WO2014090349A1

WO2014090349A1 - Spindelantrieb

Info

Publication number: WO2014090349A1
Application number: PCT/EP2013/002862
Authority: WO
Inventors: Robert Galehr
Original assignee: Thyssenkrupp Presta Aktiengesellschaft
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2014-06-19
Also published as: DE102012112197A1; DE102012112197B4

Abstract

Spindelantrieb (1) zur Längsverstellung einer verstellbaren Lenksäule (2) für ein Kraftfahrzeug, wobei der Spindelantrieb (1) zumindest eine, entlang einer Spindelaxialrichtung (3) längs erstreckte Spindel (4) mit zumindest einem Spindelgewinde (5) und zumindest ein, in das Spindelgewinde (5) eingreifendes Gewindeeingriffselement (6) aufweist, wobei die Spindel (4) mittels des Gewindeeingriffselements (6) bei einer, unter einem Kraftschwellwert liegenden und in Spindelaxialrichtung (3) einwirkenden Kraft in ihrer Lage relativ zum Gewindeeingriffselement (6) gehalten ist und bei Einwirkung einer, den Kraftschwellwert erreichenden oder überschreitenden und in Spindelaxialrichtung (3) einwirkenden Kraft die Spindel (4) und das Gewindeeingriffselement (6) relativ zueinander in der Spindelaxialrichtung (3) bewegbar sind, wobei diese Bewegung mittels Drehung der Spindel (4) um ihre Spindelaxialrichtung (3) oder mittels Drehung des Gewindeingriffselementes (6) erfolgt.

Description

Spindelantrieb

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spindelantrieb zur Längsverstellung einer verstellbaren Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, wobei der Spindelantrieb zumindest eine, entlang einer Spindelaxialrichtung längs erstreckte Spindel mit zumindest einem Spindelgewinde und zumindest ein, in das Spindelgewinde eingreifendes Gewindeeingriffselement aufweist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine verstellbare Lenksäule mit einem solchen Spindelantrieb und ein Verfahren zum Energieabbau in einer verstellbaren Lenksäule bei einem Fahrzeugcrash, wobei die Lenksäule zumindest zwei relativ zueinander verstellbare Lenksäulenbauteile und zumindest einen Spindelantrieb zur Verstellung der Lenksäulenbauteile relativ zueinander aufweist, wobei der

Spindelantrieb zumindest eine, entlang einer Spindelaxialrichtung längs erstreckte Spindel mit zumindest einem Spindelgewinde und zumindest ein in das

Spindelgewinde eingreifendes Gewindeeingriffselement aufweist.

Gattungsgemäße Spindelantriebe werden in verstellbaren Lenksäulen dazu verwendet, mittels Längsverstellung der Lenksäule die Position des Lenkrades an den jeweiligen Fahrzeuglenker anzupassen. Darüber hinaus kann mit solchen Spindelantrieben auch eine Höhenanpassung der Position des an der Lenksäule befestigten Lenkrades erfolgen. Die Spindelantriebe sind beim Stand der Technik meist mittels zumindest eines elektrischen Motors angetrieben. Beim Stand der Technik ist es auch bereits bekannt, solche Spindelantriebe mit einer Möglichkeit zum Energieabbau in der verstellbaren Lenksäule im Falle eines Fahrzeugcrashes zu kombinieren. Die EP 0 752 359 B1 schlägt in diesem Zusammenhang vor, den Spindelantrieb mittels zumindest eines durch Umformung deformierbaren

Energieabsorptionselementes an den entsprechenden Bauteilen der Lenksäule zu befestigen. In der DE 198 12 179 C1 wird vorgeschlagen, in einer Verlängerung der

BESTÄTIGUNGSKOPI E Spindel eine Sollknickstelle vorzusehen, welche gemeinsam mit einem, diese übergreifenden Stützbügel im Fall eines Fahrzeugcrashes plastisch deformiert wird. Die EP 1 693 279 B1 hingegen schlägt vor, den Spindelantrieb mittels solcher Befestigungselemente an der Lenksäule zu befestigen, dass zumindest eine

Halterung des Spindelantriebes im Fall einer Stoßbelastung von der Lenksäule gelöst werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Möglichkeit vorzuschlagen, den Spindelantrieb für den Fall eines Fahrzeugcrashes mit einer Möglichkeit zum

Energieabbau innerhalb der verstellbaren Lenksäule auszustatten.

Bei einem Spindelantrieb der oben beschriebenen Art ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Spindel mittels des

Gewindeeingriffselements bei einer, unter einem Kraftschwellwert liegenden und in Spindelaxialrichtung einwirkenden Kraft in ihrer Lage relativ zum

Gewindeeingriffselement gehalten ist und bei Einwirkung einer, den

Kraftschwellwert erreichenden oder überschreitenden und in Spindelaxialrichtung einwirkenden Kraft die Spindel und das Gewindeeingriffselement relativ zueinander in der Spindelaxialrichtung bewegbar sind, wobei diese Bewegung mittels Drehung der Spindel um ihre Spindelaxialrichtung oder mittels Drehung des

Gewindeeingriffselementes erfolgt.

