EP4367001A1

EP4367001A1 - Verstelleinrichtung für lenksäulen von fahrzeugen

Info

Publication number: EP4367001A1
Application number: EP22738488.0A
Authority: EP
Inventors: Jörg Hauhoff; Thomas Herrlich; Fabian RUH; Philip Wurzberger; Simon Merz; Ralf Sedlmeier
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG; Willi Elbe Gelenkwellen GmbH and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG; Willi Elbe Gelenkwellen GmbH and Co KG
Priority date: 2021-07-09
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2024-05-15
Also published as: US20240239399A1; CN117693463A; US12384443B2; DE102021003660A1; WO2023281009A1

Abstract

Die Verstelleinrichtung für Lenksäulen von Fahrzeugen hat einen längenveränderlichen Lenkstrang (1), an den ein Lenkelement anschließbar ist, sowie wenigstens eine Antriebseinheit (15, 19) zur Längenverstellung des Lenkstranges (1). Damit die Verstelleinrichtung ohne Beeinträchtigung ihrer Funktion nur wenig Einbauraum erfordert, weist der Lenkstrang (1) mindestens zwei Rohre (7, 8) auf, die teleskopartig ineinandergreifen, gegeneinander verschiebbar und durch jeweils eine Antriebseinheit (15, 19) antreibbar sind. Die beiden Antriebseinheiten (15, 19) sind im Bereich unterhalb der Verstelleinrichtung nebeneinander angeordnet. Sind die beiden Rohre (7, 8) ineinandergeschoben, hat die Verstelleinrichtung nur eine kurze Länge, gemessen in Verschieberichtung der Rohre (7, 8). Werden sie hingegen teleskopartig ausgefahren, kann trotz der geringen Länge in Ausgangslage ein sehr großer Längenverstellbereich erreicht werden.

Description

Verstelleinrichtung für Lenksäulen von Fahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für Lenksäulen von Fahrzeu gen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .

Mit solchen Verstelleinrichtungen wird das Lenkelement eines Fahrzeuges, wie ein Lenkrad, an die Sitzposition des Fahrers angepasst. Der Lenkstrang der Verstelleinrichtung ist zumindest in seiner Länge einstell bar. Für den Einbau solcher Verstelleinrichtungen steht immer weniger Ein bauraum zur Verfügung, insbesondere wenn solche Verstelleinrichtungen in Elektrofahrzeuge eingebaut werden sollen. Dabei sollen aber die Funktio nen der Verstelleinrichtung nicht beeinträchtigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Verstellein richtung so auszubilden, dass sie ohne Beeinträchtigung ihrer Funktion nur wenig Einbauraum erfordert.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Verstelleinrichtung erfin dungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 ge löst.

Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ihre beiden Rohre teleskopartig ineinandergreifen und gegeneinander ver schiebbar sind. Sind die beiden Rohre ineinandergeschoben, hat die Ver stelleinrichtung nur eine kurze Länge, gemessen in Verschieberichtung der Rohre. Werden sie hingegen teleskopartig ausgefahren, kann trotz der ge ringen Länge in Ausgangslage ein sehr großer Längenverstellbereich er reicht werden. Die beiden Rohre sind durch jeweils eine Antriebseinheit verschiebbar, so dass die Rohre bei Bedarf stufenlos gegeneinander ver schoben werden können. Die Antriebseinheiten befinden sich im Bereich unterhalb der Verstelleinrichtung und sind nebeneinander angeordnet, wodurch eine sehr kompakte Gestaltung der Verstelleinrichtung erreicht wird.

Die beiden Verstelleinheiten weisen in vorteilhafter Weise jeweils eine dre hend antreibbare Gewindespindel auf. Auf den Gewindespindeln sitzt je weils eine Antriebsmutter, die mit dem jeweiligen Rohr antriebsverbunden ist. Durch Drehen der Gewindespindel wird die Antriebsmutter verschoben, wodurch das mit ihr gekoppelte Rohr entsprechend verstellt wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform liegen die Gewindespindeln der beiden Antriebseinheiten für die beiden Rohre parallel zueinander.

Vorteilhaft ist die Verstelleinrichtung mit einem Mantelrohr versehen, in das die beiden Rohre verschoben werden können. Das Mantelrohr schützt die beiden Rohre, so dass sichergestellt ist, dass die Rohre über eine lange Einsatzdauer hinweg zuverlässig verschoben werden können.

Damit die beiden Rohre beim Verschiebevorgang zuverlässig verstellt wer den können, ist in vorteilhafter Weise das äußere Rohr an seiner Innen seite mit wenigstens einer Axialführung für das innere Rohr versehen. Die Axialführung stellt sicher, dass die beiden Rohre einwandfrei gegeneinan der verschoben werden können.

