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Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung für eine Lenksäulenbaugruppe, die verstellbar in einem U-förmigen Klemmteil gehalten ist, mit einem durch zwei parallele Schenkel des Klemmteils hindurchgehenden Spannbolzen, dessen eines Ende durch ein Axiallager drehbar an einer Außenseite des einen Schenkels abgestützt ist und dessen anderes Ende sich über einen Nockenmechanismus an der Außenseite des anderen Schenkels abstützt, und mit einem Spannhebel, mit dem der Spannbolzen und ein damit drehmomentsteif verbundener Teil des Nockenmechanismus zwischen einer Klemmposition und einer Freigabeposition drehbar sind.
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Ein Beispiel einer solchen Klemmvorrichtung wird in
EP 1 180 466 A2 beschrieben. Die Lenksäulenbaugruppe ist verstellbar in dem Klemmteil aufgenommen und lässt sich durch Schwenken des Spannhebels klemmend in der jeweils eingestellten Position fixieren. Wenn der Spannbolzen in Richtung auf die Klemmposition geschwenkt wird, so werden der Spannbolzen und der damit verbundene Teil des Nockenmechanismus relativ zu einem anderen Teil des Nockenmechanismus gedreht. Die Nocken des Nockenmechanismus laufen dabei derart auf einander auf, dass auf den Spannbolzen eine axiale Kraft ausgeübt wird, die das an dem Axiallager abgestützte Ende gegen das Klemmteil zieht, während der drehfeste Teil des Nockenmechanismus ein Widerlager für den anderen Schenkel des Klemmteils bildet. Die beiden Schenkel des Klemmteils werden dadurch elastisch zusammengedrückt, so dass sie die Lenksäulenbaugruppe klemmend in Position halten. Wenn der Spannhebel wieder in Richtung auf die Freigabestellung geschwenkt wird, so federn die Schenkel des Klemmteils in die Ausgangsstellung zurück.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Bedienungskomfort der Klemmvorrichtung zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine der Drehung des Spannbolzens in zumindest einer Richtung entgegen wirkende Bremse baulich in das Axiallager integriert ist.
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Durch die Bremse wird die Drehung des Spannbolzens insbesondere beim Lösen der Klemmvorrichtung gebremst und verzögert. Dadurch wird verhindert, dass der Spannhebel aufgrund der elastischen Kraft des Klemmteils im Zusammenwirken mit dem Nockenmechanismus ruckartig in die Freigabestellung schwenkt und dabei einen Schlag auf die Hand des Benutzers ausübt. Durch die bauliche Integration der Bremse in das Axiallager wird eine kleinbauende Konstruktion und eine rationelle Fertigung ermöglicht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das Axiallager ist vorzugsweise als Wälzlager ausgebildet, mit rollen- oder kugelförmigen Wälzkörpern, die zwischen zwei parallelen, gegeneinander verdrehbaren Lagerscheiben abrollen.
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In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Lagerscheiben topfförmig ausgebildet, so dass ihre zylindrische Umfangswand zugleich einen als Bremstrommel dienenden Teil der Bremse bildet. Vorzugsweise ist die Umfangswand auf der Seite der Lagerscheibe angeordnet, auf der sich auch die Wälzkörper befinden, so dass die Wälzkörper platzsparend in dem topfförmigen Bauteil aufgenommen sind.
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Die Bremse kann als Klemmrollenbremse ausgebildet sein, mit Klemmrollen (oder Klemmkugeln), die in einem Ringspalt zwischen zylindrischen Wänden der beiden Lagerscheiben des Axiallagers angeordnet sind. An mindestens einer dieser zylindrischen Wände sind Klemmkonturen ausgebildet, die den Spalt für die Klemmrollen in einer Richtung verengen, so dass sich die Klemmrollen verklemmen und bremsend wirken, wenn die Lagerscheiben in der entsprechenden Richtung gegeneinander verdreht werden.
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In einer anderen Ausführungsform ist die Bremse als Schlingfederbremse ausgebildet.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Bremswirkung auch unmittelbar durch die Wälzkörper des Axiallagers erzielt werden. Beispielsweise können dazu an einem Käfig, der die Wälzkörper aufnimmt, Bremskeile gebildet sein, auf welche die Wälzkörper auflaufen, wenn die Lagerscheiben in der entsprechenden Richtung gegeneinander verdreht werden.
