Die vorliegende Erfindung betrifft eine Höhenverstelleinrichtung einer

Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Lenksäule mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.

Lenksäulen für Kraftfahrzeuge sind in vielen verschiedenen Bauformen bekannt. Allgemein üblich sind Lenksäulen, in denen eine Lenkwelle drehbar in einem Mantelrohr gelagert ist. Das Mantelrohr selbst ist in einer

Kastenschwinge axial verstellbar gelagert. Die Kastenschwinge wiederum ist an einer fahrzeugseitig zu befestigenden Konsole schwenkbar gelagert, um eine Höhenverstellung des Lenkrades zu ermöglichen.

Bei der Höhenverstellung des Lenkrades bewirkt die Gewichtskraft beim Anheben eine Gegenkraft und beim Absenken entsprechend eine Schubkraft. Dies führt zu unterschiedlichen Verstellgeschwindigkeiten und Geräuschen beim Verfahren des Lenkrades, was für den Fahrer des Kraftfahrzeuges störend ist.

Aus der Offenlegungsschrift US 2015/0061271 Al ist eine Lenksäule mit Höhenverstelleinrichtung bekannt, die mittels einer an einer Kastenschwinge angeordneten Schraubenfeder die Gewichtskraft des Lenkrades abstützt und somit eine relative Belastung der Höhenverstelleinrichtung durch die

Gewichtskraft minimiert. Die Federelemente nehmen dabei großen Bauraum ein. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrisch verstellbare Lenksäule zur Verfügung zu stellen, welche eine unabhängig von der

Höhenverstellrichtung nahezu gleichmäßige Verstellgeschwindigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Höhenverstelleinrichtung einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung genannt.

Demnach ist eine Höhenverstelleinrichtung für eine Lenksäule eines

Kraftfahrzeuges aufweisend einen Elektromotor und ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen, wobei der Elektromotor eine Gewindespindel zum Anheben und Absenken eines mit der Lenksäule verbundenen Lenkmittels in

Höhenverstellrichtung antreibt, wobei die Gewindespindel mit einer

Spindelmutter in Eingriff steht, wobei eine rotatorische Bewegung der

Gewindespindel in eine translatorische Bewegung der Spindelmutter in

Richtung der Längsachse der Gewindespindel umgewandelt wird, und wobei die Gewindespindel umfangseitig von wenigstens einer Feder umgeben ist, wobei die wenigstens eine Feder eine Federkraft auf die Spindelmutter ausübt, die einer in Richtung der Rotationsachse der Gewindespindel wirkenden

Gewichtskraft, insbesondere des Lenkmittels, entgegen wirkt. Die wenigstens eine Feder weist eine Druckfeder auf, die zwischen dem Untersetzungsgetriebe und der Spindelmutter angeordnet ist und beim Absenken des Lenkmittels gespannt wird. Die Druckfeder weist bevorzugt eine lineare Federkennlinie auf.

Durch die Anordnung der wenigstens einen Feder auf der Gewindespindel fällt die Federkraft deutlich geringer gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung aus, wodurch Kosten gespart werden können. Zudem ist das Federgewicht geringer, da die wenigstens eine Feder kleiner und leichter ausgebildet sein kann. Weiterhin wird der Bauraum um die

Gewindespindel optimal genutzt und der Lenksä ulen bau raum bleibt bestehen. In den meisten Fällen zeigt der Vektor der Gewichtskraft nicht in Richtung der Rotationsachse der Gewindespindel. In diesem Fall gibt nur eine

Vektorkomponente, die in diese Richtung zeigt und bei der es sich dann um die in Richtung der Rotationsachse der Gewindespindel wirkenden

Gewichtskraft handelt.

Die Federkraft der wenigstens einen Feder ist bevorzugt so bemessen, dass eine dauerhafte einseitige Belastung der Spindelmutter verhindert werden kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird nur eine einzige Feder eingesetzt. Es ist aber auch denkbar mehrere Federn zur Abbildung einer gewünschten Federkennlinie einzusetzen.

Vorzugsweise ist die Feder eine Schraubenfeder, die insbesondere aus Stahl gefertigt ist.

Vorzugsweise weist die Schraubenfeder eine Schraubenachse auf, die identisch mit der Rotationsachse der Gewindespindel ist.

Die Druckfeder übt vorteilhafterweise in einer untersetzungsgetriebefernen Endposition der Spindelmutter auf der Gewindespindel eine Vorspannkraft auf die Spindelmutter aus. Dadurch kann verhindert werden, dass die Anordnung klappert.

