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Die vorliegende Erfindung betrifft eine höheneinstellbare Lenkvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Herkömmliche höheneinstellbare Lenkvorrichtungen der erwähnten Art, wie
sie beispielsweise durch die US-A 3 252 350 beschrieben werden, umfassen
solche, die einen Ansatz, der am Aufbau des Fahrzeugs befestigt ist, einen
Schwenkansatz, der schwenkbar am festen Ansatz angebracht ist, und einen
Schwenk-Elektromotor aufweisen, der an dem festen Ansatz angebracht ist
und den schwenkbaren Ansatz mit seiner Drehung schwenkt. Eine untere
Lenkwelle ist durch eine untere Säule an dem festen Ansatz abgestützt, und
eine obere Lenkwelle ist durch eine obere Säule an dem schwenkbaren
Ansatz abgestützt. Die untere Lenkwelle ist mit der oberen Lenkwelle durch ein
Kreuzgelenk verbunden, dessen Zentrum auf der Mittellinie des Gelenks
liegt das den schwenkbaren Ansatz abstützt. Ein Lenker ist an dem oberen
Ende der oberen Lenkwelle angebracht. Wenn der Motor eingeschaltet wird,
schwenkt er den schwenkbaren Ansatz und verschiebt damit das Lenkrad.
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Bei der beschriebenen höheneinstellbaren Lenkvorrichtung ist es
erforderlich, die Drehzahl des Motors zu reduzieren und die Drehbewegung weiterhin
in eine Schwenkbewegung des schwenkbaren Ansatzes umzusetzen.
Herkömmlicherweise werden Zahnräder für die Drehzahlreduktion verwendet.
Zahnrad-Reduktionseinrichtungen geben ein starkes Geräusch ab und haben
den Nachteil, daß die Zahnräder und anderen Komponenten mit hoher
Präzision hergestellt werden müssen. Weiterhin besteht der Nachteil, daß bei
Belastung des Lenkrades die Kraft auf die Antriebsseite übertragen und der
Motor rückwärts gedreht wird.
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Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die obigen
Nachteile zu überwinden und eine motorbetätlgte schwenkbare Lenkeinrichtung
zu schaffen, die mit vermindertem Geräusch betrieben werden kann und
nicht der Wahrscheinlichkeit unterliegt, daß der Motor rückwärts gedreht
wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die schwenkbare Lenkvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs
1.
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Mit der schwenkbaren Lenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die
Drehung des Elektromotors einer Drehzahlreduktion mit Hilfe eines
Zahnriemens unterworfen. Dies verringert das Geräusch. das während des Betriebes
erzeugt wird. Bei Verwendung des Riemens ist es nicht erforderlich, die
Bauteile der Reduktionseinrichtung mit hoher Präzision herzustellen, so daß die
Vorrichtung in Stückzahlen bei verringerten Kosten produziert werden kann.
Die Anordnung, bei der die Drehung des Motors in die Schwenkbewegung
des schwenkbaren Ansatzes mit Hilfe einer Spindelmutter und einer
Gewindespindel umgewandelt wird, vermeidet die Wahrscheinlichkeit, daß der
Motor rückwärts gedreht wird, selbst wenn das Lenkrad belastet wird.
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Fig. 1 ist eine teilweise aufgebrochene Draufsicht und zeigt
eine schwenkbare Lenkvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 2 ist eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des
seIben Gegenstandes;
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Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie III-III in
Fig. 2;
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Fig. 4 Ist ein vergrößerter Schnitt entlang der Linie IV-IV in
Fig. 2;
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Fig. 5 ist ein Schnitt enUang der Linie V-V in Fig. 3;
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Fig. 6 ist ein vergrößerter Schnifl entlang der Linie VI-VI in
Fig. 1;
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Fig. 7 ist eine Seitenansicht zur Veranschaulichung der
Arbeitsweise der exzentrischen Scheiben.
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Anschließend soll die Erfindung genauer unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
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Die Zeichnungen zeigen eine motorbetätigte schwenkbare Lenkvorrichtung
als eine Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung in Kraftfahrzeugen.
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Die Ausdrücke "vorne" und "hinten" beziehen sich im vorliegenden
Zusammenhang auf die linke Seite und die rechte Seite in Fig. 1 und 2, und die
Ausdrücke "rechts" und "links" beziehen sich auf die obere Seite und die untere
Seite in Fig. 1.
