WO2020078877A1

WO2020078877A1 - Verstellantrieb für eine lenksäule und lenksäule für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2020078877A1
Application number: PCT/EP2019/077732
Authority: WO
Inventors: Sebastian Huber; Jean-Pierre Specht; Arne Schacht
Original assignee: Thyssenkrupp Presta Ag; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-04-23
Also published as: US11472463B2; CN112888618A; US20210362768A1; DE102018217960A1; EP3867123A1; CN112888618B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verstellantrieb (5) für eine Lenksäule (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Gewindespindel (52), die mit einem Außengewinde in eine Spindelmutter (51) eingreift, und einen Antriebsmotor (55), der mit der Gewindespindel (52) oder der Spindelmutter (51) derart gekoppelt ist, dass von dem die Gewindespindel (52) relativ zur die Spindelmutter (51) relativ zueinander drehend zueinander antreibbar sind. Um einen geringeren Herstellungsaufwand und eine verbesserte Funktion zu ermöglichen, schlägt die Erfindung vor, dass die Gewindespindel (52) ein Kernelement (57) aufweist, welches zumindest abchnittweise koaxial fest umgeben ist von einem aus Kunststoff ausgebildeten Gewindeelement (58), welches das Außengewinde aufweist.

Description

Verstellantrieb für eine Lenksäule und Lenksäule für ein Kraftfahrzeug

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Verstellantrieb für eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, umfas- send eine Gewindespindel, die mit einem Außengewinde in eine Spindelmutter eingreift, und einen Antriebsmotor, der mit der Gewindespindel oder der Spindelmutter derart gekoppelt ist, dass die Gewindespindel und die Spindelmutter relativ zueinander drehend antreibbar sind. Weiterhin umfasst die Erfindung eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem derartigen Verstellantrieb.

Lenksäulen für Kraftfahrzeuge weisen eine Lenkwelle mit einer Lenkspindel auf, an deren in Fahrtrichtung hinteren, dem Fahrer zugewandten Ende ein Lenkrad zur Einbringung eines Lenkbefehls durch den Fahrer angebracht ist. Die Lenkspindel ist um ihre Längsachse in ei- ner Stelleinheit drehbar gelagert, die von einer Trageinheit an der Fahrzeugkarosserie gehal- ten ist. Dadurch, dass ein Innenmantelrohr der Stelleinheit, auch kurz als Mantelrohr be- zeichnet, in einer mit der Trageinheit verbundenen Manteleinheit, auch als Führungskasten, Außenmantelrohr oder Kastenschwinge bezeichnet, in Richtung der Längsachse teleskopar- tig verschiebbar aufgenommen ist, kann eine Längenverstellung erfolgen. Eine Höhenver- stellung kann dadurch realisiert werden, dass die Stelleinheit oder eine diese aufnehmende Manteleinheit schwenkbar an der Trageinheit gelagert ist. Die Verstellung der Stelleinheit in Längen- bzw. Höhenrichtung ermöglicht die Einstellung einer ergonomisch komfortablen Lenkradposition relativ zur Fahrerposition in Betriebsstellung, auch als Fahr- oder Bedienpo- sition bezeichnet, in der ein manueller Lenkeingriff erfolgen kann.

Es ist im Stand der Technik bekannt, zur Verstellung der Stelleinheit relativ zur Trageinheit einen motorischen Verstellantrieb mit einer Antriebseinheit mit einem Antriebsmotor vorzu- sehen, der - in der Regel über ein Getriebe - mit einem Spindeltrieb verbunden ist, der eine in eine Spindelmutter eingeschraubte Gewindespindel umfasst. Durch die Antriebseinheit sind die Gewindespindel und die Spindelmutter gegeneinander um die Gewindespindelachse drehend antreibbar, wodurch diese je nach Drehrichtung translatorisch aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden können. In einer Ausführungsform, einem sogenannten Rotationsspindeltrieb, ist die Gewindespindel von der Antriebseinheit, die mittels ihres Kop- pelabschnitts feststehend mit der Stelleinheit oder der Trageinheit verbunden ist, um ihre Ge- windespindelachse drehend antreibbar und greift in die Spindelmutter ein, die an der Tra- geinheit oder der Stelleinheit bezüglich Drehung um die Gewindespindelachse feststehend angebracht ist. In Richtung der Gewindespindelachse stützt sich die Gewindespindel über den Koppelabschnitt an der Trageinheit oder der Stelleinheit ab, und die Spindelmutter ent- sprechend an der Stelleinheit oder der T rageinheit, so dass ein rotatorischer Antrieb der Ge- windespindel eine translatorische Verstellung von Trageinheit und Stelleinheit relativ zuein- ander bewirkt. In einer alternativen Ausführungsform, die als Tauchspindeltrieb bezeichnet wird, ist die Gewindespindel bezüglich Drehung um ihre Gewindespindelachse mit ihrem Koppelabschnitt unverdrehbar mit der Trageinheit oder der Stelleinheit gekoppelt und die Spindelmutter ist drehbar, aber in Richtung der Gewindespindelachse feststehend entspre- chend an der Stelleinheit oder der Trageinheit gelagert. Wie in der ersten Ausführungsform stützt sich die Gewindespindel über den Koppelabschnitt in Richtung der Gewindespin- delachse an der Trageinheit oder der Stelleinheit ab, und die Spindelmutter entsprechend an der Stelleinheit oder der Trageinheit, so dass die Gewindespindel durch die Antriebseinheit in Richtung der Gewindespindelachse translatorisch verschiebbar ist. In beiden Ausführun- gen bildet der Spindeltrieb einen zwischen Trageinheit und Stelleinheit wirksamen motori- schen Verstellantrieb, durch den die Stelleinheit zur Verstellung relativ zur T rageinheit ver- stellt werden kann.

Zur Realisierung einer Längsverstellung der Stelleinheit in Richtung der Längsachse der Lenkspindel kann ein Spindeltrieb eines Verstellantriebs zwischen dem Mantelrohr der Stel leinheit und einer dieses axial längsverschieblich aufnehmenden Manteleinheit angeordnet sein, welche mit der Trageinheit verbunden ist, und wobei die Gewindespindelachse im We- sentlichen parallel zur Längsachse ausgerichtet sein kann.

Zur Höhenverstellung kann ein Spindeltrieb zwischen der Trageinheit und einer daran hö- henverschwenkbar gelagerten Stelleinheit angeordnet sein. An einer Lenksäule können eine motorische Längs- und Höhenverstellung einzeln oder in Kombination ausgebildet sein.

