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Title:
FIXING ELEMENT FOR A STEERING COLUMN AND STEERING COLUMN FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/069224
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a fixing element (5) for a clamping device (4) of a steering column (1) of a motor vehicle, which fixing element (5) has two functional elements (53, 54) and a connecting body (51). In order to provide an improved fixing element (5) and a steering column with an improved fixing element, according to the invention the connecting body (51) is formed from plastic, which is securely connected to the functional elements (53, 54), wherein at least one functional element (53, 54) consists of a material other than the plastic of the connecting body (51).

Inventors:
DE BELLIS, Valerio (Tannenfeldstr. 16, 6812 Meiningen, A-6812, AT)
HUBER, Sebastian (Dums 7, 6811 Göfis, 6811, AT)
Application Number:
EP2017/075633
Publication Date:
April 19, 2018
Filing Date:
October 09, 2017
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP PRESTA AG (Essanestraße 10, 9492 Eschen, 9492, LI)
THYSSENKRUPP AG (ThyssenKrupp Allee 1, Essen, 45143, DE)
International Classes:
B62D1/184
Domestic Patent References:
WO2011063891A12011-06-03
Foreign References:
EP2431257A12012-03-21
DE102012102556B32013-06-27
EP2383165A22011-11-02
DE102011000319B32012-05-24
DE102008034807B32009-10-01
DE102014101631B32015-06-25
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (ThyssenKrupp Allee 1, Essen, 45143, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1 . Fixierelement (5) für eine Spanneinrichtung (4) einer Lenksäule (1 ) eines Kraftfahrzeugs, welches mindestens zwei Funktionselemente (53, 54, 55) und einen Verbindungskörper (51 ) aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Verbindungskörper (51 ) aus Kunststoff ausgebildet ist, welcher mit den Funktionselementen (53, 54, 55) fest verbunden ist, wobei mindestens ein Funktionselement (53, 54, 55) aus einem anderen Material als der Kunststoff des Verbindungskörpers (51 ) besteht.

2. Fixierelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskörper (51 ) stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit den Funktionselementen (53, 54, 55) verbunden ist.

3. Fixierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskörper (51 ) als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet ist.

4. Fixierelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Funktionselement (53, 54, 55) zumindest teilweise von dem Kunststoff des Verbindungskörpers (51 ) umspritzt ist.

5. Fixierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Funktionselement (53, 54, 55) aus einem metallischen Material, einem Sintermaterial, einem keramischem Material, einem Polymermaterial und/oder einem Verbundmaterial ausgebildet ist.

6. Fixierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionselement als Druckscheibe (53) ausgebildet ist, welches eine längs einer Spannachse (S) durchgehende Öffnung (52) aufweist.

7. Fixierelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskörper (51 ) in einem die Druckscheibe (53) umschließenden Bereich zumindest ein Dämpfungselement (532) aufweist.

8. Fixierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionselement ein Arretierelement (54) aufweist.

9. Fixierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionselement ein Federelement (542) aufweist.

10. Fixierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskörper (51 ) zumindest ein Führungselement (56) aufweist.

1 1. Fixierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionselement (54) zumindest ein Befestigungselement (543) aufweist.

12. Lenksäule (1 ) für ein Kraftfahrzeug, umfassend:

eine Trageinheit (2), die mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, eine Stelleinheit (3) mit einer Manteleinheit (32), in der eine Lenkspindel (31 ) um ihre

Längsachse (L) drehbar gelagert ist,

eine Spanneinrichtung (4), die in Fixierstellung die Stelleinheit (3) im Normalbetrieb relativ zur Trageinheit (2) festlegt und die in Freigabestellung eine Verstellung der Stelleinheit (3) relativ zur Trageinheit (2) zumindest in Längsrichtung parallel zur Längsachse (L) oder in Höhenrichtung (H) quer zur Längsachse (H) freigibt, wobei die Spanneinrichtung (4) ein Betätigungselement (41 ) aufweist und ein damit zusammenwirkendes Spanngetriebe (43, 53), welches eine Betätigung des Betätigungselements (41 ) in einen quer zur Längsachse (L) gerichteten Klemmhub zur Ver- spannung der Trageinheit (2) mit der Stelleinheit (3) umsetzt, und

die Spanneinrichtung (4) ein Fixierelement (5) umfasst, welches in Fixierstellung die Trageinheit (2) und die Stelleinheit (3) miteinander verbindet, und mindestens zwei Funktionselemente (53, 54) und einen Verbindungskörper (51 ) aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Verbindungskörper (51 ) aus Kunststoff ausgebildet ist, welcher mit den Funktionselementen (53, 54, 55) fest verbunden ist, wobei mindestens ein Funktionselement (53, 54, 55) aus einem anderen Material als der Kunststoff des Verbindungskörpers (51 )besteht.

Description:
Fixierelement für eine Lenksäule und Lenksäule für ein Kraftfahrzeug Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Fixierelement für eine Spanneinrichtung einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs, welches mindestens zwei Funktionselemente und einen Verbindungskörper aufweist.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug.