Durch das innere Rohr erstreckt sich eine Lenkspindel, die durch eine La geranordnung im inneren Rohr drehbar abgestützt werden kann. Über die Lageranordnung sind die Lenkspindel und das innere Rohr in Verschiebe richtung fest miteinander verbunden, so dass beim Verschieben des inne ren Rohres auch die Lenkspindel mitgenommen wird. Die Lenkspindel ist Bestandteil der Lenkstange und trägt an ihrem Ende das Lenkelement. Die Lenkspindel steht in vorteilhafter Weise innerhalb des äußeren Rohres axial über das innere Rohr vor. Auf diesem überstehenden Teil des inneren Rohres sitzt eine Anschlageinrichtung, die wenigstens ein Führungsele ment aufweist, das in die Axialführung des äußeren Rohres eingreift. Auf diese Weise lässt sich die Lenkspindel zusammen mit dem inneren Rohr einwandfrei gegenüber dem äußeren Rohr verschieben.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung ist die Anschlageinrichtung mit einer auf der Lenkspindel sitzenden Nuthülse versehen. Sie hat eine wendelförmig verlaufende Nut, in die das Führungselement mit wenigstens einem Ein griffselement eingreift. Das Eingriffselement wird in vorteilhafter Weise durch Wälzkugeln gebildet.

Die Nut der Nuthülse erstreckt sich vorteilhaft über einen Winkelbereich von mehr als 360°. Durch eine Relativverdrehung zwischen der linken Spin del und dem äußeren Rohr wird die Lenkspindel zusammen mit dem Innen rohr gegenüber dem äußeren Rohr axial verstellt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das äußere Rohr über wenigs tens ein Crashelement mit dem inneren Rohr antriebsverbunden. Das Crashelement wird in vorteilhafter Weise durch einen Blechstreifen gebil det, der einfach und kostengünstig hergestellt und an der Verstelleinrich tung montiert werden kann.

Das eine Ende des Crashelementes wird mit einem Anschlusselement ver bunden, das mit der Antriebsmutter der Verstelleinheit für das äußere Rohr verbunden ist.

Der Anschluss des Anschlusselementes an die Antriebsmutter erfolgt vor teilhaft über wenigstens ein Abscherelement. Im Crashfall wird die Verbin dung zwischen dem äußeren Rohr und dem inneren Rohr aufgehoben, in dem das Abscherelement abgeschert wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Lenkstrang nicht nur in seiner Länge, sondern auch in seiner Höhe verstellt werden kann. Dann ist eine optimale Anpassung des Lenkelementes an die Sitzposition des Fahrers gewährleis tet.

Zur Höhenverstellung des Lenkstranges ist eine Verstelleinheit vorgese hen, die um eine quer zur Längsverstellrichtung der Lenkspindel liegende Achse an einem Lagerbock gelagert ist. Je nach Schwenkrichtung kann der Lenkstrang nach oben oder nach unten verschwenkt werden.

Vorteilhaft ist am Lagerbock ein Hebel schwenkbar gelagert, der seiner seits schwenkbar mit dem Mantelrohr verbunden ist. Je nach Schwenklage des Hebels relativ zum Lagerbock wird der Lenkstrang nach oben oder nach unten geschwenkt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform greift am Hebel die Verstelleinheit zur Höhenverstellung des Lenkstranges an. Dadurch wird der Hebel mittels der Verstelleinheit in der gewünschten Richtung geschwenkt, um den Lenkstrang nach oben oder nach unten zu verstellen.

Diese Verstelleinheit weist in vorteilhafter Weise eine drehend antreibbare Gewindespindel auf, mit der eine Antriebsmutter verstellt werden kann, die mit dem Hebel gekoppelt ist. Über die Antriebsmutter wird somit der Hebel in der gewünschten Richtung geschwenkt.

Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswe sentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprü chen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Lenksäu- len-Verstelleinrichtung in einer Verstauposition,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung die Lenksäuen-Verstelleinrichtung gemäß Fig. 1 mit maximal ausgefahrener Lenkspindel,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Lenksäulen-Verstelleinrichtung gemäß Fig. 1 ,

Fig. 4 die Lenksäulen-Verstelleinrichtung mit teilweise ausgefahrener Lenkspindel in Draufsicht,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Lenksäulen-Verstelleinrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 6 in Seitenansicht die Lenksäulen-Verstelleinrichtung gemäß Fig. 1 ,

Fig. 7 in Seitenansicht die Lenksäulen-Verstelleinrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 8 in einer Darstellung entsprechend Fig. 7 die Lenksäulen-Ver stelleinrichtung in einer ersten Schwenklage,

Fig. 8a in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus Fig. 8,

Fig. 9 die Lenksäulen-Verstelleinrichtung gemäß Fig. 7 in einer zweiten verschwenden Stellung, Fig. 10 und

Fig. 11 jeweils im Schnitt die Lenksäulen-Verstelleinrichtung mit unter schiedlich weit ausgefahrener Lenkspindel,

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie XII - XII in Fig. 6,

Fig. 13 und

Fig. 14 jeweils in vergrößerter Darstellung Ausschnitte aus den Fig. 10 und 11 ,

Fig. 15 bis 17 jeweils in perspektivischer Darstellung sowie teilweise im Schnitt unterschiedliche Position einer Kugelmutter einer Anschlageinrich tung der Lenksäulen-Verstelleinrichtung,

Fig. 18 in perspektivischer Darstellung eine Sicherheitseinheit der Lenk säulen-Verstelleinrichtung,

Fig.18a die Sicherheitseinheit gemäß Fig. 18 in ausgelöster Lage,

Fig. 19 eine Draufsicht auf die Sicherheitseinheit gemäß Fig. 18

Fig.19a eine Draufsicht auf die Sicherheitseinheit gemäß Fig. 19,

Fig. 20 eine Seitenansicht der Sicherheitseinheit gemäß Fig. 18.