Für eine leichtgängige und spielarme Verstellung ist es im Stand der Technik beispielsweise aus der DE 10 2017 207 561 A1 bekannt, die Gewindespindel aus Kunststoff auszubilden. Nachteilig ist daran jedoch, dass die relativ massive Ausgestaltung mit großem Materialquer- schnitt, die zur Realisierung ausreichender Belastbarkeit erforderlich ist, die Fertigung auf- wendig, und wegen der langen Abkühlzeit zeitintensiv ist. Außerdem kann die langfristige Formstabilität und ausreichende Dauerfestigkeit des Kunststoffmaterials unter den wechseln- den Betriebsbedingungen im Kraftfahrzeug nur eingeschränkt gewährleistet werden. Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Verstellantrieb für eine Lenksäule anzugeben, der einen ge- ringeren Herstellungsaufwand erfordert und eine dauerhaft verbesserte Funktion bietet.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Verstellantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Lenksäule gemäß Anspruch 14, sowie ein Verfahren zur Herstel- lung eines Verstellantriebs gemäß Anspruch 15. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist bei einem Verstellantrieb für eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, um- fassend eine Gewindespindel, die mit einem Außengewinde in eine Spindelmutter eingreift, und einen Antriebsmotor, von dem die Gewindespindel relativ zur Spindelmutter drehend an- treibbar ist, vorgesehen, dass die Gewindespindel ein Kernelement aufweist, welches zumin- dest abschnittweise koaxial fest umgeben ist von einem aus Kunststoff ausgebildeten Gewin- deelement, welches das Außengewinde aufweist.

Das Kernelement bildet eine kraftaufnehmende Struktur der Gewindespindel und ist zu die sem Zweck aus einem Werkstoff mit einer höheren Festigkeit als Kunststoff ausgebildet. Be- vorzugt besteht das Kernelement aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus Stahl oder einer Aluminiumlegierung. Dadurch kann bei einem relativ geringen Materialquerschnitt eine ausreichend hohe Belastbarkeit realisiert werden.

Das Kernelement ist langgestreckt stab- oder stangenförmig ausgebildet, und kann bevor- zugt eine zylindrische oder prismenförmige Grundform haben, bevorzugt mit einem kleineren Querschnitt als dem Kernquerschnitt des Außengewindes der Gewindespindel.

Das Kernelement ist erfindungsgemäß zumindest abschnittweise bezüglich seiner axialen Länge von dem Gewindeelement umgeben. Das Gewindeelement ist fest und bevorzugt un- lösbar mit dem Kernelement verbunden, und dadurch sowohl gegen relative Drehung in Um- fangsrichtung als auch gegen axiale Verschiebung in Längsrichtung gesichert.

Das Gewindeelement trägt das Außengewinde, welches in das korrespondierende Innenge- winde der Spindelmutter eingreift, d.h. eingeschraubt ist. Die Spindelmutter kann zumindest im Bereich des Innengewindes aus einem Material hoher Festigkeit ausgebildet sein, bevor- zugt aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise Stahl oder Buntmetall wie Mes- sing oder dergleichen.

Durch die elastische Verformbarkeit des Kunststoffs kann das Gewinde spielarm oder spiel- frei gestaltet sein. Dabei ermöglicht die Kunststoffoberfläche des Außengewindes eine dau- erhaft gute Gleitfähigkeit im Innengewinde der Spindelmutter, auch wenn dieses aus einem metallischen Werkstoff besteht. Dadurch kann die motorische Verstellung leichtgängig, ge- räuscharm und präzise erfolgen.

Beim Verstellen fällt durch Reibung im Gewinde Wärme an, welche die Spindelmutter und die Gewindespindel im Bereich der Spindelmutter aufheizt. Um eine lokale Überhitzung und eine dadurch mögliche Beeinträchtigung der Materialeigenschaften des relativ schlecht wär- meleitenden Kunststoffs zu vermeiden, muss die Wärme aus dem Kunststoffkörper effektiv abgeführt werden. Dadurch, dass das erfindungsgemäße Gewindeelement an der Gewinde- spindel ausgebildet ist, wird es nur beim Passieren der Spindelmutter, d.h. beim Hindurch- schrauben erwärmt, und kann über seine Längserstreckung außerhalb der Spindelmutter die Wärme durch Strahlung und Konvektion, bevorzugt durch freie Konvektion, an die Umge- bung abgeben.

Eine weitere effektive Kühlung der Gewindespindel wird erfindungsgemäß dadurch ermög- licht, dass das Material des Kernelements eine größere Wärmeleitfähigkeit hat als der Kunst- stoff. Beispielsweise hat ein metallischer Werkstoff üblicherweise eine vielfach bessere Wär- meleitfähigkeit als ein Kunststoffmaterial. Durch einen entsprechend bemessenen Material- querschnitt kann das Kernelement die über die Verbindung mit dem Gewindeelement einge- brachte Wärmemenge effektiv in der Längserstreckung der Gewindespindel ableiten. Das Kernelement kann auf diese Weise als Kühlkörper oder Wärmeübertrager dienen, der auch bei hohem Wärmeeintrag durch schnelle Verstellung und große Verstellwege eine potentiell schädliche Erwärmung des Gewindeelements vermeidet. Dadurch wird die Langzeitstabilität und Betriebssicherheit des Spindeltriebs erhöht.

Für die Kühlung ist es weiterhin vorteilhaft, dass die Spindelmutter aus einem metallischen Werkstoff umfasst, und zwar zumindest im Bereich ihres Innengewindes. Durch die im Ver- gleich zum Kunststoffmaterial höhere Wärmeleitfähigkeit kann die anfallende Wärme damit auch über die Spindelmutter effektiv nach außen abgeleitet werden. Dass durch die vorangehend beschriebenen Mechanismen das aus Kunststoff gebildete Ge- windeelement wirksam thermisch entlastet werden kann, ist insbesondere relevant für Lenk- säulen mit langen Verstellwegen, und/oder hohen Verstellgeschwindigkeiten. Dies trifft ins- besondere zu für Lenksäulen für autonomen Fährbetrieb, die einerseits einen besonders weiten Verstellweg haben, um aus der Bedienposition in eine weiter entfernte Verstaupositi- on außerhalb des Bedienbereichs verstellt zu werden, und andererseits hohe Verstellge- schwindigkeiten erreichen müssen, um im Bedarfsfall schnell in Betriebsposition gebracht werden zu können.

Unter einem langen Verstellweg versteht man einen Verstellweg, der größer gleich 80mm ist, d.h. die Gewindelänge des Gewindeelements ist somit größer gleich 80mm.

Das Gewindeelement kann hülsenförmig ausgebildet und auf dem Kernelement festgelegt ist. Das Gewindeelement kann als separate Gewindehülse aus Kunststoff bereitgestellt wer- den, beispielsweise als Kunststoff-Spritzgussteil. Dieses weist auf seinem Außenumfang das Außengewinde auf, und ist innen drehschlüssig und axial fest mit dem Kernelement verbun- den. Die Verbindung kann bevorzugt form- und/oder stoffschlüssig erfolgen, durch Aufpres- sen, Verkleben, Verschweißen oder dergleichen.

Eine bevorzugte Weiterbildung ist, dass das Gewindeelement an dem Kernelement im Kunststoff-Spritzguss angespritzt ist. Das Kernelement ist dabei mit dem als Kunststoff- Spritzgussteil ausgebildeten Gewindeelement umspritzt. Zur Herstellung wird ein stab- oder stangenförmiges Kernelement, welches voll oder hohl ausgebildet sein kann, in den gewin- deförmigen Formhohlraum einer Spritzgießmaschine eingebracht, in den schmelzflüssiger thermoplastischer Kunststoff eingespritzt wird. Dadurch wird das Gewindeelement erzeugt und gleichzeitig stoffschlüssig mit dem Kernelement verbunden.

