DE102008007094A1

DE102008007094A1 - Verriegelungsvorrichtung für eine längs- und/oder neigungsverstellbare Lenksäule eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102008007094A1
Application number: DE200810007094
Authority: DE
Inventors: Burkhard Schäfer; Thomas Kramer
Original assignee: ZF Lenksysteme Nacam GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering Bremen GmbH
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2028-02-01
Also published as: DE102008007094B4

Abstract

Es wird eine Verriegelungsvorrichtung für eine längs- und/oder neigungsverstellbare Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem, in der Verriegelungsstelung karosserieseitig festgelegten, mit mindestens einem Formschlusselement versehenen Eingriffsglied und einem mit der Lenksäule fest verbundenen mit mindestens einem korrespondierenden Formschlusselement versehenen Rastglied, bei dem Eingriffsglied und Rastglied durch eine Betätigungsvorrichtung in eine Verriegelungsstellung, in der ihre jeweiligen Formschlusselemente sich in einer Eingriffsstellung miteinander befinden, und eine Lösestellung, in der die Formschlusselemente sich außer Eingriff befinden, bringbar sind, vorgestellt, wobei die Verriegelungsvorrichtung erfindungsgemäß einen durch die Betätigungsvorrichtung (2) drehbaren Klemmbolzen (3) mit einer zur Klemmbolzenlängsachse außermittig angeordneten Führungsfläche aufweist, durch die bei Drehung des Klemmbolzens (3) das Eingriffsglied (7) gegen die Kraftwirkung eines Federelementes (10) aus seiner Verriegelungsstellung in seine Lösestellung bringbar ist, und wobei die Führungsfläche in einer länglichen Ausdehnung des Eingriffsgliedes (7) angeordnet ist, deren Längserstreckung in einer parallel zur Formschlussebene der Formschlusselemente (8, 9) liegenden Ebene liegt.

Description

Technisches Umfeld:
Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für eine längs- und/oder neigungsverstellbare Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem in der Verriegelungsstellung karosserieseitig festgelegten, mit mindestens einem Formschlusselement versehenen Eingriffsglied und einem mit der Lenksäule fest verbundenen mit mindestens einem korrespondierenden Formschlusselement versehenen Rastglied, bei dem Eingriffsglied und Rastglied durch eine Betätigungsvorrichtung in eine Verriegelungsstellung, in der ihre jeweiligen Formschlusselemente sich in einer Eingriffsstellung miteinander befinden, und eine Lösestellung, in der die Formschlusselemente sich außer Eingriff befinden, bringbar sind.
Stand der Technik:
Längs- und/oder neigungsverstellbare Lenksäulen in Kraftfahrzeugen sind in heutiger Zeit allgemein üblich, wobei auf Grund der Verstellungsmöglichkeit jede derartige Lenksäule mit einer Verriegelungsvorrichtung versehen sein muss, die im Falle eines Unfalls die festgelegte Position der Lenksäule auch unter erhöhten Beanspruchungen sicherstellt, damit an der Lenksäule vorhandene Airbagsysteme zuverlässig funktionieren.
Bei verstellbaren Lenksäulenvorrichtungen sind hierfür oftmals neben den üblichen auf den Einsatz von Reibungskräften basierenden Feststellvorrichtungen Verriegelungsvorrichtungen vorgesehen, die gemeinsam mit der Klemmvorrichtung betätigt werden, jedoch zur Aufnahme erhöhter Presskräfte mit formschlüssigen Eingriffsgliedern an Lenksäule und Karosserie versehen sind. Die verwendeten Formschlusselemente sind oftmals als Zahnleisten gestaltet, deren einzelne Zähne im Verriegelungsfall in Eingriff gebracht werden.
Dabei stellt sich die Problematik, dass bei bestimmten Lenksäuleneinstellungen die Zahnelemente der Eingriffsglieder auch in eine Kopf- auf Kopfstellung zueinander gelangen können, so dass die gewählte Lenksäulenposition nicht verriegelbar ist. Der Fahrzeugnutzer muss dann durch eine entsprechende Verstellung der Lenksäule einen erneuten Verriegelungsvorgang in veränderter Lenksäulenposition durchführen, was unter Komfortgesichtspunkten nachteilig ist.