Die im Folgenden beschriebene elektrische Lenksäulen-Verstelleinrichtung hat eine hohe Steifigkeit und ist kompakt ausgebildet. Sie kann darum ins besondere in Bauräume mit begrenztem Volumen eingebaut werden. Die Verstelleinrichtung ist für ein teilautonomes Fahren mit Fahrzeug geeignet, bei denen die Lenkung mittels eines Lenkelementes, wie ein Lenkrad, nicht mechanisch an die lenkbaren Fahrzeugräder weitergegeben wird, sondern elektrisch vorgenommen wird. Die Verstelleinrichtung hat das (nicht dargestellte) Lenkelement, das dreh test auf einem Lenkstrang 1 befestigt ist. Die Verstelleinrichtung ist so aus gebildet, dass das Lenkelement zur Anpassung an die Position des Fahrers sowohl in Längsrichtung des Lenkstranges 1 als auch quer dazu in Höhen richtung eingestellt werden kann.

Der Lenkstrang 1 hat eine Lenkspindel 2, auf dessen freiem Ende das Len kelement in bekannter Weise befestigt ist. Die Lenkspindel 2 kann in ihrer Längsrichtung verschoben werden, um das Lenkelement in unterschiedli che Längspositionen verstellen zu können.

Um dem Fahrer trotz der elektrischen Verstellung der lenkbaren Fahrzeug räder das Gefühl einer unmittelbaren Lenkung der Räder zu vermitteln, kann die Verstelleinrichtung mit einem Aktuator 3 versehen sein, der beim Drehen des Lenkstranges 1 mittels des Lenkelementes ein Gegendrehmo ment erzeugt. Der Fahrer hat dadurch das Gefühl, dass er die Räder des Fahrzeuges mechanisch lenkt.

Der Aktuator 3 hat eine Antriebseinheit 3a, deren Achse senkrecht zur Achse des Aktuators 3 verläuft und die eine Zahnwelle 4 drehbar antreibt, die in ein Mantelrohr 5 ragt (Fig. 10). Es ist an einem Gehäuse 6 des Aktu ators 3 befestigt.

Das Mantelrohr 5 umgibt mit Spiel ein Führungsrohr 7, das relativ zum Mantelrohr 5 verschiebbar ist. Das Führungsrohr 7 seinerseits umgibt mit radialem Spiel ein inneres Führungsrohr 8, in das die Lenkspindel 2 ragt. Sie ist mit dem inneren Führungsrohr 8 fest verbunden, so dass die Lenk spindel 2 zusammen mit den inneren Führungsrohr 8 bei der Längenver stellung des Lenkstranges 1 bewegt wird.

Am freien Ende des inneren Führungsrohres 8 außerhalb des äußeren Füh rungsrohres 7 ist ein Winkelsensor 9 befestigt, durch den die Lenkspindel 2 ragt. Im inneren Führungsrohr 8 ist die Lenkspindel 2 durch eine Spindellage rung 10 abgestützt, die beispielhaft durch zwei mit axialem Abstand vonei nander liegende Lager gebildet wird. Sie sind nahe den beiden Enden in nerhalb des Führungsrohres 8 vorgesehen.

Das Mantelrohr 5 und die beiden Führungsrohre 7, 8 zusammen mit der Lenkspindel 2 bilden einen teleskopierbaren Lenkstrang 1. Fig 10 zeigt den Lenkstrang 1 in seiner maximal ausgefahrenen Länge, während Fig. 11 den Lenkstrang 1 in der eingefahrenen Stellung darstellt.

Um eine sichere Teleskopierbewegung zu ermöglichen, ist das Mantelrohr 5 an diametral einander gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einer Füh rungsleiste 11 (Fig. 12) versehen, die sich in Axialrichtung des Mantelroh res erstreckt und in eine entsprechende, durch eine Vertiefung gebildete Gegenführung 12 an diametral einander gegenüberliegenden Bereichen des äußeren Führungsrohres 7 eingreift. Sie sind in der Außenseite des äu ßeren Führungsrohres 7 vorgesehen und erstrecken sich axial.

Das innere Führungsrohr 8 weist an seiner Außenseite diametral einander gegenüberliegend axial verlaufende Führungsleisten 13 auf, die in entspre chend axial verlaufende Vertiefungen 14 an der Innenseite des äußeren Führungsrohres 7 eingreifen.

