BE1030168B1 - Lenksäule für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung einer elektrisch verstellbaren Lenksäule - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenksäule (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Manteleinheit (3), in der eine Lenkspindel (4) um eine Längsachse (L) drehbar gelagert ist und die ein in einem Außenmantel (31) axial, in Richtung der Längsachse (L) teleskopartig verstellbares Innenmantelrohr (32) aufweist, wobei ein motorischer Verstellantrieb (5) an dem Außenmantel (31) abgestützt ist und an einem an dem Innenmantelrohr (32) fixierten Übertragungselement (6) angreift. Um einen geringeren Bauraum und eine verbesserte Steifigkeit zu ermöglichen, schlägt die Erfindung vor, dass das Übertragungselement (6) eine axiale Durchgangsöffnung (61) aufweist, durch die sich ein Befestigungsabschnitt (33) des Innenmantelrohrs (32) hindurch erstreckt, wobei das Übertragungselement (6) in dem Befestigungsabschnitt (33) fixiert ist.

Description

t BE2022/5595

Lenksäule für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung einer elektrisch verstellbaren

Lenksäule

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Manteleinheit, in der eine Lenkspindel um eine Längsachse drehbar gelagert ist und die ein in einem AuBenmantel axial, in Richtung der Längsachse teleskopartig verstellbares Innenmantelrohr aufweist, wobei ein motorischer Verstellantrieb an dem AuBenmantel abgestützt ist und an einem an dem In- nenmantelrohr fixierten Übertragungselement angreift, wobei das Ubertragungselement eine axiale Durchgangsöffnung aufweist, durch die sich ein Befestigungsabschnitt des Innenmantel- rohrs hindurch erstreckt, wobei das Übertragungselement in dem Befestigungsabschnitt fixiert ist. Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch verstellbaren

Lenksäule.

Lenksäulen für Kraftfahrzeuge weisen eine Lenkspindel auf, an deren in Fahrtrichtung hinteren, dem Fahrer zugewandten Ende eine Lenkhandhabe, beispielsweise ein Lenkrad zur Einbrin- gung von manuellen Lenkbefehlen angebracht ist. Die Lenkspindel ist um ihre Längsachse in einer Manteleinheit drehbar gelagert, die von einer Trageinheit an der Fahrzeugkarosserie ge- halten ist. Zur Längsverstellung weist die Manteleinheit einen AuBenmantel auf, der auch als

Führungskasten oder Kastenschwinge bezeichnet wird, in der ein Innenmantel in der durch die

Längsachse gegebenen Längsrichtung teleskopartig verstellbar aufgenommen ist. Die

Längsverstellung ermöglicht die Einstellung einer ergonomisch komfortablen Lenkradposition relativ zur Fahrerposition in Betriebsstellung, auch als Fahr- oder Bedienposition bezeichnet, in der ein manueller Lenkeingriff erfolgen kann.

Es ist im Stand der Technik bekannt, zur Längsverstellung einen motorischen Verstellantrieb mit einem elektrischen Motor vorzusehen, der als Linearantrieb in Längsrichtung zwischen dem

Aulenmantel und dem Innenmantelrohr angeordnet ist. Der Verstellantrieb kann beispielsweise einen Spindeltrieb aufweisen, der eine in eine Spindelmutter eingeschraubte Gewindespindel umfasst. Durch den Motor sind die Gewindespindel und die Spindelmutter gegeneinander um die Spindelachse drehend antreibbar, wodurch die Gewindespindel und die Spindelmutter je nach Drehrichtung translatorisch aufeinander zu oder voneinander wegbewegt werden können.

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Bei einer gattungsgemäßen motorisch verstellbaren Lenksäule kann eine motorische Antriebs- einheit, welche bei einem Spindeltrieb zum rotatorischen Antrieb der axial abgestützten Spindel- mutter dient, an dem Außenmantel angebracht und axial abgestützt sein. Das relativ dazu linear verlagerbare Verstellelement, im Beispiel die als Tauchspindel in die Spindelmutter eingreifende

Gewindespindel, ist mit einem an dem Innenmantelrohr fixierten Übertragungselement verbun- den.

Das zur Übertagung der Verstellkraft dienende Übertragungselement steht radial nach außen von dem Innenmantelrohr ab, und kann arm- oder konsolenförmig ausgebildet sein, wie bei- spielsweise im Stand der Technik in der DE 10 2018 122 767 A1 beschrieben ist. Dabei kann das Übertragungselement sicher und mit geringem Aufwand an dem Innenmantelrohr durch

Schweißen, Punktschweißen oder dergleichen unlösbar fixiert sein. Dabei muss das Übertra- gungselement vorab vor der Montage der telekopierbaren Mantelrohre erfolgen, wodurch je- doch der Einsatz von Rollenführungen zur Wälzlagerung der Mantelrohre erschwert oder un- möglich wird. Alternativ können auch nachträglich an einer fertig montierten wälzgelagerten

Manteleinheit festlegbare Spann- oder Klemmverbindungen zur Fixierung des Übertragungsele- ments vorgesehen sein, wie beispielsweise Schraubschellen oder —flansche. Diese beanspru- chen jedoch einen relativ großen axialen Bauraum, wodurch eine relativ große Auskraglänge des Innenmantelrohrs zustande kommt, und der Aufwand zur Realisierung einer hohen Steifig- keit und Eigenfrequenz erhöht sein kann.