Technische Aufgabe:
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Verriegelungsvorrichtung für eine längs- und/oder neigungsverstellbare Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit den oben angeführten gattungsgemäßen Merkmalen dahingehend weiterzuentwickeln, dass durch die erfindungsgemäße Lehre eine Kopf- auf Kopfstellung der ineinander zu bringenden Formschlusselemente ausgeschlossen ist. Darüber hinaus soll die Verriegelungsvorrichtung in ihrer konstruktiven Gestaltung einfach aufgebaut und somit kostengünstig herstellbar sein. Die Bereitstellung ausreichend großer Haltekräfte im Crashfall zur sicheren Funktion eines Airbags sind ebenfalls sicherzustellen, wobei die Verriegelungsvorrichtung darüber hinaus möglichst geringe Betätigungskräfte und Betätigungswege zwischen dem geöffneten und fixierten Zustand aufweisen soll. Darüber hinaus soll das gesamte System platzsparend und aus möglichst wenig zusätzlichen Komponenten herstellbar sein.
Lösung der Aufgabe:
Die Lösung der gestellten Aufgaben ergibt sich in Zusammenschau mit den gattungsbildenden Merkmalen des Anspruches 1 aus der im kennzeichnenden Teil offenbarten technischen Lösung.
Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Verriegelungsvorrichtung einen durch die Betätigungsvorrichtung drehbaren Klemmbolzen mit einer zur Klemmbolzenlängsachse außermittig in einem gekröpften Bereich angeordneten Führungsfläche aufweist, durch die bei Drehung des Klemmbolzens das Eingriffsglied gegen die Kraftwirkung eines Federelementes aus seiner Verriegelungsstellung in seine Lösestellung bringbar ist, und wobei die Führungsfläche in einer länglichen Ausnehmung des Eingriffgliedes angeordnet ist, deren Längserstreckung in einer parallel zur Formschlussebene der Formschlusselemente liegenden Ebene liegt. Der Klemmbolzen dient gleichzeitig als Betätigungselement für die parallel zur Verriegelungsvorrichtung vorhandene Klemmvorrichtung, durch die mittels Reibungsklemmung die Lenksäule zusätzlich fixiert wird.
Durch die Kröpfung des Klemmbolzens kann die Verbindung zwischen Eingriffsglied und Rastglied unter Zuhilfenahme der Kraftwirkung des Federelementes leicht in der entsprechenden Verrastungsstellung hergestellt werden. Stellt sich dabei eine Kopf- auf Kopfstellung ein, führt das Rastsegment des Eingriffsgliedes unter Zuhilfenahme der Federwirkung eine nachführende Bewegung um den entsprechenden Zahnkontakt durch seine der Lagerung in der länglichen Ausnehmung aus und senkt sich dann in die entsprechend vorhandene Zahnlücke ein.
Die Betätigung des Klemmbolzens ist durch die außermittig angeordnete Führungsfläche in Verbindung in ihrem Betätigungsgefühl eindeutig, wobei die Anordnung der Führungsfläche in der länglichen Ausnehmung des Eingriffgliedes die nachführende Bewegung ermöglicht. Die Verwendung entsprechender Formschlusselemente in Form von Zahnsegmenten stellt sicher, dass im Falle eines Unfalls die hohen Crashkräfte problemlos aufgenommen werden können.
Weiter gehende besondere Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich zusammen mit der technischen Lehre des Hauptanspruches 1 aus den auf diesen rückbezogenen Unteransprüchen.
Es hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, die Führungsfläche als Bestandteil eines Nockenbauteils des Klemmbolzens auszugestalten. Ein derartiger Klemmbolzen mit Nockenbauteil lässt sich relativ preisgünstig herstellen und ist in seiner Funktion zuverlässig.
Die Ausbildung der Ausnehmung des Eingriffsgliedes als Langloch stellt im Hinblick auf die Beseitigung einer eventuell vorhandenen Kopf- auf Kopfstellung zwischen Eingriffsglied und Rastglied die entsprechende Beseitigung dieser Stellung in Folge der vorgegebenen Zwangsbewegung innerhalb des Langloches zuverlässig sicher.
Die Ausbildung der Formschlusselemente mit Verzahnungen ist dabei kostengünstig herstellbar und gewährleistet, dass die entsprechenden Crashkräfte zuverlässig aufgenommen werden können.
