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WO2004089722A1 - Klemmvorrichtung zur lagefixierung einer lenksäule - Google Patents

Klemmvorrichtung zur lagefixierung einer lenksäule Download PDF

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Publication number
WO2004089722A1
WO2004089722A1 PCT/EP2004/002103 EP2004002103W WO2004089722A1 WO 2004089722 A1 WO2004089722 A1 WO 2004089722A1 EP 2004002103 W EP2004002103 W EP 2004002103W WO 2004089722 A1 WO2004089722 A1 WO 2004089722A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clamping
ramp
guide cage
steering column
ramps
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2004/002103
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Hochmuth
Bernhard Wiesneth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
INA Schaeffler KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INA Schaeffler KG filed Critical INA Schaeffler KG
Priority to EP04716585A priority Critical patent/EP1610997A1/de
Publication of WO2004089722A1 publication Critical patent/WO2004089722A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

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

Definitions

  • Oemrr device for fixing the position of a steering column
  • the invention relates to a clamping device for fixing the position of a vehicle steering column which is adjustable in length and / or inclination, which is guided in the support arms of a stationary console and comprises a tension bolt which extends at right angles to the steering column between the support arms, with a tension ramp provided on the tension bolt Ramp disc is arranged coaxially, the clamping ramps each have a contour that changes continuously in the circumferential direction from a release position to a clamping position, and rolling elements are supported on the clamping ramps in the clamping direction of the ramp disc, which are guided on a guide cage rotatably arranged on the draw bolt, which can be rotated by means of a manually operated hand lever, the support arms approaching one another when the guide cage rotates in one direction of rotation for clamping the steering column and in the other direction of rotation for releasing the steering column.
  • the invention has for its object to provide a clamping device in which there is always rolling friction of the rolling elements during actuation, so that only small actuation forces are present. This enables a greater preload of the overall system and thus a higher clamping force, which at the same time means that the holding force of the system is increased. Furthermore, this rolling system is intended to save the thrust bearing previously used for reducing the actuating force.
  • the unit according to the invention should have variable interfaces for connection to the steering column and for lever adaptation so that it can be used multiple times.
  • a further ramp disk which is provided with clamping ramps and is arranged in the opposite direction to the first ramp disk, is arranged coaxially on the tension bolt, on the clamping ramps of which the rolling elements are also supported, with the corresponding clamping ramps of the two for each rolling body Ramp disks have the same geometric shape.
  • a lever adapter in which the hand lever is inserted and locked, can be rotatably arranged on the draw bolt.
  • the lever adapter can be a plastic part. It can have a propeller-like geometry with pins that are axially parallel to the draw bolt, with which it engages in a form-fitting manner in the adjacent first ramp disk and is immersed in a receiving geometry of the guide cage, the pins being extended in the direction of the further ramp disk.
  • a radial groove can be arranged in the guide cage, in which there is a detent ball and a helical compression spring acting on it.
  • a pin of the lever adapter located in the area of the receiving geometry of the guide cage can have a rounded end with which it rests on the side of the locking ball facing away from the helical compression spring.
  • the guide box fig can have radial rims with which it positively engages in corresponding recesses in the further ramp disk.
  • the clamping device according to the invention is a unit which has internal stops which simultaneously act as a detent. This ensures that the system is secured against unintentional opening or closing. Due to the internal arrangement of the stops, such a system is protected against damage when mounted on an assembly. When running as a closed system, e.g. B. Dust and dirt do not impair its function.
  • Figure 1 is an exploded perspective view of parts of a clamping device according to the invention
  • Figure 2 is a perspective view of a draw bolt and a lever adapter with an assembled guide cage according to the invention with ramp disks, partially cut away;
  • FIG. 3 shows the ramp disks with a rolling element arranged between them, but without a guide cage, in a first position, in section;
  • Figure 4 shows the ramp disks according to Figure 3 in a second position, in section
  • FIG. 5 shows a known clamping device according to the prior art, in section. Detailed description of the drawing
  • a previously known clamping device shown in FIG. 5 comprises a pot-shaped housing 2 made of sheet steel without cutting, which encloses all gill means.
  • the housing is supported by a base 3 on a support arm 4 which, together with a further support arm 5 arranged in parallel, serves as a bracket for holding a steering column 6.
  • a rotation lock 21 is provided between these components to fix the position of the housing on the support arm 4.