Wie aus Fig. 12 hervorgeht, liegen die Führungsleisten 11 , 13 und die Ver tiefungen 12, 14 diametral einander gegenüberliegend auf gleicher Flöhe. Grundsätzlich kann das Führungssystem 11 , 13 gegenüber dem Führungs system 12, 14 winkelversetzt angeordnet sein, beispielsweise um 90°.

Zur Längenverstellung des inneren Führungsrohres 8 dient ein Längenver stellantrieb 15, der eine parallel zur Zahnwelle 4 liegende Gewindespindel 16 aufweist, auf der eine Antriebsmutter 17 sitzt (Fig. 1). Je nach Drehrich tung der Gewindespindel 16 wird die Antriebsmutter 17 längs der Gewinde spindel 16 bewegt. Die Antriebsmutter 17 ist mit dem inneren Führungsrohr 8 fest verbunden, das je nach Bewegungsrichtung der Antriebsmutter 17 auf der Gewinde spindel 16 in die jeweilige Richtung relativ zum äußeren Führungsrohr 7 verschoben wird. Das äußere Führungsrohr 7 ist mit einer in Achsrichtung verlaufenden Durchtrittsöffnung 18 versehen (Fig. 3, 4 und 8a), durch wel che die Antriebsmutter 17 mit einem entsprechenden Verbindungsteil 17' ragt.

Er ist mit Befestigungselementen 17a (Fig. 8a) an der Außenseite des inne ren Führungsrohres 8 befestigt.

Der Längenverstellantrieb 15 ist mit dem inneren Führungsrohr 8 fest ver bunden, so dass der Längenverstellantrieb 15 zusammen mit dem inneren Führungsrohr 8 bei der Längenverstellung des Lenkstranges 1 mitgenom men wird.

Zum Verschieben des äußeren Führungsrohres 7 gegenüber dem Mantel rohr 5 dient ein weiterer Längenverstellantrieb 19 (Fig. 2), der eine parallel zur Gewindespindel 16 liegende Gewindespindel 20 drehbar antreibt. Auf ihr sitzt eine Antriebsmutter 21 , die mit dem äußeren Führungsrohr 7 axial fest verbunden ist. Mit der Antriebsmutter 21 kann das äußere Führungs rohr 7 axial gegenüber dem Mantelrohr 5 verschoben werden.

In der Fahrposition des Mechanismus wird das Führungsrohr 7 durch den Längenverstellantrieb 19 nicht verschoben. Das Führungsrohr 7 wird durch die Selbsthemmung des Getriebes 20, 21 gehalten, was vorteilhaft ist für eine noch zu beschreibende Crashfunktion in der Fahrposition.

In der Fahrposition des Mechanismus wird das Führungsrohr 7 durch den Längenverstellantrieb 19 nicht verschoben. Das Führungsrohr 7 wird durch die Selbsthemmung des Getriebes 20, 21 gehalten, was vorteilhaft ist für eine noch zu beschreibende Crashfunktion in der Fahrposition. Das vom Längenverstellantrieb 19 abgewandte Ende der Gewindespindel 20 ist drehbar in einem radialen Ansatz 22 des Mantelrohres 5 gelagert (Fig. 1 , 2 und 6 bis 11 ).

Die Antriebsmutter 21 ragt in noch zu beschreibender Weise mit einem Ver bindungteil 36 durch eine axiale Öffnung 23 im Mantelrohr 5 (Fig. 10).

Im Unterschied zum Längenverstellantrieb 15 ist der Längenverstellantrieb 19 ortsfest angeordnet, so dass sich seine Lage bei der Längenverstellung des Lenkstranges 1 bezüglich der Verstelleinrichtung nicht verändert.

Fig. 11 zeigt den Lenkstrang 1 in seiner eingefahrenen Stellung. Das äu ßere Führungsrohr 7 ist mittels des Längenverstellantriebes 19 nahezu vollständig in das Mantelrohr 5 eingefahren. Die Antriebsmutter 21 befindet sich auf der Gewindespindel 20 in ihrer in Fig. 11 dargestellten linken Aus gangsstellung. Das innere Führungsrohr 8 ist in das äußere Führungsrohr 7 so weit eingefahren, dass es nur noch über eine kurze Länge aus dem äu ßeren Führungsrohr 7 vorsteht. Die Lenkspindel 2 ist derart mit dem inne ren Führungsrohr 8 verbunden, dass sie über beide Enden des inneren Führungsrohres 8 vorsteht. In der eingefahrenen Lage des inneren Füh rungsrohres 8 ragt die Lenkspindel 2 in Richtung auf den Antrieb 3 auch axial über das äußere Führungsrohr 7.

Die Lenkspindel 2 kann aus dieser in Fig. 11 dargestellten Verstauposition mit Hilfe der beiden Längenverstellantriebe 15, 19 in die in Fig. 11 darge stellte maximale Ausfahrstellung verschoben werden. Ausgehend von der Verstauposition gemäß Fig. 11 kann zunächst mittels des Längenverstell antriebes 19 über die Antriebsmutter 21 das äußere Führungsrohr 7 gegen über dem Mantelrohr 5 verschoben werden.