Zur Anpassung der Lenkradposition an die Sitzposition des Fahrers eines Kraftfahrzeugs sind verstellbare Lenksäulen in unterschiedlichen Ausführungsformen im Stand der Technik bekannt. Eine Höhenverstellung des am hinteren Ende der Lenkspindel angebrachten Lenkrads kann durch die Einstellung der Neigung der Lenksäule vorgenommen werden, zur Einstellung des Abstands kann eine teleskopartige Längsverstellung in Richtung der Lenksäulen-Längsachse relativ zur Fahrzeugkarosserie erfolgen.

An der Fahrzeugkarosserie ist eine Trageinheit der Lenksäule, auch als Konsole bezeichnet, fest angebracht. Die Lenkspindel ist in einem Mantelrohr der Stelleinheit um ihre Längsachse drehbar gelagert; das Mantelrohr kann in einer Manteleinheit, auch als Führungskasten bezeichnet, in Richtung der Längsachse verstellbar aufgenommen sein. Die Festlegung der Stelleinheit an der Trageinheit kann mittels einer Spanneinrichtung erfolgen, die wahlweise in Fixierstellung oder Freigabestellung gebracht werden kann. In Fixierstellung wird durch ein Betätigungselement über ein Spanngetriebe ein Klemmhub erzeugt und dadurch eine Klemmkraft auf die Trageinheit ausgeübt. Dadurch wird die Manteleinheit der Stelleinheit mit der Trageinheit verspannt, beispielsweise zwischen zwei gegeneinander zusammengedrückte Seitenwangen eingeklemmt, so dass die Höhenposition der Manteleinheit quer zur Längsachse festgelegt ist. Durch die dabei ausgeübte Klemmkraft wird das innere Mantelrohr, in dem die Lenkspindel drehbar gelagert ist und welches längsverschieblich teleskopier- bar in der Manteleinheit aufgenommen ist, in der ein äußeres Mantelrohr bildenden Manteleinheit eingespannt, so dass in Fixierstellung die axiale Längsposition der Lenkspindel ebenfalls fixiert ist. Wird die Spanneinrichtung durch entgegengesetzte Betätigung in die Freigabestellung gebracht, wird die Klemmkraft aufgehoben und die Stelleinheit ist in Höhenrichtung relativ zur Trageinheit verstellbar, und das Mantelrohr ist in der Manteleinheit in Längsrichtung teleskopierend verstellbar. Das Spanngetriebe weist ein Fixierelement auf, welches als Funktionselement eine Druckscheibe umfasst, die bei Betätigung eines Betätigungselements, beispielsweise der Drehung eines Spannbolzens, die Manteleinheit zwischen den Seitenwangen der Trageinheit festklemmt. Die Druckscheibe kann, wie beispielsweise in der DE 10 2008 034 807 B3 oder der DE 10 2014 101 631 B3 beschrieben, als Kulissen- oder Nockenscheibe ausgebildet sein, welche drehfest an der Seitenwange der Trageinheit abgestützt ist. Auf dem Spannbolzen ist eine Hubscheibe, in den genannten Beispielen eine Nockenscheibe mit einer zur Druckscheibe komplementären Nockenkontur befestigt, welche bei der relativen Drehung auf den Nocken der Druckscheibe entlanggleitet und dadurch einen axialen Hub in Richtung des Spannbolzens zwischen den beiden Nockenscheiben bewirkt. Der Spannbolzen stützt sich an der einen Seitenwange in axialer Richtung ab, so dass durch den Hub die Druckscheibe von außen gegen die andere Seitenwange angedrückt wird, wodurch die Stelleinheit in Höhen- und Längsrichtung zwischen den beiden Seitenwangen eingeklemmt und somit fixiert wird. Alternativ zu den genannten Nockenscheiben kann das Spanngetriebe andere Getriebeelemente zur Realisierung eines Hubgetriebes aufweisen, wie beispielsweise im Stand der Technik bekannte Rampen oder Aufnahmen für Wälzkörper oder Kippstifte. Die Hubscheibe und die Druckscheibe weisen dann jeweils entsprechend geeignete Getriebeelemente auf.