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Ein Ansatz 1 ist fest am Aufbau eines nicht gezeigten Motorfahrzeugs
angebracht. In Draufsicht ist der feste Ansatz 1 im wesentlichen U-förmig und
nach hinten offen. Eine untere Säule 2 ist an dem vorderen Ende des
Ansatzes 1 befestigt. Das vordere Ende der unteren Säule 2 ist weiterhin in einer
geeigneten Position des Fahrzeugaufbaus mit Hilfe eines Befestigungsgliedes 3
befestigt. Eine untere Lenkwelle (untere Welle) 4 erstreckt sich durch die
untere Säule 2 und wird durch diese drehbar abgestützt. Das vordere Ende
der unteren Welle 4 ist in nicht gezeigter Weise mit einem Lenkgetriebe
verbunden.
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Ein schwenkbarer Ansatz 5 ist schwenkbar in seinem rückwärtigen Bereich
im rückwärtigen Bereich des festen Ansatzes 1 mit Hilfe von zwei
Verbindungsstiften (Spezialbolzen) 6 verbunden. In Draufsicht ist der schwenkbare
Ansatz 5 im wesentlichen U-förmig mit nach vorne gerichtetem offenen
Ende. Der schwenkbare Ansatz 5 weist einen linksseltigen Bereich 5a auf der
äußeren Seite des linksseitigen Bereichs 1a des festen Ansatzes 1 und einen
rechtsseitigen Bereich 5b auf der inneren Seite des rechtsseitigen Bereichs
Ib des Ansatzes 1 auf. Eine obere Säule 7 ist am rückwärtigen Ende des
schwenkbaren Ansatzes 5 befestigt. Eine obere Lenkwelle (obere Welle) 8
erstreckt sich durch die obere Säule und ist in dieser drehbar abgestützt. Ein
Lenkrad 9 ist am rückwärtigen Ende der oberen Welle 8 angebracht. Das
vordere Ende der oberen Welle 8 ist mit dem rückwärtigen Ende der unteren
Welle 4 mit Hilfe eines Kreuzgelenks 10 verbunden. Der Mittelpunkt des
Kreuzgelenks 10 liegt im Zentrum der Schwenkbewegung des schwenkbaren
Ansatzes 5, d.h. auf der Mittellinie 6c der Verbindungsstifte 6. Eine
Schraubenzugfeder 11 liegt zwischen dem vorderen Ende im Bereich des festen
Ansatzes 1 und dem rückwärtigen Ende im oberen Bereich des schwenkbaren
Ansatzes 5 und spannt den schwenkbaren Ansatz 5 im Sinne einer aufwärts
gerichteten Schwenkbewegung vor. In nicht gezeigter Weise ist die obere
Säule 7 mit einer Einrichtung zum teleskopischen Antreiben der oberen
Welle 8 im Bedarfsfalle versehen.
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Ein Gehäuse 12 ist an der äußeren Seite des linksseitigen Bereich 1a des
festen Ansatzes 1 angebracht. Eine Gewindespindel 13, die sich im
wesentlichen senkrecht erstreckt wird an ihren gegenüberliegenden Enden drehbar
durch Kugellager 14,15 im rückwärtigen Bereich des Gehäuses 12 abgestützt.
Ein elektrischer Schwenkmotor 16 ist an der oberen Seite der vorderen
Wand des Gehäuses 12 parallel zu der Gewindespindel 13 angebracht und im
wesentlichen nach unten gerichtet. Der Motor 16 weist eine Welle 17 auf, die
durch die Gehäusewand nach unten ragt und am unteren Ende eine fest
angebrachte, kleine Riemenscheibe 18 trägt. Das Gehäuse 12 nimmt eine
Zwischen-Riemenscheibenanordnung 60 auf, die zwischen der Motorwelle 17
und der Gewindespindel 13 liegt und eine große Riemenscheibe 27 und eine
kleine Riemenscheibe 28 umfaßt die miteinander mit Hilfe einer Nabe 19
und nicht dargestellter Stifte verbunden sind. Die Anordnung 60 ist drehbar
an einer Grundplatte 22 mit Hilfe eines Bolzens 20 und einer Mutter 21
angebracht. Die Grundplatte 22 ist in dem Gehäuse 12 mit Hilfe von Schrauben
23 befestigt und in ihrer Position unter Verwendung von Schlitzen 25
einstellbar. Eine große Riemenscheibe 29 ist im unteren Bereich der
Gewindespindel 13 befestigt. Ein Zahnriemen 30 ist um die kleine Riemenscheibe 18
an dem Motor 16 und die große Riemenscheibe 27 der
Zwischen-Riemenscheibenanordnung 60 herumgelegt. Ein anderer Zahnriemen 31 ist um die
kleine Riemenscheibe 28 der Anordnung 60 und die große Riemenscheibe
29 auf der Gewindespindel 13 herumgelegt.
