DE4205929A1 - Lenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung und ins­ besondere auf eine Lenkvorrichtung mit teleskopischer Funk­ tionsweise.

Eine Lenkvorrichtung der oben genannten Art ist in der JP- Pat.-Anm. Nr. 63-15 299/1988 (derselben Anmelderin) offen­ bart. Diese bekannte Lenkvorrichtung umfaßt eine feste Halte­ rung, die an einem Bauteil einer Fahrzeugkarosserie befestigt ist, eine drehbar durch die feste Halterung gelagerte statio­ näre Welle, einen mit der festen Halterung für eine axiale Bewegung verbundenen bewegbaren Träger, eine mit der festen Halterung derart gekoppelte bewegbare Welle, daß diese axial mit Bezug zum Träger bewegbar und mit diesem zusammen als eine Einheit drehbar ist, wobei die bewegbare Welle drehbar von dem bewegbaren Träger gelagert ist, und einen Antriebs­ mechanismus, der an der festen Halterung angeordnet sowie mit dem bewegbaren Träger so verbunden ist, um diesen beweg­ baren Träger zusammen mit der bewegbaren Welle in axialer Richtung relativ sowohl zur festen Halterung als auch zur festen Welle zu bewegen. Bei der Lenkvorrichtung nach dem Stand der Technik wird deren Steifigkeit oder Starrheit durch die Reibungskraft hervorgebracht, welche an der Verbindung der festen Halterung und des bewegbaren Trägers oder an der Verbindung der festen und der bewegbaren Welle erzeugt wird. Um die Steifigkeit der Lenkvorrichtung zu erhöhen, ist es folglich erforderlich, die Reibungskraft zu vergrößern, die zwischen der festen Halterung sowie dem bewegbaren Träger oder zwischen der festen und der bewegbaren Welle zur Wirkung kommt. Wenn die Reibungskraft vergrößert wird, dann wird jedoch auch der Gleitwiderstand entsprechend vergrößert, so daß eine glatte, ruhige Verschiebung des bewegbaren Trägers und der Welle nicht erlangt werden kann. Zusätzlich werden die Abmessungen der Lenkvorrichtung, die ein Gleiten des be­ wegbaren Trägers und der Welle bewirkt, größer, wodurch Nach­ teile im Hinblick auf sowohl den Raum als auch die Kosten hervorgerufen werden.

Es ist die primäre Aufgabe der Erfindung, eine Lenkvorrich­ tung zu schaffen, die derart ausgestaltet ist, daß ihre Stei­ figkeit oder Starrheit erhöht wird, ohne jedoch den Wider­ stand gegen ein Gleiten oder Verschieben des bewegbaren Trä­ gers und der Welle zu vergrößern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Lenkvorrichtung für ein eine Karosserie besitzendes Fahrzeug geschaffen, die umfaßt: eine feste Halterung, welche an der Karosserie befestigt ist, eine drehbar von der festen Halterung gelagerte stationäre Welle, einen mit der festen Halterung für eine relative Axial­ bewegung verbundenen bewegbaren Träger, eine von dem bewegba­ ren Träger drehbar gelagerte bewegbare Welle, die mit der festen Welle für eine axiale Bewegung mit Bezug zu dieser festen Welle gekoppelt sowie mit dieser festen Welle als eine Einheit drehbar ist, einen an der festen Halterung an­ gebrachten Antriebsmechanismus, der mit dem bewegbaren Trä­ ger sowie der bewegbaren Welle verbunden ist, um den beweg­ baren Träger sowie die bewegbare Welle axial mit Bezug zu sowohl der festen Halterung als auch der stationären Welle zu bewegen, und einen Regelmechanismus, der die Höhe oder den Wert der zwischen der festen Halterung sowie dem beweg­ baren Träger wirkenden Reibungskraft reguliert und diese Reibungskraft im Normalzustand auf einem Wert hält, welcher die Steifigkeit zwischen der festen Halterung sowie dem be­ wegbaren Träger gewährleistet, der jedoch bei einem Tätigwer­ den des Antriebsmechanismus betätigbar ist, um die Reibungs­ kraft zu vermindern und dadurch den Widerstand gegen eine axiale Relativbewegung der festen Halterung sowie des beweg­ baren Trägers herabzusetzen.

