-
Die Erfindung betrifft eine Lenksäule für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
-
Eine solche Lenksäule ist beispielsweise bereits aus der
EP 1 975 036 A2 als bekannt zu entnehmen und umfasst ein äußeres Mantelrohr und ein inneres Mantelrohr, welches zumindest teilweise in dem äußeren Mantelrohr teleskopisch angeordnet ist. Mit anderen Worten sind die Mantelrohre ineinander teleskopierbar, wobei das innere Mantelrohr in seiner Längserstreckungsrichtung relativ zu dem äußeren Mantelrohr verschiebbar ist. Ferner ist das innere Mantelrohr zum zumindest teilweisen Aufnehmen einer Lenkspindel ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Lenkspindel zumindest teilweise in dem inneren Mantelrohr aufnehmbar ist, wobei an der Lenkspindel ein Lenkrad des Kraftwagens zu befestigen ist. Die Lenksäule umfasst darüber hinaus eine Feststelleinrichtung, welche zwischen wenigstens einer das innere Mantelrohr am äußeren Mantelrohr festlegenden Fixierstellung und wenigstens einer die Bewegung des inneren Mantelrohrs relativ zum äußeren Mantelrohr freigebenden Lösestellung verstellbar ist und wenigstens ein mit dem inneren Mantelrohr mitbewegbares erstes Fixierelement und wenigstens ein am äußeren Mantelrohr vorgesehenes zweites Fixierelement umfasst. In der Fixierstellung wirken die Fixierelemente zusammen, sodass dadurch eine Bewegung des inneren Mantelrohrs entlang seiner Längserstreckungsrichtung relativ zum äußeren Mantelrohr verhindert wird.
-
Das mit dem inneren Mantelrohr mitbewegbare Fixierelement ist dabei als Verzahnungselement ausgebildet, welches eine Verzahnung mit in Bewegungsrichtung des inneren Mantelrohrs hintereinander angeordneten Zähnen aufweist. Das andere Fixierelement ist als Klinke ausgebildet, welche mit der Verzahnung des einen Fixierelements formschlüssig zusammenwirken kann. In sogenannten Zahn-in-Zahnlücken-Positionen ist die Klinke in jeweiligen Zahnlücken zwischen den Zähnen angeordnet und greift somit zumindest teilweise in die Verzahnung ein, sodass die Klinke formschlüssig mit dem Verzahnungselement zusammenwirkt. In sogenannten Zahn-auf-Zahn-Positionen jedoch greift die Klinke nicht in eine Zahnlücke zwischen den Zähnen ein, sondern die Klinke befindet sich in Stützanlage mit einem der Zähne.
-
Durch eine solche Feststelleinrichtung ist ein Klemmsystem geschaffen, welches eine stufenlose Klemmung zur Aufnahme von Betriebskräften mit einer formschlüssigen Abstützung kombiniert, wobei beispielsweise durch die formschlüssige Abstützung Unfall- und Missbrauchskräfte abgestützt werden können.
-
Dabei sind die Fixierelemente als verzahnte und federnde Elemente ausgebildet, die in einer jeweiligen Zahn-auf-Zahn-Position überdrückt werden. Beim Einleiten hoher Kräfte an einem an der Lenkspindel befestigten Lenkrad, beispielsweise im Falle eines Unfalls, führen die sich beispielsweise zunächst in einer Zahn-auf-Zahn-Position befindenden Fixierelemente eine Relativbewegung zueinander aus, bis sie eine Zahn-in-Zahnlücke-Position einnehmen und die Fixierelemente zueinander verrasten. Jedoch kann es bei einer solchen Feststelleinrichtung zu hohen Verriegelungskräften kommen, wenn die einen Formschluss erzeugenden Verzahnungen nicht ineinander greifen, sondern eine Zahn-auf-Zahn-Position vorliegt. Die genannten Verriegelungskräfte sind Betätigungskräfte, die von einem Nutzer aufgebracht werden müssen, um die Feststelleinrichtung aus der Lösestellung in die Fixierstellung zu bewegen. Befinden sich die Fixierelemente in einer Zahn-auf-Zahn-Position, so ist gegenüber einer Zahn-in-Zahnlücke-Position eine zusätzliche Kraft zum Überdrücken der Zahnplatten erforderlich. Hierdurch kann es je nach Position der Lenkspindel zu unterschiedlichen und von einer Person aufzubringenden Verriegelungskräften kommen, sodass die Bedienung der Feststelleinrichtung und somit der Lenksäule insgesamt je nach Position der Lenkspindel unterschiedlich ist.