  • the clamping device 1 a is arranged on a draw bolt 7, which, connecting the support arms 4, 5, is simultaneously guided through a transverse opening in the steering column 6. At one end, the tension bolt 7 is supported on the support arm 5 by means of a stop 8.
  • the further end of the tension bolt 7 protruding beyond the clamping device 1 a is provided with a thread on which a fastening nut 9 is arranged.
  • a disc spring 10 bears against this, which on the other hand is supported on an axial disk 11a, which closes the end face of the housing 2.
  • the plate spring 10 can be omitted if, for example, the springs of the internal stress of the support arms 4, 5 in the longitudinal direction of the draw bolt 7 are sufficient to release the spreading dimension when the clamping device is released, in order to enable an adjustment of the steering column 6.
  • an inward-facing locking device 20 is provided at the end of the housing 2.
  • a clamping disk 12a which is provided with clamping ramps 13a and on which rolling elements 14a are supported, serves as the clamping means of the clamping device 1a.
  • An anti-rotation device 28 is provided between the clamping disk 12a and the base 3.
  • the rolling elements 14a which are arranged in a circumferentially distributed manner and are inserted in a holding disk 15a, are supported on the one hand on the clamping disk 12a and on the other hand on a running disk 16a.
  • the clamping device 1a comprises an axial bearing 17a, which is arranged between the running disk 16a and the axial disk 11a.
  • the holding disc 15a which is rotatably arranged on the tension bolt 7, is in one piece with an in order to achieve an exact guidance or avoidance of an angular movement occurring with respect to the longitudinal axis of the tension bolt 7
  • the clamping device 1 a serves the purpose of being able to continuously adjust the steering column 6 arranged between the support arms 4 and 5, both in inclination and in length.
  • the adjustment is made possible by turning the holding disc 15a.
  • a hand lever 19 is used, which is guided through a radial opening in the housing 2 and is connected in one piece to the holding disc 15a.
  • a housing wall 24 is provided to limit the pivoting range of the hand lever 19.
  • the steering column 6 is shown in the clamping position.
  • a rotation of the holding disc 15a is required, which causes an axial displacement of the rolling elements 14a in the direction of the arrow on the clamping ramp 13a.
  • the non-positively engaging components on the rolling elements 14a such as the running disc 16a, the axial bearing 17a and the axial disc 11a, are displaced, supported by the spring force of the plate spring 10. Due to the changing, ie. H. reducing the amount of spread, the preload exerted by the plate spring 10 on the gill means of the clamping device 1 a is reduced, as a result of which the support arms 4, 5 inserted under preload axially move away from one another, thereby establishing a release position of the steering column 6. To clamp the steering column 6, it is necessary to turn the holding disc 15 in the opposite direction of rotation by means of a hand lever 19, so that a maximum spreading dimension of the clamping means is achieved.
  • a clamping device as shown in FIGS. 1 to 4, has a draw bolt 30, on which, in addition to a guide cage 31 for rolling elements 32 and a first ramp disk 33, a further ramp disk 34 is arranged such that the guide cage 31 is located between the two Ramp disks and the rolling elements 32 are supported both on clamping ramps 35 of the first ramp disk 33 and on clamping ramps 36 of the further ramp disk 34.
  • three rolling elements 32 designed as rollers are used, which are arranged one behind the other in the circumferential direction in the guide cage 31, each at 120 ° to one another sets, are arranged.
  • balls can also be used as rolling elements.
  • the clamping ramps 35 and 36 must be identical in their geometry and arranged in opposite directions when installed be, as shown in Figures 3 and 4.
  • the rolling elements 32 tip over corner edges, which are shown as ramp rising points 37 and 38, and each rolling element 32 with the diameter d rotates, as a result of which there is rolling friction and therefore a lower actuating force F is required, than for sliding friction of the rolling elements 32.
  • the actuating force should not increase.
  • the ramp geometry is therefore selected as follows: From the base of the ramp, the clamping ramp 35 or 36 rises steeply, since in this position the system has little force, ie the steep ramp increase does not yet have a strong influence on the actuating force. After each rolling element has overcome the steep rise, a higher preload acts in the system due to the stroke performed.
  • the ramp contour now changes into a flat ramp section, which has a value of 0 ° to the end of the ramp shown in Figure 4, the inclination of the respective clamp ramp 35 and 36 relative to the horizontal characteristic angle ⁇ .
  • the conditions of the force relationships on the clamping ramps 35 and 36 can be seen in FIGS. 3 and 4.