Die Druckscheibe sorgt durch die Übertragung der Klemmkraft auf die Seitenwange für eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Trageinheit und Stelleinheit und zwischen in Längsrichtung verstellbaren Mantelrohren der Manteleinheit. Um insbesondere die im Crashfall auftretenden hohen Kräfte, die durch den Aufprall eines Körpers auf das Lenkrad in die Lenkspindel eingeleitet werden, sicher abfangen zu können, ist es bekannt, die an dem Fixierelement nicht nur die Druckscheibe, sondern weitere Funktionselemente anzubringen, beispielsweise ein Arretierelement. Ein derartiges Arretierelement kann beispielsweise Formschlussmittel aufweisen, welche in Fixierstellung formschlüssig in ein korrespondierendes Eingriffselement an der Trageinheit eingreifen, um eine in Höhenrichtung wirkende Formschlussverbindung zwischen Trageinheit und Stelleinheit zu erzeugen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Arretierelement in Fixierstellung in ein an dem inneren Mantelrohr angebrachtes Eingriffselement formschlüssig eingreifen, um über das Fixierelement eine in Längsrichtung wirkende Formschlussverbindung zwischen der Trageinheit und der Stelleinheit zu bewirken. Zwischen dem Eingriffselement und dem inneren Mantelrohr kann, wie in der genannten DE 10 2008 034 807 B3 gezeigt, eine Energieabsorptionseinrichtung angeordnet sein, welche im Crashfall kinetische Energie beim Zusammenschieben der Manteleinheit absorbiert. Aus der DE 10 2008 034 807 B3 ist es bekannt, das Fixierelement mit den Funktionselementen Druckscheibe und Arretierelement, die über einen Verbindungskörper miteinander verbunden sind, einteilig auszubilden. Aufgrund der Belastungen, die insbesondere im Crashfall auftreten können, ist im Stand der Technik eine einstückige Ausbildung als Sinterteil beschrieben. Diese Ausführung ist zwar funktionssicher, aber massiv und relativ schwer. Die Kulissenscheibe der Druckscheibe kann nach diesem Stand der Technik zwar auch separat ausgebildet sein, wodurch jedoch der Montageaufwand erhöht wird. Das aus der DE 10 2014 101 631 B3 bekannte Fixierelement hat ebenfalls einen zusammen mit der Druckscheibe einteilig ausgebildeten Verbindungskörper mit den genannten Nachteilen. An dem Verbindungskörper kann als weiteres Funktionselement ein separates Federelement angebracht sein zur federnden Abstützung eines Arretierelements, welches als separates Bauteil ausgebildet ist. Entsprechend ist diese bekannte Ausführung ebenfalls schwer und überdies aufwendig in der Herstellung und Montage.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Fixierelement und eine Lenksäule mit einem verbesserten Fixierelement anzugeben, welches verbesserte Herstellungs- und Betriebseigenschaften hat.

Darstellung der Erfindung

Zur Lösung der vorgenannten Problematik wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Verbindungskörper aus Kunststoff ausgebildet ist, welcher mit den Funktionselementen fest verbunden ist, wobei mindestens ein Funktionselement aus einem anderen Material als der Kunststoff des Verbindungskörpers besteht.

Ein erfindungsgemäßes Fixierelement umfasst mindestens zwei Funktionselemente, beispielsweise eine Druck- oder Kulissenscheibe als Teil einer Hubmechanik, beispielsweise eine Nockenscheibe mit axial vorstehenden Nocken, und mindestens ein weiteres Funktionselement, beispielsweise ein Arretierteil mit Formschlussmitteln, die durch den aus Kunststoff bestehenden Verbindungskörper miteinander verbunden sind, bevorzugt über eine feste, unlösbare Verbindung.

Die Funktionselemente können jeweils aus einem Material gefertigt sein, welches in Hinblick auf die funktionalen Betriebsanforderungen der jeweiligen Funktion optimiert ist. Beispielsweise kann eine Druck- oder Kulissenscheibe aus einem metallischen Sintermaterial gefertigt sein, welches eine präzise Formgebung und effiziente Fertigung ermöglicht. Ein Funktionselement wie beispielsweise ein Arretierelement, Befestigungselement, Halteelement oder dergleichen kann aus einem an die Anforderungen angepassten Material bestehen, welches unabhängig von dem Material anderer Funktionselemente, wie beispielsweise der Druckscheibe ausgewählt werden kann. Beispielsweise können Blechformteile eingesetzt werden, beispielsweise aus Stahlblech, die als Press-, Stanz- und/oder Biegeteile funktional optimiert und kostengünstig bereitgestellt werden können. Dadurch, dass die Funktionselemente aus unterschiedlichen Materialien bestehen können, können die spezifischen Anforderungen, die sich aus den jeweiligen Funktionen ergeben, durch die Auswahl eines geeigneten Werkstoffs besonders gut erfüllt werden. Durch die Verbindung des Verbindungskörpers mit den unterschiedlichen Funktionselementen wird ein Fixierelement in Form eines einteiligen Verbundoder Hybridbauteils geschaffen, so dass entsprechend die Montage des Fixierelements an der Lenksäule gegenüber mehrteiligen Anordnungen vereinfacht wird.

Der aus Kunststoff bestehende Verbindungskörper ermöglicht eine leichte und kostengünstige Bauweise. Bevorzugt kann der Verbindungskörper als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet sein, welches eine freie Formgestaltung und eine effiziente Produktion ermöglicht. Zumindest zwei Funktionselemente sind zur Bildung eines Hybrid- oder Verbundbauteils fest und unlösbar mit dem Kunststoff verbunden, wobei als Kunststoff thermoplastische Polymere eingesetzt werden, die im Spritzgussverfahren verarbeitet werden können. Der Kunststoff ist bevorzugt als faserverstärkter Kunststoff ausgebildet. Es ist ebenfalls denkbar und möglich, dass der Verbindungskörper nicht nur die aus anderen Materialen bestehenden Funktionselemente miteinander verbindet, sondern dass einstückig aus dem Kunststoff Funktionselemente an dem Verbindungskörper ausgebildet sind, beispielsweise Handhabungs-, Montage-, Führungselemente oder dergleichen, deren zu erwartende Beanspruchung durch den Kunststoff des Verbindungskörpers aufgenommen werden kann.

