WO2002008046A1 - Kippstift-mechanismus zum klemmen einer verstellbaren lenksäule - Google Patents

Kippstift-mechanismus zum klemmen einer verstellbaren lenksäule Download PDF

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Ludger Uphaus
Michael Dannemann
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Nacam Deutschland Gmbh
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/184—Mechanisms for locking columns at selected positions

Definitions

  • the invention relates to a tilt pin mechanism for the clamping device of a positionable automotive steering column with the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • Such a tilt pin mechanism is available, for example, to build up the clamping forces in a clamping device according to DE 44 00306 AI.
  • a clamping device is disclosed, by means of which a housing accommodating the steering column with a holder fixed to the body in the clamped state with corresponding friction surfaces lie against one another.
  • the clamping forces are built up by means of a plurality of tilting pins which are supported at one end in an abutment on the housing and at the other end in an abutment on a pin collar.
  • the rotation of the bolt in one direction means that the tilting pins can be brought into an arresting stop position via an axial extended position parallel to the bolt axis, in which the necessary contact forces for the friction surfaces arranged between the body-fixed holder and the housing are applied.
  • the tilt pins come into a release position that removes the clamp connection, in which the tilt pins are inclined at a slight angle to the longitudinal axis of the bolt.
  • the clamping device described in the above-mentioned document using a tilting pin mechanism has proven itself in principle and has however, certain disadvantages, in particular with regard to increased requirements for the clamping action. These consist, in particular, in that the clamping path, ie the stroke which the tilting pins carry out from their release position into the locking position, is relatively small. In addition, from the already small clamping path by passing through the tipping pin position beyond the axial extended position into a locking position, the theoretically existing clamping path is somewhat lost again in that the tilting pins are held in the stable locking position.
  • a counter bearing for example in the form of an axial needle bearing, is required for the tilting pin mechanisms mentioned, which permits the rotary movement of the actuating element to tilt the tilting pins under force.
  • the object of the present invention is therefore to develop a tilt pin mechanism of the generic type described at the outset in such a way that larger clamping paths can be realized.
  • the mechanism according to the invention should have compact dimensions and be simple and inexpensive in its construction.
  • the actuating ring which causes the tilting pins fitted between the actuating ring and a bolt collar to tilt, has at least one recess for a further tilting pin on the second end face facing away from these tilting pins, the other end of this tilting pin being in one direction axially displaceable thrust washer supports the central axis of the actuating ring.
  • Another advantageous embodiment of the subject matter of the invention also provides that only two of the existing tilting pins in the lockable stop position of the actuating ring are in the "over-dead center position", ie. that is, in which the axial extension is parallel to the central longitudinal axis of the bolt, while the other two tilting pins are arranged exactly in the axial extension. Due to the different arrangement of the tilting pins in the locking position, the clamping path can also be increased, and thus the clamping effect of the entire mechanism can be further increased.
  • the actuation ring can be rotated by coupling it with a hand lever.
  • FIG. 1 shows a side view of the tilt pin mechanism according to the invention
  • FIG. 2 shows a sectional view through the mechanism according to the invention along the section line A-A from FIG. 1,
  • FIG 3 is a sectional view through the tilt pin mechanism according to section line B-B of Figure 1 and
  • FIG. 4 shows a sectional view along the section line C-C from FIG. 2.
  • FIG. 1 the tilting pin mechanism designated in its entirety with 1 is shown together with a hand lever 2 coupled to the tilting pin mechanism 1.
  • the hand lever 2 serves to actuate the tilt pin mechanism, the detailed structure of which is illustrated with reference to FIGS. 2 to 4.
  • the entire mechanism essentially consists of a centrally arranged pin 3 with an end collar 4, an actuating ring 5 to which the hand lever 2 is attached, a total of four tilt pins 6 and two pressure disks 7 and 8 arranged laterally of the actuation ring 5.
  • the pressure disk 8 lies with its outside facing away from the tilting pins on the pin collar 4.
  • the thrust washer 8 there are spherically shaped recesses 9, the contour of which is adapted to the ends of the tilting pins 6.
  • the tilting pins 6 With its end facing away from the thrust washer 8, the tilting pins 6 are arranged in corresponding recesses 10 of the actuating ring 5 which are designed as ball sockets.
  • the thrust washer 8 serves as a contact surface for two tilt pins, the tilt pins being offset by 180 degrees on a common radius.
  • the actuating ring 5 also has two on the end face that faces away from the pressure disk 8 Has recesses 11, in turn, the tilt pins 6 are received. These tilting pins are supported on the one hand on the bottom of the recess 11, which are formed analogously to the recesses 10 as ball sockets. The other end of the tilt pins 6 is supported on the thrust washer 7, which, like the thrust washer 8, also has recesses 12 which are hemispherical in shape and correspond to the end of the tilt pins 6.
  • the diameter dimensions of the recesses 10 and 11 are chosen such that the tilting pins are arranged in the bores with a slight angular offset, but essentially parallel to the central longitudinal axis 13 of the bolt 3.
  • a rotation of the actuating ring 5 by means of the hand lever 2 has the effect that the slightly inclined bolts 3 are first brought into a position in which their longitudinal axis 14 are aligned parallel to the central longitudinal axis 13 of the bolt 3.
  • a further rotation of the actuating ring 5 then causes the tilting pins to be brought into a correspondingly stable stop position beyond the parallel orientation mentioned.
  • the lifting movement of the tilting pins 6 brings about an axial displacement of the pressure disks 7 and 8, as a result of which, in a manner not shown here, within of the clamping mechanism for a vehicle longitudinal column, holding forces can be built up within the friction pairings there.
  • a special embodiment of the subject matter of the invention provides that only two of the existing four tilting pins 6 are used for locking the tilting pins in the clamping position. This means that in the locked position of the tilt pin mechanism there are two tilt pins 6 in the dead center position, whereas the two other tilt pins are aligned with their longitudinal axis 14 parallel to the central longitudinal axis 13 of the bolt 3. In this way, the stroke of these tilt pins 6 is not reduced again due to the over-dead center position as a result of the locking, so that a, albeit slight,