Der Kraftschwellwert kann auch als Kraftschwellenwert oder auch als Kraftgrenzwert bezeichnet werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren sieht zur Lösung dieser Aufgabe vor, dass im Falle eines Fahrzeugcrashes bei Einwirkung einer einen Kraftschwellwert erreichenden oder überschreitenden und in Spindelaxialrichtung einwirkenden Kraft die Spindel und das Gewindeeingriffselement zum Energieabbau relativ zueinander in der Spindelaxialrichtung bewegt werden, wobei diese Bewegung mittels Drehung der Spindel um ihre Spindelaxialrichtung oder mittels Drehung des

Gewindeeingriffselementes erfolgt. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine verstellbare Lenksäule mit zumindest zwei relativ zueinander verstellbaren Lenksäulenbauteilen und zumindest einem erfindungsgemäßen Spindelantrieb zur Verstellung der Lenksäulenbauteile relativ zueinander.

Während der oben geschilderte Stand der Technik immer davon ausgeht, dass zum Energieabbau im Fall eines Fahrzeugcrashes, also im Fall einer Kollision des

Fahrzeugs mit einem anderen Gegenstand, eine Umformung oder ein Abreißen eines Bauteils der verstellbaren Lenksäule von Nöten ist, geht die Erfindung einen anderen Weg, um einen Spindelantrieb zusätzlich zu seiner Funktion zur Verstellung der Lenksäule auch noch mit einer Energieabbaufunktion auszustatten. Der gewünschte Energieabbau bzw. die gewünschte Energieabsorption erfolgt gemäß der Erfindung in anderen Worten somit, indem durch die Krafteinwirkung in

Spindelaxialrichtung auf die Spindel ein Drehmoment an der Spindel oder am

Gewindeeingriffselement erzeugt wird, welches ab Überschreitung eines

Kraftschwell wertes zu einer Drehung der Spindel oder des

Gewindeeingriffselementes führt, wobei hierdurch die Spindel und das

Gewindeeingriffselement relativ zueinander in der Spindelaxialrichtung bewegbar sind und durch die Drehung der Spindel oder die Drehung des

Gewindeeingriffselementes der gewünschte Energieabbau bzw. die gewünschte Energieabsorption erfolgt.

Die den Energieabbau bzw. die Energieabsorption erzeugenden Gegenkräfte können passive Gegenkräfte sein. Als Beispiel hierfür sind Reibungskräfte zu nennen. Diese können zwischen Spindelgewinde und Gewindeeingriffselement oder an sonstigen Stellen des Spindelantriebes, z.B. auch in einem, den Spindelantrieb antreibenden Motor entstehen. Die genannten, für den Energieabbau bzw. die Energieabsorption verantwortlichen Gegenkräfte können aber auch aktive

Gegenkräfte bzw. aktive Gegendrehmomente sein. So weisen bevorzugte

erfindungsgemäße Spindelantriebe zumindest einen Motor zum Drehen der Spindel um ihre Spindelaxialrichtung oder zum Drehen des Gewindeeingriffselementes auf. Meist handelt es sich hierbei um einen elektrischen Motor. Der Motor wird im Falle des Normalbetriebes, also wenn kein Fahrzeugcrash stattfindet, in der Regel dazu verwendet, die relative Lage zwischen Spindel und Gewindeeingriffselement zu verändern, indem die Spindel oder das Gewindeeingriffselement mittels Motor gedreht wird, was über den Gewindeeingriff zur gewünschten Längsverstellung der verstellbaren Lenksäule führt. Im Falle des Fahrzeugcrashes kann der Motor aber auch zur gezielten Beeinflussung der auf den Spindelantrieb einwirkenden Kräfte und Gegenkräfte, insbesondere in Spindeiaxialrichtung, verwendet werden.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungsformen sehen hierfür zur Aufbringung von aktiven Gegenkräften vor, dass eine, der in Spindeiaxialrichtung einwirkenden Kraft entgegenwirkende oder diese unterstützende Zusatzkraft mittels Drehung der Spindel um ihre Spindeiaxialrichtung oder mittels Drehung des

Gewindeeingriffselementes mittels des Motors aufbringbar ist. Diese mittels Motor aufgebrachten aktiven Gegenkräfte können dazu dienen, die meist auf Grund von Reibung schon vorhandenen passiven Gegenkräfte zu verstärken oder auch abzuschwächen, je nach Drehrichtung. Hierdurch ist es auch möglich, den

Kraftschwellwert zu beeinflussen bzw. einzustellen. Darüber hinaus kann auch während des crashbedingten Verschiebens von Spindel und

Gewindeeingriffselement in Spindeiaxialrichtung bei gleichzeitiger Drehung der Spindel oder des Gewindeeingriffselementes mittels des Motors ein gewünschtes Kraftprofil gefahren werden, sodass während des gesamten Prozesses des

Energieabbaus die gewünschten Gegenkräfte eingestellt werden können.