Aus Gründen der Baumaßökonomie kann es dabei vorteilhaft sein, Eingriffsglied und Rastglied mit zwei parallel nebeneinander angeordneten Zahnreihen auszustatten. Die nebeneinander angeordneten Zahnreihen können dabei in ihrer Zahnteilung um einen halben Zahn versetzt angeordnet sein. Durch diese Maßnahme können in jeder Lage der zueinander angeordneten Zahnreihen diese zumindest zur Hälfte in die linke bzw. rechte Zahnreihe einrasten, bevor im Crashfall durch die auftretenden hohen Kräfte auch die jeweils noch nicht in Eingriff befindliche Zahnreihe in Eingriff gezogen wird. Eine unterschiedliche Zahnschrägung unterstützt zusätzlich einerseits die Einrastung der Zähne ineinander und sichert darüber hinaus durch den entsprechenden Formschluss die Kraftaufnahme im Crashfall.
Es kann zusätzlich von Vorteil sein, wenn das Eingriffsglied mit mindestens einer Anschlagfläche zur Abstützung des Eingriffsgliedes am Klemmbolzen in Richtung auftretender Crashbelastungskräfte versehen ist.
Figurenbeschreibung:
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht der erfindungswesentlichen Elemente einer Verriegelungsvorrichtung für eine längs- oder neigungsverstellbare Lenksäule eines Kraftfahrzeuges in ihrer Verriegelungsposition,
2 die Verriegelungsvorrichtung der 1 in ihrer entriegelten Löseposition
und
3 eine perspektivische Draufsicht auf wesentliche Bauelemente der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung aus den 1 und 2.
In den Figuren ist eine Verriegelungsvorrichtung für eine längs- und/oder neigungsverstellbare Lenksäule gezeigt, bei der die Lenksäule 1 in einem Lenksäulengehäuse 11 gelagert ist. Das Lenksäulengehäuse 11 ist durch geeignete Lagerungen in seiner Neigung verstellbar, wobei gleichzeitig eine Längsverstellung der Lenksäule gegeben sein kann. Zur Festlegung der Lenksäule 1 inklusive Lenksäulengehäuse 11 in einer vom Fahrer gewählten Einstellposition dient eine in ihrer Gesamtheit mit 2 bezeichnete Betätigungsvorrichtung.
An der Betätigungsvorrichtung ist ein Handhebel 12 befindlich, mit dessen Hilfe ein zur Betätigungsvorrichtung 2 gehörender Klemmbolzen 3 um die Mittellängsachse des Klemmbolzens 3 verdreht werden kann. Die Bewegung des Handhebels 12 bewirkt dabei gleichzeitig die Betätigung einer nicht erfindungswesentlichen und von daher in den Zeichnungen nicht näher spezifizierten Feststellvorrichtung, die durch den Einsatz von Reibungskräften eine für normale Beanspruchung ausreichende Feststellkräfte zur Fixierung einer gewählten Lenksäulenposition bereitstellt. Im Falle eines Unfalls werden jedoch auf die Lenksäulenbaugruppe gegebenenfalls Crashkräfte wirksam, die durch die reibungskraftbasierte Feststellvorrichtung nicht mehr in ausreichendem Maße aufgenommen werden können, so dass eine Fixierung der Lenksäulenbaugruppe nicht mehr so gewährleistet ist, dass die im Lenkrad eingebauten Airbagsysteme zuverlässig funktionieren können.
Aus diesem Grunde hat es sich in der Praxis bewährt, längs- und neigungsverstellbare Lenksäulen mit einer zusätzlichen Verriegelungsvorrichtung auszustatten, bei der durch Formschlusselemente auch erhöhte, im Falle eins Unfalls auftretende Crashkräfte aufgenommen werden können und die gewählte Lenksäulenposition auch unter diesen Rahmenbedingungen zuverlässig festgelegt bleibt.
Die Gestaltung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung sieht im vorliegenden Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 zur Lösung der Aufgabe vor, dass zur Vorrichtung ein in der Verriegelungsstellung der Verriegelungsvorrichtung karosserieseitig festgelegtes Eingriffsglied 7 gehört, welches mit zwei parallel nebeneinander angeordneten Formschlusselementen 9a und 9b versehen ist. Das Eingriffsglied 7 ist benachbart der Formschlusselemente 9a und 9b mit einem Lagerteil 13 versehen, welches mit einer länglichen Ausnehmung 14 versehen ist, durch welche der Klemmbolzen 3 der Betätigungsvorrichtung 2 hindurchgreift.
An seiner den Formschlusselementen 9a und 9b abgewandten, gegenüber liegenden Seite ist das Lagerteil 13 mit einer vorspringenden Haltenase 15 versehen, die in Kontakt mit einem Führungsstift 16 steht, so dass die Formschlusselemente 9a und 9b eine Hebebewegung in Richtung des Pfeiles P in 1 ausführen können. Die Hebebewegung in Richtung des Pfeiles P wird durch eine als Nockenbauteil 5 ausgebildete Führungsfläche an einem gekröpften Bereich des Klemmbolzens 3 bewirkt.