Der Verbindungskörper kann stoffschlüssig mit den Funktionselementen verbunden sein. Eine unlösbare stoffschlüssige Verbindung kann durch ein thermisches Fügeverfahren realisiert werden, bei dem der Kunststoff des Verbindungselements an den Fügeflächen in an- oder aufgeschmolzenem Zustand mit der Oberfläche eines Funktionselements in Kontakt gebracht wird. Alternativ oder zusätzlich kann Klebstoff oder Haftvermittler zwischen die Fügeflächen eingebracht werden.

Alternativ oder zusätzlich kann der Verbindungskörper formschlüssig mit den Funktionselementen verbunden sein. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Verbindungskörper und ein Funktionselement ineinander eingreifen oder einander umgreifen, so dass das jeweilige Funktionselement durch den dabei ausgebildeten Formschluss formschlüssig fest an dem Verbindungskörper gehalten wird. Die Fertigung des Verbindungselements im Kunststoff-Spritzguss ermöglicht, dass die Funktionselemente zumindest teilweise von dem Kunststoff des Verbindungskörpers umspritzt sind. Zur Umspritzung werden die Funktionselemente während des Spritzgussvorgangs an den Fügeflächen mit der Kunststoffschmelze in Kontakt gebracht, so dass dort nach dem Auskühlen eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungskörper und dem jeweiligen Funktionselement gebildet wird. Bevorzugt kann ein Funktionselement durch das Umspritzen teilweise oder vollständig von dem Kunststoff umschlossen oder eingeschlossen werden, so dass es ganz oder teilweise formschlüssig in den Verbindungskörper eingebettet ist. Dadurch wird eine besonders haltbare unlösbare Verbindung realisiert. Das Umspritzen kann mit geringem Fertigungsaufwand bewerkstelligt werden, indem die Funktionselemente vor dem Einspritzen der Kunststoffschmelze in der Spritzgussform positioniert werden.

Die Funktionselemente können im Prinzip aus beliebigen Materialien ausgebildet sein, beispielsweise einem metallischen Material, einem Sintermaterial, einem keramischem Material, einem Polymermaterial (Duroplast, Thermoplast) und/oder Verbundmaterialien.

In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass ein Funktionselement als Druckscheibe ausgebildet ist, welches eine längs einer Achse durchgehende Öffnung aufweist, die auf einer axialen Seite (Stirnseite) Getriebeelemente aufweist und wobei die andere axiale Seite (Stirnseite) eine Andruckseite aufweist. Die Druckscheibe bildet einen Teil des Hubgetriebes der Spannvorrichtung und ist im Wesentlichen als Ringscheibe geformt, deren Öffnung von dem Spannbolzen quer zur Längsachse der Stelleinheit der Lenksäule durchsetzt wird. Mit ihrer Andruckseite, dies ist die von außen gegen die Trageinheit gerichtete Stirnseite, stützt sich die Druckscheibe von außen gegen die eine Seitenwange der Trageinheit ab. Die andere, der Seitenwange abgewandte Stirnseite weist Getriebeelemente eines Axial-Hubgetrie- bes wie Nocken, Rampen oder Aufnahmen für Wälz- oder Kippelemente auf, die mit entsprechenden Gegenelementen einer axial dagegen anliegenden Hubscheibe zusammenwirken, die drehfest an dem Spannbolzen angebracht ist. Die Druckscheibe kann beispielsweise als metallisches Sinter- oder Pressteil ausgebildet sein, welches die beim Fixieren der Lenksäule auf die Getriebeelemente, beispielsweise die Nocken, ausgeübten Spannkräfte sicher aufnehmen und zur Verklemmung der Stelleinheit übertragen kann.

Die Druckscheibe kann als Nockenscheibe ausgebildet sein, bei der die Getriebeelemente axiale Nocken umfassen, die auf der Seite der Druckscheibe vorstehen, welche der Trageinheit abgewandt ist. Eine derartige Druckscheibe kann vollständig vom Kunststoff des Verbindungskörpers umspritzt sein, oder zumindest im Bereich der Getriebeelemente. Es kann beispielsweise vorteilhaft sein, dass die Nocken auf ihren mit der Hubscheibe zusammenwirkenden Nockenflächen ganz oder teilweise mit dem Kunststoff beschichtet sind. Dadurch kann die Gleitreibung zwischen den aufeinander gleitenden Nockenkonturen des Hubgetriebes gezielt vorgegeben werden und gute akustische Eigenschaften erreicht werden.

