Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs und ein Steer-by-wire Lenksystem mit einer derartigen Verstelleinheit.

Hintergrund der Erfindung

Bei den heutigen Lenksäulen ist das Lenkrad in der Höhe und in der Länge verstellbar angeordnet. Bei derartigen Verstellsystemen der Lenksäule müssen sich die Lenksäulengehäuseteile zueinander verschieben. Dies wird durch eine teleskopierbare Anordnung der Gehäuseteile realisiert. Hierdurch kann das Lenkrad in eine für den Fahrer passende Position gebracht werden. Neuerdings gibt es die Forderung das Lenkrad in eine Verstauposition im Armaturenbrett einzufahren.

Um einen ausreichenden Verstellweg zu erreichen, ist aus der DE 10 2015 216 326 A1 bekannt, mehrere Mantelrohre ineinander teleskopierartig verschiebbar anzuordnen. Zur Einstellung der Verstauposition können die Mantelrohre so weit zusammengeschoben werden, dass dieses weitestgehenst ineinander versenkt sind.

Um die Lenksäule schnell und sicher Verstellen zu können, ist es wesentlich, dass die Mantelrohre leichtgängig zueinander bewegt werden können, d.h. reibungsarm gleiten können. Hierbei wird oftmals auf eine Gleitlagerung zurückgegriffen. Demgegenüber steht die Anforderung einer sehr steifen Lagerung des Lenkrads, damit ein Aufschwingen des Lenkrads bei der Fahrt vermieden wird. Zu dem ist der Verfahrweg dieser Verstelleinheiten oftmals begrenzt. Die hierfür vorgesehenen Spindeln ermöglichen meist einen Verfahrweg, welcher bei weniger als 100mm liegt

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Verstelleinheit bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs, in der eine Lenkspindel um eine Längsachse drehbar gelagert ist und eine Manteleinheit aufweist, die mindestens drei, axial relativ zueinander telesko- pierbar angeordnete Mantelrohre aufweist, von denen eines ein äußeres Mantelrohr bildet, in dem mindestens ein Zwischenmantelrohr aufgenommen ist, in dem ein inneres Mantelrohr aufgenommen ist, wobei ein Motor zur Verstellung der Manteleinheit vorgesehen ist, wobei der Motor mit der Manteleinheit und einem eine Spindel aufnehmenden Gehäuse verbunden ist und wobei der Motor die Spindel betätigt.

Ein derartiger erfindungsgemäßer Aufbau ermöglicht es, dass die Spindel dazu dient, den Teleskopartigen Auszug der Manteleinheiten zu betätigen. Die Spindel begrenzt jedoch meist den Verfahrweg, da diese aus Sicherheitsgründen nicht größer als 100mm gewählt werden kann. Anhand der erfinderischen Kombination der Anordnung des Motors und Verwendung einer weiterhin kurzen Spindel, können nun vorteilhafterweise Verfahrwege der Manteleinheit größer 100mm realisiert werden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Spindel mehrteilig ausgebildet und weist mindestens eine Außenspindel, mindestens eine Zwischenspindel und mindestens eine Innenspindel auf. Bevorzugterweise sind die Außenspindel die Zwischenspindel und die Innenspindel ineinander ein- und ausfahrbar. Hierdurch wird ein teleskopartiger Aufbau der Spindel erreicht. Durch einen derartigen zweiteiligen Aufbau kann wodurch die Spindel selbst kurz ausgelegt werden und gleichzeitig große Verfahrwege ermöglichen.

Bevorzugterweise steht der Motor in Wirkverbindung mit der Zwischenspindel.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zwischenspindel und/ oder die Innenspindel als Trapezgewindespindel ausgebildet. Dabei wird die Zwischenspindel, welche als Trapezspindel ausgeführt ist, über den Motor angetrieben. Hierdurch kann eine Drehbewegung übertragen werden. Die Zwischenspindel bewegt sich axial und ist mittels einer Trapezgewindeverbindung mit der Innenspindel verbunden, welche eine entsprechende axiale Bewegung hierdurch ausführen kann. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch die Verstellgeschwindigkeit aufgrund des Trapezgewindes erhöht werden kann.