  • the actuating force F generates a clamping force Fi at the ramp rise point 37 or 38.
  • the ramp rise point 37 or 38 is offset by the lever arm fi for rolling friction with respect to the vertical center line of the rolling element 32, which here lies against a concave section of the clamping ramp 35 or 36.
  • F R roll
  • ⁇ f is the rolling resistance number. Due to the increasing tension in the system, a force F N occurs, the line of action of which extends normally to the respective clamping ramp 35 or 38. It causes the rolling resistance F w , which results from the force F N by multiplication by the coefficient of friction. By implementing the rolling adjustment, the axial bearing previously required can be omitted and costs can thus be saved.
  • the clamping device has a lever adapter 40 which is arranged on the draw bolt 30 and can be made of a plastic. Any hand lever, for example the hand lever 39 shown in FIG. 1, can be inserted into the lever adapter 40 and locked there.
  • the lever adapter 40 engages with a propeller-like geometry with radial pins 41 in a form-fitting manner in the first ramp disk 33.
  • the pins 41 immerse in a receiving geometry 42 of the guide cage 31 and are extended in the direction of the further ramp disk 34.
  • the guide cage 31 is positively connected to the first ramp disk 33 in order to absorb stop forces. to be able to take.
  • the likewise designed propeller-like receiving geometry 42 of the guide cage 31 has boundary walls which act as end stops 43 and 44 for the pin 41.
  • the pin 41 abuts either on the end stop 43 or on the end stop 44 within the receiving geometry 42 of the guide cage 31.
  • a locking function is integrated in the guide cage 31.
  • a radial groove 45 extending from the receiving geometry 42 is arranged, in which a helical compression spring 46 and a detent ball 47 are inserted.
  • a locking device is thus formed together with a rounded end 48 of the pin 41 of the lever adapter 40.
  • at least one rounded end 48 of a pin 41 snaps past the locking ball 47 preloaded by the screw compression spring 46.
  • the cogging torque can be set depending on the spring preload and the number of cogging elements. The principle of operation is similar to that of a circuit lock.
  • a closed unit is formed by the arrangement in the guide cage 31.
  • the guide cage 31 is provided with radial rims 49 which engage in corresponding recesses in the further ramp disk 34. This creates a closed system with a nested structure.
  • the further ramp disc 34 has cams 50, which serve as positive locking of the lamella disc of the clamping device relative to the steering column holder.
  • the cams 50 are located in a guide, which are arranged tangentially to the pivot point of the adjustable part of the steering column.
  • the lamella disc can be moved along the guide and still remains fixed about the axis of rotation of the hand lever 39.
  • Support arm 41 pins
  • Support arm 42 receiving geometry
  • Rolling element first ramp disc further ramp disc clamping ramp clamping ramp ramp rise point

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Controls (AREA)

Abstract

Bei einer Klemmvorrichtung zur Lagefixierung einer verstellbaren Fahrzeuglenksäule, die in Tragarmen einer ortsfesten Konsole geführt ist und einen Zugbolzen (30) umfasst, an welchem eine mit Klemmrampen versehene Rampenscheibe (33) koaxial angeordnet ist, deren Klemmrampen jeweils eine Kontur aufweisen, die sich in Umfangsrichtung von einer Lösestellung zu einer Klemmstellung kontinuierlich verändert, und wobei an den Klemmrampen in Klemmrichtung der Rampenscheibe (33) Wälzkörper (32) abgestützt sind, die in einem an dem Zugbolzen (30) drehbar angeordneten Führungskäfig (31) geführt sind, ist erfindungsgemäss an dem Zugbolzen (30) eine mit Klemmrampen versehene, zu der ersten Rampenscheibe (33) gegenläufig angeordnete weitere Rampenscheibe (34) koaxial angeordnet, an deren Klemmrampen die Wälzkörper (32) ebenfalls abgestützt sind, wobei für jeden Wälzkörper (32) die diesem entsprechenden Klemmrampen der beiden Rampenscheiben (33, 34) denselben geometrischen Verlauf aufweisen.