Die im Falle eines Fahrzeugcrashes in Spindeiaxialrichtung auf den Spindelantrieb einwirkenden Kräfte treten meist in einem Betriebszustand auf, bei dem ein gegebenenfalls vorhandener Motor zum Antrieb des Spindelantriebs zumindest zunächst einmal nicht aktiv ist. Entsprechend kann die Erfüllung der

erfindungsgemäßen Merkmale auch in der Regel in einem solchen Betriebszustand bestimmt werden, in dem der Motor, soweit vorhanden, nicht aktiv ist. Wie gesagt, kann das System aber auch zum Teil oder sogar im Wesentlichen auf der

Aufbringung von aktiven Gegenkräften mittels Motor basieren, z.B. wenn die Reibungskräfte nicht ins Gewicht fallen. In diesem Fall können die erfindungsgemäßen Merkmale somit auch während des Betriebs des Motors überprüft werden. In dem Fall, in dem der gegebenenfalls vorhandene Motor nicht in Betrieb ist, wird die Spindel mittels des Gewindeeingriffselementes in ihrer Lage relativ zum Gewindeeingriffselement fest bzw. unveränderlich gehalten, solange die in Spindelaxialrichtung einwirkenden Kräfte unterhalb des Kraftschwellwertes liegen. Bei der geschilderten aktiven Gegenkraft mittels Motor muss dies aber nicht der Fall sein. Bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele sehen jedenfalls vor, dass bei Überschreitung des Kraftschwellwertes die Relativbewegung zwischen Spindel und Gewindeeingriffselement in Spindeiaxialrichtung ausschließlich mittels Drehung der Spindel um ihre Spindelaxialrichtung oder mittels Drehung des

Gewindeeingriffselementes erfolgt. Dies bedeutet, dass bevorzugt der gesamte Energieabbau letztendlich mittels der geschilderten Drehbewegung erreicht wird und es zumindest bei diesem Energieabbau nicht zu einer plastischen Umformung eines Bauteils des Spindelantriebs und/oder der sonstigen Lenksäule kommt.

Dies muss aber nicht zwingend so sein, andere Ausgestaltungsformen der Erfindung können vorsehen, dass zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen

Energieabbaumechanismus über Spindel und Gewindeeingriffselement auch noch andere Energieabbaumechanismen, welche die Energie mittels plastischer

Umformung oder Abreißen abbauen, vorgesehen sind. Dieser zusätzliche

Energieabbaumechanismus kann gleichzeitig oder während des eingangs

erläuterten erfindungsgemäßen Energieabbaumechanismus von Statten gehen. Die verschiedenen Energieabbaumechanismen können aber auch in verschiedenen Kraftbereichen oder zeitlich aufeinander folgend wirken. Die praktische Umsetzung dieses zusätzlichen Energieabbaumechanismus mittels plastischen Umformens oder Abreißens kann durch bei Lenksäulen an sich bekannte Reißlaschen, Biegelaschen, Reißbiegelaschen und sonstigen geeigneten Umform- oder Abreißmechanismen realisiert werden. Aber auch für den Fall des Einsatzes zusätzlicher

Energieabsorptionsmittel erfolgt die Verschiebung des Gewindeeingriffselements zur Gewindespindel bevorzugt ausschließlich unter Rotation der Gewindespindel - oder alternativ des Gewindeeingriffselements, wobei Energie absorbiert wird. Eine weitere Energieabsorption erfolgt dann in dieser Ausführung zusätzlich an den zusätzlichen Energieabsorptionsmittel.

Beim Fahrzeugcrash wirken die in Spindelaxialrichtung auf den Spindelantrieb einwirkenden Kräfte in der Regel sowohl auf die Spindel als auch auf das

Gewindeeingriffselement ein. Hierbei ist festzuhalten, dass bei zwei relativ

zueinander verstellbaren Lenksäulenbauteilen in der Regel die Spindel an einem der Lenksäulenbauteile und das Gewindeeingriffselement in der Regel dann an dem anderen der beiden relativ zueinander verstellbaren und auch beim Fahrzeugcrash relativ zueinander bewegbaren Lenksäulenbauteilen fixiert bzw. befestigt ist. Bei dem einen der Lenksäulenbauteile kann es sich z.B. um eine Lenkspindellagereinheit handeln, in der die Lenkspindel, an der auch das Lenkrad angebracht wird, um ihre Lenkspindellängsachse drehbar gelagert ist. Bei dem anderen der beiden relativ zueinander bewegbaren Lenksäulenbauteile kann es sich um eine Trageinheit handeln, welche fahrzeugfest an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt wird, wobei bei der Längsverstellung die Lenkspindellagereinheit samt Lenkspindel in

Längsrichtung relativ zur Trageinheit verstellt wird. Im Falle, dass die

erfindungsgemäße Lenksäule nicht nur längs- sondern auch höhenverstellbar ist, kann es sich bei dem einen der genannten Lenksäulenbauteile auch um einen an der Karosserie in Höhenrichtung verschwenkbar gelagerten Zwischenhebel einer entsprechenden Trageinheit handeln.

Die genannten Kraftschwellwerte betragen günstigerweise zumindest 1 .000 Newton, vorzugsweise zumindest 2.000 Newton. Mittels des genannten Motors können die Kraftschwellwerte bzw. die während des Energieabbauprozesses wirkenden

Gegenkräfte aber auch sowohl deutlich höher als auch deutlich niedriger eingestellt werden.

Zur Einstellung der benötigten Kraftschwellwerte und der zum Abbau der Energie genutzten Gegenkräfte ist das Gesamtsystem zu betrachten. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, die Kraftschwell werte bzw. die dann beim Energieabbau aktiv werdenden Gegenkräfte und Gegendrehmomente festzulegen bzw. einzustellen. Ein wichtiger, aber in der Regel eben nicht der einzige Faktor, ist dabei die Steigung des Spindelgewindes. Diese beträgt günstigerweise zwischen 2,5mm je Umdrehung und 8mm je Umdrehung vorzugsweise zwischen 4mm je Umdrehung und 7mm pro Umdrehung. Es sind in der Regel aber auch alle anderen im Spindelantrieb, in seinem Antriebsmotor und in der sonstigen Lenksäule auftretenden Gegenkräfte insbesondere in Form von Reibungskräften zu berücksichtigen. Der Fachmann kann dies zur Erzielung der benötigten Kraftschwellwerte entsprechend aufeinander abstimmen. Günstigerweise ist die Steigung des Spindelgewindes jedenfalls so gewählt, dass zumindest ab Erreichen bzw. Überschreiten des Kraftschwellwertes keine Selbsthemmung mehr besteht.

Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass die gegen die Verschiebung der Spindel gegenüber dem Gewindeeingriffselement wirkenden Kraft nach dem anfänglichen Überschreiten oder Erreichen des Kraftschwell wertes durchaus niedrigere Werte als der Kraftschwell wert annehmen kann. Ein Abfall auf 75% oder auf Werte im Bereich zwischen 500N und 800N ist durchaus denkbar und möglich. Dies kann durch die entsprechende Auslegung der Gewindepaarung zwischen Gewindeeingriffselement und Spindelgewinde eingestellt werden. Wie anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele auch beispielhaft erläutert, können als Gewindeeingriffselemente verschiedene Bauteile verwendet werden, welche eben entsprechend in eine Spindel bzw. deren Spindelgewinde eingreifen. Es kann sich hierbei um Spindelmuttern, Zahnräder oder Schneckenräder handeln, um nur einige Beispiele zu nennen. In der Regel ist es jedenfalls so, dass im

Spindelantrieb entweder die Spindel oder das Gewindeeingriffselement drehfest an einem entsprechenden Bauteil der Lenksäule oder des Spindelantriebs gehalten ist, während das andere der genannten Bauteile, also entweder die Spindel oder das Gewindeeingriffselement, zur Relativverstellung gedreht werden kann. Weitere Merkmale und Einzelheiten bevorzugter Ausgestaltungsformen der

Erfindung werden anhand von verschiedenen Ausgestaltungsvarianten in der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 bis 4 Darstellungen einer erfindungsgemäßen Lenksäule mit einem

erfindungsgemäßen Spindelantrieb mit einer relativ kurzen Spindel;

Fig. 5 bis 7 ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einer relativ langen Spindel;

Fig. 8 einen erfindungsgemäßen Spindelantrieb, losgelöst von der Lenksäule;

Fig. 9 bis 1 1 Schnittdarstellungen durch schematisierte Varianten

erfindungsgemäßer Spindelantriebe. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgestalteten elektrisch verstellbaren Lenksäule 2. Am Lenkradanschluss 13 der Lenkspindel 12 dieser Lenksäule 2 wird das hier nicht dargestellte Lenkrad befestigt. Die

Lenkspindel 12 ist um ihre entlang der Längsrichtung 14 verlaufende Längsachse drehbar in dem, in diesem Ausführungsbeispiel als Lenkspindellagereinheit ausgebildeten Lenksäulenbauteil 8 gelagert. Zur Längsverstellung der Lenksäule 2 wird das Lenksäulenbauteil 8 zusammen mit der darin gelagerten Lenkspindel 12 mit Hilfe des erfindungsgemäß ausgebildeten Spindelantriebs 1 in den Längsrichtungen 14 verstellt. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel erlaubt zusätzlich zur genannten Längsverstellung auch eine Höhenverstellung. Für diese Höhenverstellung ist ein weiterer Spindelantrieb 10 vorgesehen. Dieser erlaubt es, das Lenksäulenbauteil 8 samt Lenkspindel 12 in den Höhenrichtungen 15 zu verstellen, sofern dies zur Anpassung der Position des Lenkrades an den Fahrzeuglenker notwendig ist. Bei dieser Höhenverstellung erfolgt ein Verschwenken des bereits genannten

Lenksäulenbauteils 8 samt Lenkspindel 12 relativ zu den Befestigungslaschen 1 1 des hier als Trageinheit ausgeführten Lenksäulenbauteils 9. Diese Trageinheit in Form des Lenksäulenbauteils 9 dient dazu, die Lenksäule 2 mittels der

Befestigungslaschen 1 1 an der Karosserie des Fahrzeugs zu fixieren.

Der erfindungsgemäße Spindelantrieb 1 weist zahlreiche Merkmale auf, die er mit beim Stand der Technik bekannten Spindelantrieben und auch dem weiteren Spindelantrieb 10 gemeinsam hat. So weist der Spindelantrieb 1 zunächst eine Spindel 4 auf, die in einem hier nur verdeckt dargestellten Gewindeeingriffselement 6 gehalten ist. Das Gewindeeingriffselement 6 greift in das Spindelgewinde 5 der Spindel 4 ein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Spindel 4 drehfest an der Fixierungslasche 16 befestigt. Sie kann also nicht um ihre Längsachse bzw. die Spindelaxialrichtung 3 herum gedreht werden. Eine Verschiebung der Spindel 4 in Spindelaxialrichtung 3 relativ zum Gewindeeingriffselement 6 ist nur bei

gleichzeitigem Drehen des Gewindeeingriffselementes 6 auf dem Spindelgewinde 5 der Spindel 4 möglich. Zur Verstellung des Lenksäulenbauteils 8 gemeinsam mit der Lenkspindel 12 in Längsrichtung 14 dreht der Motor 7 des Spindelantriebs 1 das Gewindeeingriffselement 6 in der gewünschten Richtung. Dies ist an sich bekannt und muss hier nicht weiter erläutert werden. Der weitere zur Höhenverstellung vorgesehene Spindelantrieb 10 ist grundsätzlich analog aufgebaut. Dessen