Eine Lenksäule der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 10 2020 201703 A1, der DE 11 2019 004027 T5 oder der DE 10 2022 201101 B3 bekannt.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Er- findung, bei der Anbringung des Übertragungselements, insbesondere bei der nachträglichen

Anbringung, einen geringeren Bauraum und eine verbesserte Steifigkeit zu ermöglichen.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Lenksystem mit den Merkmalen des An- spruchs 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 11. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einer Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Manteleinheit, in der eine Lenkspin- del um eine Längsachse drehbar gelagert ist und die ein in einem Außenmantel axial, in Rich-

9 BE2022/5595 tung der Längsachse teleskopartig verstellbares Innenmantelrohr aufweist, wobei ein motori- scher Verstellantrieb an dem Außenmantel abgestützt ist und an einem an dem Innenmantel- rohr fixierten Übertragungselement angreift, wobei das Übertragungselement eine axiale Durch- gangsöffnung aufweist, durch die sich ein Befestigungsabschnitt des Innenmantelrohrs hindurch erstreckt, wobei das Übertragungselement in dem Befestigungsabschnitt fixiert ist, ist erfin- dungsgemäß vorgesehen, dass dass ein Halteelement mit dem Innenmantelrohr verbunden ist und das Übertragungselement auf dem Befestigungsabschnitt hält, wobei das Halteelement ei- nen den Befestigungsabschnitt umgreifenden Haltering umfasst, der das Übertragungselement axial abstützt.

Das Übertragungselement weist eine vorzugsweise vollständig über ihren Umfang geschlos- sene, in Längsrichtung durchgehende Durchgangsöffnung auf. Durch dies ist das Innenmantel- rohr axial hindurchgeführt, so dass der Befestigungsabschnitt zumindest über einen Um- fangsteilbereich, bevorzugt über den gesamten Umfang von der Innenseite bzw. dem Innenrand der Durchgangsöffnung umgriffen wird. Im Bereich des Befestigungsabschnitts ist das Übertra- gungselement axial und bezüglich Drehung um die Längsachse drehfest mit der Außenseite des Innenmantelrohrs verbunden.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Halteelement mit dem Innenmantelrohr verbunden ist und das Übertragungselement auf dem Befestigungsabschnitt hält.

Das Halteelement dient als zusätzliches Befestigungselement zur Verbindung des Übertra- gungselements mit dem Innenmantelrohr. Bevorzugt kann das Halteelement als Axialsicherung ausgebildet sein, um das Übertragungselement axial, d.h. in Längsrichtung auf dem Innenman- telrohr zu sichern. Dadurch, dass wie vorangehend beschrieben zwischen der Durchgangsöff- nung und dem Befestigungsabschnitt eine Verdrehsicherung ausgebildet sein kann, wird eine funktionale Trennung der Sicherung in Längsrichtung und gegen Verdrehung ermöglicht. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass das Halteelement lediglich in axialer Richtung an dem Innen- mantelrohr fixiert sein muss, um das Übertragungselement in dieser Richtung zu fixieren.

Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Halteelement über eine Fügeverbindung mit dem

Befestigungsabschnitt fixiert ist. Dabei kann eine kraftschlüssige Verbindung durch einen Press- sitz realisiert sein. Besonders Vorteilhaft kann zusätzlich oder alternativ die Ausbildung eines in axialer Richtung wirksamen Formschlusses sein. Hierzu kann beispielsweise in dem Befesti- — gungsabschnitt eine über den Umfang umlaufende Nut eingebracht sein, in der ein Fügeele- ment des Halteelements zur Bildung eines in axialer Richtung wirksamen Formschlusses radial von außen einrasten kann. Ein derartiges Fügeelement kann beispielsweise eine oder mehrere

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Federzungen oder dergleichen umfassen. Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung eines axialen

Formschlusses ist, dass das Halteelement Verbindungsmittel aufweist, die sich von außen plas- tisch in die Oberfläche des Befestigungsabschnitts eingraben, beispielsweise radial vorste- hende Zähne, Krallen, Schneiden, Kanten oder dergleichen. Zusätzlich oder alternativ kann eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen sein, beispielsweise durch Schweißen oder der- gleichen. Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Halteelement und das Innenmantelrohr aus stoff- schlüssig gut verbindbaren Materialien ausgebildet sind beispielsweise aus Stahl.