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Abstract

Es wird ein Kippstift-Mechanismus für die Klemmung einer einstellbaren Kfz.-Lenksäule zur lösbaren Festlegung eines die Lenksäule aufnehmenden Gehäuses an einer karosserieseitig festgelegten Halterung vorgestellt. Gehäuse und Halterung sind über mindestens ein mittels des Kippstift-Mechanismus aufeinander pressbare zusammenwirkende Reibflächenpaarungen arretierbar. Der Kippstift-Mechanismus weist hierbei einen zentral angeordneten in Richtung seiner Mittellängsachse (13) verschieblichen Bolzen (3) und mindestens einen mit seiner Längsachse (14) etwa parallel zur Bolzenmittellängsachse (13) angeordneten Kippstift (6) auf, wobei der Kippstift (6) sich einseitig direkt oder indirekt an einem Bolzenbund (4) abstützt, und an seinem anderen Ende in einer Ausnehmung (10) an der Stirnseite eines Betätigungsringes (5) aufgenommen ist, und wobei der Kippstift (6) durch Verdrehung des Betätigungsringes (5) einerseits über die axiale Strecklage parallel zur Bolzenmittellängsachse (13) hinaus in eine arretierbare Anschlaglage sowie in Gegenrichtung in eine Lösestellung, kippbar ist. Erfindungsgemäss weist der Betätigungsring (5) auf der dem ersten Kippstift (6) abgewandten zweiten Stirnseite mindestens eine Ausnehmung (11) für einen weiteren Kippstift (6) auf, wobei sich das andere Ende dieses Kippstiftes (6) in einer in Richtung der Mittelachse des Betätigungsringes (5) axial verschieblichen Druckscheibe (7) abstützt.