Fixierungslasche 16 ist schwenkbar an einem Schwenkhebel 22 angelenkt. Der Schwenkhebel 22 ist mit einem an sich bekannten Zwischenhebel 23 der Trageinheit 9 verbunden. Dieser Zwischenhebel 23 kann zur Höhenverstellung in

Höhenrichtungen 15 samt Lenksäulenbauteil 8 und Lenkspindel 12 um das

Schwenkgelenk 24 relativ zu den Befestigungslaschen 1 1 und damit relativ zur Karosserie des hier nicht dargestellten Fahrzeugs verschwenkt werden. Zur

Längsverstellung in den Längsrichtungen 14 werden das Lenksäulenbauteil 8 und die Lenkspindel 12 gemeinsam in dem genannten Zwischenhebel 23 des als Trageinheit ausgeführten Lenksäulenbauteils 9 verschoben. Bei Lenksäulen ohne

Höhenverstellung kann der Zwischenhebel 23 in der Regel entfallen. In diesem Fall ist die Trageinheit in der Regel nicht um eine Schwenkachse verschwenkbar.

Im Ausführungsbeispiel sind der Zwischenhebel 23 und die Trageinheit 9 dasselbe Bauteil, das sogar in bevorzugter Weise einstückig ausgebildet ist, bevorzugt als Gussteil. Für entsprechende Anbindungen der Lenksäule 2 an die

Fahrzeugkarosserie kann es jedoch vorteilhaft sein, den Zwischenhebel 23 als separates Bauteil in der Trageinheit ( - dem Lenksäulenbauteil 9) verschwenkbar um eine Schwenkachse anzuordnen.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht, bei der eine Position des Lenkradanschlusses 13 bzw. Lenkrades eingestellt ist, bei der das Gewindeeingriffselement 6 ungefähr in der Mitte der Spindel 4 in deren Spindelgewinde 5 eingreift und diese so festhält. Es kann sich hierbei um eine Position für den Normalbetrieb handeln, bei der das Fahrzeug normalerweise betrieben bzw. gefahren wird. Sofern keine

Verstellfunktionen durchgeführt werden, ruhen die meist elektrisch angetriebenen Motoren 7 des Spindelantriebs 1 und des weiteren Spindelantriebs 10. Kommt es nun zu einem Fahrzeugcrash, so kann es passieren, dass der Fahrzeuglenker auf das hier nicht dargestellte Lenkrad und damit auf die Lenkspindel 12 geschleudert wird. Genauso gut kann es passieren, dass die gesamte Lenksäule 2 durch entsprechende Deformationen des Fahrzeuges in den Innenraum der Fahrgastzelle geschoben wird, um dort mit dem Fahrzeuglenker zu kollidieren. Oft passiert beim Fahrzeugcrash beides. Die dabei in die Lenksäule 2 eingebrachtenKräfte wirken zumindest zu einem großen Anteil parallel zu den Längsrichtungen 14. Zum Energieabbau im Falle des Fahrzeugcrashes werden die Lenkspindel 12 und das Lenksäulenbauteil 8, also die Lenkspindellagereinheit, gemeinsam in das Lenksäulenbauteil 9 in Form der Trageinheit bzw. dessen Zwischenhebels 23 eingeschoben.

Um bei dieser Einschubbewegung bzw. bei dieser Relativbewegung zwischen Lenksäulenbauteil 8 und 9 den gewünschten Energieabbau zu erzielen, ist bei der hier gezeigten Lenksäule 2 der erfindungsgemäße Spindelantrieb 1 vorgesehen. Es ist also so, dass, sobald eine in Spindelaxialrichtung 3 einwirkende Kraft einen vorgegebenen Kraftschwellwert erreicht oder überschreitet, die Spindel 4 und das Eingriffselement 6 zum Energieabbau relativ zueinander in der Spindelaxialrichtung 3 bewegt werden. Im vorliegenden Fall wird die Spindel 4, welche am

Lenksäulenbauteil 8 über die Fixierungslasche 16 befestigt ist, relativ zum

Gewindeeingriffselement 6, welches am Lenksäulenbauteil 9 befestigt ist,

verschoben. Diese Bewegung bzw. Verschiebung erfolgt ausschließlich durch

Drehung des Gewindeeingriffselements, sodass die Spindel 4 quasi durch das Gewindeeingriffselement 6 hindurchgeschraubt wird. Hierdurch wird am

Gewindeeingriffselement 6 ein Drehmoment und bei Überschreiten des

Kraftschwellwertes eine daraus resultierende Drehbewegung erzeugt, dem bzw. der auf Reibung basierende Gegenkräfte zum Energieabbau entgegenwirken. Diese Gegenkräfte werden zunächst einmal aus der Summe der Reibungskräfte zwischen Spindel 4 und Gewindeeingriffselement 6, der Reibungskräfte in der Verbindung zwischen Gewindeeingriffselement 6 und Motor 7 sowie im Motor 7 selbst sowie weiteren Reibungskräfte, die im Gesamtsystem vorhanden sind, gebildet. Zusätzlich oder im Wesentlichen auch alternativ zu diesen passiven Gegenkräften können auch aktive Gegenkräfte gesetzt werden, z.B. indem der Motor 7 durch entsprechende Drehung des Gewindeeingriffselementes 6 die Gegenkraft herabsetzt oder auch erhöht, was durch die entsprechende Drehrichtung und das vom Motor 7

aufgebrachte Drehmoment gezielt gesteuert werden kann. Diese Form des Energieabbaus erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ausgehend von der Ausgangsstellung gemäß Fig. 2 bis zur in Fig. 3 dargestellten Stellung, in der das Lenksäulenbauteil 8 zusammen mit der Lenkspindel 1 2 ein Stück weit bereits in das Lenksäulenbauteil 9 bzw. dessen Zwischenhebel 23 eingeschoben ist, nämlich so weit, bis das der Fixierungslasche 16 zugewandte Ende der Spindel 4 am

Gewindeeingriffselement 6 anschlägt.