Erfindungsgemäß umfasst das Halteelement einen den Befestigungsabschnitt umgreifenden

Haltering, der das Übertragungselement axial abstützt. Das Übertragungselement kann sich axial auf der einen Seite, bevorzugt nach vorn in Richtung auf den Außenmantel zu, gegen ei- nen an dem Innenmantelrohr ausgebildeten Axialanschlag, beispielsweise eine radial vorsprin- gende Schulter, einen umlaufenden Bund oder dergleichen abstützen, und auf der axial gegen- überliegenden Seite durch das Haltelement gehalten sein. Der Haltering weist wie das Übertra- gungselement eine axiale Durchgangsöffnung auf und kann zur Montage ebenfalls von hinten auf das Innenmantelrohr aufgesteckt und bis zum Befestigungsabschnitt geschoben werden.

Somit sichert der Haltering das Übertragungselement in axialer Richtung auf dem Innenmantel- rohr. Dadurch wird eine einfache und sichere Montage ermöglicht. Zur axialen Fixierung kann der Haltering mit dem Befestigungsabschnitt zusammenwirkende Verbindungsmittel aufweisen, beispielsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Innen- mantelrohr verbindbare Fügelemente. Dadurch, dass der Haltering als flacher Ring ausgebildet sein kann, der eine axiale Dicke von beispielsweise 1 — 4 mm haben kann, wird in vorteilhafter

Weise eine in axialer Richtung besonders kurze, kompakte Bauweise ermöglicht.

Der AuBenquerschnitt des Befestigungsabschnitts korrespondiert bevorzugt formschlüssig mit dem Innenquerschnitt der Durchgangsöffnung, d.h. ist ausgebildet, um einen bezüglich der

Längsachse in radialer Richtung wirksamen Formschluss zu erzeugen. Beispielsweise kann ein kreisrunder Querschnitt realisiert sein. Dadurch ist das Übertragungselement beim Einführen des Befestigungsabschnitts in vorteilhafter Weise selbsttätig koaxial zur Durchgangsöffnung zentriert, wodurch die Montage vereinfacht wird.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Ubertragungselement von dem hinteren, dem

Aulenmantel abgewandten Ende des Innenmantelrohrs axial auf den Befestigungsabschnitt aufgesteckt ist. Das Úbertragungselement kann dabei axial auf das Innenmantelrohr bis in den

Befestigungsabschnitt aufgeschoben und dort fixiert werden. Dadurch ist eine nachträgliche

Montage möglich, wenn die Manteleinheit bereits fertig montiert ist und das Innenmantelrohr

> BE2022/5595 beispielsweise in einer Rollenführung linear verschiebbar in dem Außenmantel gelagert ist.

Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass das Übertragungselement im Bereich der Durch- gangsöffnung quer zur Längsachse plattenförmig erstreckt ist. Die Durchgangsöffnung ist in ei- nem ebenen Plattenabschnitt senkrecht zur Plattenebene durchgehend ausgebildet, und ist vor- zugsweise über ihren Umfang durchgehend geschlossen. Dabei wird die Baulänge im Wesentli- chen durch die Dicke der Platte bestimmt, die bevorzugt in einem Bereich von 2 — 10 mm liegen kann, besonders bevorzugt in einem Bereich von 4 — 8 mm. Durch die quer zur Längsachse stehende Platte kann in vorteilhafter Weise eine kurze, besonders kompakte Bauform mit einer kleinen Auskraglänge des Innenmantelrohrs realisiert werden, wodurch eine hohe Steifigkeit und Eigenfrequenz erreicht werden können.

Es ist bevorzugt, dass das Übertragungselement als Blechformteil ausgebildet ist. Dieses kann vorzugsweise aus einem Stahlblech oder einem anderen Metallblech geformt sein, vorzugs- weise aus demselben Material wie das Innenmantelrohr. Aus dem Blech kann mit geringem

Aufwand ein ebener Plattenabschnitt mit der gegebenen Blechdicke bereitgestellt werden, in welchen die Durchgangsöffnung eingebracht werden kann. Ein derartiges Blechformteil kann durch Kaltumformverfahren wie Pressen, Stanzen, Biegen und dergleichen rationell und flexibel gefertigt werden. Dabei kann bereits durch Einsatz eines Stahl-Dickblechs mit einer Blechdicke von 4-8 mm bei einem Durchmesser der Durchgangsöffnung von 20 — 50 mm eine ausrei- chende Steifigkeit und Eigenfrequenz gewährleistet werden.

Es kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Übertragungselement und dem Befestigungsab- schnitt eine Fügeverbindung ausgebildet ist. Die Fügeverbindung kann vorzugsweise im Be- reich der Durchgangsöffnung erfolgen, beispielsweise als kraftschlüssige Pressverbindung durch Aufpressen der Durchgangsöffnung auf den Befestigungsabschnitt. Alternativ oder zu- sätzlich kann eine stoffschlüssige Verbindung erzeugt werden, beispielsweise durch Schwei-

Ben, Löten oder Kleben. Vorteilhaft kann eine zusätzlich oder alternativ ausgebildete form- schlüssige Verbindung sein. Diese kann beispielsweise eine definierte relative Winkelorientie- rung des Übertragungselements relativ zum Innenmantelrohr bezüglich der Längsachse vorge- ben, und durch einen in Umfangsrichtung wirkenden Formschluss eine Verdrehsicherung aus- bilden.

