Verstellbare Lenkspindelanordnung

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Lenkspindelanordnung für ein Fahrzeug mit einer Lenkspindel-Halteeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Nutzkraftwagen und Personenkraftwagen in besonderem Maße weisen verstellbare Anordnungen zur Veränderung und Festlegung der Position einer Lenkhandhabe mit einer Lenkspindel relativ zu einem Fahrer des Kraftwagens auf. Damit lässt sich die Höhe und die Neigung sowie der Abstand einer Lenkhandhabe zu dem Fahrer einstellen und feststellen.

Die DE 699 07 723 T2 beschreibt eine verstellbare Lenkspindelanordnung für ein Fahrzeug wobei eine Lenkspindel zwischen Plattenstapeln, die als reibschlüssige Kupplung zwischen einem fahrzeugfesten Bauteil und der Lenkspindel wirken, verdreht und verschoben werden kann um so ihre Position relativ zu einem Fahrer anzupassen. Mit Hilfe eines Arretiermodus wird die Lenkspindel zwischen den Plattenstapeln fixiert.

Die DE 690 02 33 T2 beschreibt eine verstellbare Lenkspindelanordnung für Kraftfahrzeuge mit einem Lenkrad, einer mit dem Lenkrad verbundenen Lenksäule, einer Lenkspindel-Halteeinrichtung in der die Lenksäule drehbar gelagert ist, und mit Hilfe dieser Lenkspindel- oder Lenksäulen-Halteeinrichtung die Lenkspindel im Fahrzeug über ein erstes und zweites federbelastetes Kupplungselement feststellbar ist. Die Lenkspindel-Halteeinrichtung ist über eine erste Drehachse schwenkbar angeordnet.

Die Kupplungselemente bestehen aus einer ersten und zweiten Packung von dünnen Reibungsblechen, die abwechselnd mit der Lenkspindel-Halteeinrichtung und einem fahrzeugfesten Lagerbock verbunden sind. Eine Klemmvorrichtung, bestehend aus einem Federelement, dessen Federkraft die Packungen dünner Reibungsbleche zu- sammenzudrücken vermag und deren Klemmkraft durch eine mechanische Vorrichtung aus einem Hebel, welcher mittels eines Seilzugs betätigbar ist, überwindbar ist, ist vorgesehen um die Position der Lenkspindel oder der Lenkspindel-Halteeinrichtung zu variieren. Es bedarf entsprechend großer Reibflächen in den Packungen von dünnen Reibungsblechen und entsprechenden Bauraumbedarfs für diese Reibungs- bleche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verstellbare Lenkspindelanordnung für ein Fahrzeug zu schaffen, deren Bauraumbedarf und deren Kosten minimiert sind.

Die Aufgabe wird mit einer verstellbaren Lenkspindelanordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass die verstellbare Lenkspindelanordnung mit einem drehbar gelagerten Hebel zwischen dem Federelement und dem ersten Kupplungselement zwischen der Lenkspindel-Halteeinrichtung und dem Lagerbock versehen ist und der Hebel die Kraft des Federelementes übersetzt, ist eine wirksame konstruktive Maßnahme getroffen, um bei minimierten Klemmflächen und minimiertem Bauraum für das Federelement eine sichere Klemmwirkung zwischen der Lenkspindel-Halteeinrichtung und dem Lagerbock zu erzielen und den Bauraumbedarf und die Kosten für die verstellbare Lenkspindelanordnung zu minimieren.

Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen verstellbaren Lenkspindelanordnung ist das Federelement eine Tellerfeder, deren degres- sive Federkennlinie dadurch ausgeglichen wird, dass der Hebel so aufgebaut oder gelagert ist, dass er die Kraft des Federelements, insbesondere die Kraft der Tellerfeder ungleichförmig übersetzt. Auf diese Weise lässt sich der Federkraft-Abfall bei zunehmendem Federweg des Federelements und umgekehrt ausgleichen und ein linearer oder, falls gewünscht, ein progressiver Verlauf der Federkennlinie (Federrate) des Federelements in Bezug auf dessen Wirkung auf das Kupplungselement ist dadurch ermöglicht.