In diesem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu dieser erfindungsgemäßen Variante des Energieabbaus noch eine zusätzliche Form des Energieabbaus realisiert, bei der durch Umformung eines entsprechenden

Energieabsorptionselementes bei einer weiteren Relativverschiebung zwischen den Lenksäulenbauteilen 8 und 9 in einem zweiten Energieabbauprozess die

Stoßenergie des Fahrzeugcrashes weiter abgebaut wird. Dieser weitere

Energieabbau erfolgt zwischen den Stellungen gemäß Fig. 3 und 4. Als zusätzliches Energieabsorptionselement können an sich bekannte Biegelaschen,

Reißbiegelaschen, Reißlaschen und andere Umform- oder Abreißelemente, wie sie beim Stand der Technik an sich bekannt sind, in ebenfalls an sich bekannter Art und Weise zwischen Lenksäulenbauteil 8 und Lenksäulenbauteil 9 wirken und

gegebenenfalls angeordnet sein. Diese Energieabbaumechanismen mittels

Umformen und/oder Abreißen sind an sich bekannt und müssen hier nicht weiter geschildert werden. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Energieabsorption mit einer Energieabsorptionseinrichtung 25, die in der WO2010/009486A2 veranschaulicht und die in die erfindungsgemäße Lenksäule 1 integriert ist. Die WO2010/009486A2 zeigt allerdings eine Lenksäule, bei der die Verstellung nicht motorisch erfolgt.

Im zweiten, anhand der Seitenansichten gemäß Fig. 5 bis 7 illustrierten,

erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird auf diesen zweiten auf Umformung und/oder Abreißen basierenden Energieabbaumechanismus vollständig verzichtet. Die Fixierungslasche 16 ist entsprechend modifiziert ausgebildet. Anstelle dessen ist hier im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel eine längere Spindel 4

vorgesehen. Dies stellt einen längeren Weg für den erfindungsgemäßen

Energieabbaumechanismus zwischen Spindel 4 und Gewindeeingriffselement 6 bereit. Ansonsten funktioniert dieses zweite Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 5 bis 6 in analoger Weise wie das erste Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 bis 4 beim Übergang zwischen den Fig. 2 und 3 . Fig. 5 zeigt eine beim Normalbetrieb des Fahrzeuges eingestellte Position des Lenkrades bzw. Lenkradanschlusses 13. Kommt es nun zur Fahrzeugkollision bzw. zum Fahrzeugcrash, so wird hier ebenfalls das Lenksäulenbauteil 8 zusammen mit der Lenkspindel 12 in das Lenksäulenbauteil 9 bzw. dessen Zwischenhebel 23 eingeschoben. Fig. 6 zeigt eine Zwischenstellung des erfindungsgemäßen Energieabbauprozesses, Fig. 7 die Endstellung. In dieser zweiten Variante findet zum Energieabbau keine Umformung und auch kein

Abreißen oder dergleichen statt. Die beim Fahrzeugcrash in die Lenksäule 2 eingebrachte Stoßenergie wird also ausschließlich durch die passiven und/oder aktiven Gegenkräfte abgebaut, welche durch das Verschieben der Spindel 4 relativ zum Gewindeeingriffselement 6 entlang der Spindelaxialrichtung 3 mittels Drehung des Gewindeeingriffselementes 6 auf der Spindel 4 bzw. deren Spindelgewinde 5 erzeugt werden. Auch hier kann der Motor 7 dazu eingesetzt werden, diese

Gegenkräfte durch entsprechendes Drehen des Gewindeeingriffselementes 6 zu erhöhen oder abzusenken oder in Form einer Steuerung oder Regelung während des Energieabbauprozesses zu variieren. Fig. 8 zeigt den erfindungsgemäßen Spindelantrieb 1 mit der kurzen Spindel 4 gemäß des ersten Ausführungsbeispiels losgelöst von den anderen Bauteilen. In den Fig. 9 bis 1 1 werden nun verschiedene Varianten von erfindungsgemäßen Spindelantrieben 1 schematisiert dargestellt und nachfolgend erläutert.