Es kann vorteilhaft sein, dass die Durchgangsöffnung und der Befestigungsabschnitt zusam- — menwirkende Verbindungsmittel aufweisen. Die Verbindungsmittel können in den Offnungs- querschnitt der Durchgangsöffnung radial nach innen vorstehende Formschlusselemente auf- weisen, beispielsweise Zähne, Nocken, Vorsprünge oder dergleichen, die formschlüssig in den

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AuBenumfang des Befestigungsabschnitts eingreifen, zur Bildung eines in Umfangsrichtung wirksamen Formschlusses. Zusätzlich oder alternativ können von dem AuBenquerschnitt des

Befestigungsabschnitts radial nach außen vorstehende Formschlusselemente, vorgesehen sein, die ebenfalls Zähne, Nocken, Vorsprünge oder dergleichen aufweisen können und form- schlüssig in den Innenumfang der Durchgangsöffnung eingreifen. Die Formschlusselemente können bevorzugt durch axiales Aufpressen des Übertragungselements auf den Befestigungs- abschnitt plastisch eingeformt werden, zur Erzeugung einer bezüglich Drehung um die Längs- achse formschlüssigen Verbindung, die eine Verdrehsicherung bildet. Vorteilhaft dabei ist, dass die Formschlusselemente bei einem Blechformteil ohne zusätzlichen Aufwand gefertigt werden können, und eine sichere, spielfreie und schnelle Montage des Übertragungselements mit ge- ringem Aufwand ermöglicht wird.

Formschlusselemente können auch vorab in der Durchgangsöffnung und im Befestigungsab- schnitt ausgebildet sein, beispielsweise als korrespondierende Längsverzahnungen oder der- gleichen, die in axialer Richtung miteinander in Formschlusseingriff gebracht werden können.

Es kann vorgesehen sein, dass das Übertragungselement mindestens einen von dem Innen- mantelrohr radial nach auBen beabstandeten Anbindungsabschnitt aufweist. Mit dem Anbin- dungsabschnitt kann ein Koppelelement des Verstellantriebs verbunden sein, beispielsweise ein an einer Gewindespindel angebrachter Gelenkkopf, eine Lasche oder dergleichen. Der An- bindungsabschnitt kann bevorzugt mit dem Koppelelement korrespondierende Verbindungsmit- tel aufweisen, beispielsweise Verbindungsbohrungen oder dergleichen. Zusätzlich kann ein

Sensorelement an dem Anbindungsabschnitt angebracht sein, beispielsweise ein beim Verstel- len relativ zum AuBenmantel axial bewegtes Sensortarget, beispielsweise ein Linearmessstab, der mit einem an dem AuBenmantel angebrachten Messaufnehmer zusammenwirkt.

Es ist möglich, dass der Anbindungsabschnitt einstückig mit dem Übertragungselement ausge- bildet ist. Dadurch wird eine kompakte Bauweise und eine rationelle Fertigung ermôglicht. Bei- spielsweise kann ein Anbindungsabschnitt an einem einstückigen Blechformteil durch einfache

Umformoperationen wie Biegen, Pressen, Stanzen und dergleichen erzeugt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass eine Sensoreinrichtung mit dem AuBenmantel und dem Innen- mantelrohr verbunden ist. Die Sensoreinrichtung ist bevorzugt ausgebildet zur Erfassung des

Auszugs, d.h. des Längsverstellzustands, welcher durch die axiale Position des Innenmantel- — rohrs relativ zum AuBenmantel gegeben ist. Es können im Prinzip bekannte lineare Messein- richtungen eingesetzt werden, bei denen der lineare Abstand eines Sensortargets relativ zu ei-

7 BE2022/5595 nem Messaufnehmer erfasst wird. Beispielsweise kann ein stabförmiges, in Längsrichtung er- strecktes Sensortarget hinten am Übertragungselement fixiert sein, wobei dessen lineare Posi- tion durch ein induktives, kapazitives oder optisches Messverfahren inkremental oder kontinu- ierlich von einem relativ zum Außenmantel feststehenden Messaufnehmer erfasst wird. Durch das erfindungsgemäße Übertragungselement wird die Integration der Sensoreinrichtung einfach und mit geringem Bauraumbedarf ermöglicht.

