DE3638162C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenksäule für Kraftfahr­ zeuge mit verstellbarer Neigung des Lenkrades der Gattung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Lenksäule mit diesen Merkmalen ist aus der DE-OS 35 32 102 bekannt. Bei dieser Ausbildung wird die Gewindespindel durch den Elektromotor unmittelbar angetrieben, während die Gewindemutter in dem oberen Gehäuseteil verdrehbar geführt ist. Die bekannte Ausbildung ist Teil eines umfangreichen Steuersystems für die Lage des Lenkrades eines Kraftfahrzeuges und dient dem Ziel der Minimierung der Verstellkräfte, wenn beim Einstellen des Lenkrades als Körperteil oder ein anderer Gegenstand durch Unachtsamkeit eingeklemmt wird.

Es sind außerdem in der Länge verstellbare Lenksäulen mit einem motorischen Antrieb aus der DE-PS 33 18 935 bekannt. Das die Lenkspindel umgebende Gehäuse ist als zweiteiliges Mantelrohr ausgebildet, dessen oberes Teil axial verschiebbar in dem unteren, an der Karosserie befestigten Teil angeordnet und wobei auch die Lenkspindel entsprechend teleskopierbar ist. Der Verstellantrieb besteht aus einem in der Drehrichtung umkehrbaren Elektromotor, der über ein Getriebe eine karosserieseitig gelagerte Schnecke antreibt, wobei diese Schnecke durch eine Öffnung des unteren Mantelrohrteiles in eine Verzahnung an dem Mantel­ rohrteil eingreift, der in dem unteren axial beweglich geführt ist.

Aufgabe der Erfindung ist jedoch die Ausbildung eines motorischen Verstellantriebes zur Einstellung der Neigung des Lenkrades von Kraftfahrzeugen mit einem verringerten Herstellungsaufwand und ohne Vergröße­ rung der beweglichen Massen am verstellbaren Kopf der Lenksäule.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Ausbil­ dungsmerkmale nach dem Kennzeichen des Patent­ anspruches 1 gelöst.

Die gelenkige Verbindung der Gewindespindel mit dem Kopfteil der Lenksäule und die Kopplung der Gewindemutter mit dem an dem unteren Teil der Lenksäule befestigten Antriebsmotor begünstigt die Lösung der Aufgabenstellung.

Gegenüber dem Stand der Technik wird durch die Erfindungsmerkmale ein motorischer Antrieb zum Verstellen der Neigung des Lenkrades in Kraftfahrzeugen realisiert, wie er an sich bei Längen­ bzw. Höhenverstellung des Lenkrades schon länger bekannt ist. Als besonderer Vorteil ist jedoch zu werten, daß durch die Anordnung der Bauteile des motorischen Antriebes keine Vergrößerung der beweglichen Massen des Lenksäulenkopfes, also der bei der Einstellung des Lenkrades beweglichen Teile, erfolgt. Es werden keine besonderen Mittel zur Festsetzung der eingestellten Neigungslage benötigt, weil zwischen der Gewindeschraube und der Gewindemutter Selbsthemmung eintritt, die nur durch Aufwendung von Antriebskräften überwunden werden kann.

Für Lenksäulen, bei denen lediglich eine Neigungs­ verstellung, jedoch keine Höhenverstellung vorgesehen ist, wird eine Ausbildung bevorzugt, bei der die Gewindeschraube mit ihrer Längsachse quer zur Längsachse der Lenkspindel, vorteilhaft etwa senk­ recht dazu, angeordnet ist, so daß ihre Gelenk­ verbindung mit dem oberen Gehäuseteil von dem Kreuzgelenk in Richtung der Längsachse der Lenk­ spindel einen Abstand aufweist und vorteilhaft unterhalb der Kippachse des Kreuzgelenkes liegt. Der Gewindebolzen bewegt sich dann bei Betätigung des motorischen Antriebes etwa senkrecht zur Längsachse der Gewindespindel, so daß mit besonders geringem baulichen Aufwand ein motorisch betätigbarer Verstellantrieb für die Neigungsverstellung des Lenkrades realisiert werden kann. Als Antriebsmotor sind elektrische Getriebemotoren besonders geeignet.

Im Hinblick auf die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung sieht eine bevorzugte Ausführungs­ form vor, daß die Gewindeschraube eine Gewindemutter mit einer Außenverzahnung durchsetzt, in die die Verzahnung eines von dem Motor über ein Schneckengetriebe antreibbaren Zahnrades eingreift. Dies hat den Vorteil, daß auch im Bereich des Getriebes eine Selbsthemmung eintritt.