In der Variante gemäß Fig. 9 ist das Gewindeeingriffselement 6 als eine feststehend am Lenksäulenbauteil 8 angeordnete Spindelmutter ausgebildet, welche mit ihrem Innengewinde entsprechend in das Spindelgewinde 5 der Spindel 4 eingreift. In diesem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 ist die Spindel 4 um ihre Längsachse, also um die Spindelaxialrichtung 3 herum drehbar am Motor 7 gelagert. Der Motor 7 ist wiederum am Lenksäulenbauteil 9 befestigt bzw. fixiert. Auf der Spindel 4 sitzt ein drehfest mit diesem verbundenes Schneckenrad 21 , in das ein vom Motor 7 angetriebenes Zahnrad 20 eingreift. Mittels der Drehung des Zahnrades 20 in

Drehrichtung 19 kann der Motor 7 die Spindel 4 in gewünschter Art und Weise drehen, sodass im Normalbetrieb des Fahrzeugs entsprechend eine Verstellung der Lenksäule 2 bzw. des Lenksäulenbauteils 8 relativ zum Lenksäulenbauteil 9 bzw.

dessen Zwischenhebel 23 in Längsrichtungen 14 erfolgen kann. Im Crashfall wird nun dieser Spindelantrieb 1 in Spindelaxialrichtung 3 mit einer entsprechenden, auf die Lenksäule 2 und damit auch auf den Spindelantrieb 1 einwirkenden Kraft

beaufschlagt. Ist diese größer als der durch die entsprechende Auslegung des Spindelantriebs 1 einstellbare Kraftschwellwert, so kommt es unter Drehung der Spindel 4 in einer der Drehrichtungen 17 zu einer Relativverschiebung zwischen

Spindel 4 und Gewindeeingriffselement 6 in einer der Bewegungsrichtungen 18 bzw. in der entsprechenden Spindelaxialrichtung 3. Bei dieser Zwangsverschiebung treten durch die entsprechenden, auf die Spindel 4 dabei einwirkenden

Drehmomente Gegenkräfte auf, die zum gewünschten Energieabbau führen. Diese Gegenkräfte setzen sich aus den Reibungskräften zwischen Spindel 4 und

Gewindeeingriffselement 6 wie auch aus den Reibungskräften zwischen

Schneckenrad 21 , Zahnrad 20 und den Reibungskräften im Motor 7 zusammen.

Diese Gegenkräfte aber auch können durch entsprechenden Antrieb des Zahnrades 20 mittels des Motors 7 in eine der Drehrichtungen 19 gezielt beeinflusst und gesteuert bzw. geregelt werden. Bei einem im Wesentlichen reibungsfreien System bzw. einem System mit zu vernachlässigender Reibung kann sogar vorgesehen sein, dass diese Gegenkräfte nahezu ausschließlich bzw. im Wesentlichen vom Motor 7 aufgebracht werden.

Dies gilt auch für die nachfolgend noch geschilderten Ausführungsvarianten erfindungsgemäßer Spindelantriebe 1 gemäß der Fig. 10 und 1 1 , sodass auch hier nur noch auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 eingegangen wird. In der Variante gemäß Fig. 10 handelt es sich beim vom Motor 7

angetriebenen Gewindeeingriffselement 6 um ein Schneckenrad, welches in das Spindelgewinde 5 der Spindel 4 eingreift. Die Spindel 4 ist in diesem

Ausführungsbeispiel nicht um ihre Spindelaxialrichtung 3 drehbar sondern drehfest mittels der Fixierungslasche 16 am Lenksäulenbauteil 8 angebracht. Drehen tut sich in diesem Ausführungsbeispiel somit ausschließlich das Gewindeeingriffselement 6 bzw. der Motor 7. In Fig. 1 1 ist die Spindel 4 ebenfalls drehfest mittels der Fixierungslasche 16 am

Lenksäulenbauteil 8 befestigt. In das Spindelgewinde 5 greift ein als Spindelmutter ausgeführtes Gewindeeingriffselement 6 ein. An dessen Außenfläche ist eine Verzahnung vorgesehen, in die das mittels Motor 7 drehbare Zahnrad 20 eingreift. Die hier beim erfindungsgemäßen Energieabbau im Crashfall hervorgerufenen Gegenkräfte entstehen somit in der Variante gemäß Fig. 1 1 im Wesentlichen zwischen Spindel 4 und Gewindeeingriffselement 6, zwischen Zahnrad 20 und Motor 7 sowie innerhalb des Motors 7, wobei auch diese durch entsprechende

Ansteuerung des Motors wieder variiert werden können. Generell ist darauf hinzuweisen, dass nicht nur die Gegenkräfte, sondern auch die Kraftschwell werte mittels des Motors 7 entsprechend variiert bzw. eingestellt werden können.

Abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen gibt es zahlreiche weitere erfindungsgemäße Varianten, in denen beispielsweise die einzelnen Merkmale der gezeigten Ausführungsbeispiele in anderer Weise miteinander kombiniert sind. Insbesondere kann es sich auch um Lenksäulen handeln, bei denen keine

Höhenverstellung vorgesehen ist. Es kann sogar bei einfachen Varianten auf den Motor 7 verzichtet werden, wenn anstelle dessen die Spindel 4 bzw. das Gewindeeingriffselement 6 durch entsprechende Handkurbeln oder dergleichen angetrieben werden, um die gewünschte Verstellung in Längsrichtung 14 zu erzeugen. Auch die Spindelantriebe 1 , wie sie in den verschiedenen

Ausführungsbeispielen gezeigt sind, können weiter variiert werden. Der erfindungsgemäße Energieabbau ergibt sich im Wesentlichen aus dem

Zusammenspiel der einzelnen Komponenten, was der Fachmann zur Erreichung gewünschter Kraftschwellwerte entsprechend auslegen kann. Es sei insbesondere auch noch darauf hingewiesen, dass in der Spindel 4 oder auch in dem

Gewindeeingriffselement 6 bzw. dessen Verbindung zum Motor 7 oder zum Handantrieb noch gezielt Rutschkupplungen oder dergleichen eingebaut werden können, welche unterhalb des Kraftschwellwertes eine entsprechend starre Verbindung bereitstellen und ab bzw. oberhalb dem Kraftschwellwert einen Energieabbau mittels Durchrutschen zulassen.