-
Darüber hinaus sind aus dem allgemeinen Stand der Technik Feststelleinrichtungen in Form von Klemmsystemen bekannt, die in jeder beliebigen Position der Lenkspindel geklemmt beziehungsweise verriegelt werden können, wobei in jeder einstellbaren Position der Lenkspindel die gleichen Verriegelungskräfte zum Bewegen der Feststelleinrichtung (Klemmsystem) aus der Lösestellung in die Fixerstellung aufgebracht werden müssen. Solche Klemmsysteme sind nach dem heutigen Stand der Technik vorwiegend als reibschlüssige Systeme ausgebildet, welche Haltekräfte zum Fixieren der Stelleinrichtung in der eingestellten Position in Form von Reibkräften bereitstellen. Diese Reibkräfte werden beispielsweise durch Lamellenklemmungen bereitgestellt beziehungsweise erzeugt. Hierbei ist eine stufenlose Einstellbarkeit der Stelleinrichtung realisierbar, wobei diese stufenlose Einstellbarkeit dem Fahrer des Kraftwagens einen besonders hohen Ergonomiekomfort bietet. Nachteilig an solchen reibschlüssigen Systemen ist jedoch, dass auf die Lenksäule wirkende Unfallbelastungen, welche wesentlich höher als bei einem Normalbetrieb des Kraftwagens auf die Lenksäule wirkende Betriebskräfte sind, ebenfalls durch Reibschluss aufgenommen werden müssen, sodass eine besonders hohe Anzahl an Reibpaarungen erforderlich ist. Dies führt beispielsweise dazu, dass eine hohe Anzahl an Lamellenlagen vorgesehen werden muss. Diese hohe Anzahl an Lamellen führt zu einem hohen Gewicht und einem hohen Bauraumbedarf der Lenksäule.
-
Des Weiteren sind Klemmsysteme bekannt, die beim Verriegeln einen Formschluss erzeugen. Verstellt der Fahrer hierbei die Feststelleinrichtung aus der Lösestellung in die Fixierstellung und befinden sich die Fixierelemente jedoch in einer solchen Relativposition zueinander, beispielsweise in einer Zahn-auf-Zahn-Position, dass ein Formschluss nicht direkt erzeugt werden kann, so werden die Fixierelemente in eine nächste Position in Form einer Rastposition gebracht, sodass die Fixierelemente formschlüssig zusammenwirken können. Somit ist bei einem solchen Klemmsystem beziehungsweise einer solchen Feststelleinrichtung keine stufenlose Klemmung beziehungsweise Einstellung der Position der Lenkspindel möglich, sondern es können nur diskrete Fixierpositionen der Lenkspindel realisiert werden. Darüber hinaus muss der Fahrer hohe Verriegelungskräfte aufbringen, wenn sich die Fixierelemente nicht in einer Rastposition, sondern in einer Zahn-auf-Zahn-Position befinden, um Reibkräfte beim Abgleiten der als Formschlusselementen ausgebildeten Fixierelemente zu überwinden und die Lenkspindel in eine Zwangsposition in Form der nächsten Rastposition zu führen. Vorteil eines solchen Klemmsystems mit diskreten Fixierpositionen ist jedoch, dass über den jeweiligen Formschluss zwischen den Fixierelementen ohne zusätzlichen technischen Aufwand Betriebs-, Missbrauchs- und Unfallkräfte abgestützt werden können.
-
Durch die Feststelleinrichtung kann eine mechanische Verstellbarkeit der Lenkspindel realisiert werden, sodass die Lenkspindel und das an ihr befestigte Lenkrad bedarfsgerecht ausgerichtet und an unterschiedliche Fahrer in unterschiedlichen Sitzpositionen angepasst werden kann. Beispielsweise kann eine mechanische, das heißt manuelle Höhen- und/oder Längsverstellbarkeit realisiert werden, sodass die Lenkspindel und somit das Lenkrad beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeughochrichtung verstellt werden kann. Die Fixierung der vom Fahrer gewählten und eingestellten Position erfolgt durch Verriegelung der Feststelleinrichtung, das heißt durch Verstellen der Feststelleinrichtung aus der Lösestellung in die Fixierstellung. In der Fixierstellung soll die Position der Lenkspindel und somit des Lenkrads festgesetzt sein.
-
Ferner sollen hohe Steifigkeiten und hohe Eigenfrequenzen erreicht werden. Ferner ist es wünschenswert, dass mittels der Feststelleinrichtung in der Fixierstellung hohe Betriebs-, Missbrauchs- und Unfallkräfte abgestützt werden können.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lenksäule der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher eine besonders bedarfsgerechte Einstellung der Position der Lenkspindel, eine besonders einfache Bedienung der Feststelleinrichtung sowie eine besonders einfache Abstützung von auf die Lenkspindel wirkenden Belastungen realisierbar sind.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Lenksäule mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Um eine Lenksäule der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher eine besonders bedarfsgerechte Einstellung der Position der Lenkspindel, eine besonders komfortable Bedienung der Feststelleinrichtung sowie eine besonders einfache Abstützung von auf die Lenkspindel wirkenden Kräften realisierbar sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der Fixierstellung zumindest eines der Fixierelemente elastisch verformt ist und dabei formschlüssig mit dem anderen Fixierelement zusammenwirkt. Hierdurch ist eine Längsverstellung beziehungsweise Längsverstellbarkeit des inneren Mantelrohrs und somit der Lenkspindel gegenüber dem äußeren Mantelrohr realisiert, wobei beispielsweise vom Fahrer des Kraftwagens auf die Feststelleinrichtung aufzubringende Verriegelungs- oder Betätigungskräfte zum Verstellen der Feststelleinrichtung aus der Lösestellung in die Fixierstellung unabhängig von der Position der Lenkspindel stets gleich sind, da eingangs beschriebene Zahn-auf-Zahn-Positionen infolge der elastischen Verformung des zumindest einen Fixierelements vermieden werden können. Der durch die beispielsweise als Klemmelemente ausgebildeten Fixierelemente erreichte Formschluss dient ferner dazu, Unfall- sowie Missbrauchskräfte und auch während eines Normalbetriebs auftretende Betriebskräfte abzustützen und diesen eine Gegenkraft entgegenzubringen, sodass unerwünschte Bewegungen der Lenkspindel relativ zum äußeren Mantelrohr vermieden werden können. Bei der erfindungsgemäßen Lenksäule ist es insbesondere möglich, eine Aufteilung der Funktionen der Längsverstellung und den Widerstand gegenüber auf die Lenkspindel wirkenden Kräften zu erzielen.
