird, einsetzbar sind. Die Verriegelung
kann dabei sowohl über einen Formschluss, beispielsweise über
eine Verzahnung, als auch über einen Reibschluss erfolgen.
Auch die Ansteuerung des Spannmechanismus kann über die bekannte
Kombination aus Keilscheibe und Nockenteil erfolgen oder auch über
Wälzkörper, die entlang vorgegebener Bahnen rollen
und eine entsprechende Verspannung des Spannsystems ermöglichen. Entscheidend
ist, dass ein Spannbolzen vorhanden ist, der quer zur Verschieberichtung
des Stelleinheit gegenüber der Trageinheit ausgerichtet
ist und beim Wechsel von der Stellung, in der die Verschiebung der
Trageinheit gegenüber der Stelleinheit ermöglicht ist,
in die Stellung, in der die Verschiebung der Trageinheit gegenüber
der Stelleinheit blockiert ist, eine Drehbewegung um seine eigene
Achse ausführt. Diese Drehbewegung wird dazu genutzt, das
Feststellteil in die Bereitschaftsstellung oder aus der Bereitschaftsstellung
heraus zu verstellen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Gegenfeststellteil im Falle eines Fahrzeugcrashes unter
Energieaufzehrung gegenüber der Stelleinheit verschiebbar
ist. Es liegt also eine unter Energieaufnahme verschiebbare Verbindung
des Gegenfeststellteils mit der Stelleinheit vor. Dabei ist die
der Verschiebung entgegenwirkende Kraft viel größer,
vorzugsweise mehr als eine Größenordnung größer,
als die übliche zur Längsverstellung der Stelleinheit
gegenüber der Trageinheit im geöffneten Zustand
des Spannmechanismus erforderliche Kraft. Wenn im Crash-Fall die
Haltekraft des Spannmechanismus überwunden wird und auf
das Gegenfeststellteil eine Kraft einwirkt, die die Kraft überschreitet,
welche der Verschiebung des Gegenfeststellteils entgegenwirkt, so
kann das Gegenfeststellteil unter Energieaufzehrung gegenüber der
Stelleinheit verschoben werden. Das Gegenfeststellteil und die Stelleinheit
sind in dieser Ausführung somit separate Teile.
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Vorzugsweise
ist die unter Energieaufnahme verschiebbare Verbindung des Gegenfeststellteils mit
der Stelleinheit derart ausgelegt, dass die einer Verschiebung der
Stelleinheit gegenüber der chassisfesten Trageinheit bzw.
dem Fahrzeugchassis entgegenwirkenden Kräfte im Bereich
von 500 N bis 10000 N liegen. Durch diese Kräfte werden
auch gegebenenfalls weitere vorhandene – insbesonders reibschlüssig
wirkende – Haltekräfte des Spannmechanismus überwunden.
Sind die Kräfte in dieser Größenordnung,
so ist die Verletzungsgefahr für den Fahrer minimiert.
Zur Optimierung sind dabei spezielle vorgegebene oder einstellbare
Kraftverläufe über den Verschiebeweg gewünscht,
die im Idealfall sogar während des Crashs einstellbar sein
können.
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In
einer vorteilhaften Ausbildung ist das Gegenfeststellteil als etwa
U-förmig gebogenes Blechelement mit zwei Schenkeln ausgebildet.
Das Blechelement ist in Einbaulage so ausgerichtet, dass der bogenförmige
Abschnitt des Blechelements ist in Richtung zum Fahrer, bzw. zum
lenkradseitigen Ende der Lenkspindel hin angeordnet ist. Ein erster
Schenkel, auch als Lasche bezeichnet, ist als Blechstreifen ausgebildet
und umfasst mehrere Eingriffselemente. Ein zweiter Schenkel ist
mit der Stelleinheit, die direkt oder indirekt die Lenkspindel drehbar
lagert, verbunden und weist zwei zueinander und zum anderen Schenkel
parallele Schwächungslinien, beispielsweise Einkerbungen,
zwischen denen eine Aufreißlasche gebildet ist, auf. Im
Fall, dass das Spannsystem geschlossen ist und eine Verschiebung
der Stelleinheit gegenüber der Trageinheit erfolgt, wird
durch den Formschluss zwischen einem Eingriffselement und dem Formschlusselement
die Lasche verschoben, so dass der der Bogenabschnitt sich ebenfalls verschiebt
und die Aufreißlasche aus dem zweiten Schenkel herausgerissen
wird. Durch die Vielzahl von Eingriffselementen ist der Kraft-Wegverlauf
und der gesamte für die Energieaufzehrung zur Verfügung
stehende Weg immer gleich, unabhängig von der Verstellposition
der Stelleinheit gegenüber der Trageinheit. Anstelle einer
Aufreißlasche könnte auch eine reine Biegelasche
oder eine Kombination hiervon vorgesehen sein.
