Verstelleinheit einer Lenksäule

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 teles- kopierbare 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. Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lageranordnung eines Lenksäulengehäuses eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, welches ein sicheres und schnelles Verstellen der Lenksäule bei gleichzeitig hoher radialer Steifigkeit des Lenkrades ermöglicht.

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 zwei, axial relativ zueinander teleskopierbar angeordnete Mantelrohre aufweist, wobei zwischen den Mantelrohren mindestens eine Lageranordnung vorgesehen ist, wobei die Lageranordnung aus mindestens einem Kugelumlaufsegment ausgebildet ist.

Ein derartiger Aufbau ermöglicht ein Verstellen der Lenksäule mittels geringer Reibung und gleichzeitig hoher Steifigkeit. Vorteilhafterweise sind mehrere Kugelumlaufsegmente über den Umfang verteilt angeordnet vorgesehen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sehen die mindestens zwei Mantelrohre ein inneres Mantelrohr, ein Zwischenmantelrohr und ein äußeren Mantelrohr vor.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Kugelumlaufsegment angefedert. Anhand dieser Ausführung wird eine Spielfreiheit zwischen den Bauteilen geschaffen, welches gleichzeitig eine definierte Steifigkeit erzeugt.

Bevorzugterweise ist die Anfederung mittels eines Federelementes ausgebildet, welches die Lageranordnung gegen eines der Mantelrohre drückt. Die Federelemente bewirken bei der Montage eine radiale Überdeckung, wodurch diese ange- hoben werden und so die Spielfreiheit gewährleisten. Das Federelement kann teilweise im Kugelumlaufsegment versenkt sein, um bündig oder leicht überstehend mit diesem abzuschießen. Das Federelement kann Ausstanzungen und Stege beinhalten, um die Federsteifigkeit gezielt einzustellen. Bevorzugte Steifigkeit liegt bei 200 N (100-400) auf 0.2 mm (0.1 -0.3) Das Federelement hat dabei einen Hub (Freigang) der es erlaubt, dass die Wälzkörper nicht mehr aus dem Kugelumlaufsegment herausragen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Kugelumlaufsegment einen Käfig auf, welches auf einer ersten Oberfläche eine Gleitfläche und auf einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche mindestens eine Kugelumlaufführung aufweist.

Bevorzugterweise ist an dem Käfig mindestens ein Befestigungselement für das Federelement vorgesehen. Die Befestigung des Federelementes erfolgt in ihrer festen Zone z.B. durch Verkleben oder Einclipsen oder Verstemmen an den Befestigungsmerkmalen oder an den Rändern.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Käfig aus einem Kunststoff ausgebildet und weist mindestens einen Bereich aus einem metallischen Werkstoff auf. Dies führt dazu, dass die Elastizität des Kunststoff-Käfigs bei axialer Belastung vernachlässigt werden kann. Dazu können Metall-Bereiche, wie Stege, einzelne Segmente etc. mit in den Käfig eingespritzt werden, über die die Axialen Kräfte dann übertragen werden, um die Nachgiebigkeit der Käfige zu verringern. Bei Axialer Belastung geht die Kraft nicht über den Kunststoffkäfig, sondern über die eingespritzten Metallbereiche.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Wälzkörper als Kugeln ausgebildet. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Steer-by-wire Lenksystem mit einer Verwendung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von 9 Figuren dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit,

Fig. 2 eine Draufsicht durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit,

Fig. 3 eine Ansicht durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit,

Fig. 4 eine Ansicht durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit,

Fig. 5 eine Ansicht eines Montageprozesses eines Kugelumlaufsegmentes der erfindungsgemäßen Lagerandordnung,

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Verstelleinheit mit einem Kugelumlaufsegment,

Fig. 7 eine Ansicht durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit, und

Fig. 8 eine Ansicht durch ein Kugelumlaufsegment einer erfindungsgemäße Verstelleinheit. Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 bis 4 als auch die Figuren 7 bis 8 zeigen jeweils eine Ansicht eines Kugelumlaufsegmentes 1 der erfindungsgemäßen Verstelleinheit 2.

Das Kugelumlaufsegment 2 selbst besteht mindestens einem Federelement 4 und einem Käfig 5. Das Federelement 4 kann teilweise im Kugelumlaufsegment 1 versenkt sein, um bündig oder leicht überstehend mit diesem abzuschießen. Das Federelement 4 kann Ausstanzungen und Stege beinhalten, um die Federsteifigkeit gezielt einzustellen. Ferner ist der Käfig 5 beispielsweise aus Kunststoff hergestellt und weist mindestens eine Kugelumlaufführung 3 auf. In der Kugelumlaufführung 3 sind Kugelns, beispielsweise Stahlkugeln angeordnet.

Am Käfig 5 oder an der Hülse 3 kann ein Verbindungselement 6 (z.B. ein Zapfen, Clips, Schraublöcher, Nietlöcher etc.) angebracht sein, welcher die Einheit an der Verstelleinheit 2 fixiert.

Figur 5 zeigt den Montageprozess des Kugelumlaufsegmentes 1 an der Verstelleinheit 2.

In a ist das Einclipsen des Kugelumlaufsegmentes 1 an der Verstelleinheit 2 dargestellt. Dies geschieht mittels der Verbindungselmente 6. b stellt das Kugelumlaufsegment 1 dar im Zustand auf Block gefahren und c eine Entlastung des Kugelumlaufsegmentes 1.

Bei der Montage werden durch die radiale Überdeckung die Federelemente 4 angehoben und so eine Spielfreiheit zwischen der Verstelleinheit 2, den Wälzkörpern 7 und dem Käfig 5 mit definierter Steifigkeit erzeugt.

Figur 6 zeigt einen Teil einer Verstelleinheit 2 mit einem Kugelumlaufsegment 1 .

Die Verstelleinheit 2 weist eine und eine Manteleinheit 8 auf, die mindestens drei, axial relativ zueinander teleskopierbar angeordnete Mantelrohre 9, 10,11 aufweist, von denen eines ein äußeres Mantelrohr 9 bildet, in dem mindestens ein Zwischenmantelrohr 10 aufgenommen ist, in dem ein inneres Mantelrohr 11 aufgenommen ist, wobei zwischen dem inneren Mantelrohr 11 und dem Zwischenmantelrohr 10 mindestens ein Kugelumlaufsegment 1 vorgesehen ist und zwischen dem Zwischenmantelrohr 10 und dem äußeren Mantelrohr 9 mindestens ein weiteres Kugelumlaufsegment 1 vorgesehen ist.

Das Kugelumlaufsegment 1 kann dabei an drei oder nur an zwei oder nur an einer Stelle der Mantelrohre 9, 10, 11 vorgesehen sein. Es sind auch andere Ausführungen denkbar.

Bezugszeichenliste

Kugelum laufsegment

Verstelleinheit

Kugelum laufführung

Federelement

Käfig

Verbindungselment

Kugeln

Manteleinheit

Äußeres Mantelrohr

Zwischenmantelrohr

Inneres Mantelrohr