-
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das zumindest eine Fixierelement in jeder über die Stelleinrichtung in Längserstreckungsrichtung des inneren Mantelrohrs einstellbaren Position der Lenkspindel und in der Fixierstellung elastisch verformt ist und formschlüssig mit dem anderen Fixierelement zusammenwirkt. Mit anderen Worten wird das zumindest eine Fixierelement in jeder Position elastisch verformt, sodass stets gleiche, vom Fahrer aufzubringende Verriegelungs- beziehungsweise Betätigungskräfte realisiert werden können. Dadurch lässt sich eine besonders komfortable und immer gleiche Bedienung der Feststelleinrichtung realisieren. Da ferner die Fixierelemente in jeder Position formschlüssig zusammenwirken, können besonders hohe Kräfte abgestützt werden.
-
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zumindest eine Fixierelement eine geringere Steifigkeit als das andere Fixierelement aufweist. Hierdurch kann das zumindest eine Fixierelement gegenüber dem anderen Fixierelement besonders vorteilhaft verformt und insbesondere stärker verformt werden, sodass ein besonders vorteilhafter Formschluss zwischen den Fixierelementen ausgebildet werden kann, über welchen auch besonders hohe Kräfte sicher abgestützt werden können.
-
Zur Realisierung einer besonders vorteilhaften Verformbarkeit des zumindest einen Fixierelements ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Fixierelement aus einem Elastomer gebildet ist. Hierdurch kann sich beispielsweise das zumindest eine Fixierelement besonders gut an eine korrespondierende Gegenkontur des anderen Fixierelements anpassen, sodass ein besonders vorteilhafter Formschluss zwischen den Fixierelementen ausgebildet werden kann.
-
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zumindest eine Fixierelement aus einem Werkstoff mit dilatantem Verhalten gebildet ist. Unter einem solchen dilatanten Verhalten ist zu verstehen, dass die Zähigkeit beziehungsweise Scherfestigkeit des zumindest einen Fixierelements mit zunehmender Schergeschwindigkeit steigt. Hierdurch können besonders hohe Kräfte abgestützt werden, sodass unerwünschte Relativbewegungen zwischen dem inneren Mantelrohr und dem äußeren Mantelrohr vermieden werden können.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das andere Fixierelement wenigstens eine Ausnehmung auf, in welche in der Fixierstellung zumindest ein Formschlussbereich des zumindest einen in der Fixierstellung elastisch verformten Fixierelements unter Ausbildung eines Formschlusses zumindest teilweise eingreift. Über diesen Formschluss können besonders hohe Kräfte, insbesondere bei einem Unfall und im Missbrauchsfall, abgestützt werden.
-
Zur Realisierung einer besonders guten Verformbarkeit des zumindest einen Fixierelements ist es vorgesehen, dass das zumindest eine Fixierelement wenigstens einen sich einem Formschlussbereich anschließenden weiteren Bereich aufweist, welcher gegenüber dem Formschlussbereich zurückversetzt ist. Bei dem weiteren Bereich kann es sich beispielsweise um eine Schwachstelle handeln, an welcher das zumindest eine Fixierelement lokal und gezielt geschwächt ist und somit eine reduzierte Steifigkeit aufweist, sodass es besonders gut verformt und unter Ausbildung eines elastischen Formschlusses mit dem anderen Fixierelement zusammenwirken kann.
-
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das äußere Mantelrohr in der Fixierstellung reibschlüssig mit dem inneren Mantelrohr zusammenwirkt. Hierdurch kann die vom Fahrer gewählte und eingestellte Position der Lenkspindel und somit des inneren Mantelrohrs relativ zum äußeren Mantelrohr schnell und definiert fixiert werden. Vorzugsweise ist das äußere Mantelrohr geschlitzt, sodass es mittels der Feststelleinrichtung besonders leicht im Querschnitt reduziert und dadurch in der Fixierstellung reibschlüssig mit dem inneren Mantelrohr zusammenwirken kann. Dadurch ist die gewählte und eingestellte Position in Längsrichtung, das heißt in Längserstreckungsrichtung des inneren Mantelrohrs und des äußeren Mantelrohrs, festgelegt.
-
Zur Erfindung gehört auch ein Kraftwagen mit einer erfindungsgemäßen Lenksäule. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lenksäule sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftwagens anzusehen und umgekehrt.
