DE19545438A1

DE19545438A1 - Einstellbare Lenkeinrichtung

Info

Publication number: DE19545438A1
Application number: DE19545438A
Authority: DE
Inventors: Martin Budaker; Gerhard Haegele
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1997-06-12
Also published as: DE59604802D1; EP0865373B1; EP0865373A1; WO1997020723A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung zur ver tikalen und axialen Einstellung der Lage des Lenkrades in einem Kraftfahrzeug, mit einer Lenkspindel, die an einem fahrzeugfesten Teil axial verschiebbar und um eine horizon tale Achse schwenkbar gelagert sowie durch ein Spannelement in der gewünschten Position festlegbar ist.

Eine solche Lenkeinrichtung ist zum Beispiel aus der DE 25 11 901 bekannt. Diese weist ein Lenkspindel-Oberteil mit einem Lenkrad auf, das in einer Hülse drehbar, aber axial unverschiebbar gehalten ist. Das Lenkspindel-Oberteil ist über ein Kardangelenk mit einem als Teleskopwelle aus gebildeten Lenkspindel-Unterteil verbunden. Zur Verstellung des Lenkrades in Richtung der Lenkspindelachse wird das Lenkspindel-Oberteil zusammen mit der Hülse in einem Füh rungskörper verschoben. Die Hülse im Führungskörper ist durch einen in einem Längsspalt des Führungskörpers ein greifenden Keil gesperrt, so daß die Hülse gegen Drehen gesichert ist. Bei einem Verschwenken des Lenkspindel-Ober teils um eine horizontale Querachse läßt sich der Führungs körper in einem Lager drehen, was einem Schwenken der Hülse und damit des Lenkwellen-Oberteils gleichkommt. Um die Hül se im Führungskörper in der gewünschten Höhe und im Lager in der gewünschten Schwenkstellung festhalten zu können, dient eine den Führungskörper undrehbar durchdringende Schraube mit einer Spannmutter. Bei der bekannten Lenkein richtung bleibt die Schwenkachse in der Höhe gleich, jedoch ändert sich der Abstand des Kreuzgelenk-Mittelpunktes und des Lenkrades zur Schwenkachse. Es verbleibt bei langem Auszug wenig und bei kleinem Auszug viel Winkelverstellung, was für die bedienungsgerechte Anordnung nachteilig ist. Außerdem besteht die Forderung, daß die Kreuzgelenk-Mitte in der Nähe der Schwenkachse liegen soll, damit beim Schwenken kein Einbauraum verlorengeht. Ein derartiger Ver satz der Kreuzgelenk-Mitte zur Schwenkachse verursacht Be tätigungskraftschwankungen durch die Ungleichförmigkeit des Beugewinkels am oberen Kreuzgelenk.

Die Anforderungen an die Gestaltung des Fahrerarbeits platzes sind in den letzten Jahren erheblich angestiegen. Eine wichtige Rolle spielt die ergonomisch richtige Posi tion des Lenkrades. Bei Schichtbetrieb kommt der einfachen und leichten Bedienung der Verstelleinrichtung für die Lenksäule eine wesentliche Bedeutung zu. Es ist darauf zu achten, daß Fahrerinnen und Fahrer unterschiedlicher Größe und Körperkraft auf demselben Fahrzeug zum Einsatz kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenk einrichtung zu finden, deren Lenksäule bei geringstem Kraftaufwand in der Höhe und Neigung einstellbar ist.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß an der Lenksäule zwei Führungsbleche befestigt sind, die an einem mit dem Fahrzeug verbundenen Lagerbock mit der Lenksäule um eine horizontale Achse schwenkbar gehalten sind. Die Seitenwände des Lagerbocks umgreifen die Führungsbleche und haben an ihrem unteren Ende Längsschlitze und die Führungsbleche korrespondierende Querschlitze, durch welche ein Spannelement greift. Hierbei sind in den Führungsblechen auf einer horizontalen Achse Wälzlager gelagert, die zur leichten Längsverschieblichkeit in Führungsschienen der Seitenwände des Lagerbockes abrol len. Die horizontale Achse hat einen bestimmten Abstand "a" von einem Kreuzgelenk-Mittelpunkt des Kreuzgelenks. Diese Anordnung hat nicht nur eine große Leichtgängigkeit in Richtung der Lenksäule, sondern durch den Abstand "a" der Wälzlagermitte von dem Kreuzgelenk-Mittelpunkt schwenkt die Lenksäule bei gelöstem Spannelement selbsttätig vom Fahrer weg. Dies setzt voraus, daß in die Lenksäule eine Gasdruck feder integriert ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Spannelement servounterstützt arbei tet. Hierbei wird das Spannelement an die ohnehin vorhande ne bordeigene Druckluftversorgung angeschlossen.