Es kann vorgesehen sein, dass der Verbindungskörper in einem die Druckscheibe umschließenden Bereich zumindest ein Dämpfungselement aufweist. Ein aus dem Kunststoff ausgebildetes Dämpfungselement kann in einem Bereich der Druckscheibe angeordnet sein, der beim Betätigen der Spannvorrichtung durch Drehung des Spannbolzens relativ zu einer Gegenfläche der Hubscheibe bewegt wird. Das Dämpfungselement befindet sich beispielsweise in einem Reibspalt zwischen der mit dem Betätigungselement verbundenen Hubscheibe und der Druckscheibe und sorgt durch seine Abmessungen und Formgebung für eine mechanische Bremsung bzw. Dämpfung der Relativbewegung zwischen Hubscheibe und Druckscheibe. Dadurch wird die Drehung des Spannbolzens gebremst, d.h. gedämpft, so dass der auf dem Spannbolzen angebrachte Betätigungshebel beim Betätigen der Spannvorrichtung zum Feststellen oder Lösen der Lenksäule ruckfrei und geschmeidig bewegt wird, d.h. ein Stick-Slip-Verhalten vermieden wird. Ein Dämpfungselement kann beispielsweise mindestens einen Dämpfungsvorsprung aufweisen, der im Bereich der Nockenkontur eines Nockens angeordnet ist und von Gleitfläche des Nockens vorsteht.

Besonders vorteilhaft ist es, dass ein Funktionselement ein Arretierelement aufweist. Ein Arretierelement dient dazu, in verspannten Zustand bei fixierter Lenksäule die Stelleinheit relativ zur Trageinheit zu arretieren. Konkret wird kann dies dadurch erreicht werden, dass das Arretierelement das Fixierelement an der Trageinheit arretiert, und zusätzlich oder alternativ die Stelleinheit mit dem Fixierelement fixiert.

Ein als Arretierelement ausgebildetes Funktionselement kann bevorzugt ein von dem Verbindungskörper vorstehendes Formschlusselement aufweisen. Ein derartiges Formschlusselement kann beispielsweise eine Verzahnung aufweisen, die seitlich aus dem Verbindungskörper vorsteht, sich in Höhenrichtung quer zur Längsachse der Lenksäule und quer zur Spannachse erstreckt, und die mit einer Gegenverzahnung auf der Außenseite einer Seitenwange der Trageinheit in Eingriff gebracht werden kann. Das Arretierelement kann zu diesem Zweck als Zahnlamelle ausgebildet sein, die plattenformig ausgebildet ist und sich senkrecht zur Spannachse erstreckt. Die Zahnlamelle parallel zur Stirnseite einer Druckplatte angeordnet sein und kann vorzugsweise als Press-Stanzteil aus Stahlblech gefertigt sein. Eine entlang eines Rands ausgebildete Verzahnung kann aus dem Kunststoff des Verbindungskörpers frei vorstehen. Ein Arretierelement kann zusätzlich oder alternativ ein Reibschlusselement aufweisen, um eine kraft- oder reibschlüssige Fixierung zu bewirken.

Eine Bauform eines Arretierelements kann Formschlusselemente aufweisen, welche durch Ausnehmungen in der Trageinheit und der Manteleinheit in korrespondierende Formschlusselemente an dem Mantelrohr eingreifen können. Die Formschlusselemente können korrespondierende Verzahnungen aufweisen, welche zur Bildung eines in Richtung der Längsachse wirksamen Formschlusses in Eingriff gebracht werden können, welcher eine Fixierung des Mantelrohrs der Stelleinheit relativ zur Trageinheit in Längsrichtung bewirkt. Das Arretierelement kann als Zahnstein mit einer Verzahnung ausgebildet sein, und das Formschlusselement an dem Mantelrohr als Zahnplatte mit einer korrespondierenden Gegenverzahnung, mit der die Verzahnung des Zahnsteins durch Bewegung des Fixierelementes in Achsrichtung des Spannbolzens, längs der Spannachse beim Verspannen in Eingriff gebracht werden kann. Dadurch wird eine formschlüssige Fixierung des Mantelrohrs in Längsrichtung relativ zum Fixierelement bewirkt, welches sich seinerseits in Längsrichtung an der Seitenwange der Trageinheit abstützt, so dass das Mantelrohr und damit die Stelleinheit in Richtung der Längsachse relativ zur Trageinheit arretiert wird.