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Eine Spindelmutter 32 steht In Eingriff mit der Gewindespindel 13, die im
wesentlichen rechteckig ausgebildet und am rückwärtigen Ende durch einen
Schlitz gegabelt ist. Die Vorspannung auf die Gewindespindel 13 ist durch
Festziehen der gegabelten Bereiche mit Hilfe eines Bolzens 33 und einer
Mutter 34 einstellbar. Das vordere Ende des linksseitigen Bereichs 5a des
schwenkbaren Ansatzes 5 liegt auf der rechten Seite der Spindelmutter 32
unmittelbar angrenzend an diese. Durch ein rohrförmiges Distanzstück 35
und einen Bolzen 36 wird ein Arm 37 in Abstand gehalten von und befestigt
an einem äußeren Teil des linksseitigen Bereichs 5a des schwenkbaren
Ansatzes 5 in der Nähe des vorderen Endes des Bereichs 5a. Der Arm 37 liegt
auf der linken Seite der Spindelmutter 32 und unmittelbar angrenzend an
diese. Zwei Stifte 38 sind einstückig verbunden mit der jeweiligen rechten
und linken Seite der Spindelmutter 32. Eine exzentrische Scheibe 40 wird
über ein Nadelrollenlager 39 drehbar auf jeder Seite der Stifte 38 abgestützt
und ist mit einem Kugellager 41 versehen. Die exzentrischen Scheiben 40,40
werden durch den linksseitigen Bereich 5a des schwenkbaren Ansatzes und
den Arm 37 abgestützt, und jedes Lager 41 greift in eine Bohrung ein, die im
Bereich 5a oder im Arm 37 ausgebildet ist. Wie später beschrieben werden
soll, dienen die exzentrischen Scheiben zur Absorption der örtlichen
Differenz zwischen der Linearbewegung der Spindelmutter 32 und der
kreisbogenförmigen Bewegung des linksseitigen Bereichs 5a des schwenkbaren
Ansatzes und des Armes 37.
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An dem rechtsseitigen Bereich 5b des schwenkbaren Ansatzes 5 ist eine
Betätigungsplatte für einen Endschalter (LS) am vorderen Ende befestigt sowie
ein Betätigungsstück 43 für einen Positionssensor, das in seiner Position
einstellbar ist, In der Nähe des Stiftes 6. Am rechtsseitigen Bereich 1b des
festen Ansatzes 1 sind an dessen innerer Oberfläche zwei Anschläge 44,45 für
den rechtsseitigen Bereich 5b des schwenkbaren Ansatzes 5 vorgesehen, und
zwei Endschalter LS 46,47, die der Endschalter-Betätigungsplatte 42
gegenüberliegen, sowie ein Positionssensor 48 gegenüber dem Betätigungsstück 43
für den Positionssensor. Jeder der Anschläge 44,45 umfaßt ein Gummistück
49 und ein Kontaktglied 50 sowie einen Bolzen 51. die das Stück 49 von
beiden Seiten her fest einfassen. Der Anschlag 44, d.h. der "obere" Anschlag,
bestimmt die obere Endstellung des schwenkbaren Ansatzes 5 beim
Schwenken nach oben. Der Anschlag 45, d.h. der "untere" Anschlag, bestimmt die
untere Endstellung des Ansatzes 5 beim Schwenken nach unten. Der
Endschalter 46, d.h. der "obere" Endschalter, erfaßt die obere Endstellung des
schwenkbaren Ansatzes 5, und der Endschalter 47, d.h., der "untere"
Endschalter erfaßt die untere Endstellung des schwenkbaren Ansatzes 5. Der
Positionssensor 48 umfaßt beispielsweise ein Potentiometer zur Umwandlung
der Bewegung eines Betätigungsorgans 52 in Druckkontakt mit dem
Betätigungsstück 43 zum Abtasten des Schwenkwlnkels des schwenkbaren
Ansatzes 5 in ein elektrlsches Signal. Das Ausgangssignal des Positionssensors 48
wird beispielsweise in einem Fall verwendet, in dem das Lenkrad 9 so
gesteuert ist, daß es automatisch in seine Normalposition eingestellt wird, die
in einem Speicher gespeichert ist.