Weitere Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von mehreren Aus führungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Lenkeinrichtung in Seitenansicht;

Fig. 2 den zugehörigen Längsschnitt bei weggelasse ner Teleskopwelle;

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt nach der Li nie III-III in Fig. 2 durch ein Wälzlager;

Fig. 4 das Spannelement in vergrößerter Darstel lung;

Fig. 5 eine Seitenansicht durch eine weitere Aus führungsform;

Fig. 6 den zugehörigen Längsschnitt bei weggelasse ner Teleskopwelle und

Fig. 7 und 8 die Ausführungsform nach Fig. 5 mit Wälz lager.

Die Lenkeinrichtung ist in Fig. 1 und 2 ohne Lenkrad und Lenkgetriebe gezeichnet. Das Lenkrad ist auf einen Stummel 2 der Lenksäule 1 aufgeschraubt. Eine Teleskopwel le 3 steht über ein oberes Kreuzgelenk 4 mit der Lenksäu le 1 und ein nicht gezeichnetes unteres Kreuzgelenk mit dem Lenkgetriebe in Verbindung.

An der Lenksäule 1 sind zwei Führungsbleche 5 und 6 befestigt. Ein U-förmig gebogener Lagerbock 7 mit zwei Sei tenwänden 7A, 7B umgreift die Führungsbleche 5, 6. Der La gerbock 7 ist mit einer nicht dargestellten Fahrerkabine verschraubt. Wälzlager 8 und 10 sind mit Bolzen 11 bzw. 12 in den Führungsblechen 5 bzw. 6 befestigt und greifen in U- förmige Führungsschienen 13 bzw. 14 ein, die an die Seiten wände 7A und 7B angeformt sind. Die Fig. 3 zeigt die Form der Führungsschiene 7A im Schnitt, in welcher die Wälzla ger 8 und 10 mit ihren Außenringen abrollen. Die Führungs schienen 13, 14 vermitteln den zugehörigen Wälzlagern 8 bzw. 10 quer zur Bewegungsrichtung eine definierte Anlage. Die Seitenwände 7A und 7B des Lagerbocks 7 sind für die Axialverschiebung der Lenksäule 1 mit Längsschlitzen 15 und 16 und die Führungsbleche 5 und 6 für die Neigungsver stellung mit Querschlitzen 17 und 18 versehen. Mittels ei nes auf einer Schraube 19 angeordneten Spannelements 20 nach Fig. 4 läßt sich die Lenkeinrichtung in der gewünsch ten Stellung festlegen. Die Spreizkraft liefert eine starke Druckfeder 21, die über einen Konusring 22 und Schrägflä chen 23, 24 verstärkt wird und über eingespannte Klemmkör per 25 auf die Führungsbleche 5, 6 und die Seitenwände 7A, 7B des Lagerbockes 7 einwirkt. Ein Kolben 26 mit einem Fortsatz 27 sowie eine Spannbuchse 28 übertragen dabei die Spreizkraft. Will man die Lenkradposition ändern, dann wird die Vorspannkraft der Druckfeder 21 mit Hilfe des druck luftbetätigten Kolbens 26 intern abgestützt. Dabei wird die Druckfeder 21 zusammengedrückt und der Konusring 22 gibt die Klemmkörper 25 frei. Die Klemmkörper 25 üben jetzt kei ne Spreizkraft mehr auf die Schrägflächen 23 und 24 sowie die Spannbuchse 28 bzw. den Fortsatz 27 aus. Als Folge da von sind die Führungsbleche 5, 6 nicht mehr gegen den La gerbock 7 vorgespannt. Das Gehäuse des Spannelements 20 ist durch eine Stange 30 gegen Drehen gesichert. Eine horizon tale Achse 31, auf der die Bolzen 11, 12 mit den Kugella gern 8, 10 gelagert sind, liegt in einem bestimmten Ab stand "a" zu einem Kreuzgelenk-Mittelpunkt 4A des Kreuzge lenks 4 (Fig. 1 und 2). Rüstet man für den Fahrzeugeinbau die Lenkeinrichtung mit einer Kugelgelenkwelle mit inte grierter Gasdruckfeder (DE 195 38 303.6) aus, dann schwenkt durch die Kraft der Gasdruckfeder die Lenksäule und damit das Lenkrad bei gelöstem Spannelement 20 vom Fahrer weg. Damit wird für das Ein- und Aussteigen ein optimaler Frei raum geschaffen.