Ein Vorteil der Erfindung ergibt sich auch bei der Fertigung im Spritzguss daraus, dass das erfindungsgemäße Kernelement eine höhere Wärmeleitfähigkeit hat als das Gewindeele- ment. Dadurch kann die Kunststoffschmelze schneller abkühlen und erstarren, was eine vor- teilhafte Reduzierung der Fertigungszeit ermöglicht.

Es kann vorgesehen sein, dass das Kernelement mindestens ein mit dem Gewindeelement formschlüssig verbundenes Formschlusselement aufweist. Das Formschlusselement kann mit dem Gewindeelement in Eingriff stehende Vorsprünge, Vertiefungen, Oberflächenstruktu- rierungen wie eine Aufrauhung, Rändelung oder dergleichen umfassen. Die formschlüssige Verbindung kann dadurch erzeugt werden, dass bei der Befestigung auf dem Kernelement das Formschlusselement in das separat bereitgestellte Gewindeelement plastisch eingeformt wird. Beim Anspritzen des Gewindeelements im Kunststoff-Spritzguss kann das Form- schlusselement direkt in die Kunststoffschmelze eingebettet werde, wodurch eine besonders feste, stoff- und formschlüssige Verbindung erzeugt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass ein Getrieberad zumindest teilweise mit dem Gewin- deelement ausgebildet ist. Das Gewindeelement kann ein Getrieberad aufweisen, oder zu- mindest Teile davon, beispielsweise eine Nabe, oder eine koaxiale Verzahnung, in die ein vom Antriebsmotor angetriebenes Antriebsrad eingreift. Dadurch kann die Gewindespindel zur Bildung eines Rotationsspindeltriebs drehend angetrieben werden. Das Getrieberad kann ganz oder teilweise einstückig mit dem Gewindeelement ausgebildet sein, bevorzugt aus dem Kunststoff des Gewindeelements. Im Spritzgussverfahren kann das Getrieberad vor- zugsweise einstückig zusammen mit dem Gewindeelement unmittelbar an das Kernelement angespritzt sein.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Gewindeelement zumindest ein Vorspannelement aufweist, welches gegen einen Gewindegang der Spindelmutter elas- tisch vorgespannt ist, bevorzugt axial gegen eine Zahnflanke. Das Außengewinde des Ge- windeelements weist zumindest einen schraubenförmig umlaufenden Gewindezahn auf, mit einem von axialen Zahnflanken begrenzten Zahnprofil. Das Zahnprofil greift dabei von innen in den korrespondierenden Gewindegang im Innengewinde der Spindelmutter ein. Ein Vor- spannelement kann im Verlauf des Gewindezahns ausgebildet sein, und ist aus dem Zahn- profil heraus, quer zum Verlauf des Gewindezahns in den Gewindegang gerichtet. Dabei wird das Vorspannelement mit einer Vorspannkraft gegen die gegenüberliegende Zahnflanke des Innengewindes angedrückt, so dass im Effekt der Gewindezahn quer zu seiner schrau- benförmigen Erstreckung in dem Gewindegang des Innengewindes verspannt ist. Durch die von dem Vorspannelement ausgeübte Vorspannkraft können die Zahnflanken von Gewinde- element und Spindelmutter so gegeneinander verspannt sein, dass kein Gewindespiel mehr vorhanden ist. Daraus resultiert eine laufruhige, vibrationsarme und präzise Verstellung.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass das Vorspannelement zumindest ein Federelement aufweist, welches an dem Gewindeelement in einen Gewindegang des Außengewindes vor- stehend ausgebildet ist, bevorzugt axial vorstehend. Das Federelement ist quer zur gewen- delten Erstreckung des Gewindezahns elastisch ausgebildet, und kann bevorzugt eine vom Gewindeelement radial vorstehende Federzunge oder ein Federblatt aufweisen. Beim Ein- griff in die Spindelmutter kommt das Federelement federnd mit einer Zahnflanke, oder auch mit den beiden Zahnflanken eines Gewindegangs des Innengewindes der Spindelmutter in Kontakt. Dadurch kann die Gewindespindel spielfrei in dem Innengewinde der Spindelmutter elastisch verspannt sein.

Bevorzugt ist der Durchmesser des Gewindeelements im Abschnitt des Vorspannelements kleiner oder gleich dem Gewindenenndurchmesser, also dem Hüllkreisdurchmesser des Ge- windeelements im Bereich des Außengewindes.

Ein oder mehrere Vorspannelemente können bevorzugt einstückig mit dem Kunststoffkörper des Gewindeelements ausgebildet, beispielsweise als integrale Elemente eines Kunststoff- Spritzgussteils.

Es ist vorteilhaft, dass das Kernelement zumindest abschnittweise rohrförmig ausgebildet ist. Dadurch, dass das Kernelement als rohrförmiger Hohlkörper, bevorzugt hohlzylindrisch aus- gebildet ist, kann Gewicht eingespart werden. Außerdem kann effektiv Wärme aus der Ge- windespindel abgeleitet werden, sowohl bei der Fertigung im Kunststoff-Spritzguss, als auch im Verstellbetrieb, indem ein Kühlmedium zumindest teilweise den Hohlkörper durchströmt. Vorzugsweise wird ein hohles Kernelement aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, bei- spielsweise als Stahlrohr.

Ein hohles Kernelement bietet weiterhin die vorteilhafte Möglichkeit, dass das Kernele- ment einen quer zu seiner Längserstreckung zusammenquetschten Verformungsabschnitt aufweist, in dem ein Koppelabschnitt ausgebildet ist. Der Koppelabschnitt kann durch einen Verformungsabschnitt, auch als Pressabschnitt bezeichnet, gebildet werden, in dem ein Rohrabschnitt quer zur Achse plastisch flach verquetscht ist.

Bevorzugt kann das Kernelement zumindest abschnittsweise einen gewellten Rohrabschnitt aufweisen.

Der gewellte Rohrabschnitt kann eine alternierende Anordnung von konvexen und konkaven Abschnitten aufweisen. Mit anderen Worten bilden alternierend umlaufende Nuten und um- laufende Vorsprünge den gewellten Rohrabschnitt. Die umlaufenden Nuten und die umlau- fenden Vorsprünge sind umlaufend in Umfangsrichtung bezogen auf die Gewindespindelach- se.

Alternativ kann zumindest eine Nut und/oder ein Vorsprung spiralförmig umlaufend den ge- wellten Rohrabschnitt bilden. Solchen Nuten und Vorsprünge können durch einen Rollierprozess in einekreiszylindrisches Rohr eingeformt sein.