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In noch einer anderen Ausführungsform sind in den Zwischenräumen zwischen den Wälzkörpern Klemmkörper angeordnet, die schräg zu der Radialebene des Axiallagers angestellt sind und jeweils mit mindestens einem Ende reibschlüssig an einer der Lagerscheiben anliegen. Die Bremswirkung entsteht dann dadurch, dass, wenn die Lagerscheibe entgegen der Anstellrichtung der Klemmkörper gedreht wird, diese Klemmkörper sich aufrichten und dadurch in dem Spalt zwischen den Lagerscheiben verklemmen.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung einer Lenksäulenbaugruppe und einer zugehörigen Klemmvorrichtung;
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2 einen Schnitt längs der Linie II-II in 1;
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3 einen Teilschnitt durch eine Kombination aus Axiallager und Bremse einer Klemmvorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel;
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4 einen Teilschnitt durch ein Axiallager mit Bremsfunktion gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel bei einer Verdrehung in der Richtung, in der die Bremse wirksam ist;
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5 einen Teilschnitt entsprechend 4, für eine Drehung entgegen der Wirkrichtung der Bremse; und
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6 und 7 Teilschnitte durch ein Axiallager mit Bremsfunktion gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel für entgegengesetzte Verdrehrichtungen.
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In 1 sind als Teile einer Lenksäulenbaugruppe 10 ein Lenkrohr 12 und ein kastenförmiger Befestigungsrahmen 14 gezeigt. Das Lenkrohr 12 nimmt die eigentliche Lenksäule auf, die hier nicht gezeigt ist. Der Befestigungsrahmen 14 ist starr mit dem Lenkrohr 12 verbunden und ist mit seinen gegenüberliegenden Seitenwänden klemmend zwischen zwei Schenkeln 16, 18 eines U-förmigen Klemmteils 20 gehalten, das fest in einer Fahrzeugkarosserie eingebaut ist.
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Ein Spannbolzen 22 geht durch die beiden Schenkel 16, 18 des Klemmteils 20 hindurch und verläuft dabei durch Langlöcher 24 in den Seitenwänden des Befestigungsrahmens 14, so dass die Position der Lenksäulenbaugruppe 10 stufenlos verändert werden kann, wenn die Klemmung gelöst ist.
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An einem Ende des Spannbolzens 22, links in 1, ist eine Mutter 26 befestigt, die sich über ein Axiallager 28 an dem Schenkel 16 des Klemmteils 20 abstützt.
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Am entgegengesetzten Ende des Spannbolzens 22 ist auf der Außenseite des Schenkels 18 des Klemmteils 20 ein Nockenmechanismus 30 angeordnet. Dieser Nockenmechanismus weist einen Nockenring 32 und einen Nockenfolger 34 auf. Der Nockenring 32 ist in einem topfförmigen Gehäuse 36 aufgenommen und fest an dem Schenkel 18 gehalten und bildet eine Serie von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Nocken 38, die jeweils eine Rampe 40, ein Plateau 42 und einen Anschlag 44 aufweisen.
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Der Nockenfolger 34 und ein starr mit diesem verbundener Spannhebel 46 sitzen drehmomentsteif auf dem Spannbolzen 22. Der Nockenfolger 34 bildet eine Serie von Vorsprüngen 48, die sich an dem Nockenring 32 abstützen. 1 zeigt den Nockenfolger 34 und den Spannhebel 46 in einer Klemmposition, in der sich die Vorsprünge 48 jeweils auf dem Plateau 42 des zugehörigen Nockens 38 abstützen. Die Schenkel 16, 18 des Klemmteils 20 sind elastisch nach außen vorgespannt, werden jedoch durch das Axiallager 28 und den Nockenring 32 zusammengedrückt und dadurch gegen den Befestigungsrahmen 14 gespannt.
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Wenn der Spannhebel 46 in der Ansicht gemäß 1 vom Betrachter weg geschwenkt wird, so gleiten die Vorsprünge 48 vom jeweiligen Plateau 42 auf die Rampe 40. Die elastische Kraft des Klemmteils 20 zieht den Nockenfolger 34 axial gegen den Nockenring 38. Die dadurch auf den Nockenfolger 34 ausgeübte axiale Kraft wird aufgrund der Steigung der Rampen 40 in ein Drehmoment umgesetzt, das die Tendenz hat, den Nockenfolger 34 und den Spannhebel 46 weiter in Richtung auf eine Freigabestellung zu verdrehen, in welcher die Vorsprünge 48 dann in den Zwischenräumen zwischen den Nocken 38 liegen.