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Mit
dieser bevorzugten Ausführungsform sind eine Reihe von
Vorteilen verbunden. So wird kaum zusätzlicher Bauraum
benötigt. Insbesondere muss der Spannbolzen nicht verlängert
werden und die Lenksäule nicht breiter gebaut werden. Auch
ist der Eingriff in das Spannsys tem minimal und die Montage einfach.
Mit Hilfe dieser Ausführung sind zwei Funktionen kombiniert.
Beim Stand der Technik, beispielsweise der
WO2006042604 A1 , ist
zwischen der Stelleinheit und der Trageinheit ein Schlitten vorgesehen.
Zur Komfort-Verstellung der Lenksäule wird die Stelleinheit
gegenüber dem Schlitten verstellt. Zur kontrollierten Energieabsorption
im Crashfall wird der Schlitten gegenüber der Trageinheit über zwischengeschaltete
Energieabsorptionsmittel verschoben. Dabei muss sichergestellt sein,
dass während der Energieabsorption keine unkontrollierte
Verschiebung der Stelleinheit gegenüber dem Schlitten erfolgt.
In der Ausführungsform der Erfindung sind beide Funktionen
in einem Element, dem U-förmig gebogenen Blechelement,
vereinigt. Weiter ist ein Schlitten, zumindest für rein
längenverstellbare Lenksäulen, nicht erforderlich.
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Eine
erfindungsgemäße Lenksäule kann nur längsverstellbar
oder zusätzlich zur Längsverstellbarkeit auch
in der Höhe bzw. Neigung verstellbar sein. Beispielsweise
kann der Spannbolzen zu diesem Zweck Langlöcher in den
Seitenwangen der Trageinheit durchsetzen, welche sich in Richtung
der Höhen- bzw. Neigungsverstellung erstrecken. Denkbar
und möglich ist es, dass eine Zwischeneinheit vorgesehen
ist, welche gegenüber der Trageinheit in Richtung der Höhen-
bzw. Neigungsverstellung verstellbar ist, wobei die Stelleinheit
gegenüber der Zwischeneinheit in Längsrichtung
der Lenksäule bzw. Lenkspindel verstellbar ist. Derartige
Konstruktionen sind bekannt. In einer anderen Ausführungsform kann
die Zwischeneinheit entfallen und die Seitenwangen der Trageinheit
können im geschlossenen Zustand des Spannmechanismus direkt
mit der Stelleinheit verspannt sein, wie dies ebenfalls bereits
bekannt ist.
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Die
Trageinheit wird in einer möglichen Ausführungsform
starr am Chassis des Kraftfahrzeugs befestigt. In einer anderen
Ausführungsform ist die Trageinheit an einer Chassiseinheit,
welche wiederum starr am Chassis des Kraftfahrzeugs befestigbar ist,
gehalten, wobei sie im Normalbetrieb gegenüber der Chassiseinheit
unverschiebbar ist und im Crashfall (=bei Überschreiten
eines Schwellenwerts der einwirkenden Kraft) gegenüber
der Chassiseinheit in Richtung zur Fahrzeugfront verschiebbar ist.
Hierbei können vorteilhafterweise energieaufzehrende Mittel, beispielsweise
mindestens ein Biegestreifen, zwischen der Trageinheit und der Chassiseinheit
vorgesehen sein. Derartige Konstruktionen sind bekannt.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand
der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel einer Lenksäule gemäß der
Erfindung in Schrägsicht;
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2 eine
Schrägsicht eines Spannbolzens mit dem darauf angeordneten
Feststellteil;
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3 eine
Schrägsicht des Gegenfeststellteils;
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4 das
auf einem Spannbolzen angeordnete Feststellteil im Eingriff mit
dem Gegenfeststellteil;
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5 einen
Teil der Lenksäule in Seitenansicht, teilweise aufgeschnitten,
in der Schließstellung des Betätigungshebels;
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6 eine
Ansicht entsprechend 5, aber in der Offenstellung
des Betätigungshebels;
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7 eine
Schrägsicht einer Lenksäule gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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8a und
b Schrägsichten des Spannbolzens mit dem Feststellteil
gemäß dieser zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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9 eine
Schrägsicht des Gegenfeststellteils;
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10 das