Ein Funktionselement kann ein Federelement aufweisen. Ein derartiges Federelement kann beispielsweise als biegeelastischer Federabschnitt ausgebildet sein, welcher mit einem Arretierelement verbunden sein kann. An dem Federabschnitt kann beispielsweise ein Fom- schlusselement relativ zum Verbindungskörper federnd angebracht sein. Durch die Federkraft kann beispielsweise eine Verzahnung des Formschlusselements in Eingriffsrichtung gegen ein korrespondierendes Formschlusselement federbelastet werden. Dadurch kann ein sicheres Ineinandergreifen der Formschlusselemente erreicht werden, wenn diese beim Fixieren in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung aufeinander treffen. Unter der Zahn-auf-Zahn-Stel- lung ist jene Stellung des einen Formschlusselements zum korrespondierenden Formschlusselement zu verstehen, bei der die Zahnköpfe des Formschlusselements und des korrespondierenden Formschlusselements so zusammenwirken, dass das Formschlusselement nicht in Eingriff mit dem korrespondierenden Formschlusselements gebracht werden kann, da die Zähne mit ihren Zahnspitzen gegeneinander liegen. Durch die wirkende Federkraft gelangt die Formschlussverbindung spätestens dann sicher in Eingriff, wenn die Formschlusselemente minimal gegeneinander bewegt werden, beispielsweise durch Vibrationen, oder wenn eine Relativbewegung von Zahnstein und Zahnplatte im Crashfall auftritt. Das Federelement kann beispielsweise durch einen Verbindungsabschnitt realisiert werden, der sich von einem Arretierelement erstreckt. In einem von dem Arretierelement abstehenden Endbereich kann ein Formschlusselement, beispielsweise ein Zahnstein, relativ zum Verbindungskörper an dem Fixierelement federnd gehalten werden.

Es kann vorgesehen sein, dass der Verbindungskörper zumindest ein Führungselement aufweist. Ein Führungselement kann beispielsweise ein Vorsprung zum Eingriff in ein Langloch in der Seitenwange der Trageinheit sein, welches sich quer zur Längsachse in Höhenrichtung erstreckt und von dem Spannbolzen durchsetzt wird. Der Vorsprung kann aus dem Kunststoff einstückig mit dem Verbindungskörper ausgebildet sein, bevorzugt wenn dieser als Kunststoff-Spritzgussteil gefertigt ist. Durch den oder die Vorsprünge wird das Fixierelement bei einer Höhenverstellung in dem Langloch geführt, wobei vorteilhaft ist, dass der Kunststoff leicht in dem Langloch der üblicherweise aus Stahlbech oder Druckguss gefertigten Trageinheit gleitet. Alternativ oder zusätzlich kann ein Führungselement aus einem anderen Material bestehen, welches mit dem Kunststoff des Verbindungskörpers verbunden ist.

Dadurch, dass ein Funktionselement zumindest ein Befestigungselement aufweist, kann in vorteilhafter Weise einfach ein weiteres Bauteil an dem Fixierelement befestigt werden. Beispielsweise kann so an einem Funktionselement ein zusätzliches Arretier-, Führungs-, Halte- , Dämpfungselement oder dergleichen befestigt 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 perspektivischen Darstellung,

Figur 2 die Lenksäule gemäß Figur 1 in teilweise auseinander gezogenem Zustand,

Figur 3 ein erfindungsgemäßes Fixierelement in perspektivischer Darstellung,

Figur 4 das Fixierelement gemäß Figur 3 in einer zweiten perspektivischen Ansicht,

Figur 5 das Fixierelement gemäß Figur 3 in einer stirnseitigen Frontalansicht,

Figur 6 ein Schnitt A-A durch das Fixierelement gemäß Figur 5,

Figur 7 eine Explosionsdarstellung des Fixierelements gemäß Figuren 3 bis 6. Ausführungsformen der Erfindung

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

Figuren 1 und 2 zeigen in perspektivischer Ansicht schräg von hinten (bezogen auf die Fahrtrichtung eines nicht gezeigten Fahrzeugs) eine Lenksäule 1 , die eine Trageinheit 2 aufweist. Zur Verbindung mit der Karosserie eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs umfasst die Trageinheit 2 Befestigungsmittel 21 . Von der Trageinheit 2 erstrecken sich einander gegenüberliegende Seitenwangen 22 und 23.

Eine Stelleinheit 3 umfasst eine Lenkspindel 31 , die um eine Längsachse L drehbar in einem inneren Mantelrohr 32 gelagert ist. Das Mantelrohr 32 in Richtung der Längsachse L längsverschiebbar in einer äußeren Manteleinheit 33 aufgenommen, wie schematisch mit einem Doppelpfeil angedeutet ist. Am bezogen auf die Fahrtrichtung hinterem Ende weist die Lenkspindel einen Befestigungsabschnitt 34 zur drehfesten Anbringung eines nicht dargestellten Lenkrads auf.

Die Manteleinheit 33 ist um eine Schwenkachse 24, die quer zur Längsachse L liegt, an der Trageinheit 2 schwenkbar gelagert. Dadurch kann die Stelleinheit 3 zur Einstellung der Höhenposition des Lenkrads zwischen den Seitenwangen 22 und 23 relativ zur Trageinheit in Höhenrichtung H auf und ab bewegt werden, wie mit einem Doppelpfeil angedeutet.

Eine Spanneinrichtung 4 ist ausgebildet, um die Stelleinheit 3 wahlweise in Fixierstellung relativ zur Trageinheit 2 zu verspannen oder in Freigabestellung eine Verstellung in Richtung der Längsachse L und/oder in Höhenrichtung H zu ermöglichen.