-
Durch die Feststelleinrichtung ist beispielsweise eine mechanische beziehungsweise manuelle Längsverstellung der Lenkspindel geschaffen, sodass die Lenkspindel beispielsweise vom Fahrer des Kraftwagens manuell in Längsrichtung des Kraftwagens einstellbar ist, wobei die Feststelleinrichtung manuell zwischen der Fixierstellung und der Lösestellung betätigbar beziehungsweise verstellbar ist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
-
1 eine schematische Perspektivansicht auf eine Lenksäule gemäß einer ersten Ausführungsform für einen Personenkraftwagen, mit einem äußeren Mantelrohr und mit einem inneren Mantelrohr, welche ineinander teleskopierbar sind, wobei zum Festlegen des inneren Mantelrohrs am äußeren Mantelrohr eine Feststelleinrichtung mit wenigstens zwei Fixierelementen vorgesehen ist, die in einer Fixierstellung der Feststelleinrichtung unter Ausbildung eines elastischen Formschlusses zusammenwirken;
-
2 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht durch die Lenksäule gemäß der ersten Ausführungsform, wobei sich die Feststelleinrichtung in ihrer Lösestellung befindet;
-
3 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht durch die Lenksäule gemäß der ersten Ausführungsform, wobei sich die Feststelleinrichtung in ihrer Fixierstellung befindet;
-
4 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht auf die Lenksäule gemäß der ersten Ausführungsform, wobei sich die Feststelleinrichtung in ihrer Lösestellung befindet;
-
5 ausschnittsweise eine weitere schematische Seitenansicht auf die Lenksäule, wobei sich die Feststelleinrichtung in ihrer Fixierstellung befindet;
-
6 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht auf die Lenksäule, wobei sich die Feststelleinrichtung in ihrer Fixierstellung befindet;
-
7 eine schematische Perspektivansicht auf die Lenksäule gemäß einer zweiten Ausführungsform;
-
8 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht durch die Lenksäule gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei sich die Feststelleinrichtung in ihrer Lösestellung befindet;
-
9 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht durch die Lenksäule gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei sich die Feststelleinrichtung in ihrer Fixierstellung befindet;
-
10 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht auf die Lenksäule gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei sich die Feststelleinrichtung in ihrer Lösestellung befindet;
-
11 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht auf die Lenksäule gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei sich die Feststelleinrichtung in ihrer Fixierstellung befindet; und
-
12 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht auf die Lenksäule gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei sich die Feststelleinrichtung in ihrer Fixierstellung befindet.
-
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt eine Lenksäule für einen Personenkraftwagen, mit einer Halteeinrichtung 10 mit einer Konsole 12, die zwei Konsolenteile 14 und 16 umfasst. Über die Konsole 12 ist die Lenksäule an der Personenkraftwagenkarosserie befestigbar. Die Lenksäule umfasst darüber hinaus ein äußeres Mantelrohr 18, welches geschlitzt ausgebildet ist und zwei Klemmbacken 20 und 22 aufweist. Darüber hinaus umfasst die Lenksäule ein inneres Mantelrohr 24, welches auch als Mantelrohr oben bezeichnet wird und ein erstes Mantelrohrteil in Form eines Prallrohrs 26 und ein zweites Mantelrohrteil in Form eines Aufnahmerohrs 28 umfasst.
-
Aus 1 ist erkennbar, dass das Prallrohr 26 zumindest teilweise in dem Aufnahmerohr 28 angeordnet ist und eine vorliegend zumindest im Wesentlichen zylindrische Aufnahme 30 aufweist, in welcher eine Lenkspindel 32 einer Lenksäule zumindest teilweise angeordnet ist. Das innere Mantelrohr 24 ist zumindest teilweise im äußeren Mantelrohr 18 angeordnet. Vorliegend ist ein erster Längenbereich des inneren Mantelrohrs 24 in dem äußeren Mantelrohr 18 angeordnet, wobei ein zweiter Längenbereich des inneren Mantelrohrs 24 in dessen Längserstreckungsrichtung aus dem äußeren Mantelrohr 18 herausragt. Die Mantelrohre 18 und 24 sind dabei teleskopierbar. Dies bedeutet, dass die Mantelrohre 18 und 24 teleskopisch angeordnet sind, wobei das innere Mantelrohr 24 in seiner Längserstreckungsrichtung beziehungsweise Längsrichtung relativ zum äußeren Mantelrohr 18 verschiebbar ist, um dadurch unterschiedliche Positionen der Lenkspindel 32 bedarfsgerecht einstellen zu können.
-
Die Lenksäule umfasst darüber hinaus eine Feststelleinrichtung in Form eines Klemmsystems 34, welches zwischen wenigstens einer das innere Mantelrohr 24 am äußeren Mantelrohr 18 festlegenden Fixierstellung und wenigstens einer die Bewegung des inneren Mantelrohrs 24 relativ zum äußeren Mantelrohr 18 freigebenden Lösestellung verstellbar ist. Dies bedeutet, dass das innere Mantelrohr 24 in der Lösestellung des Klemmsystems 34 relativ zum äußeren Mantelrohr 18 verschiebbar ist, wobei eine solche Verschiebung mittels des Klemmsystems 34 in dessen Fixierstellung vermieden ist. Das Klemmsystem 34 umfasst einen Klemmbolzen 36, welcher jeweilige Durchgangsöffnungen der Konsolenteile 14 und 16 und des äußeren Mantelrohrs 18 durchdringt. Ferner umfasst das Klemmsystem 34 wenigstens eine Klemmbacke in Form eines Klemmkörpers 38, welcher in axialer Richtung des Klemmbolzens 36 auf einer dem Konsolenteil 16 abgewandten Seiten des Konsolenteils 14 angeordnet ist. Auf den Klemmbolzen 36 ist ein Anschlag vorliegend in Form einer Scheibe 40 angeordnet, welche auf einer dem Konsolenteil 14 abgewandten Seite des Klemmkörpers 38 angeordnet ist. Auf dem Klemmbolzen 36 ist ferner ein Konterelemente in Form einer Mutter 44 angeordnet, welche auf den Klemmbolzen 36 aufgeschraubt und auf einer dem Klemmkörper 38 in axialer Richtung des Klemmbolzens 36 abgewandten Seite der Scheibe 40 angeordnet ist. Die Mutter 44 ist in axialer Richtung des Klemmbolzens 36 an diesem gesichert, sodass der Klemmkörper 38 in axialer Richtung unter Vermittlung der Scheibe 40 an der Mutter 44 abstützbar ist.