auf dem Spannbolzen angeordnete Feststellteil in Eingriff mit dem
Gegenfeststellteil;
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11 und 12 Seitenansichten
von Teilen der Lenksäule gemäß der zweiten
Ausführungsform, teilweise aufgeschnitten, in der Schließstellung und
Offenstellung des Betätigungshebels;
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13 einen
Teil einer Schrägsicht einer Lenksäule gemäß einer
dritten Ausführungsform, ein Teil der Stelleinheit der Übersichtlichkeit
halber entfernt und das Gegenfeststellteil in der Längsmitte
aufgeschnitten;
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14 einen
Teil einer Schrägsicht einer Lenksäule gemäß einer
vierten Ausführungsform;
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15 eine
Schrägsicht einer Lenksäule gemäß einer
fünften Ausführungsform;
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16 einen
Teil einer Seitenansicht der Lenksäule gemäß dieser
fünften Ausführungsform, teilweise aufgeschnitten;
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17 eine
Draufsicht auf die Lenksäule gemäß der
fünften Ausführungsform; 18 eine Schrägsicht
eines Gegenfeststellteils gemäß einer modifizierten
Ausführungsform;
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19 eine
Schrägsicht eines Gegenfeststellteils gemäß einer
weiteren modifizierten Ausführungsform;
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20 eine
Schrägsicht eines Gegenfeststellteils gemäß einer
weiteren modifizierten Ausführungsform;
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21 ein
Teil einer Schrägsicht einer Lenksäule gemäß einer
Variante der dritten Ausführungsform, ein Teil der Stelleinheit
der Übersichtlichkeit halber entfernt und das Gegenfeststellteil
in der Längsmitte aufgeschnitten.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel einer Lenksäule gemäß der
Erfindung ist in den 1 bis 6 dargestellt,
wobei die 2 und 4 Varianten
des Spannbolzens 12 zu diesem Ausführungsbeispiel veranschaulichen.
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Die
Lenksäule umfasst eine Trageinheit 1, die am Chassis
eines Kraftfahrzeugs befestigbar ist. Eine Lenkspindel 2,
an deren lenkradseitigen Ende 3 ein Lenkrad anbringbar
ist, ist von einer Manteleinheit bzw. Stelleinheit 4 drehbar
gelagert, welche von der Trageinheit 1 getragen wird. Im
geöffneten Zustand eines Spannmechanismus 5 ist
die Lenksäule in ihrer Längsrichtung 6 (=achsiale
Richtung der Lenkspindel 2) und in Richtung 7 der
Höhe bzw. Neigung verstellbar. Hierbei ist die Stelleinheit 4 gegenüber
der Trageinheit 1 in die Längsrichtung 6 und
in die Richtung 7 der Höhen- bzw. Neigungsverstellung
verstellbar.
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Die
Stelleinheit 4 ist zwischen Seitenwangen 8, 9 der
Trageinheit 1 angeordnet, in Öffnungen 10, 11 angeordnet
sind, welche in Form von in Richtung 7 der Höhen-
bzw. Neigungsverstellung sich erstreckenden Langlöchern
ausgebildet sind und welche von einem Spannbolzen 12 des
Spannmechanismus 5 durchsetzt werden. Der Spannbolzen 12 durchsetzt weiters
in Form von in die Längsrichtung 6 sich erstreckenden
Langlöchern ausgebildete Öffnungen 13, 14 in
Seitenwangen 15, 16 der Stelleinheit 4.
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Der
Spannbolzen 12 wird durch die Ränder der von ihm
durchsetzten Öffnungen 10, 11 in den Seitenwangen 8, 9 der
Trageinheit 1 in einer jeweiligen eingestellten Höhen-
bzw. Neigungsposition der Lenksäule in Längsrichtung
der Lenksäule unverschiebbar gehalten.
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Zwischen
der Trageinheit 1 und der Stelleinheit 4 ist im
gezeigten Ausführungsbeispiel eine Zwischeneinheit angeordnet.
Diese weist Seitenwangen 41, 42 auf, die zwischen
der jeweiligen Seitenwange 8, 9 der Trageinheit 1 und
der Stelleinheit 4 angeordnet sind. Der Spannbolzen 12 durchsetzt
Rundlöcher in den Seitenwangen 41, 42.
Die Zwischeneinheit ist gegenüber der Trageinheit 1 um
eine Schwenkachse 30 in die Richtung 7 der Höhen-
bzw. Neigungsverstellung verschwenkbar. In Längsrichtung 6 der Lenksäule
sind die Seitenwangen 41, 42 gegenüber der
Stelleinheit 4 durch vorspringende Stege geführt, die
in Längsnuten 43 an den Seitenflächen
der Stelleinheit 4 eingreifen.