Die Spanneinrichtung 4 weist als Betätigungselement einen Spannbolzen 41 auf, der sich auf einer Spannachse S quer zur Längsachse L durch Langlöcher 25 in den einander gegenüberliegenden Seitenwangen 22 und 23 erstreckt. Die Langlöcher 25 sind in Höhenrichtung H ausgedehnt. An einem Ende des Spannbolzens 41 ist ein Betätigungshebel 42 drehfest abgebracht, während das andere Ende drehbar, aber zugfest an der Seitenwange 23 gelagert ist. Mit dem Betätigungshebel 42 ist eine Hubscheibe 43 drehfest verbunden, welche als Nockenscheibe ausgebildet ist mit in Achsrichtung des Spannbolzens 41 , d.h. der Spannachse S stirnseitig axial von außen gegen die Seitenwange 22 vorstehenden Nocken.

Auf dem Spannbolzen 41 ist zwischen der Hubscheibe 43 und der Außenseite der Seitenwange 22 ein erfindungsgemäßes Fixierelement 5 angeordnet, welches in den Figuren 3 bis 7 einzeln im Detail dargestellt ist.

Das Fixierelement 5 weist einen Verbindungskörper 51 auf, der als Kunststoff-Spritzgussteil aus Kunststoff ausgebildet ist, bevorzugt aus einem thermoplastischen Polymer. Eine Öffnung 52 erstreckt sich in Richtung der Spannachse S durch das Fixierelement 5 hindurch, durch die, wie in Figur 2 erkennbar, der Spannbolzen 41 hindurchgeführt ist.

Das Fixierelement 5 weist eine als Nockenscheibe ausgebildete Druckscheibe 53 auf. Diese hat eine kreisscheibenförmige Grundform und ist koaxial zur Öffnung 52 angeordnet. Auf ihrer axialen Stirnseite, die im zusammengebauten Zustand in Richtung der Spannachse S der Hubscheibe 43 zugewandt ist, weist die Druckscheibe 53 axial vorstehende Nocken 531 auf. Die Nocken 531 wirken mit den korrespondierenden Nocken der an dem Betätigungshebel 42 angebrachten Hubscheibe 43 zur Bildung eines Hubgetriebes zusammen. Zur Fixierung wird der Spannbolzen 41 mittels des Betätigungshebels 42 oder alternativ mittels eines nicht dargestellten motorischen Antriebs um die Spannachse S gedreht. Das Fixierelement 5 ist bezüglich Drehung um die Spannachse S fest an der Seitenwange 22 gehaltert. Dadurch führen die Hubscheibe 43 und die Druckscheibe 53 einen relativen Hub in Richtung der Spannachse S aus, so dass die Druckscheibe 53 und damit das Fixierelement 5 quer zur Längsachse L von außen gegen die Seitenwange 22 angepresst wird. Dadurch wird die Manteleinheit 33 und damit die Stelleinheit 3 zwischen den Seitenwangen 22 und 23 eingespannt bzw. eingeklemmt.

Erfindungsgemäß besteht die Druckscheibe 53 aus einem anderen Material als der Kunststoff des Verbindungskörpers 51 , beispielsweise aus einem metallischen Sinterwerkstoff, der zur Aufnahme der beim Verspannen auftretenden Kräfte gut geeignet ist. Die Druckscheibe 53 bildet ein Funktionselement im Sinne der Erfindung. In der dargestellten Ausführung ist die Druckscheibe 53 dadurch stoffschlüssig fest mit dem Verbindungskörper 51 verbunden, dass sie mit dem Kunststoffmaterial umspritzt ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Druckscheibe 53 beim Spritzgießen in der Spritzgussform angeordnet wird und mit dem schmelzflüssig eingespritzten Kunststoff zumindest teilweise umschlossen und dabei an den Kontaktflächen stoffschlüssig verbunden wird. Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung in Figur 6 entnehmbar ist, bildet der Kunststoff eine Schicht 51 1 auf den Nockenflächen der Nocken 531 . Dadurch ist die Druckscheibe 53 in den Kunststoff eingebettet und somit ebenfalls formschlüssig mit dem Verbindungskörper 51 verbunden.

Das Fixierelement weist ein Arretierelement 54 auf, welches als Zahnlamelle geformt ist. Das Arretierelement 54 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet, beispielsweise aus Stahlblech oder Federblech, und steht senkrecht zur Spannachse S. An seinen äußeren, von dem Verbindungskörper vorstehenden Rändern weist das Arretierelement 54 Verzahnungen 541 auf, die sich bezüglich der Längsachse L der Lenksäule 1 in Höhenrichtung H erstrecken, wie in Figur 2 erkennbar ist. In Fixierstellung greifen die Verzahnungen 541 formschlüssig in Gegenverzahnungen 26 auf der Außenseite der Seitenwange 22 ein, so dass das Fixierelement 5 in Höhenrichtung H formschlüssig mit der Seitenwange 22 verbunden ist. Dadurch ist die über den Spannbolzen 41 mit dem Fixierelement 5 verbundene Manteleinheit 33 und dadurch die Stelleinheit 3 ebenfalls in Höhenrichtung H fixiert.