Vorzugsweise ist es möglich, dass der Verstellantrieb einen Spindeltrieb aufweist. Diese Bau- form eines Linearantriebs weist in an sich bekannter Weise eine in Richtung einer Spindelachse erstreckte Gewindespindel auf, die in eine Spindelmutter eingreift. Durch Antriebseinheit mit ei- nem elektrischen Motor sind die Gewindespindel und die Spindelmutter gegeneinander um die

Spindelachse drehend antreibbar, wodurch die Gewindespindel und die Spindelmutter je nach

Drehrichtung translatorisch aufeinander zu oder voneinander wegbewegt werden können.

Dadurch, dass die Gewindespindel über das erfindungsgemäße Übertragungselement am In- nenmantelrohr angreift, und die Spindelmutter axial gegen den Außenmantel gestützt ist, oder umgekehrt, kann eine motorische Längsverstellung der Lenksäule erfolgen. Dabei kann der

Spindeltrieb als Tauchspindelantrieb ausgebildet sein, bei dem die Spindelmutter drehend an- getrieben wird und die Gewindespindel bezüglich Rotation feststeht, oder alternativ als Rotati- onsspindelantrieb, bei dem die Gewindespindel drehend angetrieben wird. Der erfindungsge- mäße Verstellantrieb kann bevorzugt als Tauchspindelantrieb ausgebildet sein, bei dem das von der Antriebseinheit vorstehende Ende der Gewindespindel an das Übertragungselement angebunden ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Lenksäule als Steer-by-Wire-Lenksäule ausgebildet ist. Diese weist keine durchgehende mechanische Verbindung der Lenkspindel mit den zu lenkenden Rädern auf. Stattdessen wirkt die Lenkspindel mit Drehsensoren oder ande- ren Eingabemitteln zusammen, welche einen manuell eingegebenen Lenkbefehl in ein elektri- sches Steuersignal umsetzen, welches zur Ansteuerung von elektrischen Lenkaktuatoren dient, die einen entsprechenden Lenkeinschlag der Räder einstellen. Vorteilhaft ist in jedem Fall der einfache und kompakte Aufbau.

Die Manteleinheit kann von einer Trageinheit gehalten sein, die mit einer Fahrzeugkarosserie verbindbar ist. Bevorzugt kann die Manteleinheit relativ zur Trageinheit verstellbar sein.

Dadurch, dass die Manteleinheit quer zur Längsachse relativ zur Trageinheit verstellbar ist, kann zusätzlich zur Längsverstellung eine Höhenverstellung der Lenkradposition zur Anpas- sung an die Fahrerposition erfolgen.

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Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch verstellbaren Lenksäule, umfassend — Bereitstellen einer Manteleinheit, in der eine Lenkspindel um eine Längsachse drehbar gelagert ist und die ein in einem Außenmantel axial, in Richtung der

Längsachse teleskopartig verstellbares Innenmantelrohr aufweist, und das — Anbringen eines motorischen Verstellantriebs an dem Außenmantel und an ei- nem mit dem Innenmantelrohr verbundenen Übertragungselement, sieht erfindungsgemäß vor: — Axiales Aufbringen eines nach einem der gemäß den vorangehend beschriebe- nen Ausführungsformen ausgebildeten Übertragungselements von dem hinteren, dem Außenmantel abgewandten Ende des Innenmantelrohrs, bis der Befesti- gungsabschnitt in der Durchgangsöffnung positioniert ist, — Fixieren des Übertragungselements in dem Befestigungsabschnitt, — Verbinden des Verstellantriebs mit dem Übertragungselement.

Beim erfindungsgemäBen Verfahren wird die Manteleinheit komplett vormontiert, wobei das In- nenmantelrohr in dem AuBenmantel teleskopartig verstellbar gelagert ist, insbesondere auch wälzgelagert in Rollenführungen. Dabei wird diese Vormontage dadurch erleichtert bzw. ermög- licht, dass an dem Innenmantelrohr zunächst noch kein nach außen vorstehendes Übertra- gungselement angebracht ist. In diesem Zustand wird das Übertagungselement mit seiner — Durchgangsôffnung von hinten auf das freie Ende des Innenmantelrohrs aufgesteckt und bis zum Befestigungsabschnitt nach vorn geschoben. Dort wird es fixiert, beispielsweise wie oben beschrieben durch ein Fügeverfahren oder mittels eines Halteeelements oder Halterings.

Es ist möglich, dass das Übertragungselement beim Aufbringen so weit über das Innenmantel- rohr bewegt wird, bis es axial gegen einen Axialanschlag am Innenmantelrohr anschlägt. Als

Axialanschlag kann wie oben beschrieben am Innenmantelrohr eine umlaufende Schulter, ein

Bund oder dergleichen vorgesehen sein, gegen den sich das Ubertragungselement nach vorn abstûtzt. In dieser Position kann es fixiert werden, beispielsweise direkt mittels eines Fügever- fahrens. Alternativ kann zum Fixieren des Übertragungselements in dem Befestigungsabschnitt ein Haltering von dem hinteren, dem AuBenmantel abgewandten Ende auf das Innenmantelrohr aufgebracht und fixiert werden.