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Im
geschlossenen Zustand des Spannmechanismus werden die Seitenwangen 8, 9 der
Trageinheit 1 beidseitig gegen die Seitenwangen 41, 42 der Zwischeneinheit
und diese gegen die Stelleinheit 4 verspannt, wobei die
zusammenwirkenden Reibflächen reibschlüssig wirkende
Arretierelemente des Spannmechanismus darstellen. Auf dem Spannbolzen
angeord nete, gegen die Außenseiten der Seitenwangen 8, 9 angedrückte
Andruckteile 17 bilden weitere mit den Seitenwangen 8, 9 zusammenwirkende Reibflächen
aus, wodurch weitere reibschlüssig wirkende Arretierelemente
der Spanneinrichtung gebildet werden. Prinzipiell denkbar und möglich
wäre es, weitere Reibflächen durch zusammenwirkende
Lamellen auszubilden, wie dies bekannt ist.
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Zum Öffnen
und Schließen des Spannmechanismus dient ein Betätigungshebel 18,
durch dessen Verschwenkung in bekannter Weise eine mit einer Gegenscheibe 19 (=Keilscheibe)
zusammenwirkende Nockenscheibe 20 verdreht wird, wobei
beim Schließen des Spannmechanismus die beiden Scheiben 19, 20 auseinandergespreizt
werden.
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Die
Arretierelemente des Spannmechanismus 5 werden somit durch
eine achsiale Verschiebung des Spannbolzens 12 bzw. durch
eine achsiale Verschiebung gegenüber dem Spannbolzen 12 miteinander
in Eingriff gebracht.
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Anstelle
eines Betätigungshebels 18 könnte auch
eine andere Betätigung, beispielsweise elektrische Betätigung
des Spannmechanismus vorgesehen sein. Anstelle einer Keil- oder
Nockenscheibe 20 könnte auch ein anderer Mechanismus
zur achsialen Verschiebung des Spannbolzens 12 bzw. zur
achsialen Verschiebung von Arretierelementen gegenüber dem
Spannbolzen 12 vorgesehen sein.
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Der
Betätigungshebel 18 ist mittels eines als Mehrkant
ausgebildeten Flächenansatzes 21 des Spannbolzens 12,
wie er in 4 veranschaulicht ist, drehfest
mit dem Spannbolzen 12 verbunden. Statt dessen könnte
der Betätigungshebel 18 zur drehfesten Verbindung
mit dem Spannbolzen 12 beispielsweise auch den Bolzenkopf 22 des
Spannbolzens 12 übergreifen, mit dem Spannbolzen 12 verschweißt sein
oder über eine Rollierung oder ein Rändel am Spannbolzen 12 durch
einen Presssitz mit diesem verbunden sein. Ein entsprechender Spannbolzen 12 ohne
zusätzlich ausgebildeten Flächenansatz 21 ist in 2 veranschaulicht.
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Durch
die drehfeste Verbindung des Betätigungshebels 18 mit
dem Spannbolzen 12 wird dieser beim Öffnen und
Schließen des Spannmechanismus um seine Achse gedreht.
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Auf
dem Spannbolzen 12 ist ein Feststellteil 23 angeordnet.
Dieses befindet sich im Bereich zwischen den Seitenwangen 8, 9 der
Trageinheit 1. Das Feststellteil 23 ist gegenüber
dem Spannbolzen 12 um dessen Achse verschwenkbar auf dem
Spannbolzen 12 angeordnet, günstigerweise indem
wie dargestellt der Spannbolzen 12 eine Öffnung
im Feststellteil 23 durchsetzt.
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Auf
dem Spannbolzen 12 ist weiters ein Federelement 24 angeordnet.
Dieses weist beidseitig des Feststellteils 23 den Spannbolzen 12 schraubenfederartig
umgebende Abschnitte 24a, 24b und einen diese
verbindenden Bügelabschnitt 24c auf, wobei die
Abschnitte 24a, 24b, 24c aus einem durchgehenden
Federdraht bestehen. Die Abschnitte 24a, 24b sind
unverdrehbar mit dem Spannbolzen 12 verbunden, beispielsweise
klemmend, durch Formschluss oder durch Stoffschluss, z. B. Verklebung
oder Punktverschweißung. Der Bügelabschnitt 24c erstreckt sich
durch eine Nut 25 im Feststellteil 23.
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Dadurch
wird das Feststellteil 23 ohne einwirkende äußere
Kraft in einer bestimmten Winkellage gegenüber dem Spannbolzen 12 gehalten
und ist gegen die Rückstellkraft des Federelements 24 aus dieser
auslenkbar.