Das Federelement ist zur Bauraumminimierung der Lenkspindelanordnung bevorzugt um eine Drehachse der Lenkspindel-Halteeinrichtung oder der Lenkspindel (nicht um deren Längsachse) angeordnet, und als Tellerfeder oder Gummifeder oder zylindrische Schraubenfeder ausgebildet. Der Hebel ist bevorzugt in axialer Richtung der Drehachse an einem Ende des Federelements angeordnet.

Zwischen dem Federelement und dem Hebel ist bevorzugt eine Spannscheibe oder ein übertragungselement für die Federkraft auf den Hebel angeordnet, das in axialer

Richtung zu der Drehachse und um die Drehachse beweglich gelagert ist. Auf der

Spannscheibe gleitet der Hebel mit einer Auflagefläche ab und die Spannscheibe dient ferner dazu eine Kraft eines Stellers oder Stellmotors gegen die Kraft der Tellerfeder oder des Federelements aufzubringen um die Klemmwirkung zwischen der Lenkspindel-Halteeinrichtung und dem Lagerbock aufzuheben wodurch die Position der Lenkspindel verändert werden kann.

Der Steller ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel als Pneumatikzylinder ausgebildet, dessen Zylinder axial bewegbar in Relation zu der Drehachse der Lenkspindel-Halteeinrichtung ist, wobei der Zylinder bevorzugt über einen Bajonettverschluss mit der Spannscheibe verbunden ist.

Um eine punktsymmetrische übertragung und Verstärkung der Kraft des Federelements auf das Kupplungselement zu ermöglichen sind bevorzugt zwei oder mehrere Hebel parallel geschaltet in tangentialer Richtung mit etwa gleichem Abstand zu- einander um die Drehachse angeordnet und wirken gemeinsam auf das Kupplungselement. Die Hebel sind zu diesem Zweck an einem Hebelhalter zusammengefasst und jeweils einzeln drehbar gelagert daran gehalten. Der Hebelhalter ist relativ zu der Spannscheibe drehbar, sodaß im Betrieb der verstellbaren Lenkspindelanordnung die Hebel über die Fläche der Spannscheibe gleiten können und ständig ihren Auflagepunkt variieren können. Dadurch ist Verschleiß minimiert.

Der Hebelhalter kann fest mit einem Schubelement verbunden sein, wobei das Schubelement auf ein zweites Kupplungselement zwischen der Lenkspindel-Halteeinrichtung und dem Lagerbock wirkt. Das Schubelement ist in bauraumsparender Weise als Rohr gebildet, das um die Drehachse oder Welle der Lenkspindel-Halteeinrichtung angeordnet ist und das Federelement oder die Tellerfeder axial durchragt. Das Rohr durchragt bevorzugt auch den Steller.

Die Spannscheibe kann auch durch eine beliebige andere formschlüssig lösbare Verbindung als dem Bajonettverschluss an dem Zylinder des Stellers festgelegt sein.

Die Hebel weisen bevorzugt in ihrem Bereich in dem sie an der Spannscheibe und/oder an dem Kupplungselement zur Anlage sind eine übergangskurve auf, die so geformt ist, dass sie bei der Drehung der Hebel eine solche übertragungsfunktion für die Kraft des Federelements realisieren, dass die auf die Kupplungselemente aufgebrachte Kraft konstant ist. Die Hebel sind im gleichen Winkel zueinander an dem

Hebelhalter angeordnet und drehbar an diesem gelagert. Die Kupplungselemente sind als jeweils eine Scheibe gebildet, die bauraumsparend ausgeführt sein kann, da ein ausreichender Reibschluss mit der erfindungsgemäßen Federkraft-Verteilung ermöglicht ist.