Description

Oemrr orrichtung zur Lagefixierung einer Lenksäule
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung zur Lagefixierung einer in ihrer Länge und/oder Neigung verstellbaren Fahrzeuglenksäule, die in Tragarmen einer ortsfesten Konsole geführt ist und einen Zugbolzen umfasst, der sich rechtwinklig zu der Lenksäule zwischen den Tragarmen erstreckt, wobei an dem Zugbolzen eine mit Klemmrampen versehene Rampenscheibe koaxial angeordnet ist, deren Klemmrampen jeweils eine Kontur aufweisen, die sich in Umfangsrichtung von einer Lösestellung zu einer Klemmstellung kontinuierlich verändert, und wobei an den Klemmrampen in Klemmrichtung der Rampenscheibe Wälzkörper abgestützt sind, die an einem an dem Zugbolzen drehbar angeordneten Führungskäfig geführt sind, welcher mittels eines manuell betätigbaren Handhebels verdrehbar ist, wobei die Tragarme sich bei Drehung des Führungskäfigs in einer Drehrichtung zum Klemmen der Lenksäule aneinander annähern und in der anderen Drehrichtung zum Lösen der Lenksäule voneinander entfernen.
Hintergrund der Erfindung
Eine solche Klemmvorrichtung ist aus der Druckschrift DE 19640 196 C1 bekannt. Sie weist jedoch sehr viele Einzelteile auf und ist daher kostenaufwendig. Wäh- rend der Verstellung der dort verwendeten, als Rampenscheibe ausgebildeten Klemmscheibe liegen gleitende und rollende Reibverhältnisse an den Wälzkörpern vor. Zur Verringerung der Betätigungskräfte ist dort außerdem ein Axiallager erforderlich. Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klemmvorrichtung zu schaffen, bei welcher während der Betätigung immer rollende Reibung der Wälzkörper erfolgt, damit nur geringe Betätigungskräfte vorliegen. Dies ermöglicht eine größere Vorspannung des Gesamtsystems und somit eine höhere Klemmkraft, was gleichzeitig bedeutet, daß die Haltekraft des Systems vergrößert wird. Weiterhin soll durch dieses rollende System das bisher zur Betätigungskraftreduzierung eingesetzte Axiallager eingespart werden. Die erfindungsgemäße Einheit soll variable Schnittstellen zur Anbindung an der Lenksäule und zur Hebeladaption aufweisen, damit ihre Mehrfachverwendung möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem Zugbolzen eine mit Klemmrampen versehene, zu der ersten Rampenscheibe gegenläufig ange-- ordnete weitere Rampenscheibe koaxial angeordnet ist, an deren Klemmrampen die Wälzkörper ebenfalls abgestützt sind, wobei für jeden Wälzkörper die diesem entsprechenden Klemmrampen der beiden Rampenscheiben denselben geometrischen Verlauf aufweisen.
An dem Zugbolzen kann ein Hebeladapter drehbar angeordnet sein, in welchem der Handhebel eingefügt und verrastet ist. Der Hebeladapter kann ein Kunststoffteil sein. Er kann eine propellerartige Geometrie mit zum Zugbolzen achsparallelen Zapfen aufweisen, mit welchen er formschlüssig in die benachbarte erste Ram- penscheibe eingreift und in einer Aufnahmegeometrie des Führungskäfigs eintaucht, wobei die Zapfen in Richtung der weiteren Rampenscheibe verlängert sind.
In dem Führungskäfig kann eine radiale Nut angeordnet sein, in welcher sich eine Rastkugel und eine diese beaufschlagende Schraubendruckfeder befinden. Ein im Bereich der Aufnahmegeometrie des Führungskäfigs befindlicher Zapfen des Hebeladapters kann ein verrundetes Ende aufweisen, mit welchem er an der von der Schraubendruckfeder abgewandten Seite der Rastkugel anliegt. Der Führungskä- fig kann radiale Borde aufweisen, mit welchen er in entsprechende Ausnehmungen der weiteren Rampenscheibe formschlüssig eingreift.