Durch die Querschlitze 17, 18 in den Führungs blechen 5, 6 läßt sich die Lenkeinrichtung in der Neigung um die Schwenkachse 31 und durch die Längsschlitze 15, 16 in der Höhe verstellen. Dabei erleichtern die Wälzlager 8, 10 in den Führungsschienen 13 bzw. 14 das leichte Heraus ziehen und Einschieben der Lenksäule 1.

In den Zeichnungen ist mit H der Höhenverstellweg und mit S der Schwenkwinkel bezeichnet.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine dreiteilige Ausführungs form mit folgenden Baumerkmalen:
An der Lenksäule 41 sind wiederum zwei innere Führungsble che 42 und 43 befestigt. Diese Führungsbleche 42 und 43 weisen auf jeder Seite je einen Querschlitz 44 und 45 auf. Die Querschlitze 44 und 45 ermöglichen die Einstellung des gewünschten Neigungswinkels. Im Bereich des Mittelpunktes des Kreuzgelenks 47 weisen die Führungsbleche 42 und 43 jeweils eine Bohrung 48 und 50 auf. Die Bohrungs-Mittel punkte der Bohrungen 48 und 50 liegen auf derselben Achse wie die Radius-Mittelpunkte der Querschlitze 44 und 45. Im Gegensatz zu der Ausführung nach Fig. 1 und 2 weist diese Lenkeinrichtung zwei weitere Führungsbleche 51 und 52 auf, die in ihrem oberen Ende über jeweils einen Bolzen 53 und 54 an das innere Führungsblech 42 bzw. 43 angelenkt sind. Die Bolzen 53 und 54 liegen auf einer Achse 47A, die durch den Kreuz-Mittelpunkt des Kreuzgelenks 47 hindurch geht. Die Bolzen 53 und 54 bilden die Schwenkachse für die äußeren Führungsbleche 51 und 52. Dadurch, daß die äußeren Führungsbleche 51, 52 um dieselbe Achse 47A wie das Kreuz gelenk schwenkbar sind, ergibt sich eine besonders leicht gängige Schwenkbarkeit der Lenksäule 41. Diese äußeren Füh rungsbleche 51 und 52 sind über die Bolzen 55 und 56 sowie eine Schraube 58 des Spannelements 20 in Längsschlitzen 60, 61 und 62, 63 im Lagerbock 64 mit den Seitenwänden 64A bzw. 64B verschiebbar gelagert (Höhenverstellung). Die Längsschlitze 62 und 63 dienen gleichzeitig zur Aufnahme des Spannelements 20, das in der weiter oben beschriebenen Weise mit Druckluft arbeitet.

Eine weitere Ausführungsform der höhenverstell- und schwenkbaren Lenksäule ist in den Fig. 7 und 8 beschrieben. Ausgehend von den Fig. 5 und 6 sind die äußeren Führungs bleche 65, 66 über Wälzlager 67, 68 und 70, 71 in zwei U- förmigen Führungsschienen 72, 73 des Lagerbocks 74 axial verschieblich gelagert. Zusätzlich zu den U-förmigen Füh rungsschienen 72, 73 weisen die Seitenwände 74A und 74B des Lagerbocks 74 zwei Längsschlitze 75, 76 auf, die parallel zu den Führungsschienen 72, 73 verlaufen. Diese Längs schlitze 75, 76 dienen der Aufnahme des Spannelements 20.

Bezugszeichenliste

1 Lenksäule
2 Stummel
3 Teleskopwelle
4 oberes Kreuzgelenk
4A Kreuzgelenk-Mittelpunkt
5 Führungsblech
6 Führungsblech
7 Lagerbock
7A Seitenwand
7B Seitenwand
8 Wälzlager
10 Wälzlager
11 Bolzen
12 Bolzen
13 Führungsschiene
14 Führungsschiene
15 Längsschlitz
16 Längsschlitz
17 Querschlitz
18 Querschlitz
19 Schraube
20 Spannelement
21 Druckfeder
22 Konusring
23 Schrägfläche
24 Schrägfläche
25 Klemmkörper
26 Kolben
27 Fortsatz
28 Spannbuchse
30 Stange
31 Schwenkachse (horizontale Achse)
41 Lenksäule
42 Führungsblech
43 Führungsblech
44 Querschlitz
45 Querschlitz
47 Kreuzgelenk
47A Achse
48 Bohrung
50 Bohrung
51 äußeres Führungsblech
52 äußeres Führungsblech
53 Bolzen
54 Bolzen
55 Bolzen
56 Bolzen
58 Schraube
60 Längsschlitz
61 Längsschlitz
62 Längsschlitz
63 Längsschlitz
64 Lagerbock
64A Seitenwände
64B Seitenwände
65 Führungsbleche
66 Führungsbleche
67 Wälzlager
68 Wälzlager
70 Wälzlager
71 Wälzlager
72 Führungsschiene
73 Führungsschiene
74 Lagerbock
74A Seitenwände
74B Seitenwände
75 Längsschlitz
76 Längsschlitz
"a" Abstand
H Höhenverstellweg
S Schwenkwinkel