Die Aufgabe und weitere Ziele wie auch die Merkmale und Vor­ teile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeich­ nungen Bezug nehmenden Beschreibung der bevorzugten Ausfüh­ rungsform des Erfindungsgegenstandes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Lenkvorrichtung in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Lenk­ vorrichtung;

Fig. 3 eine Übersichtsdarstellung der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines wesentlichen Teils des Erfindungsgegenstandes;

Fig. 5 den Schnitt nach der Linie A-A in der Fig. 2;

Fig. 6 einen zu Fig. 5 gleichartigen Schnitt während einer Verschiebung innerhalb der Vorrichtung;

Fig. 7 ein Zeitdiagramm zur Arbeitsweise des Regelme­ chanismus;

Fig. 8 ein Zeitdiagramm zur Arbeitsweise eines weiteren Regelmechanismus;

Fig. 9 ein Schaltschema für einen weiteren Regelmechanismus.

Gemäß den Fig. 1-3 ist an einer Ab- oder Losreißhalterung 1 durch eine Lagerbuchse 2 ein Rohrstutzen 3 befestigt, wel­ cher an einem Bauteil einer Fahrzeugkarosserie durch eine Konsole 4 festgehalten ist. Durch die Losreißhalterung 1 wird mittels einer Manschette 5 und der Lagerbuchse 2 eine Teleskop- oder Verschiebehülse 6 axial verschiebbar gehal­ ten. An der Verschiebehülse 6 ist ein Halteteil 7 befestigt, welches über Schrauben 9 einen Kippträger 8 gelenkig oder verschwenkbar lagert. Durch die Losreißhalterung 1 und den Rohrstutzen 3 wird eine untere Hauptwelle 10 drehbar gela­ gert und in gleichartiger Weise lagert der Kippträger 8 eine obere Hauptwelle 12 drehbar. Mit der unteren Hauptwelle 10 ist eine mittlere Hauptwelle 11 verschiebbar verbunden, die durch ein Gelenk 13, das in der Mitte der mittleren Hauptwel­ le 11 in koaxialer Lagebeziehung zu den Schrauben 9 angeord­ net ist, gelenkig an die obere Hauptwelle 12 gekoppelt ist.

An der Losreißhalterung 1 ist ein Verschiebemotor 14 befe­ stigt. Mit der Abtriebswelle dieses Verschiebemotors 14 ist durch ein Reduktionsgetriebe 15 eine von der Losreißhalterung drehbar gehaltene Verschiebespindel 16 verbunden. Das Reduk­ tionsgetriebe umfaßt eine Schnecke 15a und ein Schneckenrad 15b, die an der Losreißhalterung 1 angeordnet sind. An der Verschiebehülse 6 ist fest eine Verschiebemutter 17 ange­ bracht, mit der die Verschiebespindel 16 in Gewindeingriff ist. Wenn bei dieser Anordnung der Verschiebemotor 14 betrie­ ben wird, so dreht die Verschiebespindel 16 über das Reduk­ tionsgetriebe 15. Die Drehung der Verschiebespindel 16 bewirkt eine axiale Verschiebung der Verschiebemutter 17 längs der Verschiebespindel 16 dank des bestehenden Gewindeeingriffs. Somit verschieben sich die Verschiebehülse 6, das Halteteil 7 und der Kippträger 8 zusammen als eine Einheit relativ zur Losreißhalterung 1 sowie zum Rohrstutzen 3 und gleichzeitig führen die mittlere Hauptwelle 11 sowie die obere Hauptwelle 12 als eine Einheit zusammen eine Verschiebebewegung mit Bezug zur unteren Hauptwelle 10 aus, d. h., es wird eine Ver­ schiebe- oder Teleskopfunktionsweise realisiert.