L e g e n d e zu den Hinweisziffern:

1 Spindelantrieb

2 Lenksäule

3 Spindelaxialrichtung

4 Spindel

5 Spindelgewinde

6 Gewindeeingriffselement

7 Motor

8 Lenksäulenbauteil

9 Lenksäulenbauteil

10 weiterer Spindelantrieb

1 1 Befestigungslaschen

12 Lenkspindel

13 Lenkradanschluss

14 Längsrichtung

15 Höhenrichtung

16 Fixierungslasche

17 Drehrichtung

18 Bewegungsrichtung

19 Drehrichtung

20 Zahnrad

21 Schneckenrad

22 Schwenkhebel

23 Zwischenhebel

24 Schwenkgelenk

25 Energieabsorptionseinrichtung

Claims

Patentansprüche

Spindelantrieb (1) zur Längsverstellung einer verstellbaren Lenksäule

(2) für ein Kraftfahrzeug, wobei der Spindelantrieb (1) zumindest eine, entlang einer Spindelaxialrichtung (3) längs erstreckte Spindel (4) mit zumindest einem Spindelgewinde (5) und zumindest ein, in das Spindelgewinde (5)

eingreifendes Gewindeeingriffselement (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (4) mittels des Gewindeeingriffselements (6) bei einer, unter einem Kraftschwellwert liegenden und in Spindelaxialrichtung (3)

einwirkenden Kraft in ihrer Lage relativ zum Gewindeeingriffselement (6) gehalten ist und bei Einwirkung einer, den Kraftschwellwert erreichenden oder überschreitenden und in Spindelaxialrichtung (3) einwirkenden Kraft die Spindel (4) und das Gewindeeingriffselement (6) relativ zueinander in der Spindelaxialrichtung (3) bewegbar sind, wobei diese Bewegung mittels Drehung der Spindel (4) um ihre Spindelaxialrichtung

(3) oder mittels

Drehung des Gewindeeingriffselementes (6) erfolgt.

Spindelantrieb (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftschwellwert zumindest 1000 Newton, vorzugsweise zumindest 2000 Newton, beträgt.

Spindelantrieb (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung des Spindelgewindes (5) zwischen 2,5mm je Umdrehung und 8mm je Umdrehung, vorzugsweise zwischen 4mm je Umdrehung und 7mm je Umdrehung, beträgt. Spindelantrieb (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass das Gewindeeingriffselement (6) eine die Spindel

(4) vollständig umgreifende Spindelmutter oder ein Zahnrad oder ein

Schneckenrad ist.

5. Spindelantrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass der Spindelantrieb (1 ) zumindest einen Motor (7) zum Drehen der Spindel (4) um ihre Spindelaxialrichtung (3) oder zum Drehen des Gewindeeingriffselementes (6) aufweist.

6. Spindelantrieb (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine, der in Spindelaxialrichtung (3) einwirkenden Kraft entgegenwirkende oder diese unterstützende Zusatzkraft mittels Drehung der Spindel (4) um ihre

Spindelaxialrichtung (3) oder mittels Drehung des Gewindeeingriffselementes (6) mittels des Motors (7) aufbringbar ist.

7. Verstellbare Lenksäule (2) mit zumindest zwei relativ zueinander verstellbaren Lenksäulenbauteilen (8, 9) und zumindest einem Spindelantrieb (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Verstellung der Lenksäulenbauteile (8, 9) relativ zueinander.

8. Verfahren zum Energieabbau in einer verstellbaren Lenksäule (2) bei einem Fahrzeugcrash, wobei die Lenksäule (2) zumindest zwei relativ zueinander verstellbare Lenksäulenbauteile (8, 9) und zumindest einen Spindelantrieb (1) zur Verstellung der Lenksäulenbauteile (8, 9) relativ zueinander aufweist, wobei der Spindelantrieb (1 ) zumindest eine, entlang einer

Spindelaxialrichtung (3) längs erstreckte Spindel (4) mit zumindest einem Spindelgewinde (5) und zumindest ein in das Spindelgewinde (5)

eingreifendes Gewindeeingriffselement (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Fahrzeugcrashes bei Einwirkung einer einen

Kraftschwellwert erreichenden oder überschreitenden und in

Spindelaxialrichtung (3) einwirkenden Kraft die Spindel (4) und das

Gewindeeingriffselement (6) zum Energieabbau relativ zueinander in der Spindelaxialrichtung (3) bewegt werden, wobei diese Bewegung mittels Drehung der Spindel (4) um ihre Spindelaxialrichtung (3) oder mittels

Drehung des Gewindeeingriffselementes (6) erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der

Kraftschwellwert zumindest 1000 Newton, vorzugsweise zumindest 2000

Newton, beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine, der in Spindelaxialrichtung (3) einwirkenden Kraft entgegenwirkende oder diese unterstützende Zusatzkraft mittels Drehung der Spindel (4) um ihre

Spindelaxialrichtung (3) oder mittels Drehung des Gewindeeingriffselementes (6) mittels eines Motors (7) des Spindelantriebs (1 ) aufgebracht wird.