Description

KIPPSTIFT-MECHANISMUS ZUM KLEMMEN EINER VERSTELLBAREN LENKSAEULE
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kippstift-Mechanismus für die Klemmvorrichtung einer in ihrer Lage einstellbaren KFZ-Lenksäule mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.
Ein derartiger Kippstift-Mechanismus ist beispielsweise zum Aufbau der Klemmkräfte bei einer Klemmvorrichtung entsprechend der DE 44 00306 AI vorhanden. In der angegebenen Schrift ist eine Klemmvorrichtung offenbart, durch die ein die Lenksäule aufnehmendes Gehäuse mit einem an der Karosserie festen Halter in geklemmtem Zustand mit korrespondierenden Reibflächen aneinander liegen. Der Aufbau der Klemmkräfte erfolgt mittels mehrerer Kippstifte, die mit dem einen Ende in einem Widerlager am Gehäuse und mit ihrem anderen Ende in einem Widerlager an einem Bolzenbund abgestützt sind. Die Verdrehung des Bolzens in die eine Richtung führt dazu, dass die Kippstifte über eine axiale Strecklage parallel zur Bolzenachse hinaus in eine arretierende Anschlaglage gebracht werden können, in der die notwendigen Anpresskräfte für die zwischen karosseriefestem Halter und Gehäuse angeordneten Reibflächen aufgebracht werden. Bei einer Verdrehung des Bolzens in die entgegengesetzte Richtung gelangen die Kippstifte in eine die Klemmverbindung aufhebende Lösestellung, in welcher die Kippstifte unter einem geringen Winkel zur Bolzenlängsachse geneigt sind.
Die in der oben angeführten Schrift beschriebene Klemmvorrichtung unter Verwendung eines Kippstift-Mechanismus hat sich prinzipiell bewährt, besitzt jedoch insbesondere in Bezug aufgestiegene Anforderungen an die Klemmwirkung gewisse Nachteile. Diese bestehen insbesondere darin, dass der Klemmweg, d. h., der Hub, den die Kippstifte von ihrer Lösestellung bis in die Arretierungsstellung durchführen, relativ klein ist. Darüber hinaus geht von dem ohnehin klein bemessenen Klemmweg durch das Durchlaufen der Kippstiftlage über die axiale Strecklage hinaus in eine Arretierungslage von dem theoretisch vorhandenen Klemmweg wieder etwas dadurch verloren, dass die Kippstifte in der stabilen Arretierungsstellung gehalten werden. Als weiterer Nachteil im bestehenden Stand der Technik hat sich herausgestellt, dass für die angesprochenen Kippstift- Mechanismen ein Gegenlager beispielsweise in Form eines Axialnadellagers erforderlich ist, welches die Drehbewegung des Betätigungselementes zum Abkippen der Kippstifte unter Kraft zulässt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kippstift-Mechanismus der eingangs beschriebenen gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, dass größere Klemmwege realisiert werden können. Darüber hinaus soll der erfindungsgemäße Mechanismus kompakte Maße aufweisen und in seinem Aufbau einfach und kostengünstig sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Zusammenschau mit den gattungsbildenden Merkmalen durch die technische Lehre des Anspruches 1 gelöst.
Gemäß dieser technischen Lehre weist der Betätigungsring, der durch Verdrehung ein Abkippen der zwischen Betätigungsring und einem Bolzenbund eingepassten Kippstifte herbeiführt, auf der diesen Kippstiften abgewandten zweiten Stirnseite mindestens eine Ausnehmung für einen weiteren Kippstift aufweist, wobei sich das andere Ende dieses Kippstiftes in einer in Richtung der Mittelachse des Betätigungsringes axial verschiebhchen Druckscheibe abstützt.
Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau wird durch eine Verdrehung des Betätigungsringes eine beidseitige Hubbewegung der in den Stirnseiten des Betätigungsringes gelagerten Kippstifte herbeigeführt. Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Kippstift-Mechanismen lässt sich auf diese Weise eine Verdoppelung des Hubweges herbeiführen. Da die Ausnehmungen für den oder die jeweils in beiden Stirnseiten angeordneten Kippstifte versetzt zueinander angeordnet sind, weist der erfindungsgemäße Mechanismus trotz der Verdoppelung des Hubweges äußerst kompakte Abmaße auf.
Spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich zusammen mit der technischen Lehre des Anspruches 1 aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Es hat sich insbesondere als zweckmäßig erwiesen, an jeder der beiden Stirnseiten des Betätigungsringes zwei um 180 Grad versetzt zueinander angeordnete Aufnahmen für je einen Kippstift anzuordnen. Die Aufnahmen an der einen Stirnseite sind hierbei zu derjenigen der anderen Stirnseite um 90 Grad versetzt angeordnet. Die beidseitig versetzte Anordnung der Nadelpaare stabilisiert den mittleren Betätigungsring, wodurch eine üblicherweise vorhandene Anzahl von 3 Kippstiften reduziert werden kann, was Herstellung und Montage vereinfacht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sieht darüber hinaus vor, dass nur zwei der vorhandenen Kippstifte in der arretierbaren Anschlaglage des Betätigungsringes sich in der "Über-Totpunktlage", d. h., in der über die axiale Strecklage parallel zur Bolzenmittellangsachse hinaus befinden, während die beiden übrigen Kippstifte genau in der axialen Strecklage angeordnet sind. Durch die unterschiedliche Anordnung der Kippstifte in der Arretierungsposition lässt sich der Klemmweg zusätzlich vergrößern, und somit die Klemmwirkung des gesamten Mechanismus zusätzlich steigern.
Die Verdrehung des Betätigungsringes lässt sich dadurch realisieren, dass dieser mit einem Handhebel gekoppelt wird.
