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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Lenksäulen-Einheit des Typs,
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist (siehe zum
Beispiel DE-A-195 42 472).
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfach herzustellende
und zuverlässige
Anordnung zu schaffen, welche die Verriegelung der Lenksäule in den
beiden zueinander rechtwinklig liegenden Richtungen ermöglicht.
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Zu
diesem Zweck besteht der Gegenstand der Erfindung in einer Fahrzeug-Lenksäulen-Einheit des
vorher beschriebenen Typs, der durch die Merkmale des Patentanspruchs
1 gekennzeichnet ist.
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Die
erfindungsgemäße Einheit
kann ein Merkmal oder mehrere Merkmale der Patentansprüche 2 bis
13 aufweisen.
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Die
Erfindung hat auch ein Kraftfahrzeug zum Gegenstand, welches mit
einer wie oben definierten Fahrzeug-Lenksäulen-Einheit ausgerüstet ist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
von denen:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Lenksäulen-Einheit gemäß der Erfindung
ist;
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2 eine
schematische Explosionsdarstellung der Regulierungs- bzw. Einstellvorrichtung
der Einheit nach 1 zeigt;
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3 eine
Perspektivdarstellung der zusammengebauten Einstellungsvorrichtung
ist;
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4 eine
Endansicht dieser Vorrichtung darstellt;
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5 und 6 perspektivische
Teilansichten der gleichen Vorrichtung sind;
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7 eine
Perspektivansicht der inneren Seite des Höhenflansches zeigt;
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8 eine
Perspektivansicht der inneren Seite eines Montageblechs der Einstellungsvorrichtung
zeigt, das den Flansch aus 7 trägt;
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9 die
Vorrichtung nach 3 und 4 im Aufriss
in schematischer Weise darstellt;
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10 eine
schematische Schnittansicht gemäß der Linie
X-X der 9 zeigt;
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11 eine
perspektivische Darstellung der Hauptbauteile der Einstellungsvorrichtung
ist; und
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12 und 13 Endansichten
sind, welche die Funktion des Verriegelungs- und Freigabestabendes
zeigen.
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Im
Folgenden entsprechen die benutzten Ausrichtungen den üblichen
Richtungen bzw. Orientierungen eines Kraftfahrzeugs.
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Die 1 stellt
schematisch eine Lenksäulen-Einheit 1 mit
einer Lenksäule 2 und
einem Tragaufbau bzw. Trage-Struktur 3 der Säule 2 dar.
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In
klassischer Ausführung
weist die Lenksäule 2 einen
Körper 4 und
eine Lenkwelle 5 auf, die drehbar in dem Körper 4 aufgenommen
ist. Das hintere Ende 6 der Welle 5 ist zur Verbindung
mit einem Lenkrad vorgesehen, und ihr vorderes Ende 7 ist
mit einer Kardangabel 8 zur Verbindung der Welle 5 mit einer
Lenkvorrichtung bzw. Lenk-Mechanismus vorgesehen.
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Der
Tragaufbau 3 ist an dem Aufbau eines Kraftfahrzeugs befestigt.
Er weist an seinem vorderen Abschnitt eine Gelenkvorrichtung 9 der
Lenksäule 2 um
eine Querachse A1 herum und einer Längskulissenführung dieser
Säule auf.
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Hinten
ist der Tragaufbau mit zwei seitlichen Flanschen 10 versehen,
beiderseits eines festen Montageblocks 11 des Körpers 4 angeordnet
sind.
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Die
Einheit 1 weist außerdem
eine Regulierungs- bzw. Einstellvorrichtung der Säule 2 für die Höhe und die
Tiefe auf. Diese Vorrichtung beinhaltet Regulierungsmittel der Winkelposition
der Säule 2 in Bezug
auf die Querachse A1, welche als „Höheneinstellmittel" bezeichnet werden,
denn sie ermöglichen eine
Regulierung bzw. Einstellung im Wesentlichen längs des vertikalen Pfeils F1
der Position des Lenkrads. Die Einstellvorrichtung weist auch Einstellmittel für die im
Wesentlichen vordere/hintere Position des Lenkrads auf (horizontaler
Pfeil F2), welche als „Tiefeneinstellmittel" bezeichnet werden.