Gleichzeitig wird mit dem Verstellantrieb 15 das innere Führungsrohr 8 zu sammen mit der Lenkspindel 2 verfahren. Auf diese Weise können die beiden Führungsrohre 7, 8 in eine Zwischenstellung verfahren werden, die in Fig. 4 dargestellt ist.

Durch die beschriebene Verstellung wird eine Zwischenlage erreicht, bei der das innere Führungsrohr 8 zusammen mit der Lenkspindel 2 und das äußere Führungsrohr 7 gegenüber dem Mantelrohr 5 verschoben sind.

Ausgehend von dieser Zwischenstellung kann das innere Führungsrohr 8 gegenüber dem äußeren Führungsrohr 7 in die in den Fig. 5 und 7 bis 10 dargestellte Endstellung verschoben werden. Dies wird dadurch erreicht, dass mit dem Längenverstellantrieb 15 die Antriebsmutter 17 längs der Ge windespindel 16 bewegt wird, wodurch das innere Führungsrohr 8 mit der Lenkspindel 2 aus dem äußeren Führungsrohr 7 in die Endstellung heraus gefahren wird.

Im Bereich außerhalb des inneren Führungsrohres 8 ist das äußere Füh rungsrohr 7 über eine Anschlageinrichtung 24 mit der Lenkspindel 2 ver bunden. Die Anschlageinrichtung 24 hat eine Nuthülse 25, die auf dem über das innere Führungsrohr 8 nach innen überstehenden Ende der Lenk spindel 2 befestigt ist (Fig. 13 und 14). Die Nuthülse 25 ist mit einer gewen deten Nut 26 versehen. Die Nuthülse 25 wird von einer Kugelmutter 27 umgeben (Fig. 14), von der radial ein Führungselement 28 absteht, das in eine axial verlaufende Führung 29 in der Innenwandung 30 des äußeren Führungsrohres 7 eingreift (Fig. 13 bis 17).

In der Kugelmutter 27 befinden sich Wälzkugeln 31 , die in die Nut 26 ein- greifen. Das Führungselement 28 sorgt dafür, dass die Kugelmutter 27 beim Drehen der Lenkspindel 2 nicht um ihre Achse gedreht wird. Infolge des Eingriffes der Wälzkugeln 31 in die Nut 26 wird die Kugelmutter 27 axial verschoben. Die Nuthülse 25 ist an ihrem dem Aktuator 3 zugewandten Ende mit einem Anschlagring 32 versehen, der drehtest auf der Nuthülse 25 sitzt und an der das Führungselement 28 der Kugelmutter 27 in einer Endstellung zur Anlage kommt (Fig. 16).

Wie aus Fig. 16 hervorgeht, endet die wendelförmige Nut 26 mit Abstand von dem dem Anschlagring 32 gegenüberliegenden Ende 33 der Kugelmut ter 27. An diesem Ende 33 ist die Nuthülse 25 mit einem radial abstehen den Anschlag 34 versehen, welcher den Bewegungsweg der Kugelmutter 27 längs der Nuthülse 25 begrenzen kann.

Die wendelförmige Nut 26 erstreckt sich insgesamt über einen Winkelbe reich von 540°, d.h. die Nuthülse 25 kann eine zweieinhalbfache Umdre hung gegenüber der Kugelmutter 27 ausführen.

In der in Fig. 16 dargestellten Lage liegt die Kugelmutter 27 mit ihrem Füh rungselement 28 am Anschlagring 32 an. In dieser Stellung der Kugelmut ter 27 ist das innere Führungsrohr 8 zusammen mit der Lenkspindel 2 am weitesten nach außen aus dem äußeren Führungsrohr 7 geschoben.

Die Fig. 16 und 17 zeigen die beiden Endstellungen des Führungselemen tes 28 der Kugelmutter 27. In der einen Endstellung (Fig. 16) liegt das Füh rungselement 28 am Anschlagring 32 an. Die andere Endstellung (Fig. 17) ist dann erreicht, wenn die Kugelmutter 27 am Anschlag 34 zur Anlage kommt.

Die Anschlageinrichtung 24 schützt die Verstelleinrichtung vor Überlastmo menten nach ± X°- Lenkradumdrehungen. Der mögliche Drehwinkelbereich ist in vorteilhafter Weise anpassbar.

Da die Anschlageinrichtung 24 an dem dem Aktuator 3 zugewandten Ende der Lenkspindel 2 vorgesehen ist, liegt sie in jeder Ausziehlage des Lenkstranges 1 geschützt innerhalb der Verstelleinrichtung.

In Fig. 10 ist die maximale Längenverstellung Lvmax angegeben. Die maxi male Verstelllänge Lvmax ist ein Maß für den maximalen Verstauraum der Verstelleinrichtung. Mit ÜA ist die Überdeckung der Zahnwelle 4 mit der An schlageinrichtung 24 und mit Ü F₃ die Überdeckung des äußeren Führungs rohres 7 mit dem Mantelrohr 5 gekennzeichnet.