Das hohlzylindrische Kernelement kann zunächst bevorzugt als kreiszylindrischer Rohrab- schnitt ohne Vorverformungen bereitgestellt werden, beispielsweise durch ein definiert abge- längtes Stück Halbzeug. Alternativ ist es denkbar, dass der hohlzylindrische Rohrabschnitt einen mehreckigen Querschnitt hat, und beispielsweise als Vier-, Sechs- oder Achtkantrohr oder dergleichen (Mehrkant) ausgebildet ist. Dadurch, dass das rohrförmige, hohle Kernele- ment in einer Umform- bzw. Pressrichtung quer zur Achsrichtung derart plastisch zusam- mengepresst wird, bis bezüglich der Achse innen einander gegenüberliegende Bereiche der Rohrwandung miteinander in Kontakt kommen und gegeneinander plastisch flachgedrückt werden, wird ein Verformungs- oder Pressabschnitt erzeugt, der im Wesentlichen die Form einer flachen Lasche hat. In diesem flach verquetschten Zustand erstrecken sich die gegen- einander liegenden, nunmehr ebenen Abschnitte der vormaligen Rohrwandung parallel zur einer Ebene, der sogenannten Pressebene, die parallel zur Achse liegt. Dabei wird ein fla cher Vollquerschnitt gebildet, dessen die Dicke gemessen in Umformrichtung, also normal zur Pressebene, bevorzugt im Wesentlichen der doppelten Wandungsstärke der Rohrwan- dung des Kernelements entspricht. Es ist jedoch auch möglich, den Pressabschnitt über das Flachdrücken hinaus weiter zu verformen, d.h. plastisch weiter zusammen zu pressen, so dass die Dicke des Koppelabschnitts kleiner ist als die zweifache Wandungsstärke des un- verformten Kernelements.

Durch einen einfachen plastischen Umformschritt, bevorzugt durch Kaltumformung, nämlich das ebene, flache Verquetschen von Hohl- bzw. Rohrmaterial, kann die Grundform des Kop- pelabschnitts realisiert werden. Die hierzu erforderliche Umformenergie ist deutlich geringer als bei einer Ausformung des Koppelabschnitts und der Einformung der Aufnahmeöffnung mittels Massivumformung aus Vollmaterial, beispielsweise einem Stangenabschnitt. Die Um- formwerkzeuge zum Verquetschen können durch einfache, ebene Pressbacken realisiert werden, was deutlich weniger Aufwand erfordert, als individuell geformte Gesenke zur Mas- sivumformung. Die Anpassung an die Verbindung mit einer Gewindespindel kann einfach durch Auswahl des Rohrmaterials erfolgen, welches als Standardprodukt zur Verfügung ge- stellt werden kann, insbesondere auch in unterschiedlichen Werkstoffen wie Stahl, Edelstahl, Buntmetall oder dergleichen. Die Verarbeitung unterschiedlicher Werkstoffe ist erfindungsge- mäß ebenfalls ohne Probleme möglich, weil nur eine relative einfache Umformoperation zur Erzeugung des Pressabschnitts durch Verquetschen erforderlich ist. Zum Anschluss an eine Lenksäule kann in den Koppelabschnitt eine quer durchgehende Ge- lenköffnung zur Aufnahme eines Gelenkbolzens oder dergleichen eingebracht sein, und al- ternativ oder zusätzlich weitere Befestigungselemente aufweisen. Derartige Anbindungen sind im Stand der Technik im Prinzip bekannt.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Gewindespindel ein Innengewinde aufweist. In das Innengewinde kann eine weitere Gewindespindel eingeschraubt sein, wodurch ein mehr- stufiger, teleskopierender Gewindetrieb bereitgestellt werden kann. Das Innengewinde bildet dabei die Spindelmutter für die weitere Gewindespindel, die in die rohrförmige erfindungsge- mäße Gewindespindel beim Einschrauben axial eintauchen kann.

Das Innengewinde kann in dem Kernelement oder in dem Gewindeelement ausgebildet ist.

In dem metallischen, vorzugsweise aus Stahl gefertigten Kernelement kann das Innengewin- de einstückig eingeformt sein. Dadurch ermöglicht das Kernelement eine effektive Kühlung einer eingeschraubten weiteren Gewindespindel, die ein aus Kunststoff gebildetes Gewinde aufweisen kann, beispielsweise mit einem Gewindeelement gemäß der Erfindung. Alternativ kann das Gewindeelement das Innengewinde aufweisen, welches in Kunststoff-Spritzguss einstückig mit dem Gewindeelement erzeugt werden kann. Dabei kann Innengewinde in ei- nem Abschnitt des Gewindeelements angeordnet sein, der sich von der stirnseitigen Öffnung in den Rohrquerschnitt hinein erstreckt.

Es kann vorgesehen sein, dass das Kernelement oder das Gewindeelement ein Anschlag- element aufweist. Ein Anschlagelement kann beispielsweise einen radial über das Gewinde vorstehenden Vorsprung umfassen, beispielsweise einen außen ausgebildeten Kragen, der nicht durch die Spindelmutter hindurch geschraubt werden kann und dadurch einen axialen Endanschlag für die translatorische Bewegung der Gewindespindel relativ zur Spindelmuter bildet. Das Anschlagelement kann an dem Kernelement ausgebildet sein, beispielsweise durch plastische Aufweitung oder Einformung der Wandung eines rohrförmigen Kernele- ments. Alternativ oder zusätzlich kann ein axialer Anschlag durch eine geeignete Formge- bung eins Kunststoff-Spritzgussteils erfolgen.

Es kann vorteilhaft sein, dass das Außengewinde Schmierstofftaschen aufweist. Schmier- stofftaschen dienen als Reservoir für einen Schmierstoff, beispielsweise Schmierfett, und weisen eine oder mehrere Vertiefungen oder Einformungen im Bereich des Gewindeprofils auf. Diese werden bei der Montage mit Schmierstoff gefüllt, der im Betrieb für eine langfristi- ge zuverlässige Schmierung des Gewindes sorgt. Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, mit einer Tra- geinheit, die an einer Fahrzeugkarosserie anbringbar ist, und von der eine Stelleinheit gehal- ten ist, in der eine Lenkspindel drehbar gelagert ist, und mit einem Verstellantrieb, der eine Gewindespindel, die mit einem Außengewinde in eine Spindelmutter eingreift, und einen An- triebsmotor umfasst, der mit der Gewindespindel oder der Spindelmutter derart gekoppelt ist, dass die Gewindespindel und die Spindelmutter relativ zueinander drehend antreibbar sind, , wobei der Verstellantrieb zumindest einen Koppelabschnitt aufweist, der mit der Trageinheit oder der Stelleinheit verbunden ist, wobei die Gewindespindel ausgebildet ist entsprechend einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen. Der Koppelabschnitt kann bevor- zugt an einer Gewindespindel ausgebildet sein.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Verstellantriebs, der ei- ne Gewindespindel, die mit einem Außengewinde in eine Spindelmutter eingreift, und einen Antriebsmotor umfasst, der mit der Gewindespindel oder der Spindelmutter derart gekoppelt ist, dass die Gewindespindel und die Spindelmutter relativ zueinander drehend antreibbar sind, wobei die Gewindespindel zumindest einen Koppelabschnitt aufweist, mit den Schrit ten:

Bereitstellen eines Kernelements,

Anbringen eines Gewindeelement aus Kunststoff auf dem Kernelement zur Bildung einer Gewindespindel,

Einschrauben der Gewindespindel in die Spindelmutter.