Die Erfindungsmerkmale sind mit gleichem Vorteil auch in Verbindung mit Lenksäulen anwendbar, die neben einer Verstellmöglichkeit für die Neigung des Lenkrades auch eine Verstellmöglichkeit für die Höhe des Lenkrades, das heißt für die Länge der Lenksäule, aufweisen. Bei solchen, in der Länge teleskopier­ baren Lenksäulen wird die Gewindeschraube bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform mit ihrer Längs­ achse parallel zur Längsachse der Lenkspindel angeordnet, wobei zwischen ihrer Lagerung am unteren Gehäuseteil und dem Antriebsmotor ein längenveränder­ bares Zwischenglied vorgesehen ist, welches die Längenverstellung der Lenksäule kompensiert. Vor­ teilhaft ist ein Zwischenglied aus einem Mehrkantzapfen und einer korrespon­ dierenden Hülse, in die der Mehrkantzapfen axial verschiebbar eingreift.

Da sich das Lenkrad mit dem oberen Teil des Gehäuses bei der Neigungsverstellung im wesentlichen auf einer Kreisbahn bewegt, die Gewindeschraube bei ihrer Verstellung jedoch linear, ist zwischen der Gelenk­ befestigung der Gewindeschraube und dem oberen Gehäuseteil eine Gelenklaschenverbindung vorgesehen, die die Abweichung der Linearbewegung des Gewindebolzens von der Kreisbewegung des oberen Gehäuseteiles kompensiert. Zur Kompensation solcher Bewegungsabweichungen sind jedoch auch andere Mittel des Maschinenbaus technisch möglich. Für die bevorzugte Ausbildung mit Gelenklaschen zur Kompensation der Bewegungsabweichungen wird der Vorteil geltend gemacht, daß dadurch gleichzeitig ein Spielausgleich mit einfachen Mitteln geschaffen werden kann, um den Verstellantrieb trotz der Bewegungsmöglichkeiten spielfrei zu gestalten. Dieser Spielausgleich erfolgt bei einer besonderen Ausführungsform durch eine Feder, die die Gelenkverbindung der Gewindeschraube mit der Gelenklasche und die Gelenkverbindung der Gelenklasche mit dem oberen Gehäuseteil in Streckrichtung belastet. Günstig ist eine Anordnung, bei der die Gelenklasche innerhalb einer Schraubenfeder angeordnet ist, die die Gelenkverbindungen in Streckrichtung belastet. Solche Mittel zur Neigungsverstellung des Lenkrades wirken unabhängig von Mitteln zur Längenverstellung der Lenksäule und behindern diese Längenverstellung in ihrer Wirkung nicht.

Schließlich ist anzumerken, daß die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mittel zur motorischen Verstellung der Neigung eines Lenkrades bei Lenksäulen der beschriebenen Gattung ggf. auch nachträglich montierbar sind.

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Lenksäule mit Mitteln zur Verstellung der Neigung des Lenkrades,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 um 90 Grad ver­ setzte Draufsicht,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Lenksäule mit Mitteln zur Längenverstellung und zur Verstellung der Neigung des Lenk­ rades und

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 3 um 90 Grad ver­ setzte Darstellung, teils in Draufsicht, teils im Schnitt.