Die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung ist eine Einheit, welche interne Anschlä- ge aufweist, die gleichzeitig als Rastierung wirken. Damit ergibt sich eine Sicherung des Systems gegen ungewolltes Öffnen bzw. Schließen. Infolge der internen Anordnung der Anschläge ist ein solches System bei der Montage an einem Aggregat gegen Beschädigungen geschützt. Bei der Ausführung als geschlossenes System können z. B. Staub und Verschmutzungen dessen Funktion nicht beein- trächtigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden im Vergleich mit einer vorbekannten Klemmvorrichtung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine explosionsartige perspektivische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines Zugbolzens und eines Hebeladapters mit einem montierten erfindungsgemäßen Führungskäfig mit Rampenscheiben, zum Teil aufgeschnitten;
Figur 3 die Rampenscheiben mit einem dazwischen angeordneten Wälzkörper, jedoch ohne Führungskäfig, in einer ersten Stellung, im Schnitt;
Figur 4 die Rampenscheiben gemäß Figur 3 in einer zweiten Stellung, im Schnitt;
Figur 5 eine bekannte Klemmvorrichtung nach dem Stand der Technik, im Schnitt. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Eine in Figur 5 dargestellte vorbekannte Klemmvorrichtung umfasst ein topfartig gestaltetes, aus Stahlblech spanlos geformtes Gehäuse 2, das alle Kiemmittel um- schließt. Das Gehäuse ist über einen Boden 3 an einem Tragarm 4 abgestützt, der zusammen mit einem weiteren, parallel angeordneten Tragarm 5 als Konsole zur Halterung einer Lenksäule 6 dient. Zur Lagefixierung des Gehäuses am Tragarm 4 ist zwischen diesen Bauteilen eine Drehsicherung 21 vorgesehen. Die Klemmvorrichtung 1a ist auf einem Zugbolzen 7 angeordnet, welcher, die Tragarme 4, 5 ver- bindend, gleichzeitig durch eine quer verlaufende Öffnung der Lenksäule 6 geführt ist. An einem Ende stützt sich der Zugbolzen 7 mittels eines Anschlags 8 am Tragarm 5 ab. Das weitere, über die Klemmvorrichtung 1 a vorstehende Ende des Zugbolzens 7 ist mit einem Gewinde versehen, auf dem eine Befestigungsmutter 9 angeordnet ist. An dieser liegt eine Tellerfeder 10 an, welche sich andererseits an einer Axialscheibe 11a abstützt, die das Gehäuse 2 stirnseitig verschließt. Alternativ kann die Tellerfeder 10 entfallen, wenn beispielsweise die Federn der Eigenspannung der Tragarme 4, 5 in Längsrichtung des Zugbolzens 7 beim Lösen der Klemmvorrichtung ausreicht, das Spreizmaß aufzuheben, um so eine Verstellung der Lenksäule 6 zu ermöglichen. Zur Schaffung einer Stellwegbegrenzung für die Axialscheibe 11a ist am Ende des Gehäuses 2 eine nach innen weisende Arretierung 20 vorgesehen.
Als Klemmittel der Klemmvorrichtung 1a dient eine Klemmscheibe 12a, die mit Klemmrampen 13a versehen ist und an der sich Wälzkörper 14a abstützen. Zwi- sehen der Klemmscheibe 12a und dem Boden 3 ist eine Verdrehsicherung 28 vorgesehen. Die umfangsverteilt angeordneten, in einer Haltescheibe 15a eingesetzten Wälzkörper 14a sind einerseits an der Klemmscheibe 12a und andererseits an einer Laufscheibe 16a abgestützt. Weiterhin umfasst die Klemmvorrichtung 1a ein Axiallager 17a, das zwischen der Laufscheibe 16a und der Axialscheibe 11a an- geordnet ist. Die drehbar auf dem Zugbolzen 7 angeordnete Haltescheibe 15a ist zur Erreichung einer exakten Führung bzw. Vermeidung einer gegenüber der Längsachse des Zugbolzens 7 auftretenden Winkelbewegung einteilig mit einer Hülse 18 versehen, die mit geringem Spiel auf den Zugbolzen 7 aufgesetzt ist und sich vom Boden 3 bis zur Axialscheibe 11 erstreckt.
Die Klemmvorrichtung 1a dient dazu, die zwischen den Tragarmen 4 und 5 ange- ordnete Lenksäule 6 sowohl in der Neigung, als auch in der Länge stufenlos verstellen zu können. Die Verstellung wird möglich durch ein Verdrehen der Haltescheibe 15a. Dazu dient ein Handhebel 19, der durch eine radiale Öffnung im Gehäuse 2 geführt und einteilig mit der Haltescheibe 15a verbunden ist. Zur Begrenzung des Schwenkbereichs des Handhebels 19 ist eine Gehäusewandung 24 vor- gesehen. In Figur 5 ist die Lenksäule 6 in der Klemmstellung abgebildet. Zum Lösen der Lenksäule 6 ist eine Verdrehung der Haltescheibe 15a erforderlich, die eine axiale Verlagerung der Wälzkörpern 14a in Pfeilrichtung an der Klemmrampe 13a hervorruft. Synchron zur Verschiebung der Wälzkörper 14a verlagern sich die kraftschlüssig an den Wälzkörpern 14a anliegenden Bauteile wie Laufscheibe 16a, Axiallager 17a und Axialscheibe 11a, unterstützt durch die Federkraft der Tellerfeder 10. Aufgrund des sich verändernden, d. h. reduzierenden Spreizmaßes verringert sich die von der Tellerfeder 10 ausgeübte Vorspannung auf die Kiemmittel der Klemmvorrichtung 1 a, wodurch sich die unter Vorspannung eingesetzten Tragarme 4, 5 voneinander axial entfernen und sich dadurch eine Lösestellung der Lenk- säule 6 einstellt. Zur Klemmung der Lenksäule 6 ist es erforderlich, mittels eines Handhebels 19 die Haltescheibe 15 im entgegengesetzten Drehsinn zu verdrehen, so daß ein maximales Spreizmaß der Klemmittel erreicht wird.