An der Losreißhalterung 1 ist ein Kippmotor 18 befestigt. Eine vom Halteteil 7 drehbar gehaltene Kippspindel 20 ist über ein Untersetzungsgetriebe 19 mit einem an der Losreiß­ halterung 1 angeordneten Schneckenrad 19b sowie einer Schnecke 19a verbunden. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Unter­ setzungsgetriebe 19 und die Kippspindel 20 untereinander durch eine Keilnutverbindung gekoppelt sind, so daß die Kipp­ spindel 20 axial verschiebbar ist, obgleich ihr eine Drehung vom Untersetzungsgetriebe 19 vermittelt wird, um dadurch die oben erwähnte Verschiebefunktionsweise zu ermöglichen. Am Halteteil 7 ist ein Kippmutterbauteil 21 derart angebracht, daß dieses an einer axialen Verschiebebewegung relativ zum Halteteil 7 gehindert ist. Das Kippmutterbauteil 21 steht mit der Kippspindel 20 in Gewindeeingriff und ist mit dem Kippträger 8 durch Schrauben 22 verbunden. Wenn bei dieser Anordnung der Kippmotor 18 arbeitet, so dreht die Kippspindel 20 durch das Untersetzungsgetriebe 19. Durch die Drehung der Kippspindel 20 wird dem Kippmutterbauteil 21 eine axiale Ver­ schiebebewegung mit Bezug zur Kippspindel 20 dank des Gewin­ deeingriffs vermittelt. Da das Kippmutterbauteil an einer axialen Verschiebebewegung relativ zum Halteteil 7 gehindert ist, wird die Antriebskraft vom Kippmutterbauteil 21 durch die Schrauben 22 auf den Kippträger 8 übertragen. Somit führt der Kippträger 8 eine Schwenkbewegung in vertikaler Richtung um die Schrauben 9 mit Bezug auf das Halteteil 7 aus, was auf die Lagebeziehung zwischen den Schrauben 9 und 22 zurück­ zuführen ist, und gleichzeitig schwenkt die obere Hauptwelle 12 in vertikaler Richtung um das Gelenk 13 relativ zur mitt­ leren Hauptwelle 11, d. h., es wird eine Kippfunktionsweise verwirklicht.

Wie die Fig. 3-6 zeigen, ist mit einem Verriegelungsmotor 23 über ein Reduktionsgetriebe 24 ein Riegel- oder Sperrbol­ zen 25 verbunden. Das Reduktionsgetriebe 24 umfaßt eine Schnecke 24a, ein Schneckenrad 24b sowie Stirnräder 24c und 24d. Der Riegelbolzen 25 ist verschiebbar in einer Paßöffnung 26 von Vierkantgestalt gehalten, die in der einen Seite des un­ teren Teils der Losreißhalterung 1 ausgebildet ist, so daß durch die Vierkantgestalt der Paßöffnung 26 eine Drehung des Riegelbolzens 25 verhindert wird. Der Verriegelungsmotor 23 und die Teile 24a, 24b sowie 24c des Reduktionsgetriebes 24 sind in einem Gehäuse 27 aufgenommen, das an der Seite des unteren Teils der Losreißhalterung 1 befestigt ist. Das Bauteil 24d des Reduktionsgetriebes 24 und die Verbindung zwischen diesem Bauteil 24d sowie dem Riegelbolzen 25 sind zwischen der Losreißhalterung 1 sowie dem Gehäuse 27 aufge­ nommen, wobei sie durch eine Buchse positioniert werden, die als ein Lager für das Bauteil 24d dient.