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Das Axiallager 28 ist als Wälzlager ausgebildet und weist zwei parallele, ringförmige Lagerscheiben 48, 50 auf, zwischen denen in einem Käfig 52 ein Kranz von Wälzkörpern 54 gehalten ist. Die beiden Lagerscheiben 48 und 50 sind topfförmig ausgebildet und weisen jeweils am äußeren Umfangsrand eine zylindrische Umfangswand 56 bzw. 58 auf. Diese Umfangswände 56, 58 bilden miteinander einen ringförmigen Spalt, in dem Klemmkörper 60 aufgenommen sind, die an der Außenfläche der Umfangswand 56 der Lagerscheibe 48 abrollen. Die Innenfläche der Umfangswand 58 der Lagerscheibe 50 ist mit einem Kunststoffmaterial ausgekleidet, das eine Klemmkontur 62 für die Klemmkörper 60 bildet.
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Die Lagerscheibe 48 ist mit einer inneren Umfangswand 64 drehmomentsteif auf dem Spannbolzen 22 gehalten. Die Lagerscheibe 50 ist fest an dem Schenkel 16 des Klemmteils 20 gehalten und greift mit einer inneren Umfangswand 66 (2) mit Spiel in den Zwischenraum zwischen der Umfangswand 64 und dem Käfig 52.
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Die Umfangswände 56 und 58 der Lagerscheiben 48 und 50, die Klemmkörper 60 und die Klemmkontur 62 bilden zusammen eine Bremse 68, die nur in der Drehrichtung der Lagerscheibe 48 und des Spannbolzens 22 wirksam wird, die der Bewegung des Spannhebels 46 in Richtung auf die Freigabeposition entspricht. Durch diese Bremse 68 wird somit beim Lösen der Klemmung die Rückfederbewegung des Spannhebels 46 gedämpft.
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In 2 ist die Einheit aus Axiallager 28 und Bremse 68 in einem axialen Schnitt gezeigt. Insbesondere ist hier der Verlauf der Klemmkontur 62 zu erkennen. Der zwischen dieser Klemmkontur 62 und der Umfangswand 56 der Lagerscheibe 48 gebildete Spalt bildet für jeden Klemmkörper 60 einen Aufnahmeraum, der sich in Uhrzeigerrichtung in 2 keilförmig verjüngt. Wenn die mit dem Spannbolzen 22 verbundene Lagerscheibe 48 im Uhrzeigersinn in 2 gedreht wird, rollen die Klemmkörper 60 an der Klemmkontur 62 ab und treten dabei in den verjüngten Teil des betreffenden Aufnahmeraumes ein, so dass sich die Klemmkraft und dementsprechend die Reibungskraft zwischen den Klemmkörpern 60 und der Kunststoffeinlage erhöht, die die Klemmkontur 62 bildet. Auf diese Weise kommt die Bremswirkung bei der Rückfederbewegung des Spannhebels 46 zustande.
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Da, wie in 1 gezeigt ist, die Rampe 40 einen gekrümmten Verlauf hat, so dass sie fließend in das Plateau 42 übergeht, nimmt die Steigung der Rampe 40 mit zunehmender Entfernung vom Plateau 42 zu. Dementsprechend nimmt auch das auf den Spannhebel 46 wirkende Drehmoment im Verlauf der Lösebewegung zu. Die Klemmkontur 62 der Bremse 68 ist jedoch so angepasst, dass sie diese Zunahme des Drehmoments durch eine entsprechende Zunahme des Bremsdrehmoments kompensiert.
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Bei einer anderen Variante dieser Ausführungsform werden die Kunststoffeinlage, die die Klemmkontur 62 bildet, und die Umfangswand 56 der Lagerscheibe 48 fortgelassen, und stattdessen wird eine Klemmkontur durch die äußere Umfangsfläche des Käfigs 52 gebildet, an der dann die Klemmkörper 60 unmittelbar abrollen.
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Bei noch einer anderen Variante sind in der Umfangswand 56 federnde lamellenartige Ausstellungen vorgesehen, jeweils mit einer winkelartigen Aufkantung am freien Ende. Die Bremswirkung kommt dann dadurch zustande, dass die Klemmkörper 60 auf die federnden Ausstellungen auflaufen und diese elastisch auslenken, bis sie an den Aufkantungen zurückgehalten werden, so dass die Ausstellungen eine erhöhte Klemmkraft und einen erhöhten Reibungswiderstand bewirken.