Vorzugsweise bringt wenigstens eine Feder in der montierten

Höhenverstelleinrichtung eine Federkraft in einem Bereich von 40N bis 100N auf. Besonders bevorzugt liegt die Federkraft in der oberen Endposition in einem Bereich zwischen 20N und 50N, bevorzugt bei etwa 40N und in der unteren Endposition in einem Bereich zwischen 80N und 120N, bevorzugt bei etwa 100N.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die wenigstens eine Feder eine Federkennlinie auf, die derart ausgestaltet ist, das zumindest im Mittelpunkt zwischen den beiden Endanschlägen der Spindelmutter auf der Gewindespindel die in Richtung der Rotationsachse der Gewindespindel wirkende Gewichtskraft kompensiert ist.

Weiterhin ist eine Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit einer zuvor

beschriebenen Höhenverstelleinrichtung vorgesehen. Vorzugsweise weist die Lenksäule eine Lenkwelle auf, die drehbar in einem Mantelrohr gelagert ist, wobei das Mantelrohr selbst in einer Führungsklammer axial verstellbar gelagert ist, die in einem Halteteil um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, das mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs

verbindbar ist, und wobei die Höhenverstelleinrichtung die Führungsklammer zum Anheben und Absenken des Lenkmittels gegenüber dem Halteteil verschwenkt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein Hebel verschwenkbar in einer Gelenkachse am Halteteil und in einer Gelenkachse an der Führungsklammer gehalten ist, und der Elektromotor ein Verschwenken der Führungsklammer mittels des Hebels bewirkt. Vorzugsweise ist die Spindelmutter mit dem Hebel zum Verschwenken der Führungsklammer verbunden.

Die Gewichtskraft wird in diesem Fall von den verstellbaren

Lenksäulenkomponenten und dem Lenkmittel gebildet. Die

Lenksäulenkomponenten sind insbesondere die Führungsklammer und das Mantelrohr.

Für den Fall, dass sich die Hebelübersetzung des Hebels entlang des

Verstellwegs verändert, ist es vorteilhaft, wenn die Federkennlinie der wenigstens einen Feder auf die durch den Hebel hervorgerufene Änderung der auf die Spindelmutter in Richtung der Rotationsachse der Gewindespindel wirkenden Gewichtskraft abgestimmt ist. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Federkraft der wenigstens einen Feder vom Betrag her nahezu identisch zu der in Richtung der Rotationsachse der Gewindespindel wirkenden Gewichtskraft über einen überwiegenden Teil des Verfahrwegs der

Höhenverstelleinrichtung ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Feder die Gewichtskraft zu einem überwiegenden Teil entlang des gesamten Verstellwegs, in beide Richtungen, kompensiert. Die dadurch resultierende gleichbleibende Geschwindigkeit ergibt ein gleichbleibendes Klangbild, was für den Fahrer als angenehm empfunden wird.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Gleiche oder vergleichbare Bauelemente in verschiedenen Zeichnungen tragen dieselben Bezugsziffern. Es zeigen : Figur 1 : eine schematische Darstellung eines Teils einer

Höhenverstelleinrichtung einer Lenksäule beim Anheben des Lenkrads;

Figur 2: eine schematische Darstellung des Teils der

Höhenverstelleinrichtung der Figur 1 beim Absenken des Lenkrads; sowie

Figur 3: eine Belastungskennlinie eines Federelementes der

Höhenverstelleinrichtung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen in räumlicher Darstellung einen Aktuator 1 mit einem Elektromotor 2 und einem Untersetzungsgetriebe 3 einer

Höhenverstelleinrichtung einer Lenksäule. Der Elektromotor 2 treibt über das Untersetzungsgetriebe 3 eine Gewindespindel 4 an, die mit einer

Spindelmutter 5 in Eingriff steht. Die Spindelmutter 5 wird mittels des

Elektromotors 2 auf der Gewindespindel 4 entlang einer Längsachse 100 verfahren, wobei durch das Zusammenwirken der Gewindespindel 4 und der Spindelmutter 5 die rotatorische Bewegung der Gewindespindel 4 in eine translatorische Bewegung der Spindelmutter 5 in Richtung der Längsachse 100 der Gewindespindel 4 umgewandelt wird. Die Spindelmutter 5 ist mittelbar mit einem nicht dargestellten Lenkmittel, insbesondere einem Lenkrad verbunden, so dass eine Bewegung der Spindelmutter 5 entlang der Längsachse 100 der Gewindespindel 4 in einer Höhenverstellung des Lenkrads resultiert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine mit dem Lenkrad verbundene Lenkwelle drehbar in einem Mantelrohr gelagert. Das Mantelrohr ist in einer

Führungsklammer entlang der Längsachse der Lenkwelle verschiebbar geführt. Die Führungsklammer ist um eine Schwenkachse in einer Konsole oder allgemein einem Halteteil schwenkbar gelagert. Das Halteteil kann in

Befestigungspunkten an einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges befestigt werden. Die Spindelmutter ist mit der Führungsklammer verbunden, die wiederrum mittels eines Hebels mit dem Halteteil verbunden ist, so dass eine Bewegung der Spindelmutter entlang der Längsachse der Gewindespindel zum Verschwenken der Führungsklammer gegenüber dem Halteteil und zum