Das Kernelement kann ausgebildet sein wie vorangehend für die Ausführungen des Verstel- lantriebs beschrieben. Das Gewindeelement kann ebenfalls entsprechend ausgebildet sein. Bevorzugt erfolgt die Fertigung im Kunststoff-Spritzguss, bei dem das Kernelement in einen Formhohlraum einer Spritzgiessmaschine eingelegt und mit schmelzflüssigen Kunststoff um- spritzt wird, wobei gleichzeitig das Gewindeelement aus dem Kunststoff ausgebildet, und ei- ne Verbindung mit dem Kernelement erzeugt wird. Vorteilhafterweise kann zusammen mit dem Außengewinde ein Getrieberad, eine Innengewinde und/oder ein Anschlagelement ein- stückig in dem Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet sein. Beschreibung der Zeichnungen

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnun- gen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Figur 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Lenk- säule,

Figur 2 eine weitere perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Lenksäule ge- mäß Figur 1 aus einem anderen Betrachtungswinkel,

Figur 3 ein erfindungsgemäßer Verstellantrieb in einer schematischen perspektivi- schen Darstellung,

Figur 4 einen Längssschnitt durch den Verstellantrieb gemäß Figur 3 entlang der Ge- windespindelachse,

Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer Gewindespindel in einer ersten Ausfüh- rungsform,

Figur 6 eine Detailansicht des Außengewindes der Gewindespindel gemäß Figur 5,

Figur 7 einen Längsschnitt durch die Gewindespindel gemäß Figur 5,

Figur 8 die Gewindespindel gemäß Figur 5 in einer schematisch auseinander gezoge- nen Darstellung,

Figur 9 eine schematisch auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer Ge- windespindel wie in Figur 8 in einer zweiten Ausführungsform,

Figur 10 eine Detailansicht einer zweiten Ausführungsform des Außengewindes der

Gewindespindel wie in Figur 6,

Figur 11 eine radiale Ansicht des Details von Figur 10, Figur 12 eine weitere Ausführung des Außengewindes der Gewindespindel in einer An- sicht wie in Figur 1 1 ,

Figur 13 ein Längsschnitt wie in Figur 4 durch eine zweite Ausführungsform eines Ver- stellantriebs,

Figur 14 eine perspektivische Ansicht des Spindeltriebs des Verstellantriebs gemäß Fi- gur 13,

Figur 15 einen Längsschnitt wie in Figur 4 durch einen Verstellantrieb in einer dritten

Ausführung,

Figur 16 einen Längsschnitt wie in Figur 15 durch einen Verstellantrieb in einer dritten

Ausführung,

Figur 17 einen Längsschnitt durch eine Gewindespindel und Spindelmutter eines Ver- stellantriebs in einer vierten Ausführung,

Figur 18 eine perspektivische Ansicht des Kernelements gemäß Figur 17,

Figur 19 einen Längsschnitt durch eine Gewindespindel und Spindelmutter eines Ver- stellantriebs in einer fünften Ausführung.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver- sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lenksäule 1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht von oben rechts schräg auf das hintere Ende, bezogen auf die Fahrtrichtung eines nicht dargestellten Fahrzeugs, wo ein hier nicht dargestelltes Lenkrad im Bedienungsbereich gehalten wird. Figur 2 zeigt die Lenksäule 1 in einer Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, also von oben rechts gesehen.

Die Lenksäule 1 umfasst eine Trageinheit 2, welche als Konsole ausgebildet ist, die Befesti- gungsmittel 21 in Form von Befestigungsbohrungen aufweist, zur Anbringung an einer nicht dargestellten Fahrzeug-Karosserie. Von der Trageinheit 2 wird eine Stelleinheit 3 gehalten, die in einer Manteleinheit 4 - auch als Führungskasten oder Kastenschwinge bezeichnet - aufgenommen ist.

Die Stelleinheit 3 weist ein Mantelrohr 31 auf, in dem eine Lenkspindel 32 um eine

Längsachse L drehbar gelagert ist, die sich axial in Längsrichtung, d.h. in Richtung der Längsachse L, erstreckt. Am hinteren Ende ist an der Lenkspindel 32 ein Befestigungsab- schnitt 33 ausgebildet, an dem ein nicht dargestelltes Lenkrad anbringbar ist.

Die Stelleinheit 3 ist zur Realisierung einer Längsverstellung in der Manteleinheit 4 in Rich- tung der Längsachse L teleskopartig verschiebbar aufgenommen, um das mit der Lenkspin- del 32 verbundene Lenkrad relativ zur Trageinheit 2 in Längsrichtung vor und zurück positio- nieren zu können, wie mit dem Doppelpfeil parallel zur Längsachse L angedeutet.

Die Manteleinheit 4 ist um eine quer zur Längsachse L liegende, horizontale Schwenkachse S verschwenkbar in einem Schwenklager 22 an der Trageinheit 2 gelagert. Im hinteren Be- reich ist die Manteleinheit 4 über einen Stellhebel 41 mit der Trageinheit 2 verbunden. Durch eine Drehbewegung des Stellhebels 41 mittels eines dargestellten Stellantriebs 6 (siehe Fi- gur 2) kann die Manteleinheit 4 relativ zur Trageinheit 2 um die im Einbauzustand waage- recht liegende Schwenkachse S verschwenkt werden, wodurch eine Verstellung eines an dem Befestigungsabschnitt 33 angebrachten Lenkrads in Höhenrichtung H vorgenommen werden kann, was mit dem Doppelpfeil angedeutet ist.

Ein erster Verstellantrieb 5 zur Längsverstellung der Stelleinheit 3 relativ zur Manteleinheit 4 in Richtung der Längsachse L weist einen Spindeltrieb mit einer Spindelmutter 51 mit einem sich längs einer Achse G erstreckenden Innengewinde 74 auf, in die eine Gewindespindel 52 eingreift, also mit ihrem Außengewinde in das korrespondierende Innengewinde 74 der Spin- delmutter 51 eingeschraubt ist. Die Gewindespindelachse der Gewindespindel 52 ist iden- tisch mit der Achse G und verläuft im Wesentlichen parallel zur Längsachse L.

Die Spindelmutter 51 ist um die Achse G drehbar in einem Lagergehäuse 53 gelagert, wel- ches fest mit der Manteleinheit 4 verbunden ist. In Richtung der Achse G ist die Spindelmut- ter 51 axial über das Lagergehäuse 53 an der Manteleinheit 4 abgestützt. Der Verstellantrieb 5 ist entsprechend ein sogenannter Tauchspindelantrieb.

Die Gewindespindel 52 ist mit einem an ihrem hinteren Ende ausgebildeten Befestigungsele- ment 54 über ein Übertragungselement 34 mit der Stelleinheit 3 verbunden, und zwar fest in Richtung der Achse G bzw. der Längsachse L und feststehend bezüglich Drehung um die Achse G. Durch die drehend antreibbare Spindelmutter 51 und die bezüglich Drehung fest- stehende Gewindespindel 52 wird ein sogenannter Tauchspindelantrieb realisiert.

Dass Übertragungselement 34 erstreckt sich von der Stelleinheit 3 durch eine schlitzförmige Durchgangsöffnung 42 in der Manteleinheit 4. Zur Verstellung der Lenksäule 1 in Längsrich- tung kann das Übertragungselement 34 frei in der Durchgangsöffnung 42 in Längsrichtung entlangbewegt werden.

Der Verstellantrieb 5 weist einen elektrischen Antriebsmotor 55 auf, von dem die Spindelmut- ter 51 bezüglich der Achse G relativ zur feststehenden Gewindespindel 52 drehend antreib- bar ist. Dadurch kann - je nach Drehrichtung des Antriebsmotors 55 - die Gewindespindel 52 in Richtung der Achse G translatorisch relativ zur Spindelmutter 51 verlagert werden, so dass entsprechend die mit der Gewindespindel 52 verbundene Stelleinrichtung 3 relativ zu der mit der Spindelmutter 51 verbundenen Manteleinheit 4 in Richtung der Längsachse L verstellt wird. Der Antrieb der Spindelmutter 51 sowie die Abstützung der Spindelmutter 51 in Richtung der Achse G an der Manteleinheit 4 wird weiter unten noch detailliert erläutert.