-
Das Klemmsystem 34 umfasst ferner einen Klemmhebel 42, welcher auf einer dem Konsolenteil 14 abgewandten Seite des Konsolenteils 16 angeordnet ist. Auf einer dem Konsolenteil 16 abgewandten Seite weist der Klemmbolzen 36 beispielsweise einen in 1 nicht erkennbaren Kopf auf, an dem der Klemmhebel 42 in axialer Richtung des Klemmbolzens 36 abstützbar ist. Auf einer dem Konsolenteil 14 abgewandten Seite des Konsolenteils 16 ist beispielsweise in axialer Richtung des Klemmbolzens 36 zwischen dem Klemmhebel 42 und dem Konsolenteil 16 eine in 1 nicht erkennbare Kurvenscheibe angeordnet, welche derart mit dem Klemmhebel 42 zusammenwirken kann, dass bei einer Drehung des Klemmhebels 42 ein sich in axialer Richtung des Klemmbolzens 36 erstreckender Abstand zwischen dem Kopf des Klemmbolzens 36 und dem Konsolenteil 16 vergrößert wird. Da sich der Klemmhebel 42 einerseits unter Vermittlung der Kurvenscheibe am Konsolenteil 16 und andererseits am Kopf des Klemmbolzens 36 abstützt, wird beim Drehen des Klemmhebels 42 die Mutter 44 in Richtung der Konsolenteile 14 und 16 bewegt, was mit einer Bewegung der Scheibe 40 und des Klemmkörpers 38 in Richtung der Konsolenteile 16 und 14 einhergeht. Da das äußere Mantelrohr 18 geschlitzt ausgebildet ist, wird das äußere Mantelrohr 18 in seinem Querschnitt, in welchem das innere Mantelrohr 24 angeordnet ist, reduziert, sodass die beiden Klemmbacken 20 und 22 auf das innere Mantelrohr 24 gepresst werden. Mit anderen Worten wird beim Betätigen des Klemmhebels 42 über die Kurvenscheibe ein Hub in Achsrichtung des Klemmbolzens 36 ausgeführt, wobei der Hub dazu führt, dass die beiden Klemmbacken 20 und 22 auf das innere Mantelrohr 24 gepresst werden, wodurch ein Reibschluss zwischen dem äußeren Mantelrohr 18 und dem inneren Mantelrohr 24 entsteht. Durch diesen Reibschluss werden die Lenkspindel 32 und ein an der Lenkspindel 32 befestigtes Lenkrad des Personenkraftwagens in einer vom Fahrer eingestellten und gewählten Position in Längsrichtung des inneren Mantelrohrs 24 gehalten.
-
Das Klemmsystem 34 ermöglicht dabei eine manuelle beziehungsweise mechanische Längsverstellung der Lenksäule. Um nun eine besonders komfortable Längsverstellung zu erreichen und gleichzeitig sehr hohe und zuverlässige Haltekräfte bereitzustellen, sodass auch hohe Kräfte beispielsweise bei einem Unfall oder im Missbrauchsfall mittels des Klemmsystems 34 abgestützt werden können, umfasst das Klemmsystem 34 zumindest ein erstes Fixierelement 46, welches am inneren Mantelrohr 24 angeordnet ist, sodass das erste Fixierelement 46 mit dem inneren Mantelrohr 24 relativ zum äußeren Mantelrohr 18 in Längsrichtung mitbewegbar ist. Ferner umfasst das Klemmsystem 34 wenigstens ein zweites Fixierelement 48, welches am äußeren Mantelrohr 18 vorgesehen und vorliegend an diesem gehalten ist. Das zweite Fixierelement 48 ist in 2 erkennbar.
-
Anhand von 1 bis 6 ist eine erste Ausführungsform veranschaulicht, bei der das als Klemmelement ausgebildete Fixierelement 48 am äußeren Mantelrohr 18 gehalten ist. In der Fixierstellung ist das Fixierelement 48 elastisch verformt und wirkt dabei formschlüssig mit dem als Klemmelement ausgebildeten, anderen Fixierelement 46 formschlüssig zusammen. Der durch die Klemmelemente (Fixierelemente 46 und 48) erreichte Formschluss dient dazu, Unfallkräften und Missbrauchskräften eine hohe Gegenkraft entgegenzubringen, um dadurch unerwünschte Bewegungen des inneren Mantelrohrs 24 relativ zum äußeren Mantelrohr 18 zu vermeiden. Durch die elastisch verformbare Ausgestaltung des Fixierelements 48 kann eine Zahn-auf-Zahn-Stellung vermieden werden, sodass die Haltekraft zuverlässig aufgebracht werden kann und sodass vom Fahrer auf den Klemmhebel 42 aufzubringende Verriegelungs- oder Betätigungskräfte zum Verstellen des Klemmsystems 34 aus der Lösestellung in die Fixerstellung in jeder über das innere Mantelrohr 24 entlang dessen Längsrichtung einstellbaren Position der Lenkspindel 32 gleich sind.