Beschreibung der Zeichnungen

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Figur 1 eine Lenksäule in einer schematischen perspektivischen Ansicht,

Figur 2 die Lenksäule gemäß Figur 1 in perspektivischer Ansicht,

Figur 3 die Lenksäule gemäß Figur 1 in einer Seitenansicht,

Figur 4 ein vergrôfBerter Ausschnitt aus Figur 3,

Figur 5 eine schematisch auseinander gezogene Teilansicht der Lenksäule gemäß Figur 1.

Ausführungsformen der Erfindung

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

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lenksäule 1 in einer schematischen perspektivischen An- sicht, die in Figur 2 in einer vergrößerten Ansicht von schräg hinten und in Figur 3 in einer Sei- _tenansicht gezeigt ist. Figur 4 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung aus Figur 3, und Figur 4 eine schematisch auseinander gezogene Darstellung.

Die Lenksäule 1 umfasst eine Trageinheit 2, welche Befestigungsmittel 21, beispielsweise Be- festigungsöffnungen zur Befestigung an einer hier nicht gezeigten Karosserie eines Kraftfahr- zeugs aufweist.

Vor der Trageinheit 2 wird eine Manteleinheit 3 gehalten, die einen Außenmantel 31 aufweist.

In der Manteleinheit 3 ist eine Lenkspindel 4 um die Längsachse L drehbar gelagert, die definiti- onsgemäß die Längsrichtung angibt. An dem bezüglich der Fahrtrichtung hinteren Ende weist die Lenkspindel 4 einen Anbindungsabschnitt 41 zur Anbringung eines Lenkrads 42 auf.

Die Manteleinheit 3 umfasst einen Innenmantel 32, der in Längsrichtung teleskopartig verstell- bar in dem Außenmantel 31 aufgenommen ist. Dadurch kann das Lenkrad 42 relativ zur Mante- leinheit 3 und damit auch relativ zur Trageinheit 2 in Längsrichtung verstellt werden, wie mit dem Doppelpfeil in Längsrichtung angedeutet ist.

In einer konventionellen Lenkung ist die Lenkspindel 4 nach vorn aus der Manteleinheit 3 her- ausgeführt, und über ein Kreuzgelenk 43 mit einer Zwischenwelle 44 gekuppelt. Diese kann über ein weiteres, nicht dargestelltes Kreuzgelenk mit einem zu einem nicht dargestellten Lenk- getriebe führenden Lenkwellenabschnitt verbunden sein. Bei einer Ausbildung der Lenksäule 1 als Steer-by-Wire-Lenksäule ist die Lenkspindel 4 nicht aus der Manteleinheit 3 herausgeführt.

Ihre Drehung bei einer Lenkeingabe wird elektronisch mittels Drehsensoren erfasst, die elektro- motorische Lenksteller ansteuern.

Der AuBenmantel 31 der Manteleinheit 3 ist um eine Höhenverstellachse 22, die horizontal, quer zur Längsachse L verläuft, an der Trageinheit 2 verschwenkbar gelagert. Dadurch kann die Manteleinheit 3 samt Lenkspindel 4 und daran angebrachten Lenkrad 42 in Höhenrichtung

H verstellt werden, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet ist.

Ein motorischer Verstellantrieb 5 weist eine motorische Antriebseinheit 51 mit einem Motor 52 auf, die an dem AuBenmantel 31 befestigt ist. Der Verstellantrieb 5 ist als Tauchspindelantrieb ausgebildet mit einer Gewindespindel 53, die sich mit inrer Spindelachse S mit Abstand parallel zur Längsachse L erstreckt, und die in eine Spindelmutter 54 eingreift. Diese ist in der Antriebs- einheit 51 in Längsrichtung abgestützt von dem Motor 52 um die Spindelachse S drehend an- treibbar, wobei die Gewindespindel 53 je nach Antriebsrichtung in Längsrichtung vor oder zu- rück bewegt wird.

An dem Innenmantelrohr 32 ist erfindungsgemäß ein Übertragungselement 6 angebracht, das in Figur 4 vergrößert und in der schematisch auseinander gezogenen Darstellung von Figur 5 freigestellt gezeigt ist.

Das Übertragungselement 6 ist im gezeigten Beispiel als einstückiges Blechformteil ausgebil- det, bevorzugt als kalt umgeformtes Stahlblech mit einer Blechdicke von 4 — 8 mm. Es weist in einem ebenen, quer zur Längsachse L ausgerichteten Plattenabschnitt auf, in den eine axial durchgehende Durchgangsöffnung 61 eingebracht ist, wie in Figur 5 gut erkennbar ist. Diese

Durchgangsöffnung hat einen kreisrunden Innenquerschnitt, der an den ebenfalls kreisrunden

Außenquerschnitt eines an dem Innenmantelrohr 32 ausgebildeten Befestigungsabschnitts 33 angepasst ist. Dieser weist einen kleineren Durchmesser auf als der vordere, in dem Außen- mantel 31 längsverschiebbar gelagerte Abschnitt, so dass ein stufenförmiger, radial nach außen vorstehender Axialanschlag 34 gebildet wird.