Die Verstelleinrichtung ist mit einer Sicherheitseinheit 35 versehen (Fig. 18 bis 20), die als Crasheinrichtung dient. Die Sicherheitseinheit 35 hat einen U-förmigen Bügel 36, der die Antriebsmutter 17 umgibt.

Der eine Schenkel 37 des Bügels 36 ragt in eine in Längsrichtung des äu ßeren Führungsrohres 7 verlaufende Vertiefung 38, die in der Unterseite 39 im Bereich einer Seitenwand des inneren Führungsrohres 7 vorgesehen ist. Am freien Ende des Bügelschenkels 37 ist das eine Ende eines hochkant angeordneten Blechstreifens 40 befestigt, der in der Vertiefung 38 ange ordnet ist. Im Anschluss an den Bügelschenkel 37 liegt der Blechstreifen 40 an einer Seitenwand 41 der Vertiefung 38 an.

Mit Abstand vom Bügel 36 ist der Blechstreifen 40 um 180° umgebogen und mit seinem anderen freien Ende an der gegenüberliegenden Seitenwand 42 der Vertiefung 38 befestigt. Die beiden Enden des Blechstreifens 40 liegen in Verschieberichtung des Führungsrohres 7 mit Abstand voneinander. Das an der Seitenwand 42 befindliche Ende des Blechstreifens 40 ist mit einem Befestigungselement 43, das im Ausführungsbeispiel beispielhaft ein Niet ist, an der Seitenwand 42 der Vertiefung 38 befestigt. Mit seinem Kopf liegt das Befestigungselement 43 vertieft in einer an der Außenseite 45 der Sei tenwand 42 befindlichen Vertiefung 44. Das andere Ende des Blechstreifens 40 ist beispielhaft mit drei Befesti gungselementen 46 nahe dem freien Ende des Schenkels 37 des Bügels 36 befestigt.

Der Bügel 36 ist mit wenigstens einem Abscherelement 47 mit der An triebsmutter 17 verbunden. Das Abscherelement 47 ist vorteilhaft ein Scherstift, der sich durch die Antriebsmutter 17 im Bereich außerhalb der Gewindespindel 16 erstreckt und mit beiden Enden über die Schenkel 37 des Bügels 36 vorsteht (Fig. 19).

Der Bereich zwischen dem halbkreisförmig gebogenen Abschnitt des Blech streifens 40 und dem entsprechend gebogenen Endbereich 48 der Vertie fung 38 bildet einen Deformationsfreiraum 49 (Fig. 19). Mit dem Pfeil 50 in Fig. 19 ist die Crashrichtung bezeichnet. Im Falle eines Crashes bleiben der Bügel 36 und der fest mit ihm verbundene Blechstreifen 40 stehen, so dass eine Relativverschiebung zwischen dem Bügel 36 und dem äußeren Führungsrohr 7 auftritt. Die Folge hiervon ist eine Verformung des Blech streifens 40 (Fig. 18a und 19a).

Wie aus den Fig. 10, 11 und 18 bis 20 hervorgeht, ist der Bügel 36 mit ei nem L-förmigen Flalteelement 51 versehen, das an der dem Aktuator 3 zu gewandten Stirnseite des äußeren Führungsrohres 7 anliegt. Im Crashfall wird über das Flalteelement 51 die Antriebsmutter 21 vom Bügel 36 durch Abscheren des Abscherelementes 47 getrennt.

Die Lenksäulen-Verstelleinrichtung ist nicht nur in Längsrichtung, sondern auch in Höhenrichtung verstellbar. Erreicht wird dies durch eine Schwenk bewegung des Lenkstranges 1 in Höhenrichtung.

Der Lenkstrang 1 mit den verschiedenen Antrieben ist an einem Lagerbock 52 um eine Achse 53 schwenkbar gelagert (Fig. 1 ). Die Schwenkachse 53 liegt senkrecht zu den Gewindespindeln 16, 20 der Längenverstellantriebe 15, 19. Mit dem Lagerbock 52 wird die gesamte Verstelleinrichtung im Fahrzeug befestigt. Am Lagerbock 52 ist ein U-förmiger Hebel 54 um eine Achse 55 schwenkbar gelagert, die parallel zur Schwenkachse 53 liegt. Mit dem Hebel 54 ist das Mantelrohr 5 schwenkbar verbunden. Die entspre chende Schwenkachse 56 liegt parallel zur Schwenkachse 55.

Der Lagerbock 52 hat eine Abdeckplatte 57, die den Lenkstrang 1 über den größten Teil seiner Länge überdeckt. An einem Ende der Abdeckplatte 57 stehen an den beiden Längsseiten zwei parallel zueinander liegende Zun gen 58 ab, von denen in den Zeichnungen nur eine Zunge zu erkennen ist. Die beiden Zungen 58 liegen beiderseits des Lenkstranges 1 , der nahe den freien Enden der Zungen 58 an diese angelenkt ist (Schwenkachse 53).