In Figur 2, welche eine perspektivische Ansicht der Lenksäule 1 von der in Figur 1 hinten lie- genden Seite zeigt, ist erkennbar, wie ein zweiter Verstellantrieb 6 zur Verstellung in Höhen- richtung H an der Lenksäule 1 angebracht ist. Dieser Verstellantrieb 6 umfasst eine Spindel- mutter 61 , in deren Innengewinde 74 längs einer Achse G eine Gewindespindel 52 eingreift. Die Gewindespindel 52 ist in einem Lagergehäuse 63, welches an der Manteleinheit 4 befes- tigt ist, drehbar um die Achse G gelagert und axial, in Richtung der Achse G, an der Mantel- einheit 4 abgestützt, und von einem elektrischen Antriebsmotor 65 wahlweise in beide Rotati- onsrichtungen um die Achse G drehend antreibbar. Entsprechend handelt es sich bei dem Verstellantrieb 6 um einen sogenannten Rotationsspindelantrieb.

Die Spindelmutter 61 , die aus Kunststoff oder aus einem Buntmetall wie Messing oder der- gleichen gebildet sein kann, ist bezüglich einer Drehung um die Achse G feststehend an ei- nem Ende des zweiarmigen Stellhebels 41 angebracht, der um ein Schwenklager 23 drehbar an der T rageinheit 22 gelagert ist, und dessen anderer Arm mit dem anderen Ende mit der Manteleinheit 4 verbunden ist.

Durch Drehung der Gewindespindel 61 kann - je nach Drehrichtung des Antriebsmotors 65 - die Spindelmutter 61 in Richtung der Achse G translatorisch relativ zur Gewindespindel 52 verlagert werden, so dass entsprechend die über den Stellhebel 41 mit der Spindelmutter 41 verbundene Manteleinheit 4 samt der darin aufgenommenen Stelleinrichtung 3 relativ zu der Trageinheit 2 in Höhenrichtung H auf oder ab verstellt werden kann, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet. Der Antrieb der Gewindespindel 52 sowie die Abstützung der Gewindespindel 52 in Richtung der Achse G an der Manteleinheit 4 wird im Folgenden noch näher erläutert.

Die Figuren 3 und 4 zeigen den als Tauchspindelantrieb ausgebildeten Verstellantrieb 5 in einzelner Darstellung.

Die erfindungsgemäße Gewindespindel 52weist ein rohrförmiges, hohlzylindrisches Kernele- ment 57 auf, bevorzugt aus Stahlrohr, auf dem koaxial ein Gewindeelement 58 unlösbar an- gebracht ist, welches das Außengewinde mit einem schraubenförmig umlaufenden Gewinde- zahn 581 aufweist, und im Kunststoff-Spritzguss angespritzt sein kann.

Zur Bildung des Befestigungselements 54, welches als Koppelelement dient, ist das Rohr des Kernelements 57 quer zur Gewindespindelachse bevorzugt durch Kaltumformung flach verquetscht, und weist eine senkrecht zur Verquetschung durchgehende Befestigungsboh- rung 541 auf. Durch diese Befestigungsbohrung 541 ist ein Befestigungsbolzen 542 zur drehfesten Verbindung mit dem Übertragungselement 34 hindurchgeführt, wie in Figur 1 er- kennbar ist.

Die Gewindespindel 52 ist in eine Spindelmutter 51 eingeschraubt, die in dem Lagergehäuse 53 drehbar, aber in Richtung der Gewindespindelachse G fest abgestützt ist. Die Spindel- mutter 51 ist als Getrieberad ausgebildet und weist auf ihren Außenumfang eine Verzahnung 72 auf, nämlich eine Schneckenverzahnung. Mit der Motorwelle des Antriebsmotors 55 ist ei- ne Schnecke 56 verbunden, die mit einer Verzahnung kämmt, so dass die Spindelmutter 51 relativ zur Gewindespindel 52 drehend antreibbar ist.

An dem vom Befestigungselement 54 abgewandten Ende weist das Kernelement 57 ein An- schlagelement 571 auf, welches als radial nach außen vorstehender, umlaufender Kragen ausgebildet ist, bevorzugt durch kaltumgeformte Aufweitung des rohrförmigen Kernelements 57.

An seinem dem Befestigungselement 54 zugewandten Ende weist das Gewindeelement 58 ebenfalls ein Anschlagelement 580, welches als umlaufender Vorsprung oder Kragen ausge- bildet ist, der mit dem Gewindeelement 58 einstückig im Kunststoff-Spritzguss ausgebildet ist. Die Anschlagelemente 571 und 580 bilden axiale Anschläge, die nicht durch die Spindelmut- ter 51 hindurch geschraubt werden können und somit den Verstellweg begrenzen.

Figur 5 zeigt die Gewindespindel 52 freigestellt in perspektivischer Ansicht. Das Gewindeele- ment 58 weist eine axial durchgehende Abflachung 582 auf, die deutlich in dem vergrößerten Ausschnitt von Figur 6 erkennbar ist. Im Bereich dieser Abflachung 582 hat der Gewinde- zahn 581 in jedem Umlauf eine Lücke, in der jeweils ein Vorspannelement 59 ausgebildet ist. Die Vorspannelemente 59 in der ersten Ausführung von Figur 6 sind als radial vorstehende Klötze oder Blöcke ausgebildet, welche in axialer Richtung geringfügig breiter sein können als der umlaufende Querschnitt des Gewindezahns 58. Die Vorspannelemente 59 können bevorzugt ebenfalls einstückig im Kunststoff-Spritzguss mit dem Gewindeelement 58 ausge- bildet sein. Durch elastische Verformung des Kunststoffs können die Vorspannelemente 59 federnd im Gewindegang des Innengewindes der Spindelmutter 51 spielfrei vorgespannt bzw. verspannt sein.

Zwischen den freistehenden Vorspannelementen 59 und den Windungen des Gewindezahns 581 bestehen als Schmierstofftaschen 583 dienende Lücken, die einstückig in das Kunst- stoff-Spritzgussteil eingeformt sind.

In den Figuren 10 und 11 sowie 12 sind weitere Varianten von Vorspannelementen 59 dar- gestellt. Das Gewindeelement weist wiederum mindestens eine, bevorzugt zwei gegenüber- liegende Abflachungen 582 auf, in denen der Gewindezahn 581 im Umfang eine Lücke hat.

In der zweiten Ausführung von Figur 10 und 1 1 weist jedes Vorspannelement 59 zwei radial vorstehende, axial in Richtung der Gewindespindelachse G und in Umfangsrichtung beab- standete, blatt- oder fingerförmige Federelemente 591 auf. Diese sind in axialer Richtung elastisch biegbar, und stehen im unverformten Zustand geringfügig axial über den Quer- schnitt des Gewindezahns 581 vor. Dadurch sind sie im eingeschraubten Zustand jeweils in einem Gewindegang zwischen den Gewindeflanken in dem Innengewinde der Spindelmutter 51 verspannt.