Als korrespondierendes Eingriffselement für die Formschlusselemente 9a und 9b des Eingriffsgliedes 7 ist am Lenksäulengehäuse 11 auf der Außenkontur ein mit zwei Formschlusselementen 8a und 8b versehenes Rastglied 6 angeordnet. Das Rastglied 6 ist am Lenksäulengehäuse 11 festgelegt und mit diesem im Rahmen der Verstellbarkeit der Lenksäule 1 in unterschiedliche Positionen bringbar. Ist vom Fahrzeugnutzer eine bestimmte Lenksäulenposition 1 festgelegt worden, so werden durch die Betätigungsvorrichtung 2 mittels des Handhebels 12 die Formschlusselemente 9a und 9b des Eingriffsgliedes 7 mit den Formschlusselementen 8a und 8b des Rastgliedes 6 so in Kontakt gebracht, dass die an beiden Formschlusselementen vorhandenen Verzahnungen miteinander in Eingriff kommen.
Zur Unterstützung der Eingriffsbewegung ist an der Verriegelungsvorrichtung ein Federelement 10 vorhanden, welches als Ringfederelement mit zwei Federarmen ausgestattet ist, wobei sich der eine Federarm am Führungsstift 16 abstützt und der andere Federarm auf der Oberseite des Eingriffsgliedes 7 zur Anlage kommt. Die Anordnung der Feder bewirkt eine Federkraft entgegen der Richtung des Pfeiles P aus 1 und unterstützt somit die Bewegung des Eingriffsgliedes 7 in die Verrastungsstellung zwischen diesem und dem Rastglied 6.
Durch das Vorhandensein des Federelementes 10 in Verbindung mit der Längsausdehnung der Ausnehmung 14 ist bei einer theoretisch möglichen Kopf- auf Kopfstellung der Verzahnungselemente der Formschlusselemente 8a, 8b und 9a, 9b eine Bewegung parallel zur Formschlussebene der Formschlusselemente in Richtung des Pfeiles Q in 1 möglich. Die Kombination dieser erfindungsgemäßen Elemente bewirkt ein automatisches Hineinrutschen der an den Formschlusselementen vorhandenen Zahnsegmente ineinander, so dass in der Verriegelungsstellung eine zuverlässige Verrastung und somit eine Kraftübertragungsmöglichkeit für eventuell auftretende Kräfte vorhanden ist.
Aus den 1 und 2 wird darüber hinaus deutlich, dass die Verzahnungen an den Formschlusselementen 8 und 9 unsymmetrisch ausgebildet sind. In Richtung der auftretenden Crashkräfte, d. h. in Pfeilrichtung R in 1 besitzen die einzelnen Zähne der Formschlusselemente eine steilere Steigung als diejenige der sich daran anschließenden Zahnflanke. Die unterschiedliche Ausbildung der Zahnschrägung unterstützt im vorliegenden Fall die Aufnahme entsprechender Presskräfte, wobei gleichzeitig vorteilhaft ist, dass sich das Eingriffsglied unter Belastung direkt im nicht gekröpften Bereich des Klemmbolzens 3 abstützt und somit das Biegemoment auf den Bolzen im Belastungsfall reduziert.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die beiden Formschlusselemente 8a und 9a gegenüber den auf einer parallelen Bahn angeordneten Formschlusselementen 8b und 9b um eine halbe Zahnteilung versetzt zueinander angeordnet sind. Die Klemmbolzenausgestaltung in Verbindung mit der Ausnehmung 14 ermöglicht dabei eine quer zum Klemmbolzen stattfindende Wippbewegung des Eingriffsgliedes 7, so dass für jede Verriegelungsstellung zumindest eine Hälfte der Formschlusselemente, d. h. entweder die Formschlusselemente 8a und 9a oder die Formschlusselemente 8b und 9b miteinander in Eingriff kommen. Die Wippbewegung entspricht einer Drehbewegung um eine in der 1 angegebene, senkrecht zur Eingriffsebene der Formschlusselemente angeordnete Drehachse 19.