An der unteren Seite einer in der Losreißhalterung 1 ausge­ bildeten Haltebohrung 1a ist ein Raum 28 ausgestaltet, um die Verschiebehülse 6 zu halten, wobei der Raum 28 eine schrä­ ge Bodenfläche 28a besitzt. Innerhalb des Raumes 28 ist ein Druckglied 29 mit einer Schrägfläche 29a, die mit der schrä­ gen Bodenfläche 28a in Gleitberührung ist, angeordnet. Das Druckglied 29 steht mit dem Riegelbolzen 25 in Berührung. Zwischen dem Druckglied 29 und der Verschiebehülse 6 ist ein Druckanlageelement 30 angeordnet, das gegen die Verschiebe­ hülse 6 angedrückt werden kann. Wenn bei dieser Anordnung der Verriegelungsmotor 23 betätigt wird, so verschiebt sich der Riegelbolzen 25 mittels des Reduktionsgetriebes 24, wobei er durch die Losreißhalterung 1 geführt wird. Durch die Ver­ schiebebewegung des Riegelbolzens 25 wird das Druckglied 29 aufgrund der Gleitanlage zwischen den Schrägflächen 28a und 29a in aufwärtiger Richtung verschoben. Die Gleitbewegung des Druckgliedes 29 führt zwangsläufig zu einer Verschiebung des Druckanlagegliedes 30, das fest gegen die Verschiebehül­ se 6 drückt. Auf diese Weise wird die zwischen der Verschie­ behülse 6 und dem Druckanlageelement 30 auftretende Reibungs­ kraft in ausreichender Weise vergrößert, um die geforderte Starrheit der Lenkvorrichtung zu gewährleisten. Wird der Ver­ riegelungsmotor 23 in entgegengesetzter Richtung gedreht, so verschiebt sich der Riegelbolzen 25 zurück (nach rechts in Fig. 5), so daß die Verschiebehülse 6 vom Druck, der durch das Druckanlageelement 30 auf diese aufgebracht wird, entlastet wird (s. Fig. 6). Auf diese Weise nimmt die Reibungskraft, die zwischen der Verschiebehülse 6 und dem Druckanlageelement 30 wirkt, ab, so daß die Verschiebehülse 6 ohne Schwierig­ keiten verschoben werden kann.

Die oben beschriebene Arbeitsweise kann gemäß dem Zeitdia­ gramm von Fig. 7 ausgeführt werden. Das Druckanlageelement 30 wird normalerweise gegen die Verschiebehülse 6 gepreßt, um eine ausreichende Reibungskraft zu erlangen, die die ge­ forderte Steifigkeit oder Starrheit gewährleistet. Wenn der (nicht dargestellte) Schalter für die Verschiebefunktionswei­ se betätigt wird, wird der Verschiebemotor 14 in Gang gesetzt, um den Verschiebebetrieb zu beginnen, und gleichzeitig wird der Verriegelungsmotor 23 betrieben, um die Verschiebehülse 6 von dem durch das Druckanlageelement 30 aufgebrachten Druck zu entlasten und damit die Reibungskraft zu vermindern. Folg­ lich nimmt der Widerstand gegen eine Verschiebung der Ver­ schiebehülse 6 ab, und eine störungsfreie Verschiebefunktions­ weise wird sichergestellt. Im Ansprechen auf ein die Beendi­ gung der Verschiebefunktionsweise anzeigendes Signal wird der Verschiebemotor 14 untätig, während der Verriegelungsmo­ tor 23 arbeitet, um das Druckanlageelement 30 wieder gegen die Verschiebehülse 6 zu pressen.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, die Steifigkeit der Lenkvorrichtung zu erhöhen und gleichzeitig den Gleitwider­ stand zu minimieren. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, eine glatte, störungsfreie Verschiebefunktionsweise zu ver­ wirklichen, während die geforderte Steifigkeit der Lenkvor­ richtung gewährleistet wird.