Demgegenüber weist eine erfindungsgemäße Klemmvorrichtung, wie die Figuren 1 bis 4 zeigen, einen Zugbolzen 30 auf, an welchem zusätzlich zu einem Führungskäfig 31 für Wälzkörper 32 und einer ersten Rampenscheibe 33 eine weitere Rampenscheibe 34 so angeordnet ist, daß sich der Führungskäfig 31 zwischen den beiden Rampenscheiben befindet und die Wälzkörper 32 sich sowohl an Klemmrampen 35 der ersten Rampenscheibe 33 als auch an Klemmrampen 36 der wei- teren Rampenscheibe 34 abstützen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei als Rollen als ausgebildete Wälzkörper 32 verwendet, welche in dem Führungskäfig 31 in Umfangsrichtung hintereinander, jeweils um 120° zueinander ver- setzt, angeordnet sind. Statt der Rollen können als Wälzkörper auch Kugeln verwendet werden.
Damit beim Verdrehen der Rampenscheiben 33 und 34 zueinander, also bei Spreizung bzw. Klemmung des Systems, die Wälzkörper 32 an den Klemmrampen 35 und 36 abrollen und nicht daran entlanggleiten, müssen die Klemmrampen 35 und 36 in ihrer Geometrie identisch und im eingebauten Zustand gegenläufig angeordnet sein, wie es die Figuren 3 und 4 zeigen. Beim Verdrehen der Rampenscheiben 33 und 34 gegeneinander kippen die Wälzkörper 32 über Eckkanten um, welche als Rampenanstiegspunkte 37 und 38 dargestellt sind, und jeder Wälzkörper 32 mit dem Durchmesser d dreht sich, wodurch eine rollende Reibung gegeben und somit eine geringere Betätigungskraft F erforderlich ist, als für eine gleitende Reibung der Wälzkörper 32.
Bei zunehmender Vorspannung auf die Rampenscheiben 33 und 34 soll die Betätigungskraft nicht ansteigen. Daher wird die Rampengeometrie wie folgt gewählt: Vom Rampengrund steigt die Klemmrampe 35 bzw. 36 jeweils steil an, da in dieser Stellung das System noch wenig Kraftbeaufschlagung hat, d. h. der steile Rampenanstieg hat noch keinen starken Einfluss auf die Betätigungskraft. Nachdem jeder Wälzkörper den steilen Anstieg überwunden hat, wirkt aufgrund des ausgeführten Hubes eine höhere Vorspannung im System. Damit bei der weiteren Verstellung, die über einen Handhebel 39 eingeleitet wird, und bei der dadurch erfolgenden Verdrehung des Führungskäfigs 31 die Betätigungskräfte gering bleiben, geht die Rampenkontur nun in einen flachen Rampenabschnitt über, welcher bis zum Rampenende hin mit einem Wert von 0° des in Figur 4 dargestellten, die Neigung der jeweiligen Klemmrampe 35 bzw. 36 gegenüber der Waagerechten kennzeichnenden Winkels α läuft. Die Bedingungen der Kraftverhältnisse an den Klemmrampen 35 und 36 sind den Figuren 3 und 4 entnehmbar. Die Betätigungskraft F erzeugt an dem Rampenanstiegspunkt 37 bzw. 38 eine Klemmkraft Fi. Der Rampenanstiegspunkt 37 bzw. 38 ist jeweils um den Hebelarm fi für Rollreibung gegenüber der senkrechten Mittellinie des Wälzkörpers 32 versetzt, der hier an einem konkaven Abschnitt der Klemmrampe 35 bzw. 36 anliegt In Figur 3 gilt für die Betätigungskraft und die Klemmkraft bei rollender Reibung: F = R roll
F roir d = Fl - 2fl
In Figur 4 hat der Wälzkörper 32 an der Rampenscheibe 33 bzw. 34 jeweils den Rampenanstiegspunkt 37 bzw. 38 der Klemmrampe 35 bzw. 36 erreicht. Hier gilt für die von dem Winkel α abhängige Kraftkomponente F' der Betätigungskraft F:
F^ F^μf + s a) und
F
F = cosa
wobei μf die Rollwiderstandszahl ist. Durch die zunehmende Verspannung des Systems tritt eine Kraft FN auf, deren Wirkungslinie zur jeweiligen Klemmrampe 35 bzw. 38 normal verläuft. Sie verursacht den Rollwiderstand Fw, welcher sich aus der Kraft FN durch Multiplikation mit dem Reibungskoeffizienten ergibt. Durch die Realisierung der rollenden Verstellung kann das bisher benötigte Axiallager entfallen und somit können Kosten eingespart werden.