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An
der Stelleinheit 4 ist weiters ein Gegenfeststellteil 26 gehalten,
und zwar an der parallel zur Achse des Spannbolzens 12 liegenden
oberen Seitenwand 27 der Stelleinheit 4. Das Gegenfeststellteil 26 weist
eine Lasche mit einer Mehrzahl von in Längsrichtung 6 der
Lenksäule bzw. Lenkspindel 2 mit jeweiligem Abstand
aufeinanderfolgenden Eingriffselementen 29 auf diese Eingriffselemente 29 sind
zum formschlüssigen Eingriff des Feststellteils 23 vorgesehen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden diese Eingriffselemente 29 von
durch das Material der Lasche durchgehenden, schlitzförmigen Ausnehmungen
gebildet, in welche eine vorspringende Nase 31 des Feststellteils 23 einführbar
ist. Die Ausnehmungen könnten beispielsweise auch in Form
von nutartigen Vertiefungen oder einfach als gestanzte Löcher
ausgeführt sein.
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Im
geöffneten Zustand des Spannmechanismus 5 ist
das Feststellteil 23 vom Gegenfeststellteil 26 abgehoben,
vgl. 6. Durch die Verdrehung des Spannbolzens 12 beim
Schließen des Spannmechanismus 5 wird das Feststellteil 23 an
das Gegenfeststellteil 26 angedrückt. Hierbei
können zwei Fälle auftreten: Einerseits kann die
gegenseitige Lage zwischen Feststellteil 23 und Gegenfeststellteil 26 (aufgrund
der momentanen Einstellposition der Lenksäule in Längsrichtung)
gerade so sein, dass das Feststellteil 23 in eines der
Eingriffselemente 29 eingreift, sodass sofort ein formschlüssiger
Eingriff zwischen dem Feststellteil 23 und Gegenfeststellteil 26 ausgebildet
wird. Andererseits kann die Nase 31 auf einen Steg zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Eingriffselementen 29 zu liegen
kommen. In diesem Fall wird das Feststellteil 23 durch
die Federkraft des Federelements 24 an das Gegenfeststellteil 26 angedrückt. Sollte
es in der letztbeschriebenen Lage des Feststellteils 23 zu
einem Fahrzeugcrash kommen, durch den die von den Arretierelementen
des Spannmechanismus 5 bewirkte Haltekraft der Stelleinheit 4 gegenüber
der Trageinheit 1 überschritten wird, so würde
eine Verschiebung der Stelleinheit 4 gegenüber der
Trageinheit 1 einsetzen, bis die Nase 31 in den Bereich
oberhalb eines Eingriffselements 29 gelangt, worauf sie
durch die Federkraft des Federelements 24 in Eingriff mit
dem Eingriffselement 29 gebracht wird.
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Entweder
gleich nach dem Schließen des Spannmechanismus 5 oder
zumindest nach einer anfänglichen geringen Verschiebung
der Stelleinheit 4 gegenüber der Trageinheit 1,
welche kleiner als der Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Eingriffselementen 29 ist,
kommt es somit im Crashfall zu einem formschlüssigen Eingriff
des Feststellteils 23 mit dem Gegenfeststellteil 26.
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Im
Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 6 ist
das laschenförmig ausgebildete Gegenfeststellteil 26 derart
mit der Stelleinheit 4 verbunden, dass es unter Energieaufzehrung
gegenüber der Stelleinheit 4 in Längsrichtung 6 der
Lenksäule bzw. Lenkspindel 2 verschiebbar ist.
Hierzu ist ein Schenkel des U-förmigen Gegenfeststellteils 26 über
eine Umbiegung mit einer Aufreißplatte 32 verbunden, welche
ihrerseits starr mit der Seitenwand 27 der Stelleinheit 4 verbunden
ist. Die Aufreißplatte 32 könnte auch
einen Abschnitt der Seitenwand 27 der Stelleinheit bilden.
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Die
Aufreißplatte 32 weist, beispielsweise durch Einstanzungen
gebildete Schwächungslinien 33, 34 auf,
die in 3 und 4 durch strichlierte Linien
angedeutet sind. Dadurch wird eine Aufreißlasche 28 abgegrenzt.
Durch einen ausreichend starken Zug am laschenförmigen
Gegenfeststellteil 26 kann die Aufreißlasche 28 entlang
der Schwächungslinien 33, 34 unter Energiedissipation
mehr und mehr abgerissen werden, wobei sich eine das laschenartige
Gegenfeststellteil 26 fortsetzende Lasche bildet. Zu einem
weiteren Anteil von Energiedissipation kommt es durch die bei der
Verschiebung der Stelle der Umbiegung geleistete Biegearbeit.
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Anstelle
der Ausbildung von Schwächungslinien 33, 34 kann
die Lasche 28a zumindest teilweise als Biegelasche ausgebildet
sein, die von der Grundplatte 32a durch Schlitze bzw. Langlöcher 33a, 34a in einem
vorgesehenen Biegebereich getrennt ist (vgl. 18).