In den Ausführungsbeispielen bezeichnet 1 das obere Ende der Lenkspindel, 2 das untere Ende der Lenkspindel, 3 das obere Gehäuseteil und 4 das untere Gehäuseteil, welches als Mantelrohr ausgebildet ist. Die beiden Teile 1 und 2 der Lenkspindel sind in dem Bereich zwischen den beiden Teilen 3 und 4 des Gehäuses durch ein Kreuzgelenk 5 miteinander verbunden, welches eine quer zur Längsachse 6 etwa horizontal liegende Kippachse 7 aufweist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind auch das obere Gehäuseteil 3 und das untere Gehäuseteil 4 gelenkig miteinander verbunden, wobei die Gelenkachse mit der Kippachse 7 des Kreuzgelenkes 5 der Lenkspindel zusammenfällt. Auf dem oberen freien Ende des oberen Teiles der Lenkspindel 1 wird das nicht dargestellte Lenkrad befestigt. Das untere Gehäuseteil 4 ist karosserieseitig festgelegt und somit in der Lage unveränderbar im Kraftfahrzeug verankert. Der Verstellantrieb besteht aus einem in der Drehrichtung umkehrbaren Elektromotor 8, der ortsfest verankert, vorteilhaft an dem unteren Gehäuseteil 4, befestigt ist. Das Drehmoment des Antriebsmotors S wird mittels eines Schneckengetriebes 9 an sich bekannter Bauart auf die äußere Verzahnung 10 einer Gewindemutter 11 übertragen, die zentral von einer Gewindeschraube 12 durchsetzt ist, welche sich mit ihrer Längsachse 13 quer zur Längsachse 6 der Lenkspindel erstreckt. Diese Gewindeschraube 12 ist mit dem einen Ende über Gelenklaschen 14 gelenkig mit einer nach unten gerichteten Verlängerung 15 des oberen Gehäuseteiles 3 verbunden, wobei diese Ausbildung einseitig oder beidseitig mit einer etwa gabelförmigen Umschließung des unteren Gehäuseteiles 4 vorgesehen sein kann. In Bezug auf die Kippachse 7 und die dazu kreisförmige Bewegung des oberen Gehäuseteiles 3 mit den darin gelagerten oberen Teil der Lenkspindel 1 ist die Gewindeschraube 12 mit ihrer Längsachse 13 etwa tangential angeordnet, so daß sie von der Kippachse 7 einen Abstand aufweist, der günstige Hebelübersetzungen bei der Verstellung ermöglicht, so daß einerseits auf möglichst geringe Kräfte in den Bauteilen und andererseits auf geringen Raumbedarf für den Einbau Rücksicht genommen werden kann. Die Kreisbewegung der Gelenkverbindung zwischen der Gelenklasche 14 und dem Hebel 15 um die Achse 7 wird durch die Gelenklaschen 14 kompensiert, wenn die Gewindeschraube 12 bei der Verstellung sich gradlinig bewegt. Je nach der Drehrichtung des Antriebsmotors 8 kann eine Neigungsverstellung des Lenkrades in der einen oder anderen Richtung durchgeführt werden. Eine Fixierung der eingestellten Position ist wegen des selbsthemmenden Ineinandergreifens der Gewindespindel 12 und der Gewindemutter 11 einerseits sowie der Getriebeteile des Schneckengetriebes andererseits nicht erforderlich.

In den Ausführungsbeispielen 3 und 4 ist die Anwendung der Erfindungsmerkmale in Verbindung mit einer Lenksäule dargestellt, bei der neben einer Neigungsverstellung des Lenkrades auch eine Höhenverstellung desselben möglich sein soll. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das untere Gehäuse axial verschiebbar in einem äußeren Mantelrohr 16 geführt, welches an seinem oberen Ende mit einem Flansch 17 an Teilen des Armaturenbrettes und mit seinem unteren Ende mit einem Flansch 18 an einer Querwand der Karosserie befestigt ist. Das radiale Spiel zwischen dem axial verschiebbaren unteren Gehäuseteil 4 und dem äußeren Mantelrohr 16 wird durch Druckstücke 22 unter Federbelastung ausgeglichen, wie es an sich bekannt ist. Für die axiale Verstellung des unteren Gehäuseteiles 4 in dem Mantelrohr 16 sind beliebige bekannte Mittel verwendbar.