Die in Figur 12 in einer Ansicht wie in Figur 1 1 gezeigte Ausführung ist Ähnlich ausgebildet, wobei jedes Federelement 591 als Z-förmiges Federblatt ausgebildet ist, in dem die in Figur 1 1 paarweisen Federelemente einstückig zusammengefasst sind.

Sämtliche Ausführungen von Federelementen 591 können im Kunststoff-Spritzguss ein- stückig an dem Gewindeelement 58 ausgebildet sein. Durch ihre Abmessungen kann die Elastizität und die zur Vorspannung ausgeübte Federkraft bedarfsweise angepasst und vor- gegeben werden.

Der freie Raum zwischen den Federelementen 591 als Schmierstofftasche 583 genutzt wer- den.

Figuren 8 und 9 zeigen das Kernelement 57 und das Gewindeelement 58 schematisch in ei- ner axial auseinander gezogenen Explosionsdarstellung. Während in Figur 8 der rohrförmige Bereich, in dem sich das Gewindeelement 58 im Montagezustand befindet, zylinderförmig mit glatter Oberfläche ausgebildet ist, weist er in der Ausführung gemäß Figur 9 Form- schlusselemente 584 auf, die als Einformungen wie Nuten, Durchbrüche oder Vorsprünge ausgebildet sein können, welche beim Umspritzen in den Kunststoff eingebettet werden und eine in Axial- und Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung erzeugen.

Figuren 13 und 14 zeigen eine Weiterbildung eines Tauchspindeltriebs, bei dem die Gewin- despindel 52 nicht das Befestigungselement, sondern ein Innengewinde 521 aufweist, in das eine zweite Gewindespindel 522 eingeschraubt ist, die an ihrem freien Ende mit dem Befesti- gungselement 54 verbunden ist.

Das Innengewinde 521 kann in einer Gewindebuchse 520 ausgebildet sein, die in das Kern- element 57 eingesetzt, und/oder mit dem Gewindeelement 58 verbunden ist, beispielsweise durch das vorangehend beschriebene Umspritzen. Es ist ebenfalls denkbar und möglich, das Innengewinde 521 einstückig in dem Gewindeelement 58 im Kunststoff-Spritzguss einzufor- men.

Figur 15 und Figur 16 stellen einen Längsschnitt durch das Lagergehäuse 63 des Verstellan- triebs 6 entlang der Achse G in unterschiedlichen Ausführungsvarianten dar. In dieser Bau- form des Rotataionsspindelantriebs wird nicht die Spindelmutter von dem Antriebsmotor dre- hend angetrieben, sondern die Gewindespindel 52.

Auf der Gewindespindel 52 ist ein bezüglich der Gewindespindelachse G drehfest ausge- staltetes Getrieberad 7 befestigt. Das Getrieberad 7 ist zusammen mit dem Gewindeelement 58 zumindest teilweise einstückig aus Kunststoff im Spritzguss gefertigt und weist ein Na- benelement 71 auf. An seinem äußeren Umfang weist das Getrieberad 7 eine koaxial zur Achse G umlaufende Verzahnung 72 auf, die im dargestellten Beispiel als Schneckenverzah- nung ausgebildet ist, so dass das Getrieberad 7 ein Schneckenrad bildet. In die Verzahnung 72 greift eine von dem Antriebsmotor 65 drehend antreibbare Schnecke 66 ein. In der Ausführung von Figur 15 ist das Nabenelement 71 im Kunststoff-Spritzguss einstückig mit dem Gewindeelement 58 ausgebildet.

Mit dem Nabenelement 71 sind Lagerringe 8 fest verbunden. Jeder Lagerring 8 weist eine als Kugellaufbahn ausgebildete, koaxial zur Achse G ringförmige Lagerfläche 81 auf. Die bei- den Lagerflächen 81 laufen vom Nabenelement 71 aus gesehen nach außen, stirnseitig ko- nisch zusammen. Mit anderen Worten stehen die Kugellaufbahnen schräg zur Achse G.

Die Lagerringe 8 weisen axial in Richtung der Achse G gegeneinander gerichtete Stützab- schnitte 82 auf, die im gezeigten Beispiel unmittelbar gegeneinander anliegen, so dass die Lagerringe 8 in Richtung der Achse G unmittelbar gegeneinander abgestützt sind.

Die Lagerringe 8 sind bevorzugt als Blechformteile ausgebildet, besonders bevorzugt als Press-Stanz-Teile aus Stahlblech. Zu Verbindung mit dem Getrieberad 7 sind die Lagerringe 8 von dem Kunststoff des Gewindeelements 58 umspritzt, und ist so bis auf die stirnseitig nach außen frei liegenden Lagerflächen 81 Stoff- und formschlüssig in das Nabenelement 71 eingebettet.

Die Lagerflächen 81 bilden die Innenringe einer Wälzlageranordnung, welche Kugeln 91 um- fasst, die in einem Kugelkäfig 92 drehbar gehalten werden und im axialen Lagerspalt zwi- schen den besagten Kugellaufbahnen der Lagerflächen 81 und korrespondierenden Ku-gel- laufbahnen in Außenlagerringen 93 abrollbar angeordnet sind. Die Außenlagerringe 93 sind, vom Getrieberad 7 aus gesehen auf beiden Stirnseiten, an Widerlagern 94 axial nach außen abgestützt.

In der Ausführung gemäß Figur 16 ist das Getrieberad 7 einschließlich Nabenelement 71 und Verzahnung 72 einstückig mit dem Gewindeelement 58 aus Kunststoff im Spritzguss ge- fertigt.

In der Figur 17 ist ein Längsschnitt durch eine Gewindespindel 52 und eine Spindelmutter 51 in einer vierten Ausführungsform dargestellt. Die erfindungsgemäße Gewindespindel 52 weist ein hohles gewelltes Kernelement 57 auf, bevorzugt aus Stahl, auf dem koaxial ein Ge- windeelement 58 unlösbar angebracht ist, welches das Außengewinde mit einem schrauben- förmig umlaufenden Gewindezahn 581 aufweist, und im Kunststoff-Spritzguss angespritzt sein kann. In diesem Längsschnitt durch die Gewindespindelachse G ist gut zu erkennen, dass das Ker- nelement 57 eine alternierende Anordnung von konvexen und konkaven Abschnitten auf- weist. Dabei weist das Kernelement 57 eine spiralförmige umlaufende Nut 586 und einen spiralförmig umlaufenden Vorsprung 585 auf. Bevorzugt weist der Gewindezahn 581 eine Steigung auf, wobei die Steigung des Gewindezahns 581 gleich der der umlaufenden Nut 586 bzw. gleich der des Steigung des umlaufenden Vorsprungs 585 ist. Dabei ist bevorzugt im Bereich des spiralförmig umlaufenden Vorsprungs 586 der Gewindezahn 581 im Gewin- deelement 58 ausgebildet. Mit anderen Worten sind der Gewindezahn 581 und der umlau- fende Vorsprung synchron zueinander angeordnet. Die Nut 586 und der Vorsprung 585 bil den Formschlusselemente, welche beim Umspritzen in den Kunststoff des Gewindeelements 58 eingebettet werden und eine in Axial- und Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung erzeugen. Somit kann eine besonders stabile und steife Anordnung bereitgestellt werden.