hn Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Figur 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kippstift-Mechanismus,
Figur 2 eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Mechanismus entsprechend der Schnittlinie A-A aus Figur 1,
Figur 3 eine Schnittdarstellung durch den Kippstift-Mechanismus entsprechend der Schnittlinie B-B aus Figur 1 und
Figur 4 eine Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie C-C aus Figur 2.
Bei der Darstellung des Kippstift-Mechanismus in den einzelnen Zeichnungen wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit auf angrenzende Bauteile des Lenksäulen- Kippstift-Mechanismus verzichtet. In der Figur 1 ist der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Kippstift-Mechanismus zusammen mit einem an den Kippstift- Mechanismus 1 gekoppelten Handhebel 2 dargestellt. Der Handhebel 2 dient zur Betätigung des Kippstift-Mechanismus, dessen detaillierter Aufbau anhand der Figuren 2 bis 4 veranschaulicht wird.
Der gesamte Mechanismus besteht im Wesentlichen aus einem mittig angeordneten Bolzen 3 mit einem endseitigen Bolzenbund 4, einen Betätigungsring 5, an dem der Handhebel 2 befestigt ist, insgesamt vier Kippstiften 6 sowie zwei seitlich des Betätigungsringes 5 angeordneten Druckscheiben 7 und 8. Die Druckscheibe 8 liegt mit ihrer den Kippstiften abgewandten Außenseite am Bolzenbund 4 an. In der Druckscheibe 8 befinden sich kugelförmig ausgebildete Ausnehmungen 9, die in ihrer Kontur den Enden der Kippstifte 6 angepasst sind. Mit ihrem der Druckscheibe 8 abgewandten Ende sind die Kippstifte 6 in korrespondierenden als Kugelpfannen ausgebildeten Ausnehmungen 10 des Betätigungsringes 5 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Druckscheibe 8 als Anlagefläche für zwei Kippstifte, wobei die Kippstifte auf einem gemeinsamen Radius um 180 Grad versetzt angeordnet sind.
Aus der Darstellung der Figur 3 wird deutlich, dass der Betätigungsring 5 darüber hinaus an derjenigen Stirnseite, die der Druckscheibe 8 abgewandt ist, ebenfalls zwei Ausnehmungen 11 besitzt, in die wiederum Kippstifte 6 aufgenommen sind. Diese Kippstifte stützen sich zum einen am Boden der Ausnehmung 11 ab, welche analog den Ausnehmungen 10 als Kugelpfannen ausgebildet sind. Das andere Ende der Kippstifte 6 stützt sich an der Druckscheibe 7 ab, die analog der Druckscheibe 8 ebenfalls Ausnehmungen 12 ausweist, die halbkugelförmig korrespondierend dem Ende der Kippstifte 6 ausgebildet sind. Die Durchmessermaße der Ausnehmungen 10 und 11 sind so gewählt, dass die Kippstifte in den Bohrungen mit einem leichten Winkelversatz, aber doch im Wesentlichen parallel zur Mittellängsachse 13 des Bolzens 3 angeordnet sind. Eine Verdrehung des Betätigungsringes 5 mittels des Handhebels 2 bewirkt, dass die leicht schräg stehenden Bolzen 3 zunächst in eine Lage gebracht werden, in der ihre Längsachse 14 mit der Mittellängsachse 13 des Bolzen 3 parallel ausgerichtet sind. Eine weitere Drehung des Betätigungsringes 5 bewirkt danach, dass die Kippstifte über die angesprochene parallele Ausrichtung hinaus in eine entsprechend stabile Anschlaglage gebracht werden.
Durch die Tatsache, dass eine Drehung des Betätigungsringes 5 eine Lageänderung und daraus resultierend eine Hubbewegung der durch den Betätigungsring 5 bewegten Kippstifte 6 bewirkt, ergibt sich gegenüber herkömmlichen Kippstift- Mechanismen ein verdoppelter Hubweg und daraus resultierend eine wesentliche Vergrößerung der aufgrund des Kippstift-Mechanismus hervorgerufenen möglichen Klemmkräfte für die lösbare Befestigung einer verstellbaren Lenksäule.
Aus der Darstellung der Figur 4 wird noch einmal deutlich, dass jeweils 2 aus einer Stirnseite des Betätigungsringes hervorstehenden Kippstifte auf einem gemeinsamen Umfangsradius um 180 Grad versetzt, angeordnet sind, wobei die Kippstifte der gegenüber liegenden Stirnseite zu Ersteren um 90 Grad versetzt angeordnet sind. Diese Anordnung führt zu einer Selbststabilisierung des Kippstift-Mechanismus, so dass auf die bislang übliche Ausbildung mit 3 Kippstiften auf einem gemeinsamen Umfangsradius verzichtet werden kann.
Die Hubbewegung der Kippstifte 6 bewirkt eine axiale Verlagerung der Druckscheiben 7 und 8, wodurch in hier nicht dargestellter Art und Weise, innerhalb des Klemmechanismus für eine Kfz.-Längssäule innerhalb der dort vorhandenen Reibpaarungen Haltekräfte aufgebaut werden können.
Eine besondere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass für die Arretierung der Kippstifte in der Klemmposition nur zwei der vorhandenen vier Kippstifte 6 verwendet werden. Dies bedeutet, dass in der Arretierungslage des Kippstift-Mechanismus sich zwei Kippstifte 6 in der über Totpunkt-Position befinden, wohingegen die zwei weiteren Kippstifte mit ihrer Längsachse 14 parallel zur Mittellängsachse 13 des Bolzens 3 ausgerichtet sind. Auf diese Weise wird der Hubweg dieser Kippstifte 6 nicht durch die Über-Totpunktlage infolge der Arretierung wieder reduziert, so dass sich eine, wenn auch geringfügige,
Hubvergrößerung gegenüber dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel ergibt.
Bezugszeichenliste:
I . Kippstift-Mechanismus 5 2. Handhebel
3. Bolzen
4. Bolzenbund
5. Betätigungsring
6. Kippstifte
10 7. Druckscheibe
8. Druckscheibe
9. Ausnehmung
10. Ausnehmung
II. Ausnehmung 15 12. Ausnehmung
13. Mittellängsachse
14. Längsachse