Am anderen Ende stehen von den Längsseiten der Abdeckplatte 57 weitere Zungen 59 ab, die sich wie die Zungen 58 von der Abdeckplatte 57 aus in Richtung auf die Längenverstellantriebe 15, 19 erstrecken. Nahe den freien Enden der Zungen 59 ist der Hebel 54 um die Achse 55 schwenkbar ange lenkt.

Der Hebel 54 hat einen Steg 60 (Fig. 1), der zwei parallel zueinander lie gende Schenkel 61 , 62 miteinander verbindet. Über die Schwenkachse 55 sind die beiden Schenkel 61 , 62 des Hebels 54 mit den Zungen 59 des La gerbockes 52 schwenkbar verbunden.

Die beiden Schenkel 61 , 62 haben jeweils eine längliche Öffnung 63 (Fig. 6), durch welche mit Spiel die Schwenkachse 56 ragt. Sie wird durch Zap fen gebildet, die vom Mantelrohr 5 abstehen und sich durch die Öffnungen 63 erstrecken.

Am freien Ende des einen Schenkels 61 ist eine Antriebsmutter 64 ange lenkt. Sie ist um eine parallel zu den Schwenkachsen 55, 56 liegende Achse gelenkig mit dem Schenkel 61 des Hebels 54 verbunden. Die Antriebsmutter 64 sitzt auf einer Gewindespindel 65, die von einem An trieb 66 drehbar angetrieben wird. Er ist um eine parallel zu den Schwenk achsen 53, 55, 56 liegende Achse 67 (Fig. 6) schwenkbar. Über diese Schwenkachse 67 ist der Antrieb 66 mit dem Aktuator 3 verbunden.

Die Schwenkachse 55, mit der der Lagerbock 52 und der Hebel 54 gelenkig miteinander verbunden sind, liegt, in Seitenansicht gemäß Fig. 6 gesehen, zwischen den beiden Schwenkachsen 53 und 56.

Der Hebel 54, dessen beide Schenkel 61 , 62 außenseitig von den Zungen 59 des Lagerbockes 52 Übergriffen sind, haben zwei Hebelarme 68, 69 (Fig. 6), die sich von der Schwenkachse 56 aus unter einem stumpfen Win kel erstrecken. Die Antriebsmutter 64 greift nahe dem freien Ende des He belarmes 68 an.

Fig. 7 zeigt den Lenkstrang 1 in seiner Neutralstellung, in der die Schwenk achse 56 an dem dem Lagerbock 52 zugewandten Ende der länglichen Öff nungen 63 anliegt. Durch die Antriebsmutter 64 ist der Hebel 54 so belas tet, dass er in der beschriebenen Weise an der Schwenkachse 56 unter Kraft anliegt.

Fig. 8 zeigt den Lenkstrang in einer, bezogen auf Fig. 7, nach unten ge schwenkten Lage. Um in diese untere Schwenklage zu gelangen, wird mit dem Antrieb 66 die Gewindespindel 65 so gedreht, dass die Antriebsmutter 64 in Richtung auf den Antrieb 66 bis zu der in Fig. 8 dargestellten An schlagstellung verstellt wird. Dies hat zur Folge, dass der Hebel 54 im Uhr zeigersinn um die Schwenkachse 55 geschwenkt wird. Hierbei schwenkt außerdem der Hebel 54 um die Schwenkachse 55 gegenüber dem Lager bock 52. Die Öffnung 63 liegt mit ihrem von der Schwenkachse 55 abge wandten Ende unter Kraft am Hebel 54 an, der durch die Antriebsmutter 64 entsprechend belastet ist. Der Lenkstrang 1 selbst kann um die Schwenk achse 53 in die in Fig. 8 dargestellte Lage schwenken. Fig. 9 zeigt den Lenkstrang 1 in einer gegenüber der Neutralstellung (Fig.

7) aufwärts verschwenkten Lage. Um sie zu erreichen, wird mit dem Antrieb 66 die Gewindespindel 65 so gedreht, dass die Antriebsmutter 64 sich in Richtung auf das freie Ende der Gewindespindel 64 bewegt. Der Hebe I 54 wird um die Achse 55 gegenüber dem Lagerbock 52 entgegen dem Uhrzei gersinn geschwenkt. Gleichzeitig wird der Lenkstrang 1 um die Schwenk achse 53 aufwärts geschwenkt. Die Schwenkachse 56 liegt unter Kraft an dem von der Schwenkachse 55 abgewandten Ende der länglichen Öffnung 63 des Hebels 54 an.

Der Antrieb 66 mit der Gewindespindel 65 wird bei den entsprechenden Schwenkbewegungen um die Achse 67 relativ zum Lenkstrang 1 und zum Lagerbock 52 geschwenkt.

Die Anordnung kann so getroffen sein, dass der Schwenkwinkel des Lenkstranges 1 bei der Schwenkbewegung nach oben größer ist als bei der Schwenkbewegung nach unten. Dies kann durch entsprechende Gestaltung beispielsweise des Hebels 54 erreicht werden.