Claims

1. Lenkeinrichtung zur vertikalen und axialen Ein stellung der Lage des Lenkrades in einem Kraftfahrzeug, mit einer Lenkspindel, die an einem fahrzeugfesten Teil axial verschiebbar und über eine horizontale Achse schwenkbar gelagert sowie über ein Spannelement in der gewünschten Position festklemmbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) an der Lenksäule (1) sind zwei Führungsbleche (5, 6) befestigt, die an einem Lagerbock (7) mit der Lenksäu le (1) um die horizontale Achse (31) schwenkbar gehal ten sind;
b) der Lagerbock (7) hat die Form eines U-förmig geboge nen Bleches mit zwei Seitenwänden (7A, 7B);
c) die Seitenwände (7A, 7B) des Lagerbocks (7) umgreifen die Führungsbleche (5, 6) und haben an ihrem unteren Ende Längsschlitze (15, 16) und die Führungsbleche korrespondierende Querschlitze (17, 18), durch welche ein Spannelement (20) greift.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch folgende Merkmale:

a) zwischen dem Lagerbock (64) und den an der Lenk säule (41) festen Führungsblechen (42, 43) sind zwei weitere äußere Führungsbleche (51, 52) angeordnet;
b) die äußeren Führungsbleche (51, 52) sind schwenkbar um eine Achse (47A), die im Kreuzungs-Mittelpunkt einer Kreuzgelenkwelle (47) liegt;
c) die Achse (47A) bildet zugleich die Achse der Radius- Mittelpunkte der Querschlitze (44, 45) in den Füh rungsblechen (42, 43);
d) an den äußeren Führungsblechen (51, 52) sind in Längs schlitzen (60, 61) der Seitenwände (64A, 64B) des La gerbocks (64) eingreifende Bolzen (55, 56) vorgesehen und
e) die Längsschlitze (60, 61) liegen parallel, aber ver setzt zu den Längsschlitzen (62, 63) im Lagerbock (64) (Fig. 5 und 6).

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch folgende Merkmale:

a) auf der horizontalen Achse (31) sind in den Führungs blechen (5, 6) Wälzlager (8, 10) gelagert, die zur leichteren Längsverschieblichkeit in Führungsschie nen (13, 14) der Seitenwände (7A, 7B) des Lager bocks (7) abrollen und
b) die horizontale Achse (31) hat einen bestimmten Ab stand ("a") von einem Kreuzgelenk-Mittelpunkt (4A) des Kreuzgelenks (4) (Fig. 1 bis 3).

4. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, gekenn zeichnet durch folgende Merkmale:

a) die Bolzen (53, 54) liegen auf einer Achse (47A), die durch den Kreuzungs-Mittelpunkt des Kreuzgelenks (47) hindurchgeht und
b) die Bolzen (53, 54) liegen in derselben Achse (47A) wie die Radius-Mittelpunkte der Querschlitze (44, 45) (Fig. 5 und 6).

5. Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Spannelement (20) ist auf einer Schraube (19) an geordnet und umfaßt eine eine Spreizkraft aufbringende Feder (21);
b) die Feder (21) drückt über einen Konusring (22) auf die Klemmkörper (25);
c) die Klemmkörper (25) spreizen eine Spannbuchse (28) und einen an einem Kolben (26) gebildeten Fort satz (27) gegen die Führungsbleche (5, 6) und die Sei tenwände (7A, 7B) auseinander und
d) durch Beaufschlagen des Kolbens (26) werden Klemmkör per (25) für eine Neueinstellung der Lenkeinrichtung entspannt (Fig. 4).

6. Lenkeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Kolben (26) des Spann elements (20) pneumatisch betätigbar ist.

7. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, gekenn zeichnet durch folgendes Merkmal:
die äußeren Führungsbleche (65, 66) sind über Wälz lager (67, 68 bzw. 70, 71) in Führungsschienen (72, 73) des Lagerbocks (74) axial verschiebbar gelagert (Fig. 7 und 8).

8. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Lagerbock (7) als Tief ziehteil ausgeführt ist (Fig. 1).

9. Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß in die Teles kopwelle (3) eine Gasdruckfeder eingebaut ist (Fig. 1).