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Darüber
hinaus ist es denkbar und möglich, die beiden Energieabsorptionsmechanismen
zu kombinieren und im Anschluss an die Langlöcher 33a, 34a entsprechende
Schwächungslinien 33, 34 vorzusehen,
die ein kontrolliertes Aufreißen der Aufreißlasche 28 nach
Beendigung der reinen Biegeoperation der Lasche 28a zu
ermöglichen (19).
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Wie
in 20 veranschaulicht ist, können derartige
Energieabsorptionselemente auch parallel auf einer Grundplatte angeordnet
sein, wobei bei jedem Energieabsorptionselement reine Biegeumformungen
oder Biegeumformungen mit anschließenden Zerspanungs-/Aufreißoperationen
oder reine Aufreißoperationen vorgesehen sein können
und bei den einzelnen Energieabsorptionselementen gleiche oder unterschiedliche
Energieabsorptionsmechanismen eingesetzt werden können.
Dabei ist es möglich zwei Energieabsorptionselemente oder
mehr Energieabsorptionselemente parallel auf einer einzigen Aufreißplatt 32 bzw.
Grundplatte 32a vorzusehen oder auf separaten nebeneinander
angeordneten Aufreiß- bzw. Grundplatten vorzusehen.
-
Ein
zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 7 bis 12 dargestellt.
Der Unterschied zum zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
besteht vor allem in der Art der Verbindung des Feststellteils 23 mit
dem Spannbolzen 12. Das Feststellteil 23 ist wiederum
verschwenkbar auf dem Spannbolzen 12 angeordnet. Der Spannbolzen
ist mit einem außen radial vorstehenden Stift 35 versehen,
der in einen Schlitz 36 im Feststellteil 23 eingreift
und bei einer Verschwenkung des Feststellteils 23 gegenüber
dem Spannbolzen 12 sich in diesem verschiebt. Weiters ist
am Spannbolzen 12 ein Federelement 37 in Form
einer Bügelfeder angebracht, wobei Enden des Federdrahtes
in radiale Bohrungen des Spannbolzens 12 ragen. Im geschlossenen
Zustand des Spannmechanismus 5 drückt das sich über das
Feststellteil 23 erstreckende Federelement 37 das
Feststellteil 23 gegen das Gegenfeststellteil 26 (vgl. 10 und 11).
Wenn der Spannbolzen 12 beim Öffnen des Spannmechanismus 5 gedreht
wird (vom dem Bolzenkopf 22 gegenüberliegenden
Ende aus gesehen im Uhrzeigersinn) so wird der Stift 35 mitverschwenkt
und läuft an ein Ende des Schlitzes 36 an (dieses
liegt in 8b etwas unterhalb des Stifts 35),
worauf das Feststellteil 23 verschwenkt und vom Gegenfeststellteil 26 abgehoben
wird.
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Auch
andere Verbindungen des Gegenfeststellteils 26 mit der
Stelleinheit 4, durch welche das Gegenfeststellteil 26 im
Falle eines Fahrzeugcrashes unter Energieaufzehrung gegenüber
der Stelleinheit 4 verschiebbar ist, sind denkbar und möglich. 13 zeigt
beispielhaft eine Ausführungsform, bei welcher an der vom
Feststellteil 23 abgewandten Seite des Gegenfeststellteils 26 ein
Bolzen 38 angebracht ist, der in ein sich in die Längsrichtung 6 erstreckendes Langloch 39 in
der Seitenwand 27 der Stelleinheit 4 erstreckt.
Der Bolzen 38 befindet sich im Ausgangszustand in einem
vergrößerten Bereich des Langlochs 39.
Bei einer Ver schiebung des Bolzens 38 gegenüber
dem Langloch 39 kommt es zu einer Aufweitung des Langlochs 39,
wodurch Energie aufgezehrt wird.
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In
eine Variante zu dieser Ausführungsform, die in 21 veranschaulicht
ist, schliesst sich an das Langloch 39 ein Streifenbereich 39a an,
der beim Einfahren des Bolzens 38 aufgetrennt wird. Auf
diese Weise kann in einem ersten Abschnitt ein erstes Energieabsorptionsniveau
mittels Aufweitung des Langlochs 39 und in einem zweiten
Abschnitt ein zweites Energieabsorptionsniveau mittels der Auftrennung des
Streifenbereichs 39a gezielt eingestellt werden. Es ist
auch naheliegende die Breite des Langlochs über den Verschiebeweg
des Bolzens entsprechend dem gewünschten Verlauf der Energieabsorption
zu variieren. So kann die Breite beispielsweise kontinuierlich gegen
das Ende des Crashwegs verkleinert werden, um eine progressive Energieasorption
zu erreichen.