Der Steller zur Aufhebung der Klemmwirkung ist in Abhängigkeit von der Art des Kraftfahrzeugs und dessen Energiesysteme bevorzugt als kleinbauender, pneumatischer Steller im wesentlichen aus Kunststoff gebaut, wobei ein Gehäuse oder Zylinder des Stellers das Federelement und das als Rohr gebildete Schubelement radial und/oder axial umgeben.

Zur Konstanthaltung der Klemmkraft kann es zweckmäßig sein, die Hebel mit einer geschlossenen Kurve als Lagerauge an je einem Bolzen des Hebelhalters drehbar gelagert anzuordnen, wodurch eine übergangskurve zwischen dem Federelement und den Kupplungselementen oder den Scheiben dargestellt ist.

Die verstellbare Lenkspindelanordnung eignet sich zur Anwendung in einem Nutzkraftwagen oder Personenkraftwagen.

Die Erfindung wird nun näher anhand von einem Ausführungsbeispiel und anhand der beiliegenden Zeichnungen, die folgende Darstellungen wiedergeben, beschrieben:

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine verstellbare Lenkspindelanordnung,

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stellers mit Hebeln und Hebelhalter der verstellbaren Lenkspindelanordnung in Fig. 1.

In Fig. 1 ist in einem Querschnitt entlang einer Drehachse 7 für eine Lenkspindel- Halteeinrichtung 2 eine verstellbare Lenkspindelanordnung 1 für ein Nutzkraftfahrzeug gezeigt. Die verstellbare Lenkspindelanordnung 1 dient zur Variierung der Position einer nicht gezeigten, an der Lenkspindel-Halteeinrichtung 2 festgelegten Lenkspindel, die eine Lenkhandhabe mit gelenkten Rädern des Nutzkraftwagens wirkverbindet. Die verstellbare Lenkspindelanordnung 1 ist Teil einer Hilfskraftlenkung.

Die Lenkspindel-Halteeinrichtung 2 besteht im Wesentlichen aus dieser in axialer

Richtung der Drehachse 7 begrenzenden Platten 22, 22', die gleitend an jeweils einer

Platte 23, 23' eines fahrzeugfesten Lagerbocks 3 anliegen. Die Platten 23, 23' des Lagerbocks 3 sind über verrippte Abstandshalter 24, 24', die einen Schraubbolzen aufnehmen, fest verbunden. Teil der Lenkspindel-Halteeinrichtung 2, die um einen Schraubbolzen 25 drehbar gelagert ist, ist ein als Tellerfeder 26 gebildetes Feder- element 5, das zur Bereitstellung einer Federkraft F auf ein erstes und ein zweites

Kupplungselement 4, 15 dient. Die Kupplungselemente 4, 15 sind als Kupplungsscheiben 19, 20 gebildet, deren Durchmesser geringer als der Durchmesser der Tellerfeder 26 ist. Die Kupplungsscheiben 19, 20 sind lose zwischen die Platten 22, 22', 23 und 23' gelegt oder drehfest mit je einer Platte 22, 22' der Lenkspindel- Halteeinrichtung 2 verbunden, können aber axial zu diesen Platten 22, 22' in begrenztem Umfang auf die Platten 23, 23' des fahrzeugfesten Lagerbocks 3 bewegt werden.

Die Kupplungsscheiben 19, 20 sind nicht direkt in Kontakt mit der Tellerfeder 26, viel- mehr wird deren Federkraft F über drei Hebel 6 (vgl. Fig. 2), die sternförmig an einem

Hebelhalter 13 drehbar angeordnet sind, verstärkt. Zur übertragung der Federkraft F der Tellerfeder 26 dient eine Spannscheibe 8, die in axialer Richtung zwischen der Tellerfeder 26 und den Hebeln 6 angeordnet ist. Die Spannscheibe 8 ist über einen Bajonettverschluss 27 an einem Gehäuse 21 oder Zylinder 12 eines als Pneumatik- zylinder 10 gebildeten Stellers 9 festgelegt.

Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, liegen die Hebel 6 jeweils mit einer spezifisch geformten übergangskurve 17 an der Spannscheibe 8 gleitend an. Die Hebel 6 sind an je einem Bolzen 28, die zueinander im Winkel von 120° an dem Hebelhalter 13 vor- stehen, drehbar und formschlüssig lösbar gelagert. Die Hebel 6 liegen wiederum mit je einer übergangskurve 18 an dem ersten Kupplungselement 4 oder Kupplungsscheibe 19 gleitend an.

Die übergangskurven 17, 18 sind so geformt, dass bei zunehmender Auslenkung der Hebel 6 unter Wirkung der Federkraft F der wirksame Hebel der Hebel 6, welcher durch den Abstand des Anlagepunkts eines jeden Hebels an der Spannscheibe 8 und an der Kupplungsscheibe 19, bestimmt ist, sich vergrößert, sodass die degressive Federkennlinie der Tellerfeder 26 kompensiert ist und ein tatsächlicher, linearer Klemmkraftverlauf bei der reibschlüssigen Festlegung der Kupplungsscheiben 19, 20 an den Platten 23, 23' des Lagerbocks 3 resultiert.

Wie Fig. 1 zeigt, wird die von den Hebeln 6 verstärkte Federkraft F auf das zweite Kupplungselement 15 über ein als Rohr 16 gebildetes Schubelement 14 übertragen. Das Rohr 16 durchragt die Tellerfeder 26 mittig, axial, ebenso einen Kolben 1 1 und den Zylinder 12 des Pneumatikzylinders 10. Die bereits durch die Hebel 6 verstärkte Federkraft F wird von dem auf dem Rohr 16 axial aufliegenden Hebelhalter 13 auf das

Rohr 16 übertragen und auf die Kupplungsscheibe 20 oder das zweite Kupplungselement 15 übertragen, das gemeinsam mit der Kupplungsscheibe 19 oder dem ersten Kupplungselement 4 gegen die Platten 23, 23' des Lagerbocks 3 gepresst wird und so die Lenkspindel-Halteeinrichtung 2 und die Lenkspindel kraftschlüssig gegenüber dem fahrzeugfesten Lagerbock 3 festlegt.

Zur Lösung dieser Klemmung zum Zwecke der Veränderung der Position der Lenkspindel und der daran festgelegten Lenkhandhabe relativ zu einem Fahrer des Nutzkraftwagens, ist der Steller 9 oder Pneumatikzylinder 10 vorgesehen.

Der Kolben 1 1 des Stellers 9 stützt sich über eine rohrförmige Kolbenstange 29 an dem zweiten Kupplungselement 15 ab und ist quasi fahrzeugfest in Bezug auf seine axiale Position. Wird zwischen dem Kolben 1 1 und dem Zylinder 12 Druckluft in den Arbeitsraum 30 gegeben, so bewegt sich der Zylinder 12 in Fig. 1 nach links, was dazu führt, dass die Spannscheibe 8 die Tellerfeder 26 entgegen ihrer Federkraft F beaufschlagt und diese staucht. Die Klemmung zwischen dem fahrzeugfesten Lagerbock 3 und der Lenkspindel-Halteeinrichtung 2 wird aufgehoben und die Lenkspindel kann zusammen mit der Lenkspindel-Halteeinrichtung 2 relativ zum Fahrzeug verschoben und/oder geschwenkt werden.

Durch die Verlagerung der große Klemmkräfte aufnehmenden Teile auf den Hebelhalter 13, die Hebel 6 und das Rohr 16 können der Zylinder 12 und der Kolben 1 1 des Stellers 9 aus Kunststoff gebildet sein.