Im Innenumfang der Durchgangsôffnung 61 sind radial nach innen vorstehende Formschlus- selemente 62 angeordnet, die beispielsweise nockenförmig oder als in Längsrichtung leistenför- mige Vorsprünge ausgebildet sein können. Diese stehen so weit nach innen in den freien, kreis- runden Öffnungsquerschnitt vor, dass sie in den Außenquerschnitt des Befestigungsabschnitts 33 hineinragen.

Zur Montage wird das Übertragungselement 6 nach vorn — wie in Figur 5 mit dem Pfeil ange- deutet — auf das Innenmantelrohr 32 aufgesteckt, bis es axial gegen den stufenförmigen Axial- anschlag 34 anschlägt. Dabei wird der Befestigungsabschnitt 33 in die Durchgangsöffnung 61 eingepresst, und die Formschlusselemente 62 werden plastisch in die äußere Umfangsfläche des Befestigungsabschnitts 33 eingegraben oder eingefurcht, so dass ein in Umfangsrichtung wirksamer Formschluss gebildet wird, der eine formschlüssige Verdrehsicherung des Übertra- gungselements 6 relativ zum Innenmantelrohr 32 erzeugt.

Ein Befestigungsring 7 weist eine Durchgangsöffnung 71 auf, und eine Mehrzahl von über den

Umfang verteilten, radial nach innen in den Durchgangsquerschnitt vorstehenden, federnden

Zungen 72 oder Zähnen, die an ihren freien Enden scharfkantige Schneiden aufweisen. Der Be- festigungsring 7 ist bevorzugt aus einem elastischen, dabei bevorzugt lokal härteren Material als das Innenmantelrohr 32 gefertigt, bevorzugt aus einem Federstahl. Das Innenmantelrohr 32 kann aus einem relativ dazu weicheren Stahl gefertigt sein.

Der von den Zungen 72 begrenzte Durchgangsquerschnitt ist kleiner als der Außenquerschnitt des Befestigungsabschnitts 33. Zur axialen Fixierung des Übertragungselements 6 wird der

Haltering 6 auf den Befestigungsabschnitt 33 aufgepresst, wie in Figur 5 mit dem Pfeil angedeu- tet ist, bis er axial gegen die hintere Seite des Übertragungselements 6 anliegt und dieses axial gegen den Axialanschlag 34 verspannt. Dabei werden die Zungen 72 elastisch radial nach au-

Ben aufgebogen, und graben sich mit ihren scharfkantigen Schneiden von außen plastisch in die äußere Umfangsfläche des Befestigungsabschnitts 33 ein, so dass ein in axialer Richtung, entgegen der Richtung beim Aufpressen wirkender Formschluss zwischen dem Haltering 7 und dem Innenmantelrohr 32, und somit eine Axialsicherung, gebildet wird. Die Haltewirkung kann dadurch verstärkt werden, dass die Zungen 72 schräg gegen die die Längsachse geneigt sind, zur Bildung einer widerhakenartigen Anordnung.

Das Übertragungselement 6 weist einen einstückig mit Abstand zur Längsachse L angeformten

Anbindungsabschnitt 63 auf, welcher wie im Beispiel eine quer zur Plattenebene umgebogene

Lasche sein kann. An diesem kann ein an der Gewindespindel angebrachtes Koppelelement 55 mittels eines Verbindungselements 56, beispielsweise eines Bolzens oder Niets, festgelegt wer- den.

Das Übertragungselement 6 kann optional einen weiteren Anbindungsabschnitt 64 aufweisen, welches mit Abstand zum ersten Anbindungsabschnitt 63 angeordnet sein kann, und geformt und ausgebildet sein kann zur Befestigung eines in Längsrichtung langgestreckten, stab- oder streifenfôrmigen Sensortargets 81 einer Sensoreinrichtung 8, mittels eines Befestigungsele- ments 82, welches beispielsweise einen Niet oder dergleichen aufweisen kann. Die Sensorein- richtung 8 kann in an sich bekannter Weise ausgebildet sein, um in Längsrichtung zwischen dem Übertragungselement 6 und dem Außenmantel 31 den Abstand messtechnisch zu erfas- sen, der mit dem Auszug bzw. der Längsverstellposition der Lenksäule 1 korreliert ist. Ein elekt- ronischer Messaufnehmer 83 zur Erfassung der Position des Sensortargets 81 ist an dem Au-

Benmantel 31 angebracht.

Nach der oben beschriebenen Montage des Übertragungselements 6 kann der Verstellantrieb 5 montiert werden, indem die Antriebseinheit 51 an dem Außenmantel 31 festgelegt wird, und die

Gewindespindel 53 mit dem Anbindungsabschnitt 63 des Übertragungselements 6 verbunden wird.