Verstellen des Lenkrads in Höhenverstellrichtung führt. In den beiden Figuren ist das auf die Höhenverstelleinrichtung bzw. die Spindelmutter wirkende Gewicht 6 rein schematisch dargestellt. Die Gewindespindel 4 ist zumindest teilweise von einer Feder 7 umgeben. Die Feder 7 ist eine Schraubenfeder mit einer Schraubenachse. Die Windungen der Schraubenfeder 7 umgeben die Gewindespindel 4 umfangseitig und die Schraubenachse ist bevorzugt identisch mit der Rotationsachse der Gewindespindel 100. Die Schraubenfeder 7 stützt sich an einem Ende, in Richtung der Schraubenfederachse, an einem Gehäuse 8 des Getriebes 3 ab und an dem anderen Ende an einer

gehäusenahen Stirnseite 9 der Spindelmutter 5. Bei der Feder 7 handelt es sich um eine Druckfeder, die beim Absenken des Lenkrades gespannt wird, um der Gewichtskraft des Lenkrades entgegenzuwirken.

Figur 1 zeigt den Aktuator 1 und stellt das Anheben des Lenkrads dar. Die Verstellrichtung der Spindelmutter 10 ist mit einem Pfeil schematisch gekennzeichnet. Die Gewichtskraft des Lenkrades und der vestellbaren

Lenksäulenkomponenten, insbesondere der Führungsklammer und des

Mantelrohrs, wirkt mit ihrer Vektorkomponente FG der durch den Elektromotor zur Höhenverstellung aufgebrachten Kraft und der Federkraft FF entgegen. Die Feder wird durch diese Bewegung entlastet, wodurch die Federkraft FF der Feder die Belastung der Spindelmutter 5 zumindest teilweise kompensiert.

In der Figur 2 ist das Absenken des Lenkrades dargestellt. Die Gewichtskraft des Lenkrades und der Lenksäulenkomponenten mit ihrer Vektorkomponente FG unterstütz den Elektromotor bei der Höhenverstellung. Mit anderen Worten, der Elektromotor muss weniger Drehmoment aufbringen, um die gleiche Verstellgeschwindigkeit wie beim Anheben zu erreichen. Die Feder wird dabei gespannt, wodurch die Federkraft FF der Feder ansteigt und die Last auf den Elektromotor 2 erhöht.

Die Federkraft der Feder FF ist so bemessen, dass eine dauerhafte einseitige Belastung der Spindelmutter 5 verhindert werden kann. Bevorzugt weist die Feder 7 eine lineare Federkennlinie auf. Die Federkonstante ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass die auf die Spindelmutter 5 wirkende

Gewichtskraft FG in der Mitte zwischen den beiden Endposition der

Spindelmutter 5 auf der Gewindespindel 4, die den Endpositionen der Höhenverstellung des Lenkrades entsprechen, durch die Federkraft kompensiert ist.

Figur 3 zeigt eine bevorzugte Federkennlinie einer Druckfeder in der zuvor beschriebenen Anordnung. In der obersten Position der

Höhenverstelleinrichtung bzw. der aktuatorfernen Endposition der

Spindelmutter si auf der Gewindespindel ist die Druckfeder mit einer Kraft FF,I vorgespannt. Beim Verfahren der Höhenverstellung in die untere Position S2, d.h. dem Absenken des Lenkrades, wird die Druckfeder gespannt. Die

Federkraft erhöht sich linear bis zu einem Wert FF, 2.

In dem in Figur 3 gezeigten Beispiel ist die Federkonstante an einen Verlauf der Gewichtskraft entlang des Verstellwegs angepasst. Diese Änderung der auf die Spindelmutter in Richtung der Rotationsachse der Gewindespindel wirkenden Gewichtskraft kommt durch einen Hebel zustande, der, wie oben beschrieben, bevorzugt zwischen der Führungsklammer und dem Halteteil angeordnet ist. Die sich ändernde Hebelübersetzung liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 1,3 und 1,6. Vorzugsweise kompensiert die Feder die

Gewichtskraft zu einem überwiegenden Teil entlang des gesamten

Verstellwegs, in beide Richtungen. Bei einem ungefähren Gewicht von 4 kg des Lenkrades beträgt die Federkraft FF bevorzugt zwischen 40N und 100N im montierten Zustand der Höhenverstelleinrichtung. Bei dem in Figur 3

gezeigten Beispiel liegt die Federkraft in der oberen Endposition FF,I in einem Bereich zwischen 20N und 50N, bevorzugt bei etwa 40N und die Federkraft in der unteren Endposition FF, 2 in einem Bereich zwischen 80N und 120N, bevorzugt bei etwa 100N.