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Die
Einheit 1 weist noch Mittel zur Blockierung oder Verriegelung
der Einstellposition und zur Freigabe auf. Diese Mittel weisen einen
soliden Handgriff 12 zur Bedienung über einen Winkelhebel 13 eines
Endes (in diesem Beispiel das linke Ende) eines Verriegelungs- bzw.
Spannstabes 14 auf, dessen Achse A2 parallel zur Achse
A1 verläuft.
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Wie
bekannt ist, durchquert der Verriegelungsstab 14 die Flansche 10 und
den Montageblock 11. Er kann sich in Bezug auf die Flansche 10 nach oben
oder unten bewegen, wobei er durch eine ungefähr vertikal Nut 15 des
Montageblocks 11 zu diesen geführt ist. Weiterhin kann sich
der Körper 4 auf Grund
von zwei ungefähr
horizontalen Nuten 16 des Montageblocks 11 in
Längsrichtung
bewegen, welche von dem Spannstab durchquert sind.
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Der
Verriegelungsstab 14 ist mit einem Verriegelungs-Mechanismus mit Kugeln
oder Nocken verbunden, der von dem Handgriff 12 bedienbar
ist, um die gegenseitige Annäherung
der Flansche 10 und auf diese Weise die Blockierung der
Stellung der Säule 2 durch
Klemmung des Montageblocks 11 zwischen den beiden Flanschen 10 zu
bewirken.
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Die 2 stellt
die unterschiedlichen Teile der Einstellvorrichtung für die Höhe und die
Tiefe dar, die auf einer Seite der Lenksäule angeordnet sind, hier auf
der rechten Seite. Gegebenenfalls kann eine analoge Vorrichtung
symmetrisch auf der linken Seite der Säule vorgesehen sein.
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Diese
Teile sind von innen nach außen
die folgenden: Der mit dem Träger 3 fest
verbundene Flansch 10; ein Höhenflansch 18; eine
Abstandsfeder 19; ein Tiefenflansch 20; eine Kupplungsvorrichtung 21;
eine Scheibe 22; ein Druckkugellager 23; und eine
Mutter 24. Alle diese Bauelemente sind dazu vorgesehen,
von dem freien Endabschnitt des Spannstabs 14 durchdrungen
zu werden, welcher ein Gewindeende 25 zum Einschrauben
in die Mutter 24 aufweist, dem ein Exzenter bzw. Exzentrizität 26 folgt,
dessen größter Durchmesser
mit dem laufenden Durchmesser des Spannstabs identisch ist.
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Der
Flansch weist an jedem Ende seiner Nute 15 einen bogenförmigen Schlitz 27 auf,
dessen Mittelpunkt in der Mitte der Nut liegt.
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Der
Höhenflansch 18 hat
die Gestalt einer rechteckigen Platte, die im Wesentlichen vertikal
verlängert
ist. Diese Platte wird auf halber Breite von einer im Wesentlichen
vertikalen Nut 28 durchquert, und sie weist auf ihrer äußeren Seite
zwei verzahnte Abschnitte bzw. Zonen auf, eine obere 29 und
eine untere 30, welche voneinander durch einen nicht verzahnten
Abschnitt 31 getrennt sind. Die Zähne 32 der Zone 29 sind
um 45° in
einer Richtung geneigt, während
die Zähne 33 der
Zone 30 um 45° in der
anderen Richtung geneigt sind und somit senkrecht zu den Zähnen 32 stehen.
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Wie
aus 2 und 6 ersichtlich ist, ist die Nut 28 in
dem Grund einer Einsenkung 34 eingebracht, die in der äußeren Seite
des Flansches vorgesehen ist. Weiterhin (7 und 8)
weist die hintere oder innere Seite des Flansches zwei gebogene
Vorsprünge 35 auf,
die mit einem Umfangsspiel in den Schlitzen 27 des Flansches 10 aufgenommen sind.