-
In Zusammenschau mit 2 ist erkennbar, dass das Fixierelement 48 an einem Klemmnocken 50 angeordnet und mit dem Klemmnocken 50 mitbewegbar ist. An einer dem Fixierelement 46 zugewandten Unterseite ist der Klemmnocken 50 mit dem Fixierelement 48 versehen, welches an seiner dem inneren Mantelrohr 24 zugewandten Unterseite eine Wirkfläche für den Formschluss aufweist.
-
Es ist denkbar, dass der Klemmnocken 50 unlösbar am Klemmbolzen 36 befestigt und mit diesem bewegbar ist. Vorliegend ist der Klemmnocken 50 auf dem Klemmbolzen 36 angeordnet und drehfest mit diesem verbunden. Hierzu weist der Klemmbolzen 36 Stege oder eine von einer kreisrunden Kontur abweichende Außenkontur auf, die eine korrespondierende Gegenform in einer beispielsweise als Bohrung ausgebildeten Durchgangsöffnung 52 des Klemmnockens 50 findet, wobei der Klemmnocken 50 über die Durchgangsöffnung 52 auf den Klemmbolzen 36 aufgesteckt ist. Mit anderen Worten, wird der Klemmbolzen 36 um eine Drehachse relativ gedreht, so werden der Klemmnocken 50 und das Fixierelement 48 um die Drehachse mitgedreht, wobei diese Drehachse schräg oder vorzugsweise senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des inneren Mantelrohrs 24 verläuft. Diese Drehung des Klemmbolzens 36 wird durch die zuvor beschriebene Drehung des Klemmhebels 42 bewirkt, wenn dieser zum Verstellen des Klemmsystems 34 zwischen der Fixierstellung und der Lösestellung bewegt wird. Hierbei ist es somit vorzugsweise vorgesehen, dass der Klemmhebel 42 drehfest mit dem Klemmbolzen 36 verbunden ist.
-
Aus 2 ist erkennbar, dass das Fixierelement 46 ein Konturelement in Form einer Verzahnung 54 mit einer Mehrzahl von in Längserstreckungsrichtung des inneren Mantelrohrs 24 hintereinander angeordneten Zähnen aufweist. Zwischen den Zähnen sind jeweilige Ausnehmungen in Form von Zahnlücken vorgesehen. Darüber hinaus weist das Fixierelement 46 zwei Anschläge 56 und 58 zur Verstellwegbegrenzung auf. Außerdem ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Fixierelement 48 eine geringere Steifigkeit als das Fixierelement 46 aufweist, sodass das Fixierelement 48 besonders gut elastisch verformt werden und einen besonders vorteilhaften Formschluss mit dem Fixierelement 46 ausbilden kann, wobei über diesen Formschluss besonders hohe Kräfte abgestützt werden können. Infolge dieser vorteilhaften Verformbarkeit des Fixierelements 48 ist es möglich, dass das Fixierelement 48 in der Fixierstellung zumindest teilweise in die Zahnlücken hinein verformt ist und in diese unter Ausbildung eines elastischen Formschlusses eingreift. Wird das Fixierelement 48 aus der Fixierstellung in die Lösestellung bewegt, so verformt es sich vollständig in seine Ausgangslage beziehungsweise Ursprungsform zurück.
-
Zur Realisierung einer besonders guten Verformbarkeit des Fixierelements 48 ist dieses beispielsweise aus einem Elastomer gebildet, sodass das Fixierelement 48 beispielsweise als Elastomerkörper ausgebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Fixierelement 48 aus einem Werkstoff mit dilatantem Verhalten gebildet ist und somit eine mit zunehmender Schergeschwindigkeit zunehmende Zähigkeit beziehungsweise Scherfestigkeit aufweist.
-
Das Fixierelement 46 ist beispielsweise separat vom inneren Mantelrohr 24 ausgebildet und mit diesem verbunden, wobei es auch mit dem inneren Mantelrohr 24 stoffschlüssig verbunden sein kann. Beispielsweise ist das Fixierelement 46 auf das innere Mantelrohr 24 aufgeklebt oder angeschweißt beziehungsweise angelötet. Auch die Verwendung von Anklipsen oder Durchsetzfügen zum Verbinden des Fixierelements 46 mit dem inneren Mantelrohr 24 ist denkbar.
-
Aus 3 und 4 ist erkennbar, dass nicht nur das Fixierelement 46 mit der Verzahnung 54 ausgebildet ist, sondern dass alternativ oder zusätzlich das Fixierelement 48 mit einer Verzahnung versehen sein kann. Dadurch können sich die Fixierelemente 46 und 48 besonders gut ineinander verkrallen und dadurch einen elastischen Formschluss ausbilden.