Ähnlich kann die Sensoreinrichtung 8 montiert werden, indem das Sensortarget 81 mit dem An- bindungsabschnittt 64 des Übertragungselements 6 verbunden wird, und der Messaufnehmer 83 an dem Außenmantel 31 fixiert wird.

Bezugszeichenliste 1 Lenksäule 2 Trageinheit 21 Befestigungsöffnungen 22 Höhenverstellachse 3 Manteleinheit 31 Außenmantel 32 Innenmantelrohr 33 Befestigungsabschnitt 34 Axialanschlag 4 Lenkspindel 41 Anbindungsabschnitt 42 Lenkrad 43 Kreuzgelenk 44 Zwischenwelle 47 Lenkwellenabschnitt 5 Verstellantrieb 51 Antriebseinheit 52 Motor 53 Gewindespindel 54 Spindelmutter 55 Koppelelement 56 Verbindungselement 6 Übertragungselement 61 Durchgangsöffnung 62 Formschlusselement 63, 64 Anbindungsabschnitt 7 Befestigungsring 71 Durchgangsöffnung 72 Zungen (Zahn) 8 Sensoreinrichtung 81 Sensortarget 82 Befestigungselement 83 Messaufnehmer

L Längsachse

H Hôhenrichtung

S Spindelachse

Claims (12)

PATENTANSPRUCHE

1. Lenksäule (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Manteleinheit (3), in der eine Lenk- spindel (4) um eine Längsachse (L) drehbar gelagert ist und die ein in einem Außen- mantel (31) axial, in Richtung der Längsachse (L) teleskopartig verstellbares Innenman- telrohr (32) aufweist, wobei ein motorischer Verstellantrieb (5) an dem Außenmantel (31) abgestützt ist und an einem an dem Innenmantelrohr (32) fixierten Übertragungselement (6) angreift, wobei das Übertragungselement (6) eine axiale Durchgangsöffnung (61) aufweist, durch die sich ein Befestigungsabschnitt (33) des Innenmantelrohrs (32) hindurch erstreckt, wobei das Übertragungselement (6) in dem Befestigungsabschnitt (33) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (7) mit dem Innenmantelrohr (32) verbunden ist und das Übertra- gungselement (6) auf dem Befestigungsabschnitt (33) hält, wobei das Halteelement (7) einen den Befestigungsabschnitt (33) umgreifenden Haltering (7) umfasst, der das Über- tragungselement (6) axial abstützt.

2. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (6) im Bereich der Durchgangsöffnung (61) quer zur Längsachse (L) plattenförmig er- streckt ist.

3. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (6) als Blechformteil ausgebildet ist.

4. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Übertragungselement (6) und dem Befestigungsabschnitt (33) eine Füge- verbindung ausgebildet ist.

5. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (61) und der Befestigungsabschnitt (33) zusammenwirkende Verbindungsmittel aufweisen.

6. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (7) über eine Fügeverbindung mit dem Befestigungsabschnitt (33) fi- xiert ist.

7. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (6) mindestens einen von dem Innenmantelrohr (32) radial nach außen beabstandeten Anbindungsabschnitt (63, 64) aufweist.

8. Lenksäule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsabschnitt (63, 64) einstückig mit dem Übertragungselement (6) ausgebildet ist.

9. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (8) mit dem Außenmantel (31) und dem Innenmantelrohr (32) verbunden ist.

10. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellantrieb (5) einen Spindeltrieb (53, 54) aufweist.

11. Verfahren zur Herstellung einer elektrisch verstellbaren Lenksäule (1), umfassend — Bereitstellen einer Manteleinheit (3), in der eine Lenkspindel (4) um eine Längs- achse (L) drehbar gelagert ist und die ein in einem Außenmantel (31) axial, in Richtung der Längsachse (L) teleskopartig verstellbares Innenmantelrohr (32) aufweist, und das — Anbringen eines motorischen Verstellantriebs (5) an dem Außenmantel (31) und an einem mit dem Innenmantelrohr (32) verbundenen Übertragungselement (6), — Axiales Aufbringen eines nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildeten Übertragungselements (6) von dem hinteren, dem Außenmantel (31) abgewand- ten Ende des Innenmantelrohrs (32), bis der Befestigungsabschnitt (33) in einer Durchgangsöffnung (61) positioniert ist, — Fixieren des Übertragungselements (6) in dem Befestigungsabschnitt (33), — Verbinden des Verstellantriebs (5) mit dem Übertragungselement (6), gekennzeichnet dadurch, dass zum Fixieren des Übertragungselements (6) in dem Befestigungsabschnitt (33) ein Haltering (7) von dem hinteren, dem Außenmantel (31) abgewandten Ende auf das Innenmantelrohr (32) aufgebracht und fixiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (6) beim Aufbringen so weit über das Innenmantelrohr (32) bewegt wird, bis es axial ge- gen einen Axialanschlag (34) am Innenmantelrohr (32) anschlägt.