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Der
Tiefenflansch 20 (2 und 5)
ist eine etwas in eine ungefähre
horizontale Richtung verlängerte
Platte, die an ihrem vorderen Ende mit einem Gelenkloch 36 versehen
ist, und auf dem größten Abschnitt
ihrer Länge
mit einer Nut einer Längsführung 37 versehen
ist. Diese Nut ist im Grund einer Längssenkung 38 eingebracht,
die in der inneren Seite des Flansches 20 vorgesehen ist,
wie aus 5 hervorgeht. Die Senkung 38 ist
von einer oberen verzahnten Zone 39 und von einer unteren
verzahnten Zone 40 umrandet. Die Zähne 41 der Zone 39 sind um
45° in der
Richtung geneigt, die es ihnen ermöglicht, in Eingriff mit den
oberen Zähnen 32 des
Flansches 18 zu kommen. Ebenso sind die Zähne 42 um 45° in der anderen
Richtung geneigt, was ihnen ermöglicht,
mit den unteren Zähnen 33 des
Flansches 18 in Eingriff zu kommen.
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Die
Feder 19 besteht aus zwei kreisförmigen Federscheiben, deren
Durchmesser gleich der Weite der Senkungen 34 und 38 der
beiden Flansche und gleich dem Durchmesser der Rundungen der Enden dieser
Senkungen ist. Auf diese Weise ist die Feder 19 in einer
Kulissenführung
in den beiden Senkungen aufgenommen.
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Die
Kupplungsvorrichtung 21 ist eine rechteckige Platte, die
auf ihrer inneren Seite in jeder Ecke mit einem Ansatz 43 ausgerüstet ist.
Der horizontale Abstand dieser Ansätze ist gleich der Breite des
Flansches 18, während
ihr vertikaler Abstand gleich der Breite des Flansches 20 ist.
In seiner äußeren Seite (2 und 12 bis 13)
weist die Vorrichtung 21 eine Senkung 44 auf,
welche eine Blattfeder 45 in einer allgemeinen Form eines
C aufnimmt. Der obere Abschnitt bzw. Arm des C weist selbst eine
Gestalt eines abgeflachten U mit einem horizontalen Innensteg 46 auf
und passt sich der oberen Seite der Senkung an. Der untere, geradlinige
Arm 47 des C stützt
sich über
zwei Vorsprünge 48 ausladend
ab, die auf der unteren Seite der Senkung vorgesehen sind. Der Boden
dieser Senkung weist übrigens
ein zentrales Loch 49 auf, dessen Durchmesser größer ist
als der des Spannstabs 14. Die Geometrie ist dergestalt
ausgebildet, dass sich der zentrale Abschnitt des Arms 47 und
der Innensteg 46 im Wesentlichen im gleichen vertikalen
Abstand d zur Achse des Lochs 49 befinden.
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Im
zusammengebauten Zustand der so erläuterten Vorrichtung ist der
Flansch 18 gegen die Außenseite des Flansches 10 mit
einem begrenzten Spiel eines winkligen Spielraums dank der Vorsprünge 35 und
Schlitze 27 angebracht. Der Flansch 20 ist über sein
Loch 36 auf einem auf dem Montageblock 11 der
Lenksäule
hervorstehenden Gelenkzapfen (nicht dargestellt), gelenkig befestigt.
Die Feder 19 ist in den gegenüber stehenden Senkungen 34 und 38 der
beiden Flansche aufgenommen, und ein aufeinander Senkrechtstehen
der Nuten 28 und 37 dieser beiden wird durch die
vier Ansätze 43 der
Kupplungsvorrichtung gewährleistet,
welche folglich ein Längsgleiten
der beiden Flansche ermöglicht.
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Der
Spannstab 14 durchdringt aufeinander folgend die Nut 15,
die Nut 28, eine zentrale Öffnung der Feder 19,
die Nut 37, das Loch 49 (mit Spiel), ein zentrales
Loch der Scheibe 22 und ein zentrales Loch des Druckkugellagers 23,
und sein Ende 25 ist in die Mutter 24 eingeschraubt.
Der Exzenter 26 ist in der Senkung 44 der Vorrichtung 21 eingesetzt
(2 und 13).
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Wenn
der Griff 12 in der Entriegelungsrichtung f der 1 betätigt wird,
verstellt sich der Spannstab mittels seines Nockenmechanismus 17 oder
eines analogen nach rechts unter der Wirkung der Feder 19.
Die letztere drückt
dann die beiden Flansche 18 und 20 (4)
in einem ausreichenden Maß auseinander, damit
die Zähne
der beiden Flansche außer
Eingriff kommen. Es ist dann möglich, das
Lenkrad in der Höhe
und/oder in der Tiefe zu verstellen, ohne dass die Zähne der
beiden Flansche untereinander in Eingriff sind.