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3 zeigt in einem radialen Schnitt eine Einheit aus Axiallager 28' und Bremse 68' gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel. Die Bremse wird in diesem Beispiel im wesentlichen durch eine Schlingfeder 70 gebildet, die die Umfangswand 56 der Lagerscheibe 48 umschlingt. Ein Ende 72 der Schlingfeder 70 (rechts in 3) ist einseitig an den Boden der Lagerscheibe 50 angelegt, und das entgegengesetzte Ende 74 greift in eine Kerbe 76 in der Umfangswand 58 der Lagerscheibe 50 ein. Dadurch wird die Federvorspannung erzeugt, die stets eine leichte Reibung zwischen der Schlingfeder 70 und der Umfangswand 56 erzeugt. Über diese anstehende Reibung wird beim Lösen des Spannhebels 46 und der damit einhergehenden Drehung des Spannbolzens 22 und der Lagerscheibe 48 die in dieser Drehrichtung gewickelte Schlingfeder 70 mitgenommen und schlingt sich zunehmend und kraftverstärkend im Wickelsinn enger um die Umfangswand 56, und die Bremswirkung setzt mit einem progressiven Verlauf ein.
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4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Bremse nicht unter Beteiligung einer Umfangswand des Axiallagers gebildet wird, sondern unmittelbar in das Axiallager integriert ist. Gezeigt ist ein Teilschnitt eines Axiallagers 28'' im Bereich eines der Wälzkörper 54. Der Käfig 52 bildet bei dieser Ausführungsform einen Bremskeil 78, auf den der Wälzkörper 54 aufläuft, wenn die Lagerscheibe 48 und der reibschlüssig an der Lagerscheibe 48 gehaltene Käfig 52 in Richtung des Pfeils A in 3 gedreht werden. Die Anordnung ist so gewählt, dass die Lagerscheiben 48 und 50 auch bei gelöstem Spannhebel 46 mit einer gewissen Kraft axial gegeneinander vorgespannt sind. In der Drehrichtung, in der die Wälzkörper 54 auf die Bremskeile 78 auflaufen, kommt daher durch den Reibschluss zwischen den Wälzkörpern 54 und der Lagerscheibe 48 eine Bremswirkung zustande.
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5 illustriert die Situation, in der die Lagerscheibe 48 und der Käfig 52 in der entgegengesetzten Richtung gedreht werden, die durch einen Pfeil B angegeben wird. In diesem Fall bewirkt der Reibschluss mit der Lagerscheibe 50, dass sich der Wälzkörper 54 von dem Bremskeil 78 entfernt und somit eine deutlich geringere Bremswirkung eintritt. Durch geeignete Dimensionierung des Spiels der Klemmkörper 54 in dem Käfig 52 und durch die Form des Bremskeils 78 kann das Bremsdrehmoment an den Drehmomentverlauf des Nockenmechanismus 30 angepasst werden.
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6 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel einen Teilschnitt eines Axiallagers 28''', bei dem eine Bremse 68''' durch einen hebelartigen Klemmkörper 80 gebildet wird, der lose in dem Zwischenraum zwischen zwei Wälzkörpern 54 angeordnet ist und eine zu diesem Zwischenraum im wesentlichen komplementäre Form hat. In dem in 6 gezeigten Zustand bewegen sich die Lagerscheibe 48 und der Käfig 52 nach links in Richtung des Pfeils A, und der Käfig schiebt die Wälzkörper 54 vor sich her. Ein vorzugsweise elastischer Distanzkörper 82 ist in Bezug auf den Klemmkörper außermittig angeordnet und hält den Klemmkörper 80 auf Distanz zu dem schiebenden Wälzkörper 54. Die entgegengesetzten Enden des Klemmkörpers 80 stehen mit den Lagerscheiben 48 und 50 in Reibberührung, so dass auf den Klemmkörper 80 ein Drehmoment wirkt, das die Tendenz hat, diesen im Uhrzeigersinn in 6 zu verdrehen. Dadurch richtet sich der Klemmkörper steiler auf, so dass die Klemmung und damit die Bremswirkung erhöht wird.
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7 zeigt den Zustand bei Bewegung der Lagerscheibe 48 und des Käfigs 52 in der Richtung des Pfeils B. In diesem Fall bewirkt die Reibung an den Lagerscheiben 48 und 50, dass auf den Klemmkörper 80 ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn wirkt, so dass er einen spitzeren Winkel mit den Ebenen der Lagerscheiben 48 und 50 bildet und seine Enden von den Innenflächen der Lagerscheiben abrücken, so dass keine oder zumindest eine geringere Bremswirkung erzielt wird. Der elastische Distanzkörper 82 stellt sicher, dass der Klemmkörper 80 sich wieder aufrichtet, sobald die Bewegung zum Stillstand kommt oder eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung eintritt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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