Bevorzugterweise kann die Spindel als Kugelgewindetrieb ausgebildet sein.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Innenspindel mit dem inneren Mantelrohr verbunden. Alternaive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die die Zwischenspindel mit dem äußeren Mantelrohr drehgelagert ist. Derartige Aufbauten ermöglichen es, dass der Motor keinen axialen Verfahrweg benötigt. Ferner wird anhand der Spindeln ein definiertes Ausfahren der Führungsrohre zueinander ermöglicht

Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Steer-by-wire Lenksystem mit einer Verwendung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von drei Figuren dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß einer ersten Ausführungsform in eingefahrenem Zustand,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß einer ersten Ausführungsform in ausgefahrenem Zustand, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform in eingefahrenem Zustand.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit 1 gemäß einer ersten Ausführungsform in eingefahrenem Zustand.

Die Verstelleinheit 1 weist eine Manteleinheit 2 auf, die mindestens drei, axial relativ zueinander teleskopierbar angeordnete Mantelrohre aufweist, von denen eines ein äußeres Mantelrohr 3 bildet, in dem mindestens ein Zwischenmantelrohr 4 aufgenommen ist, in dem ein inneres Mantelrohr 5 aufgenommen ist. Die Mantelrohre 3, 4, 5 werden mittels eines Motors 6 verstellt, d.h. von einem eingefahrenen Zustand (Fig. 1 ) in einen ausgefahrenen Zustand (Fig.2) verstellt. Der Motor 6 selbst ist mit der Manteleinheit 2 und einem eine Spindel 7 aufnehmenden Gehäuse 8 verbunden. Ferner ist zu erkennen, dass der Motor 6 in abgewandter Richtung eines Lenkrades 14 angeordnet ist.

Der Motor 6 betätigt ferner die Spindel 7. Die Spindel 7 dient dazu, den Teleskopartigen Auszug der Manteleinheiten 2 zu betätigen. Ferner ist die Spindel 7 mehrteilig ausgebildet und weist eine Außenspindel 9, eine Zwischenspindel 10 und eine Innenspindel 11 auf. Die Außenspindel 9, die Zwischenspindel 10 und die Innenspindel 11 sind ineinander ein- und ausfahrbar. Hierdurch wird ein teleskopartiger Aufbau der Spindel 7 erreicht. Wie aus Figur 1 und 2 zu erkennen ist, steht der Motor 6 in Wirkverbindung mit der Zwischenspindel 10.

Des Weiteren ist zu erkennen das die Spindel 7 als Kugelgewindetrieb ausgebildet ist.

Figur 2 zeigt die Verstelleinheit 1 aus Figur 1 in ausgefahrenem Zustand.

Die Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verstelleinheit 1. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen, wie in den vorangegangenen Figuren, bezeichnet. Die Beschreibung konzentriert sich lediglich auf die unterschiedliche Ausbildung.

Der Hauptunterschied liegt im Aufbau der Spindel 7. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Spindel als Trapezgewindespindel 12 ausgebildet.

Die Zwischenspindel 10, welche über einen Formschluss radial fixiert und axial verschiebbar gegenüber der Außenspindel 9 ist, wird über den Motor 6 angetrieben. Hierdurch kann eine Drehbewegung übertragen werden. Die Außenspindel 9 bewegt sich bei Drehung des Motors axial über die äußere Trapezgewindeverbindung zum Gehäuse 8 und ist mittels einer inneren Trapezgewindeverbindung mit der Innenspindel 11 verbunden, welche ebenfalls eine entsprechende axiale Bewegung hierdurch ausführen kann. Es ergibt sich dadurch ein axialer weg von: Steigung Trapezgewinde außen plus Steigung Trapezgewinde innen pro Umdrehung.

Die Zwischenspindel 10 ist über das Gehäuse axial fixiert zum äußeren Mantelrohr 3 und ist in diesem drehgelagert angebunden.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. Bezugszeichenliste

1 Verstelleinheit

2 Manteleinheit 3 äußeres Mantelrohr

4 Zwischenmantelrohr

5 inneres Mantelrohr

6 Motor

7 Spindel 8 Gehäuse

9 Außenspindel

10 Zwischenspindel

11 Innenspindel

12 T rapezgewindespindel 13 Verbindung

14 Lenkrad