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Wenn
das Lenkrad in der Höhe
verstellt wird, nimmt der Spannstab 14 den Flansch 20 nach
oben oder nach unten hin mit sich mit, wobei sich dieser im Wesentlichen
parallel zu ihm selbst verstellt, indem er gleichwohl leicht um
die vordere Achse A1 zur gleichen Zeit wie der Körper 4 der Lenksäule schwenkt. In
dieser Bewegung wird der Spannstab von der Nut 28 des Flansches 18 geführt. Die
Vorrichtung 21 und die Feder 19 werden durch diese
Bewegung nach oben oder nach unten hin mitgenommen, wobei sie geführt werden,
die erste durch das Zusammenwirken ihrer Ansätze 43 mit den Seiten
des Flansches 18, die zweite durch die Senkung 34 desselben
Flansches.
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Es
ist zu anzumerken, dass der Flansch 18 senkrecht zum Flansch 20 bleiben
kann, welche Winkelstellung des letzteren auch immer um die Achse A1
eingenommen ist, was dank der Möglichkeit
des weiter oben aufgezeigten Winkelspielraums gegeben ist.
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Wenn
das Lenkrad in der Tiefe verstellt wird, nimmt die Lenksäule den
Flansch 20 nach vorn oder nach hinten mit sich mit, und
der Spannstab verstellt sich einfach in Bezug auf diesen letzteren
längs der Nut 37.
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Wenn
die eine oder andere dieser Bewegungen bzw. Verstellungen oder eine
Kombination der beiden das Lenkrad in seine gewünschte Stellung gebracht hat,
betätigt
der Benutzer den Handgriff 12 in der Verriegelungsrichtung
f' (1),
wodurch die Mutter 24 nach links gezogen wird. Mittels
der Vorrichtungen 21 bis 23 wird der Flansch 20 gegen
den Flansch 18 gedrückt,
wobei die Feder 19 zusammengedrückt wird. In vier Bereichen 50 bis 53 (9 und 10)
kommen Zähne
jedes Flansches mit zugeordneten Zähnen des anderen Flansches
auf beiden Seiten der Senkungen 34 und 38 in Eingriff.
Die beiden oberen Bereiche 50 und 51 weisen Zähne auf, die
um 45° in
eine Richtung geneigt sind, und die beiden anderen Bereiche weisen
Zähne auf,
die um 45° in
die andere Richtung geneigt sind, wodurch die relative Blockierung
der beiden Flansche vollständig und
sehr zuverlässig
ist.
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Der
Exzenter 26 des Spannstabs steht in Zusammenwirkung mit
der Feder 45 der Vorrichtung 21 und ermöglicht es,
jede Situation „Zahn
auf Zahn" zu vermeiden,
in welcher die Blockierung nicht wirksam sein würde.
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Dazu
entspricht die Entriegelungsstellung des Spannstabs dieser der 12,
in welcher der Exzenter horizontal, ohne Kontakt mit der Feder 45 ausgerichtet
ist. Bei der Verriegelungsdrehung des Spannstabs kommt der Exzenter
gleichzeitig in Kontakt mit den Abschnitten 47 und 49 der
Feder, aber da der obere Arm des C deutlich weniger gespannt ist, gibt
dieser mehr nach, was eine leichte Relativbewegung der Vorrichtung 21 und
somit des Flansches 20 nach unten hin in Bezug auf den
Spannstab hervorruft. Dieser auf den Flansch 20 aufgebrachte
vertikale Druck gewährleistet
in Kombination mit der Druckbetätigung
nach links ein korrektes Eingreifen der Zähne der vier Bereiche 50 bis 53,
welche Position der Lenkradeinstellung in den beiden gewünschten Richtungen
auch immer es sein mag.
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Es
ist anzumerken, dass die um das Loch 36 schwenkbare Anbringung
des Flansches 20 es ermöglicht,
einen wirkungsvollen Eingriff der Zähne zu gewährleisten, während der
frei Winkelspielraum des Flansches 18 in Bezug auf den
Flansch 10 es diesem Flansch 18 ermöglicht,
dieser Schwenkbewegung bei dem Eingriff zu folgen.