-
Alternativ
kann der Streifenbereich 39a auch als Langloch mit sehr
schmaler Breite, beispielsweise weniger als die Hälfte
des Durchmessers, bzw. der Dicke des Bolzens 38, dargestellt
sein.
-
Es
ist auch denkbar und möglich, auf die Aufweitung eines
Langlochs 39 völlig zu verzichten und die Energieabsorption
ausschliesslich durch die Auftrennung eines Streifenbereichs 39a darzustellen. Mit
Vorteil ist auf der Ober- oder/und Unterseite des Streifenbereichs 39a eine
Längsrille angeordnet. Zur Einstellung des Energieabsorptionsniveaus
ist die Rille in ihrer Tiefe und/oder Breite entsprechend dimensioniert.
-
Falls
keine energiedissipierende Verschiebung der Stelleinheit 4 gegenüber
der Trageinheit 1 im Crashfall gewünscht ist,
sondern lediglich eine zusätzliche Haltekraft erreicht
werden soll, kann das Gegenfeststellteil 26 starr mit der
Seitenwand 27 der Stelleinheit 4 verbunden sein
oder direkt von dieser gebildet werden. Eine Ausführungsform
einer letzteren Ausbildung ist in 14 dargestellt.
Die Eingriffselemente 29 sind hier direkt in der Seitenwand 27 angeordnet.
-
Beim
in den 15 bis 17 dargestellten Ausführungsbeispiel
umgreift das U-förmig ausgebildete Gegenfeststellteil 26 das
Feststellteil 23. Der die Eingriffselemente 29 aufweisende
Abschnitt liegt an der oberen Seitenwand der Stelleinheit 4 an.
Die Aufreißplatte mit der Aufreißlasche 28 ist
an der von der Lenkspindel abgewandten Seite des Spannbolzens 12 an
der Stelleinheit 4 befestigt.
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Anstelle
einer Aufreißlasche 28 könnte wiederum
beispielsweise eine Biegelasche oder eine Kombination aus einer
Biege- und Aufreißlasche vorgesehen sein.
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In
den verschiedenen zuvor beschriebenen Ausführungsformen
ist das Gegenfeststellteil 26 jeweils an der oberen Seitenwand 27 der
Stelleinheit 4 angeordnet bzw. wird von dieser gebildet.
Stattdessen könnte das Gegenfeststellteil auch an einer
anderen parallel zur Achse des Spannbolzens 12 liegenden
Wand der Stelleinheit 4 angeordnet sein oder von dieser
gebildet werden, beispielsweise von der unteren Seitenwand.
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Die
Eingriffselemente 29 des Gegenfeststellteils 26 könnten
auch anders als in Form von Ausnehmungen ausgebildet sein, wobei
das Feststellteil ein angepasstes Eingriffselement aufweist, um
einen bezogen auf die Längsrichtung 6 der Lenksäule
bzw. Lenkspindel 2 unverschiebbaren Eingriff, insbesondere
formschlüssigen Eingriff, zwischen dem Feststellteil 23 und
Gegenfeststellteil 26 zu ermöglichen. Hierbei
wäre wieder eine über die in die Längsrichtung 6 verlaufende
Längserstreckung des Gegenfeststellteils 26 eine
Mehrzahl von Eingriffspositionen für das Feststellteil 23 vorhanden.
Beispielsweise könnten die Eingriffselemente 29 des
Gegenfeststellteils 26 auch von Zähnen einer Verzahnung
gebildet werden und das Feststellteil 23 mit einer entsprechenden
Gegenverzahnung ausgebildet sein.
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Die
zwischen der Trageinheit 1 und der Stelleinheit 4 in
den dargestellten Ausführungsbeispielen vorhandene Zwischeneinheit 40 könnte
auch entfallen. Die Seitenwangen 8, 9 der Trageinheit 1 könnten dann
im geschlossenen Zustand des Spannmechanismus 5 direkt
an die Stelleinheit 4 beidseitig angedrückt sein.
Die Schwenkachse zwischen der Stelleinheit 4 und der Trageinheit 1 könnte
in diesem Fall beispielsweise auch von einem Kardangelenk gebildet
werden, über welches die Lenkspindel 2 mit einem
weiteren Abschnitt der Lenkspindel verbunden ist. Weiters könnte
diese Schwenkachse auch von einem an der Trageinheit 1 angebrachten
Schwenkbolzen gebildet werden, der ein sich in die Längsrichtung 6 erstreckendes
Langloch in der Stelleinheit 4 durchsetzt.