Die erfindungsgemäße Klemmvorrichtung weist einen Hebeladapter 40 auf, der an dem Zugbolzen 30 angeordnet ist und aus einem Kunststoff bestehen kann. In dem Hebeladapter 40 kann jeder beliebige Handhebel, beispielsweise der in Figur 1 dargestellte Handhebel 39, eingefügt und dort verrastet werden. Der Hebeladapter 40 greift mit einer propellerartigen Geometrie mit radialen Zapfen 41 formschlüssig in die erste Rampenscheibe 33 ein. Die Zapfen 41 tauchen in eine Aufnahmegeometrie 42 des Führungskäfigs 31 ein und sind in Richtung der weiteren Rampenscheibe 34 verlängert. Der Führungskäfig 31 ist mit der ersten Rampenscheibe 33 formschlüssig verbunden, um Anschlagskräfte auf- nehmen zu können. Die ebenfalls propellerartig ausgeführte Aufnahmegeometrie 42 des Führungskäfigs 31 weist Begrenzungswände auf, welche als Endanschläge 43 und 44 für die Zapfen 41 wirken. Je nach der Betätigungsrichtung des Handhebels 39 schlägt der Zapfen 41 entweder an dem Endanschlag 43 oder an dem Endanschlag 44 innerhalb der Aufnahmβgeometrie 42 des Führungskäfigs 31 an.
Im Führungskäfig 31 ist eine Rastierungsfunktion integriert. Dazu ist eine von der Aufnahmegeometrie 42 ausgehende radiale Nut 45 angeordnet, in welcher eine Schraubendruckfeder 46 und eine Rastkugel 47 eingesetzt sind. Damit ist gemeinsam mit einem verrundeten Ende 48 des Zapfens 41 des Hebeladapters 40 eine Rastvorrichtung gebildet. Bei der Verstellung des Handhebels 39 und der damit verbundenen Verdrehung der ersten Rampenscheibe 33 rastet mindestens ein verrundetes Ende 48 eines Zapfens 41 an der von der Schrau- bendruckfeder 46 vorgespannten Rastkugel 47 vorbei. Das Rastiermoment kann in Abhängigkeit von der Federvorspannung und der Anzahl der Rastierelemente gezielt eingestellt werden. Das Wirkungsprinzip ist demjenigen einer Schaltungsarretierung ähnlich. Durch die Anordnung im Führungskäfig 31 ist eine geschlossene Einheit gebildet. Diese ist bei der Montage vor Beschädi- gungen geschützt und benötigt von der Außengeometrie her keinen zusätzlichen Einbauraum. Der Führungskäfig 31 ist mit radialen Borden 49 versehen, welche in entsprechende Ausnehmungen der weiteren Rampenscheibe 34 passend eingreifen. Dadurch ist ein geschlossenes System mit geschachteltem Aufbau geschaffen.