Die Fig. 8 und 9 zeigen eine andere Art eines Regelmechanis­ mus. In diesem Fall wird eine Zeitdauer, während welcher das Druckanlageelement 30 gegen die Verschiebehülse 6 gepreßt wird, länger angesetzt als eine Zeitdauer, während welcher das Druckanlageelement 30 von der Verschiebehülse 6 gelöst ist. Dadurch wird eine vollständige Reibanlage zwischen dem Druckanlageelement 30 und der Verschiebehülse 6 auch dann gewährleistet, wenn zwischen diesen Teilen aufgrund einer lang andauernden Betriebszeit oder einer ungenauen Ausbildung der Verschiebehülse 6 ein Zwischenraum auftritt. Eine derarti­ ge Betriebsweise, die in den Bewegungsrichtungen des Druckan­ lageelements 30 unterschiedlich ist, kann durch einen Mikro­ prozessor 31 bewerkstelligt werden, der dazu vorgesehen ist, den Verschiebemotor 14 und den Verriegelungsmotor 23 jeweils mittels eines Treiberkreises 33 bzw. eines Treiberkreises 34 bei Schließen eines Schalters an einem (nicht dargestell­ ten) Instrumentenbrett zu betätigen.

Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine spezielle Ausführungsform erläutert wurde, so ist klar, daß die darge­ stellten und beschriebenen Ausführungsformen den Erfindungs­ gegenstand nicht beschränken, sondern dem Fachmann bei Kennt­ nis der vermittelten Lehre Abwandlungen und Abänderungen am beschriebenen Erfindungsgegenstand nahegelegt sind, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims (4)

1. Lenkvorrichtung für ein eine Karosserie besitzendes Fahr­ zeug, welche umfaßt:

• - eine feste Halterung (1), die an der Karosserie befe­ stigt ist,
• - eine drehbar von der festen Halterung (1) gelagerte stationäre Welle (10),
• - einen mit der festen Halterung (1) für eine relative Axialbewegung verbundenen bewegbaren Träger (8),
• - eine von dem bewegbaren Träger (8) drehbar gelagerte bewegbare Welle (12), die mit der festen Welle (10) für eine axiale Bewegung mit Bezug zu dieser festen Welle gekoppelt sowie mit dieser festen Welle (10) als eine Ein­ heit drehbar ist,
• - einen an der festen Halterung (1) angebrachten Antriebs­ mechanismus (14, 15, 16), der mit dem bewegbaren Träger (8) sowie der bewegbaren Welle (12) verbunden ist, um den bewegbaren Träger (8) sowie die bewegbare Welle (12) axial mit Bezug zu sowohl der festen Halterung (1) als auch der stationären Welle (10) zu bewegen, und
• - einen Regelmechanismus (23, 24, 25, 29, 30), der die Höhe der zwischen der festen Halterung (1) sowie dem be­ wegbaren Träger (8) wirkenden Reibungskraft reguliert und diese Reibungskraft im Normalzustand auf einem Wert hält, welcher die Steifigkeit zwischen der festen Halterung so­ wie dem bewegbaren Träger gewährleistet, der jedoch bei einem Tätigwerden des Antriebsmechanismus (14, 15, 16) betätigbar ist, um die Reibungskraft zu vermindern und damit den Widerstand gegen eine axiale Relativbewegung der festen Halterung (1) sowie des bewegbaren Trägers (8) herabzusetzen.

2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Halterung (1) eine schräge Fläche (28a) um­ faßt und daß der Regelmechanismus ein dem bewegbaren Trä­ ger (8) gegenüberliegendes Druckanlageelement (30), ein das Druckanlageelement (30) tragendes Druckglied (29), welches längs der schrägen Fläche (28a) der festen Halte­ rung (1) verschiebbar ist, und Einrichtungen (23, 24, 25) enthält, die das Druckglied (29) längs der schrägen Flä­ che (28a) der festen Halterung (1) und dadurch das Druck­ anlageelement (30) zum bewegbaren Träger (8) hin sowie von diesem weg bewegen.

3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Bewegung des Druckgliedes (29) einen Elektromotor (23) enthalten.

4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Bewegung des Druckgliedes (29) einen Elektromotor (23) und einen diesen Motor derart steu­ ernden Mikroprozessor (31) enthalten, daß eine für eine Bewegung des Druckanlageelements (30) zum bewegbaren Trä­ ger (8) hin benötigte Zeitdauer länger ist als eine für die Bewegung des Druckanlageelements (30) vom bewegbaren Träger (8) weg benötigte Zeitdauer.