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Bei der beschriebenen schwenkbaren Lenkvorrichtung wird die Drehung des
Motors 16 auf die Gewindesplndel 13 mit einer Drehzahlreduktion durch die
Zahnriemen 30,31 und die Riemenscheiben 18,27,28,29 übertragen, so daß
die Spindelmutter 32 entlang der Gewindespindel 13 aufwärts und abwärts
bewegt wird. Die aufwärts und abwärts gerichtete Bewegung der
Spindelmutter 32 wird in eine Schwenkbewegung des schwenkbaren Ansatzes 5 über die
exzentrischen Scheiben 40 umgewandelt, so daß das Lenkrad 9 aufwärts und
abwärts geschwenkt wird. Gemäß Fig. 7 ist die Bewegung der Spindelmutter
32 nach oben und unten eine lineare Bewegung, während die
Schwenkbewegung des schwenkbaren Ansatzes 5 eine kreisbogenförmige Bewegung um die
Mittellinie 6c der Verbindungsstifte 6 ist. Bei dieser Bewegung der
Spindelmutter 32 dreht sich jede exzentrische Scheibe 40 um die Mittellinie 38c
des Stiftes 38, so daß die Mittellinie 40c der exzentrischen Scheibe 40 auf
einer kreisbogenförmigen Linie liegt, die um die Mittelllnie 6c der
Verbindungsstifte 6 zentriert ist. Dadurch wird die Differenz der Orte der beiden
Bewegungen absorbiert und die Linearbewegung der Spindelmutter 32 in die
Schwenkbewegung des schwenkbaren Ansatzes 5 umgewandelt. Dabei wird
der Schwenkwinkel des schwenkbaren Ansatzes 5 durch den Positionssensor
48 abgetastet. Die Endschalter 46 oder 47 halten den schwenkbaren Ansatz 5
in der oberen Endposition oder der unteren Endposition an. Selbst wenn der
Positionssensor 48 und die Endschalter 46 oder 47 ausfallen und den
schwenkbaren Ansatz 5 nicht mehr genau in der oberen Endposition oder
der unteren Endposition anhalten, kommt der schwenkbare Ansatz 5 in
Berührung mit den Anschlägen 44 oder 45 und wird durch diese angehalten.
Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit vermieden, daß die Spindelmutter 32
sich im Endbereich des Gewindes der Gewindespindel 13 festfrißt. Da
weiterhin die Drehung des Motors 16 in die Schwenkbewegung des
schwenkbaren Ansatzes 5 durch die Gewindespindel 13 und die Spindelmutter 32
umgewandelt wird, dreht sich die Gewindespindel 13 nicht rückwärts, selbst
dann nicht, wenn das Lenkrad 9 nach oben oder unten belastet wird, sofern
die Gewindespindel 13 und die Spindelmutter 32 so gestaltet werden, daß
der Steigerungswinkel α des Gewindes auf der Spindel 13 und der
Reibungskoeffizienten u zwischen den Bereichen, die in Gewindeeingriff stehen, eine
Beziehung aufweisen, bei der tan α < u ist. Die Anordnung, bei der die
Drehung des Motors 16 auf die Gewindespindel 13 über die Riemen 30,31
übertragen wird, arbeitet mit vermindertem Geräusch, während der Abstand
zwischen den Wellen zwischen den beiden gegenüberliegenden Riemenscheiben
nicht sehr genau eingehalten werden muß. Dadurch ist eine
Massenproduktion der effindungsgemäßen Vorrichtung bei reduzierten Kosten möglich.