Claims

Kippstift-MechanismusPatentansprüche:
1. Kippstift-Mechanismus vorzugsweise für die Klemmvorrichtung einer in ihrer Lage einstellbaren Kraftfahrzeuglenksäule zur lösbaren Festlegung eines die Lenksäule aufnehmenden Gehäuses an einer karosserieseitig festgelegten Halterung, wobei Gehäuse und Halterung über mindestens eine mittels des Kippstift-Mechanismus aufeinander pressbare, zusammenwirkende Reibflächenpaarung aufweisen, mit einem zentral angeordneten in Richtung seiner Mittellängsachse (13) verschiebhchen Bolzen (3) und mindestens einem mit seiner Längsachse (14) etwa parallel zur Bolzenmittellangsachse (13) angeordneten Kippstift (6), wobei der Kippstift (6) sich einseitig direkt oder indirekt an einem Bolzenbund (4) abstützt und an seinem anderen Ende in einer Ausnehmung (10) an der Stirnseite eines Betätigungsringes (5) aufgenommen ist und wobei der Kippstift (6) durch Verdrehung des Betätigungsringes (5) einerseits über die axiale Strecklage parallel zur Bolzenmittellangsachse (13) hinaus in eine arretierbare Anschlaglage sowie in Gegenrichtung in eine Lösestellung kippbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsring (5) auf der dem ersten Kippstift (6) abgewandten zweiten Stirnseite mindestens eine Ausnehmung (11) für einen weiteren Kippstift (6) aufweist, wobei sich das andere Ende dieses Kippstiftes (6) in einer in Richtung der Mittelachse des Betätigungsringes (5) axial verschiebhchen Druckscheibe (7) abstützt.
2. Kippstift-Mechanismus nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an jeder der beiden Stirnseiten des Betätigungsringes (5) zwei um 180° versetzt zueinander angeordnete Aufnahmen (10, ll) fürje einen Kippstift (6) angeordnet sind.
3. Kippstift-Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufiiahmen (10) an einer Stirnseite zu denjenigen (11) der anderen Stirnseite um 90° versetzt angeordnet sind.
4. Kippstift-Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Kippstifte (6) in der arretierbaren Anschlaglage des Betätigungsringes (5) sich in der axialen Strecklage parallel zur Bolzenmittellangsachse (13) befindet.
5. Kippstift-Mechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die an einer Stirnseite angeordneten Kippstifte (6) in der arretierbaren Anschlaglage des Betätigungsringes (5) sich in der axialen Strecklage parallel zur Bolzenmittellangsachse (13) befinden.
6. Kippstift-Mechanismus nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils einer der an einer Stirnseite angeordneten Kippstifte (6) in der arretierbaren Anschlaglage des Betätigungsringes (5) sich in der axialen Strecklage parallel zur Bolzenmittellangsachse (13) befindet. Kippstift-Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsring (5) mit einem Handhebel (2) zur Durchführung der Verdrehbewegung gekoppelt ist.
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