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Die
Erfindung ist auch bei Lenksäulen einsetzbar, die nur in
Längsrichtung 6 verstellbar sind. Der Spannbolzen 12 könnte
dann in Form von Rundlöchern ausgebildete Öffnungen 10, 11 in
den Seitenwangen 8, 9 der Trageinheit 1 durchsetzen.
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Die über
die obere Seitenwand 27 vorstehenden Abschnitte der Seitenwangen 15, 16 der
Stelleinheit 4 könnten auch entfallen, sodass
der Spannbolzen 12 keine Öffnungen 13, 14 in
der Stelleinheit 4 durchsetzt.
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Denkbar
und möglich wäre es auch, dass das Feststellteil 23 unverschwenkbar
mit dem Spannbolzen 12 verbunden ist und beispielsweise selbst
federelastisch ausgebildet ist. Weiters könnte beispielsweise
eine Ausführung vorgesehen sein, bei der ein Feststellteil 23 unterschwenkbar
mit dem Spannbolzen 12 verbunden ist und beim Öffnen
und Schließen des Spannmechanismus 5 ein Antriebselement,
beispielsweise der Betätigungshebel 18, direkt
auf ein Spannteil, beispielsweise die Keil- oder Nockenscheibe 20,
einwirkt und dieses verdreht. Der Spannbolzen 12 könnte
durch die Drehung des Spannteils von diesem mitgenommen werden und zwar
unter Zwischenschaltung eines Federelements, sodass das Feststellteil 23 im
geschlossenen Zustand des Spannmechanismus 5 von diesem
Federelement an das Gegenfeststellteil 26 angedrückt wird.
-
Weiter
wäre es auch denkbar und möglich die Eingriffselemente
an einem langgestreckten Teil des Feststellteils 23 vorzusehen
und am Gegenfeststellteil eine Nase vorzusehen, die in die Eingriffselemente
eingreift.
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In
allen beschriebenen Ausführungsformen, in denen eine energiedissipierende
Verschiebbarkeit des Gegenfeststellteils gegenüber der
Stelleinheit vorgesehen ist, besitzt die Verschiebbarkeit des Gegenfeststellteils
gegenüber der Stelleinheit einen definierten, vorgegebenen
oder einstellbaren Kraft-Weg-Verlauf. Bei einer in axialer Richtung
der Lenksäule wirkenden Kraft, die so groß ist,
dass es zu einer Verschiebung des Gegenfeststellteils gegenüber
der Stelleinheit kommt, verschiebt sich die Stelleinheit hierbei
günstigerweise in axialer Richtung der Lenksäule.
-
Die
Größe der auf die Stelleinheit in Längsrichtung
der Lenksäule in Richtung zur Fahrzeugfront einwirkenden
Kraft, ab der es zu einer Verschiebung des Gegenfeststellteils gegenüber
der Stelleinheit kommt, ist vorzugsweise kleiner als 10000 N, kann beispielsweise
auch kleiner als 5000 N sein.
-
- 1
- Trageinheit
- 2
- Lenkspindel
- 3
- lenkradseitiges
Ende
- 4
- Stelleinheit
- 5
- Spannmechanismus
- 6
- Längsrichtung
- 7
- Richtung
- 8
- Seitenwange
- 9
- Seitenwange
- 10
- Öffnung
- 11
- Öffnung
- 12
- Spannbolzen
- 13
- Öffnung
- 14
- Öffnung
- 15
- Seitenwange
- 16
- Seitenwange
- 17
- Andruckteil
- 18
- Betätigungshebel
- 19
- Gegenscheibe
- 20
- Nockenscheibe
- 21
- Flächenansatz
- 22
- Bolzenkopf
- 23
- Feststellteil
- 24
- Federelement
- 24a
- Abschnitt
- 24b
- Abschnitt
- 24c
- Bügelabschnitt
- 25
- Nut
- 26
- Gegenfeststellteil
- 27
- Seitenwand
- 28,
28a
- Lasche
- 29
- Eingriffselement
- 30
- Schwenkachse
- 31
- Nase
- 32
- Aufreißplatte
- 32a
- Grundplatte
- 33
- Schwächungslinie
- 33a
- Langloch
- 33b
- Langloch
- 34
- Schwächungslinie
- 35
- Stift
- 36
- Schlitz
- 37
- Federelement
- 38
- Bolzen
- 39
- Langloch
- 39a
- Streifenbereich
- 40
- Zwischeneinheit
- 41
- Seitenwange
- 42
- Seitenwange
- 43
- Längsnut
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 0802104
A1 [0002]
- - WO 2006042604 [0004, 0004]
- - DE 102005052123 B3 [0005]
- - EP 1464560 A2 [0005]
- - US 6139057 A [0006]
- - US 2006/0090586 A1 [0007]
- - WO 2006042604 A1 [0015]