Die Verstellung der Neigung des auf dem oberen Ende des oberen Teiles 1 der Lenkspindel ist die Gewindeschraube 12 bei diesem Ausführungsbeispiel mit ihrer Längsachse 13 etwa parallel zur Längsachse 6 des unteren Endes 2 der Lenkspindel angeordnet. Zur Kompensation der Längenverstellung zwischen dem unteren Gehäuseteil 4 und dem äußeren Mantel 16 ist jedoch zwischen der Gewindeschraube 12 und dem Getriebe 9 mit dem Antriebsmotor 8 ein längenveränderbares Zwischenglied vorgesehen, welches auf einem Mehrkantzapfen 19 und einer diesen umschließenden Hülse 20 vorgesehen, in die der Mehrkantzapfen 19 axial verschiebbar, jedoch unverdrehbar, eingreift. Die Gewindemutter 11 ist bei diesem Beispiel einstückig mit der Hülse 20 und ebenfalls langgestreckt ausgebildet und, wie im Falle des Beispieles der Fig. 1 und 2, an dem unteren Gehäuseteil 4 drehbar gelagert. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine glockenförmige Erweiterung 21 am oberen Ende des unteren Gehäuseteiles 4, welche das Lager für die Gewindemutter 11 aufweist. Das dem Mehrkantzapfen 19 gegenüberliegende Ende der Gewindeschraube 12 ist über die Gelenklasche 14 gelenkig mit einem Ansatz des oberen Gehäuseteiles 3 verbunden, wobei wenigstens zwei Lagerstellen vorgesehen sind, um die lineare Bewegung der Gewindeschraube 12 gegenüber der bogenförmigen Bewegung des oberen Gehäuseteiles 3 zu kompensieren. Die Gelenklasche 14 ist innerhalb einer Schraubenfeder 23 angeordnet, die sich einerseits gegen den Ansatz am oberen Gehäuseteil 3 und andererseits gegen eine Ringschulter an der Gewindeschraube 12 abstützt und somit die Verbindungsgelenke der Gelenklasche 14 in Streckrichtung belastet, wobei die Federkräfte ausreichend bemessen sind, um die Gelenke für den Verstellantrieb spielfrei zu gestalten. Dazu ist die eine Lagerstelle der Gelenklasche 14 außerhalb der Längsachse 13 der Gewindeschraube 12 angeordnet, so daß die Schraubenfeder 23 stets ein Drehmoment auf die Gewindeschraube 12 ausübt und diese spielfrei in dem Gewinde der Schraubenmutter 11 hält. Falls bei einer Neigungsstellung beide Anlenkungen der Gelenklasche 14 in der Längsachse 13 liegen, befinden sich die beiden Stützflächen der Schraubenfeder 23 nicht planparallel zueinander und die Stützfläche am oberen Gehäuseteil 3 auch nicht im rechten Winkel zur Längsachse 13, so daß ebenfalls ein Drehmoment auf die Gewindeschraube 12 ausgeübt wird.

Claims (9)

1. Lenksäule für Kraftfahrzeuge mit verstellbarer Neigung des Lenkrades, bei der ein Kreuzgelenk ein das Lenkrad tragendes Kopfteil mit dem unteren Schaftteil einer Lenkspindel verbindet, die in einem zweiteiligen Gehäuse drehbar gelagert sind, dessen unteres Teil an der Karosserie und dessen oberes Teil mittels eines motorischen Spindelantriebes aus einer Gewindeschraube und einer von der Gewindeschraube durchsetzten Gewindemutter an dem unteren Gehäuseteil um eine quer zur Längsachse der Lenkspindel angeordnete Kippachse einstellbar befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeschraube (12) gelenkig mit dem oberen Gehäuseteil (3) verbunden und die Gewindemutter (11) durch einen am unteren Gehäuseteil (4) befestigten Motor (8) antreibbar ist.

2. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gewindemutter (12) eine Außenverzahnung (10) aufweist, in die die Verzahnung eines von dem Motor (8) über ein Schneckengetriebe (9) antreibbaren Zahnrades eingreift.

3. Lenksäule nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeschraube (12) mit ihrer Längsachse (13) etwa rechtwinklig zur Längsachse (6) der Lenkspindel angeordnet ist.

4. Lenksäule nach den Ansprüchen 1 und 2, insbe­ sondere mit teleskopierbarer Länge, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gewindeschraube (12) mit ihrer Längsachse (13) etwa parallel zur Längsachse (6) der Lenkspindel angeordnet ist und zwischen ihrer Lagerung am unteren Gehäuseteil (4) und dem Antriebsmotor (8) ein längenveränderbares Zwischenglied (19, 20) aufweist.

5. Lenksäule nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zwischenglied aus einem Mehrkantzapfen (19) und aus einer korrespondierenden Hülse (20) besteht, in die der Mehrkantzapfen (19) axial verschiebbar eingreift.

6. Lenksäule nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mehrkantzapfen (19) mit dem Abtrieb eines Getriebemotors (8, 9) fest verbunden und die Hülse (20) koaxial zu der Gewindeschraube (12) an der Gewindeschraube (11) befestigt ist.

7. Lenksäule nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenk­ verbindung der Gewindeschraube (12) mit dem oberen Gehäuseteil (3) Gelenklaschen (14) und wenigstens zwei gelenkige Lagerstellen aufweist, von denen eine außerhalb der Längsachse (13) der Gewindeschraube (12) angeordnet ist.

8. Lenksäule nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung der Gewin­ deschraube (12) mit dem oberen Gehäuseteil (3) durch eine Feder (15) in Streckrichtung belastet ist.

9. Lenksäule nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gelenklasche (14) innerhalb einer Schraubenfeder (15) angeordnet ist, die sich einer­ seits gegen das obere Gehäuseteil (3) und andererseits gegen eine Schulter an der Gewindeschraube (12) abstützt.