-
Bei der ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Fixierelement 48 Konturelemente in Form von Rippen 60 aufweist. Die Rippen 60 sind jeweilige Formschlussbereiche, welche unter Ausbildung des Formschlusses zumindest teilweise in die korrespondierenden Ausnehmungen in Form der Zahnlücken des Fixierelements 46 eingreifen. An die Rippen 60 schließen sich weitere Bereiche in Form von Ausnehmungen 62 an, welche zwischen den Rippen 60 angeordnet sind. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Verformbarkeit des Fixierelements 48 geschaffen werden. Die Anzahl, das Profil, das heißt die Breite, die Höhe und der Winkel und die Orientierung der Rippen 60 sowie der Abstand zur als Klemmachse ausgebildeten Drehachse des Klemmbolzens 36 können auf die erforderliche Haltekraft angepasst werden. Dabei ist auch eine ebene Ausführung ohne Rippen denkbar, bei welcher das Fixierelement 48 eine ebene und durchgängige Wirkfläche aufweist. Auch das Profil der Verzahnung 54 kann beliebig auf die erforderliche Haltekraft angepasst werden. Eine direkte Einbringung eines Profils in das innere Mantelrohr 24 ist vorteilhaft, wobei ein solches Profil beispielsweise eine Rändelung, Durchbrüche im Rohr und/oder Ausstellungen aus dem inneren Mantelrohr 24 umfassen kann. Mit anderen Worten kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Fixierelement 46 einstückig mit dem inneren Mantelrohr 24, insbesondere mit dem Aufnahmerohr 28, ausgebildet ist. Dabei kann eine Konturierung zur Darstellung eines am inneren Mantelrohr 24 vorgesehenen Klemmelements durch entsprechende, außenumfangsseitige Bearbeitung des Mantelrohrs 24 ausgebildet werden. Hierbei sind eine Rändelung, Durchbrüche oder Ausstellungen des inneren Mantelrohrs 24 denkbar.
-
Bei der ersten Ausführungsform ist das als Klemmelement ausgebildete Fixierelement 46 als Zahnleiste ausgebildet, die mit üblichen Methoden auf dem inneren Mantelrohr 24 aufgebracht werden kann. Die Zahnleiste ist beispielsweise kammartig ausgebildet, wobei die Zähne einen jeweils rippenförmigen Verlauf haben. Die Anschläge 56, 58 für den Klemmbolzen 36 und/oder den Klemmnocken 50 begrenzen den Verstellweg, sodass ein vorgebbarer Verstellbereich geschaffen werden kann, in welchem die Lenkspindel 32 längsverstellt werden kann.
-
4 zeigt die Lenksäule gemäß der ersten Ausführungsform, wobei sich das Klemmsystem 34 in der Lösestellung befindet. Hierbei ist das Fixierelement 48 vom Fixierelement 46 abgehoben, sodass die Fixierelemente 46, 48 nicht zusammenwirken und eine leichtgängige Einstellbarkeit in Längenverstellrichtung möglich ist. 5 und 6 zeigen die Lenksäule gemäß der ersten Ausführungsform, wobei sich das Klemmsystem 34 in der Fixierstellung befindet. In 5 sind durch einen Kraftpfeil F die Missbrauchs- und Unfallkräfte veranschaulicht. Beim Verstellen des Klemmsystems 34 in die Fixierstellung wird das in den Klemmnocken 50 integrierte Fixierelement 48 zumindest teilweise in die Zwischenräume, das heißt in die Zahnlücken des Zahnsegments (Fixierelement 46) gepresst. Dadurch entsteht ein Formschluss, welcher Missbrauchs- und Unfallkräfte abstützen kann. Die Kräfte zum Überdrücken des Fixierelements 48, das heißt zum Pressen des Fixierelements 48 in die Zahnlücken, sind unabhängig von der Position der Lenkspindel 32 immer gleich.
-
Anhand von 7 bis 12 ist die Lenksäule gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Bei der zweiten Ausführungsform ist als erstes Klemmelement ein Fixierelement 64 vorgesehen, welches am inneren Mantelrohr 24 angeordnet und demzufolge mit diesem mitbewegbar ist. Als zweites Klemmelement oder Fixierelement ist der Klemmnocken 50 vorgesehen, welcher über den Klemmbolzen 36 am äußeren Mantelrohr 18 gehalten ist. Bei der zweiten Ausführungsform weist das Fixierelement 64 eine wesentlich geringere Steifigkeit als der Klemmnocken 50 auf und ist demzufolge in der Fixierstellung elastisch verformt und wirkt formschlüssig mit dem Klemmnocken 50 zusammen. Dies bedeutet, dass die Funktion des Fixierelements 64 im Hinblick auf die Ausbildung des elastischen Formschlusses der Funktion des Fixierelements 48 bei der ersten Ausführungsform entspricht, wobei die Funktion des Klemmnockens 50 hinsichtlich der Ausbildung des elastischen Formschlusses der Funktion des Fixierelements 46 bei der ersten Ausführungsform entspricht.
-
Dabei ist beispielsweise das Fixierelement 64 aus einem Elastomer oder aus einem Werkstoff mit dilatantem Verhalten gebildet, sodass sich eine am Klemmnocken 50 vorgesehen und aus 8 erkennbare Verzahnung 66 in der Fixierstellung des Klemmsystems 34 besonders gut in dem Fixierelement 64 verkrallen kann. In 9 ist erkennbar, dass die Verzahnung 66 eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Zähnen und dazwischenliegende Zahnlücken aufweist, wobei die Zähne der Verzahnung 66 in der Fixierstellung in das Fixierelement 64 eingepresst sind. Dadurch greift das Fixierelement 64 zumindest teilweise in die als Ausnehmungen wirkenden Zahnlücken der Verzahnung 66 ein, sodass ein elastischer Formschluss zwischen dem Klemmnocken 50 und dem Fixierelement 64 gebildet ist und auch hohe Kräfte sicher abgestützt werden können. Bei diesen Kräften handelt es sich beispielsweise um Unfallkräfte, welche in 11 durch einen Kraftpfeil F veranschaulicht sind.