Sollten auf die Verriegelungsvorrichtung im Falle eines Unfalls besondere Crashkräfte einwirken, so ermöglicht die Wippbewegung des Eingriffsgliedes 7 ein Hineinziehen der nicht vollständig in Eingriff befindlichen Formschlusselemente, so dass eine zuverlässige Kraftaufnahme und Weiterleitung im Falle eines Unfalls gegeben ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist die Verriegelungsvorrichtung an einem Lenksäulengehäuse angeordnet, welches in axialer Richtung verstellbar ist. Selbstverständlich ist eine mit den gleichen erfindungswesentlichen Merkmalen ausgestattete Verriegelungsvorrichtung auch für eine Vertikalverstellung eines Lenksäulengehäuses konzipierbar und darüber hinaus natürlich auch für eine kombinierte Axial- und Vertikalverstellung geeignet. Im Zusammenhang mit dem Erfindungsgedanken ist insbesondere ergänzend von Vorteil, dass eine mögliche Kopf- auf Kopfstellung der an den Formschlusselementen 8a, 8b und 9a, 9b vorhandenen Zahnsegmente nicht zu einem Blockieren des Klemmmechanismus führt, welches zwangsläufig eine Neueinstellung der Lenksäulenposition durch den Fahrzeugnutzer zur Folge hätte. Die Betätigung des Handhebels 12 führt für den Kraftfahrzeugnutzer somit jederzeit zu einem definierten Verriegelungszustand der Lenksäule 1 bzw. des Lenksäulengehäuses 11 in jeder beliebigen Position des Lenksäulenverstellbereiches.

1: Lenksäule
2: Betätigungsvorrichtung
3: Klemmbolzen
5: Nockenbauteil
6: Rastglied
7: Eingriffsglied
8a: Formschlusselement Rastglied
8b: Formschlusselement Eingriffsglied
9a: Formschlusselement Rastglied
9b: Formschlusselement Eingriffsglied
10: Federelement
11: Lenksäulengehäuse
12: Handhebel
13: Lagerteil
14: Ausnehmung
15: Haltenase
16: Führungsstift
17: Kontaktfläche
18: Anschlagfläche
19: Drehachse

Claims

Verriegelungsvorrichtung für eine längs- und/oder neigungsverstellbare Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem, in der Verriegelungsstellung karosserieseitig festgelegten, mit mindestens einem Formschlusselement versehenen Eingriffsglied und einem mit der Lenksäule fest verbundenen mit mindestens einem korrespondierenden Formschlusselement versehenen Rastglied, bei dem Eingriffsglied und Rastglied durch eine Betätigungsvorrichtung in eine Verriegelungsstellung, in der ihre jeweiligen Formschlusselemente sich in einer Eingriffsstellung miteinander befinden, und eine Lösestellung, in der die Formschlusselemente sich außer Eingriff befinden, bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung einen durch die Betätigungsvorrichtung (2) drehbaren Klemmbolzen (3) mit einer zur Klemmbolzenlängsachse außermittig in einem gekröpften Bereich angeordneten Führungsfläche aufweist, durch die bei Drehung des Klemmbolzens (3) das Eingriffsglied (7) gegen die Kraftwirkung eines Federelementes (10) aus seiner Verriegelungsstellung in seine Lösestellung bringbar ist, und wobei die Führungsfläche in einer länglichen Ausnehmung des Eingriffsgliedes (7) angeordnet ist, deren Längserstreckung in einer parallel zur Formschlussebene der Formschlusselemente (8, 9) liegenden Ebene liegt.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche Bestandteil eines Nockenbauteiles (5) des Klemmbolzens (3) ist.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (14) des Eingriffgliedes (7) als Langloch ausgebildet ist.
Verriegelungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (8, 9) mit Verzahnungen versehen sind.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsglied (7) zwei parallel nebeneinander angeordnete Zahnreihen aufweist.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastglied (6) zwei parallel nebeneinander angeordnete Zahnreihen aufweist.
Verriegelungsvorrichtung nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander angeordneten Zahnreihen in ihrer Zahnteilung um einen halben Zahn versetzt angeordnet sind.
Verriegelungsvorrichtung nach Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnreihen mit einzelnen Zähnen versehen sind, welche jeweils eine unterschiedliche Zahnschrägung aufweisen.
Verriegelungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsglied (7) mit mindestens einer Anschlagfläche (17) zur Abstützung des Eingriffsgliedes (7) am Klemmbolzen (3) in Richtung auftretender Crashbelastungskräfte versehen ist, wobei die Anschlagfläche (17) im Abstützfall an ein korrespondierenden Kontaktfläche (18) zur Anlage kommt, welche am Klemmbolzen (3) außerhalb des Nockenbauteiles (5) angeordnet ist.