In der Figur 18 ist das Kernelement 57 gemäß Figur 17 in einer perspektivischen Darstellung dargestellt, wobei das Kernelement 57 eine spiralförmige umlaufende Nut 586 und einen spi- ralförmig umlaufenden Vorsprung 585 aufweist. Bevorzugt ist die umlaufende Nut 586 und der umlaufende Vorsprung 585 derart ausgebildet, dass diese ein Elektrogewinde (Edison- gewinde) gemäß DIN 40400 bildet.

Figur 19 zeigt einen Längsschnitt durch eine Gewindespindel 52 und eine Spindelmutter 51 eines Verstellantriebs 5 entlang der Gewindespindelachse G in einer fünften Ausführung. Diese Ausführungsform zeigt eine Weiterbildung eines Tauchspindeltriebs ähnlich der Aus- führung gemäß Figur 17, bei dem die Gewindespindel 52 eine Gewindebuchse 520 mit ei- nem Innengewinde 521 aufweist, in das eine zweite Gewindespindel 522 eingeschraubt ist, die an ihrem freien Ende mit dem Befestigungselement 54 verbindbar ist, wie dies aus der Ausführung der Figur 13 und 14 bekannt ist.

Das Innengewinde 521 ist in der aus Kunststoff gebildeten Gewindebuchse 520 ausgebildet, die in das Kernelement 57 eingespritzt ist. Dabei ist der Gewindezahn des Innengewinde 521 synchron zu der Nut 586 ausgebildet, wobei die Nut 586 bezogen auf das Innengewinde 521 , also von innen betrachtet, einen Vorsprung bildet. Mit anderen Worten bildet bevorzugt eine Nut auf der Außenmantelfläche des Kernelements 57 auf der Innenmantelfläche einen Vorsprung bzw. vice versa. Bezugszeichenliste

1 Lenksäule

2 Trageinheit

21 Befestigungsmittel

22, 23 Schwenklager

3 Stelleinheit

31 Mantelrohr

32 Lenkspindel

33 Befestigungsabschnitt

34 Übertragungselement

4 Manteleinheit

41 Stellhebel

42 Durchgangsöffnung

5, 6 Verstellantrieb

51 , 61 Spindelmutter

52, 62 Gewindespindel

520 Gewindebuchse

521 Innengewinde

522 Gewindespindel

53, 63 Lagergehäuse

54 Befestigungselement

541 Befestigungsbohrung

542 Befestigungsbolzen

55, 65 Antriebsmotor

56, 66 Schnecke

57 Kernelement

571 Anschlagelement

58 Gewindeelement

580 Anschlagelement

581 Gewindezahn

582 Abflachung

583 Schmierstofftaschen

584 Formschlusselemente

59 Vorspannelement

591 Federelement

7 Getrieberad

71 Nabenelement

72 Verzahnung

73 Verbindungsabschnitt

74 Innengewinde 8 Lagerring

81 Lagerfläche (Kugelllaufbahn)

91 Kugeln

92 Kugelkäfig

93 Außenlagerringe

94 Widerlager

L Längsachse

H Höhenrichtung

G Gewindespindelachse

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verstellantrieb (5) für eine Lenksäule (1 ) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Ge- windespindel (52), die mit einem Außengewinde in eine Spindelmutter (51 ) eingreift, und einen Antriebsmotor (55), der mit der Gewindespindel (52) oder der Spindelmut- ter (51 ) derart gekoppelt ist, dass die Gewindespindel (52) und die Spindelmutter (51 ) relativ zueinander drehend antreibbar sind,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Gewindespindel (52) ein Kernelement (57) aufweist, welches zumindest ab- schnittweise koaxial fest umgeben ist von einem aus Kunststoff ausgebildeten Gewin- deelement (58), welches das Außengewinde aufweist.

2. Verstellantrieb (5) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindeele- ment (58) hülsenförmig ausgebildet und auf dem Kernelement (57) festgelegt ist.

3. Verstellantrieb (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass das Gewindeelement (58) an dem Kernelement (57) im Kunststoff-Spritz- guss angespritzt ist.

4. Verstellantrieb (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass Kernelement (57) aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist.

5. Verstellantrieb (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass das Material des Kernelements (57) eine größere Wärmeleitfähigkeit hat als der Kunststoff.

6. Verstellantrieb (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass das Kernelement (57) mindestens ein mit dem Gewindeelement (58) form- schlüssig verbundenes Formschlusselement (584) aufweist.

7. Verstellantrieb (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass ein Getrieberad (7) zumindest teilweise mit dem Gewindeelement (58) aus- gebildet ist.

8. Verstellantrieb (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass das Gewindeelement (58) zumindest ein Vorspannelement (59) aufweist, welches gegen einen Gewindegang der Spindelmutter (51 ) elastisch vorgespannt ist.

9. Verstellantrieb (5) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannele- ment (59) zumindest ein Federelement (591 ) aufweist, welches an dem Gewindeele- ment (58) in einen schraubenförmig umlaufenden Gewindegang des Außengewindes vorstehend ausgebildet ist.

10. Verstellantrieb (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass das Kernelement (57) zumindest abschnittweise rohrförmig ausgebildet ist.

1 1. Verstellantrieb (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Gewindespindel (52) ein Innengewinde (521 ) aufweist.

12. Verstellantrieb (5) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Innenge- winde (521 ) in dem Kernelement (57) oder in dem Gewindeelement (58) ausgebildet ist.

13. Verstellantrieb (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass das Kernelement (57) oder das Gewindeelement (57) ein Anschlagelement (571 , 580) aufweist.

14. Lenksäule (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einer T rageinheit (2), die an einer Fahrzeug- karosserie anbringbar ist, und von der eine Stelleinheit (3) gehalten ist, in der eine Lenkspindel (32) drehbar gelagert ist, und mit einem Verstellantrieb (5), der eine Ge- windespindel (52), die mit einem Außengewinde in eine Spindelmutter (51 ) eingreift, und einen Antriebsmotor (55) umfasst, der mit der Gewindespindel (52) oder der Spindelmutter (51 ) derart gekoppelt ist, dass die Gewindespindel (52) und die Spin- delmutter (51 ) relativ drehend zueinander antreibbar sind, wobei der Verstellantrieb (5) zumindest einen Koppelabschnitt (54) aufweist, der mit der Trageinheit (2) oder der Stelleinheit (3) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Gewindespindel (52) ausgebildet ist gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.

15. Verfahren zur Herstellung eines Verstellantriebs, der eine Gewindespindel, die mit ei- nem Außengewinde in eine Spindelmutter eingreift, und einen Antriebsmotor umfasst, der mit der Gewindespindel (52) oder der Spindelmutter (51 ) derart gekoppelt ist, dass die Gewindespindel (52) und die Spindelmutter (51 ) relativ drehend zueinander antreibbar sind, wobei die Gewindespindel zumindest einen Koppelabschnitt auf- weist, mit den Schritten:

- Bereitstellen eines Kernelements,

- Anbringen eines Gewindeelement aus Kunststoff auf dem Kernelement zur Bildung einer Gewindespindel,

- Einschrauben der Gewindespindel in die Spindelmutter.