-
Besonders gut aus 10 und 12 ist erkennbar, dass das Fixierelement 64 unter Vermittlung eines Halterahmens 68 am inneren Mantelrohr 24 befestigt ist. Hierbei ist das Fixierelement 64 in den tablettartigen Halterahmen eingesetzt, der seinerseits am inneren Mantelrohr 24 befestigt ist. Das Fixierelement 64 und der Halterahmen 68 können miteinander korrespondierende Formschlusselemente 70 aufweisen, über welche das Fixierelement 64 und der Halterahmen 68 formschlüssig zusammenwirken. Die Formschlusselemente 70 des Halterahmens 68 sind beispielsweise an einer jeweiligen Innenseite seines Bordes vorgesehen und durch eine Konturierung des Bordes ausgebildet, wobei die Formschlusselemente 70 gezackt oder wellenförmig ausgebildet sein können. Das Fixierelement 64 ist dementsprechend formnegativ ausgebildet und bildet in Einsatzlage einen Formschluss mit dem Halterahmen 68, was ihm einen besonders guten Halt im Halterahmen 68 vermittelt. Der Halterahmen 68 kann somit über das Fixierelement 64 eingeleitete Kräfte aufnehmen und diese in das innere Mantelrohr 24 einleiten. Auch bei der zweiten Ausführungsform können in 7 bis 12 nicht dargestellte Verstellwegbegrenzungen beispielsweise in Form von Anschlägen vorgesehen sein, welche zum Beispiel als Überstand des Halterahmens 68 ausgebildet sind und einen Anschlag für den Klemmbolzen 36 bilden.
-
Wird das Klemmsystem 34 bei der zweiten Ausführungsform in die Fixierstellung bewegt, so wird der Klemmnocken 50 in das korrespondierende Fixierelement 64 eingepresst. Dadurch entsteht ein Formschluss, mittels welchem Missbrauchs- und Unfallkräfte aufgenommen werden können. Auch hierbei sind die Kräfte zum Überdrücken des Fixierelements 64, das heißt zum Einpressen des Klemmnockens 50 in das Fixierelement 64, unabhängig von der Position der Lenkspindel 32 immer gleich.
-
In 7 bis 12 ist dargestellt, dass das Fixierelement 64 eine ebene und durchgängige Wirkfläche 72 aufweist, in welche der Klemmnocken 50 eingepresst werden kann. Alternativ dazu können Konturelemente, beispielsweise Rippen, des Fixierelements 64 vorgesehen sein, wobei die Anzahl, das Profil, das heißt die Breite, die Höhe und er Winkel, und die Orientierung der Konturelemente, insbesondere der Rippen, auf die erforderliche Haltekraft angepasst werden können. Hierbei kann eine zumindest nahezu beliebige Winkellage der Konturelemente eingestellt werden. Ebenso kann das Profil der Verzahnung 66 des Klemmnockens 50 beliebig auf die erforderliche Haltekraft angepasst werden.
-
Bei der ersten Ausführungsform wird das beispielsweise aus einem Elastomer gebildete Fixierelement 48 in die korrespondierenden und als Konturelemente wirkenden Zähne der Verzahnung 54 des Fixierelements 46 eingepresst und unter Vorspannung gehalten, wodurch es zu einem Quasi-Formschluss infolge eines Hineinwölbens des Fixierelements 48 in die Ausnehmungen kommt. Nach dem Öffnen kann sich das Fixierelement 48 vollständig in seine Ursprungsform rückverformen. Bei hochdynamischer Belastung, beispielsweise bei einem Unfall, kann der partielle Formschluss kombiniert mit der Trägheit des Elastomers die Unfallkräfte abstützen. Die Haltekräfte können dabei insbesondere über die Härte, insbesondere Shorehärte, des Elastomers, die geometrische Gestaltung seiner Rippen 60 und der Verzahnung 54 eingestellt werden. Kommt beispielsweise ein Werkstoff mit dilatantem Verhalten zum Einsatz, so kann sich der Werkstoff unter quasi-statischer Last, das heißt beispielsweise bei einer geringen Anpressgeschwindigkeit beim Schließend der Klemmung, fließen und sich in die Ausnehmungen (Zahnlücken) einformen. Nach dem Öffnen kann sich beispielsweise das Fixierelement 48 vollständig in seine Ursprungsform rückverformen. Bei hochdynamischer Last, beispielsweise bei einem Unfall, stellt das dilatante Material hohe Steifigkeiten und hohe Scherfestigkeiten bereit. Die Haltekräfte können dabei über die Materialwahl des Fixierelements 48 beziehungsweise 64, die geometrische Gestaltung von jeweiligen Konturelementen wie Rippen und der entsprechenden Gegenkontur eingestellt werden, wobei auch eine vollflächige Ausgestaltung ohne Rippen denkbar ist. Das Klemmsystem 34 ermöglicht somit die Realisierung von gleichen Klemmkräften und Verriegelungskräften in jeder Position der Lenkspindel 32 sowie ein robuste Abstützung von Unfallkräften, wobei ein unerwünschtes Durchrutschen und/oder Einrasten von Teilen für die Crashfunktion vermieden werden können. Darüber hinaus lässt sich ein besonders einfacher Aufbau realisieren, sodass sich eine kostengünstige Konstruktion schaffen und die Teileanzahl gering halten lässt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-