Die weitere Rampenscheibe 34 weist Nocken 50 auf, welche als formschlüssige Verdrehsicherung der Lamellenscheibe der Klemmvorrichtung gegenüber der Lenksäulenhalterung dienen. Die Nocken 50 befinden sich in einer Führung, welche tangential zum Drehpunkt des verstellbaren Teiles der Lenksäule angeordnet sind. Somit kann im Falle der Lenksäulenverstellung die Lamellenscheibe entlang der Führung bewegt werden und bleibt dennoch um die Drehachse des Handhebels 39 fixiert. Bezugszeichen
Klemmvorrichtung 38 Rampenanstiegspunkt
Gehäuse 39 Handhebel
Boden 40 Hebeladapter
Tragarm 41 Zapfen
Tragarm 42 Aufnahmegeometrie
Lenksäule 43 Endanschlag
Zugbolzen 44 Endanschlag
Anschlag 45 Nut
Befestigungsmutter 46 Schraubendruckfeder
Tellerfeder 47 Rastkugel a Axialscheibe 48 verrundetes Ende a Klemmscheibe 49 radialer Bord a Klemmrampe 50 Nocken a Wälzkörper α Winkel a Halteschiene d Durchmesser a Laufschiene fi Hebelarm a Axiallager F Betätigungskraft
Hülse Fi Klemmkraft
Handhebel F' Kraftkomponente
Arretierung FN Kraft
Drehsicherung Γ W Rollwiderstand
Gehäusewandung
Verdrehsicherung
Zugbolzen
Führungskäfig
Wälzkörper erste Rampenscheibe weitere Rampenscheibe Klemmrampe Klemmrampe Rampenanstiegspunkt

Claims

Patentansprüche
1. Klemmvorrichtung zur Lagefixierung einer in ihrer Länge und/oder Neigung verstellbaren Fahrzeuglenksäule, die in Tragarmen einer ortsfesten Konsole geführt ist und einen Zugbolzen (30) umfasst, der sich rechtwinklig zu der Lenksäule zwischen den Tragarmen erstreckt, wobei an dem Zugbolzen (30) eine mit Klemmrampen (35) versehene Rampenscheibe (33) koaxial angeordnet ist, deren Klemmrampen (35) jeweils eine Kontur aufweisen, die sich in Umfangsrichtung von einer Lösestellüng zu einer Klemmstellung kontinuierlich verändert, und wobei an den Klemmrampen (35) in Klemmrichtung der Rampenscheibe (33) Wälzkörper (32) abgestützt sind, die in einem an dem Zugbolzen (30) drehbar angeordneten Führungskäfig (31 ) geführt sind, welcher mittels eines manuell betätigbaren Handhebels (39) verdrehbar ist, wobei die Tragarme sich bei Drehung des Führungskäfigs (31 ) in einer Drehrichtung zum Klemmen der Lenksäule einander annähern und in der anderen Drehrichtung zum Lösen der Lenksäule voneinander entfernen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Zugbolzen (30) eine mit
Klemmrampen (36) versehene, zu der ersten Rampenscheibe (33) gegenläufig angeordnete weitere Rampenscheibe (34) koaxial angeordnet ist, an deren Klemmrampen (36) die Wälzkörper (32) ebenfalls abgestützt sind, wobei für jeden Wälzkörper (32) die diesem entsprechenden Klemmrampen (35, 36) der beiden Rampenscheiben (33, 34) denselben geometrischen
Verlauf aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß an dem Zugbolzen (30) ein Hebeladapter (40) drehbar angeordnet ist, in welchem der Handhebel (39) eingefügt und verrastet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Handhebel (39) oder der Hebeladapter (40) ein Kunststoffteil ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Handhebel (39) oder der Hebeladapter (40) eine propellerartige Geometrie mit zum Zugbolzen (30) achsparallelen Zapfen (41 ) aufweist, mit welchen er form- schlüssig in die benachbarte erste Rampenscheibe (33) eingreift und in einer Aufnahmegeometrie (42) des Führungskäfigs (31 ) eintaucht, wobei die Zapfen (41 ) in Richtung der weiteren Rampenscheibe (34) verlängert sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Füh- rungskäfig (31 ) eine radiale Nut (45) angeordnet ist, in welcher sich eine
Rastkugel (47) und eine diese beaufschlagende Schraubendruckfeder (46) befinden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Be- reich der Aufnahmegeometrie (42) des Führungskäfigs (31 ) befindlicher
Zapfen (41 ) des Hebeladapters (40) ein verrundetes Ende (48) aufweist, mit welchem er an der von der Schraubendruckfeder (46) abgewandten Seite der Rastkugel (47) anliegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskäfig (31 ) radiale Borde (49) aufweist, mit welchen er in entsprechende Ausnehmungen der weiteren Rampenscheibe (34) formschlüssig eingreift.
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