Die beschriebene Lenksäulen-Verstelleinrichtung zeichnet sich durch ihre kompakte Gestaltung aus. Dennoch ist ein großer Längen- und Höhenver stellbereich sichergestellt. Die beiden Führungsrohre 7, 8 können in der be schriebenen Weise aus der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung (Ver stauposition) sehr weit in die maximal ausgefahrene Lage verstellt werden, wie sie beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist. Die teleskopartige Gestaltung der Lenkstange macht es möglich, dass die Verstelleinrichtung in der ein gefahrenen Lage nur eine geringe Länge hat, in der ausgezogenen Stellung hingegen eine große Länge aufweist. Dadurch besteht die Möglichkeit, bei spielsweise zum Einsteigen in das Fahrzeug das Lenkelement so weit zu verschieben, dass der Fahrer bequem einsteigen kann. Die große Aus schublänge ermöglicht es, dass das Lenkelement auch für große Fahrer in die optimale Lage eingestellt werden kann. Zur kompakten Ausbildung der Verstelleinrichtung trägt bei, dass die An triebe zumindest für die Längenverstellung der Lenkstange 1 an der dem Lagerbock 52 gegenüberliegenden Seite nebeneinander angeordnet sind. Dadurch nehmen die Antriebe 15, 19 nur wenig Bauraum in Anspruch. Auch der Antrieb 66 für die Höhenverstellung liegt raumgünstig unmittelbar ne ben dem Mantelrohr 5 und, in Draufsicht gesehen (Fig. 3), unmittelbar ne ben dem Lagerbock 52.

Claims

Ansprüche

1. Verstelleinrichtung für Lenksäulen von Fahrzeugen, mit einem län genveränderlichen Lenkstrang (1), an den ein Lenkelement an schließbar ist, und mit wenigstens einer Antriebseinheit (15, 19) zur Längenverstellung des Lenkstranges (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkstrang (1) zumindest zwei Rohre (7, 8) aufweist, die teleskopartig ineinander greifen, gegenei nander verschiebbar und durch jeweils eine Antriebseinheit (15, 19) antreibbar sind, und dass die beiden Antriebseinheiten (15, 19) im Bereich unterhalb der Verstelleinrichtung nebeneinander angeordnet sind

2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verstelleinheiten (15, 19) jeweils eine drehend antreibbare Gewindespindel (16, 20) aufweisen, auf der eine Antriebsmutter (21) sitzt, die mit dem jeweiligen Rohr (7, 8) antriebsverbunden sind.

3. Verstelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindeln (16, 20) parallel zueinander liegen.

4. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rohre (7, 8) in ein Mantel rohr (5) verschiebbar sind.

5. Verstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr (7) an seiner Innen seite (30) wenigstens eine Axialführung (29) für das innere Rohr (8) aufweist.

6. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkspindel (2) im inneren Rohr (8) durch eine Lageranordnung (10) drehbar abgestützt ist.

7. Verstelleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem über das innere Rohr (8) axial vorstehenden Ende der Lenkspindel (2) eine Anschlageinrichtung (24) sitzt, die wenigstens ein Führungselement (28) aufweist, das in die Axialführung (29) des äußeren Rohres (7) eingreift.

8. Verstelleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlageinrichtung (24) eine auf der Lenkspindel (2) sitzende Nuthülse (25) aufweist, die eine wendel förmig verlaufende Nut (26) aufweist, in die das Führungselement (28) mit wenigstens einem Eingriffselement (31 ), vorzugsweise Wälz kugeln, eingreift.

9. Verstelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (26) über einen Winkelbe reich von mehr als 360° erstreckt.

10. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Rohr (7) über wenigstens ein Crashelement (40), vorzugsweise einen Blechstreifen, mit dem in neren Rohr (8) antriebsverbunden ist.

11. Verstelleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende des Crashelementes (40) mit einem mit der Antriebsmutter (21 ) der Verstelleinheit (19) für das äußere Rohr (7) verbundenen Anschlusselement (36) verbunden ist.

12. Verstelleinrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (36) über we nigstens ein Abscherelement (47) mit der Antriebsmutter (21) verbun den ist.

13. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkstrang (1 ) in Höhenrichtung verstellbar ist.

14. Verstelleinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstelleinheit (66) zur Höhenver stellung an einem Lagerbock (52) um eine quer Längsverstellrichtung der Lenkspindel (2) liegende Achse (67) schwenkbar gelagert ist.

15. Verstelleinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Lagerbock (52) ein Hebel (54) schwenkbar gelagert ist, der schwenkbar mit dem Mantelrohr (5) ver bunden ist.

16. Verstelleinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass am Hebel (54) die Verstelleinheit (66) zur Höhenverstellung des Lenkstranges (1) angreift.

17. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (66) zur Höhenver stellung des Lenkstranges (1 ) eine drehend antreibbare Gewindespin del (65) aufweist, auf der eine mit dem Hebel (54) gekoppelte An triebsmutter (64) sitzt.