Das Arretierelement 5 ist bevorzugt als Stanz- oder Stanz-Biegeteil ausgebildet, vorzugsweise aus Stahlblech, und stellt ein Funktionselement im Sinne der Erfindung dar. Es ist mit dem Verbindungskörper 51 fest verbunden, bevorzugt wie für die Druckscheibe 53 erläutert durch Umspritzen im Kunststoff-Spritzguss. Dadurch wird eine stoffschlüssige Verbindung realisiert, die bevorzugt auch formschlüssig ist.

In der dargestellten Ausführung weist das Arretierelement 54 einen Arm 542 auf, der einen bezüglich der Spannachse S radial abstehenden Ausleger bildet. An dem freien Ende befinden sich Befestigungsmittel 543, welche im dargestellten Beispiel eine Befestigungsöffnung mit Klemmelementen umfassen.

An dem Arm 542 ist an den Befestigungsmitteln 543 ein Zahnstein 55 befestigt. Der Zahnstein 55 kann als Arretierelement mit einer Verzahnung 551 ausgebildet sein. In der Lenksäule 1 ragt der Zahnstein 55 durch das Langloch 25 und greift mit seiner Verzahnung 551 in eine Gegenverzahnung 321 einer an dem Mantelrohr 32 befestigten Zahnplatte 322 ein. Der Eingriff erfolgt beim Verspannen der Spanneinrichtung 4 in Richtung der Spannachse S. Dadurch wird eine formschlüssige Fixierung des Mantelrohrs 32 in Längsrichtung L relativ zum Fixierelement 5 bewirkt, welches sich seinerseits in Längsrichtung L an der Seitenwange 22 der Trageinheit 2 abstützt, so dass das Mantelrohr 32 in Richtung der Längsachse L relativ zur Trageinheit 2 arretiert ist. Der Arm 542 bildet ein biegeelastisches Federelement, an dem der Zahnstein 55 relativ zum Fixierelement 5 in Richtung der Spannachse S federnd gehaltert ist. Dadurch wird er mit seiner Verzahnung 551 federnd in Formschlusseingriff gegen die Gegenverzahnung 321 der Zahnplatte 322 angedrückt, wodurch ein sicherer Eingriff in Zahn-auf-Zahn-Stellung gewährleistet ist.

Der Zahnstein 55 kann als metallisches Sinterteil ausgebildet sein, welches stoff- und/oder formschlüssig fest mit dem Verbindungskörper 51 verbunden ist.

Auf seiner der Druckscheibe 53 axial gegenüberliegenden Stirnseite können an dem Verbindungskörper 51 Führungselemente 56 angeordnet sein. Im dargestellten Beispiel sind dies einstückig im Spritzguss herstellte, in Richtung der Spannachse S vorstehende Zapfen. Im montierten Zustand greifen die Führungselemente 56 in das Langloch 25 der Seitenwange 22 ein und bewirken eine Führung des Fixierelements 5 in Höhenrichtung H und eine gegen Verdrehung um die Spannachse S gesicherte Halterung des Fixierelements 5 an der Seitenwange 22. Die Führungselemente 56 bilden somit ebenfalls Funktionselemente, die im gezeigten Beispiel zwar aus dem Material des Verbindungskörpers 51 ausgebildet sind, wobei jedoch ebenfalls denkbar und möglich ist, diese im Sinne der Erfindung aus einem anderen Material auszubilden und mit dem Verbindungskörper 51 zu verbinden.

Auf der die Nocken 531 bedeckenden Schicht 51 1 des Verbindungskörpers 51 können Dämpfungselemente in Form von Dämpfungsvorsprüngen 532 angeordnet sein. Diese sind der im Bereich der Nockenkontur angeordnet ist und stehen von der Gleitfläche des Nockens 531 vor, so dass die Drehbewegung des Spannbolzens 41 beim Feststellen oder Lösen abgebremst bzw. gedämpft wird.

Das Fixierelement 5 ist ein leichtes, funktional optimiertes einteiliges Hybridbauteil, bei dem durch den Kunststoff des Verbindungskörpers 51 die aus anderen Materialien gefertigten Funktionselemente wie die Druckscheibe 53 und das Arretierelement 54 fest miteinander verbunden sind, vorzugsweise stoff- und/oder formschlüssig, wie beim Umspritzen mit Kunststoff. Bezugszeichenliste

1 Lenksäule

2 Trageinheit

21 Befestigungsmittel

22, 23 Seitenwangen

24 Schwenkachse

25 Langlöcher

26 Gegenverzahnung

3 Stelleinheit

31 Lenkspindel

32 Mantelrohr

321 Gegenverzahnung

322 Zahnplatte

33 Manteleinheit

34 Befestigungsabschnitt

4 Spanneinrichtung

41 Spannbolzen

42 Betätigungshebel

43 Hubscheibe

5 Fixierelement

51 Verbindungskörper

52 Öffnung

53 Druckscheibe

531 Nocken

532 Dämpfungsvorsprünge

54 Arretierelement

541 Verzahnung

542 Arm

543 Befestigungsmittel

55 Zahnstein

551 Verzahnung

L Längsachse

H Höhenrichtung

S Spannachse