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Patent Searching and Data


Title:
STEERING COLUMN FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/005022
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a steering column (1) for a motor vehicle, which steering column comprises a steering shaft (23) mounted so as to be rotatable relative about the longitudinal axis (L) thereof to a steering column housing (21, 51) and which steering column has, to limit the rotation of the steering shaft (23), a rotation limiter (5) which has a winding core (53) connected to the steering shaft (23) for conjoint rotation, to which winding core there is attached an elongate band element (6) which is connected to the steering column housing (51) and which is flexibly deformable transversely with respect to the longitudinal extent thereof and which has at least one band section (61, 62) which can be wound up on the winding core (53) in a winding direction about the longitudinal axis (L). To reduce outlay and allow a smaller structural form, the invention proposes that the winding direction of the band section (61, 62) is reversible.

Inventors:
REITER GERALD (AT)
Application Number:
PCT/EP2020/069046
Publication Date:
January 14, 2021
Filing Date:
July 07, 2020
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP PRESTA AG (LI)
THYSSENKRUPP AG (DE)
International Classes:
B62D5/00; B62D1/16
Domestic Patent References:
WO2018139044A12018-08-02
Foreign References:
DE102015015148A12017-06-01
DE102017209664A12018-12-13
DE102013014137B32014-10-30
DE102017209664A12018-12-13
DE10051187A12002-01-03
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Lenksäule (1) für ein Kraftfahrzeug, die eine relativ zu einem Lenksäulengehäuse (21 , 51) um ihre Längsachse (L) drehbar gelagerte Lenkwelle (23) umfasst und zur Begrenzung der Rotation der Lenkwelle (23) einen Umdrehungsbegrenzer (5) auf weist, der einen mit der Lenkwelle (23) drehfest verbundenen Wickelkern (53) auf weist, an dem ein mit dem Lenksäulengehäuse (51) verbundenes, langgestrecktes und quer zu seiner Längserstreckung flexibel verformbares Bandelement (6) ange bracht ist, welches mindestens einen Bandabschnitt (61 , 62) aufweist, der auf dem Wickelkern (53) in einem Wickelsinn um die Längsachse (L) aufwickelbar ist, dadurch gekennzeichnet,

dass der Wickelsinn des Bandabschnitts (61 , 62) umkehrbar ist.

2. Lenksäule (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bandabschnitt (61 , 62) zwischen dem Wickelkern (52) und dem Lenksäulengehäuse (51) unabhän gig vom Wickelsinn in beiden Wickelrichtungen ein gleichgroßes Rückstellmoment ausübt.

3. Lenksäule (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkern (53) einen Außenmantel (54) aufweist.

4. Lenksäule (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (54) von einem hohlzylindrischen Innenmantel (52) des Lenksäulengehäuses (51) mit radialem Abstand (A) umgeben ist.

5. Lenksäule (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bandabschnitt (61 , 62) zwischen dem Wickelkern (53) und dem Lenksäulen gehäuse (51) als Zugtrum ausgebildet ist.

6. Lenksäule (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bandabschnitt (61 , 62) mindestens zweigängig übereinander wickelbar ist.

7. Lenksäule (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Bandabschnitte (61 , 62) vorgesehen sind. 8. Lenksäule (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkern (53) und/oder das Lenksäulengehäuse (51) mindestens einen Querschlitz (55, 56, 57) aufweisen, durch die das Bandelement (6) hindurchgeführt ist.

9. Lenksäule (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandelement (6) als geschlossene Schlaufe ausgebildet ist.

10. Lenksäule (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandelement (6) aus einem ein Fasergewebe ausgebildet ist.

11. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandelement (6) einen Kunststoff und/oder einen Gummiwerkstoff und/oder einen Glaswerkstoff und/oder einen Metallwerkstoff aufweist.

Description:
Lenksäule für ein Kraftfahrzeug

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, die eine relativ zu einem Lenksäu lengehäuse um ihre Längsachse drehbar gelagerte Lenkwelle umfasst und zur Begrenzung der Rotation der Lenkwelle einen Umdrehungsbegrenzer aufweist, der einen mit der Lenkwelle drehfest verbundenen Wickelkern aufweist, an dem ein mit dem Lenksäulengehäuse verbun denes, langgestrecktes und quer zu seiner Längserstreckung flexibel verformbares Bandele ment angebracht ist, welches mindestens einen Bandabschnitt aufweist, der auf dem Wickel kern in einem Wickelsinn um die Längsachse aufwickelbar ist.

Derartige Lenksäulen mit einem Umdrehungsbegrenzer sind bevorzugt für Steer-by-Wire- Lenksysteme geeignet.

In der fest mit der Fahrzeugkarosserie verbindbaren Trageinheit ist die Lenkwelle drehbar ge lagert oder drehbar von der Trageinheit getragen. Zur Lenkung des Kraftfahrzeugs wird durch Drehung des am fahrerseitigen, hinteren Ende der Lenkwelle angebrachten Lenkrads vom Fahrer ein Lenkbefehl eingegeben, der in einen Lenkeinschlag der lenkbaren Räder des Kraft fahrzeugs umgesetzt wird. Während bei einem konventionellen Lenksystem die Lenkwelle über eine Lenkgetriebe mechanisch mit den Rädern verbunden ist, wird in einem Steer-by-wi- re-Lenksystem die Rotation der Lenkwelle mittels Sensoren erfasst und in ein elektrisches Steuersignal zur Ansteuerung von elektrischen Lenkaktoren umgesetzt. Durch die dabei feh lende mechanische Kopplung mit den Rädern wird die Drehung der Lenkwelle nicht durch den mechanischen Endanschlag der Räder bei Erreichen des maximalen Lenkeinschlags be grenzt. Um dennoch ein zu starkes Einlenken zu vermeiden und auch ein realistisches Lenk gefühl zu simulieren, ist es bekannt, den maximal möglichen Drehwinkel des Lenkrads mittels eines Umdrehungsbegrenzers zu beschränken, der eine Begrenzungseinrichtung zur Begren zung der maximal möglichen Rotation der Lenkwelle bildet.

Eine Lenksäule mit einem Umdrehungsbegrenzer der eingangs genannten Art ist beispiels weise aus der DE 10 2017 209 664 A1 oder der DE 100 51 187 A1 bekannt. Dieser weist ein flexibles langgestrecktes Bandelement aus, welches als Spiralfeder spiralförmig auf einem mit der Lenkwelle drehfest verbundenen Wickelkern aufgewickelt ist, an dem das eine, nämlich das innere Ende des Bandelements befestigt ist. Das andere, äußere Ende des Bandelements ist mit dem Lenksäulengehäuse fest verbunden, welches einen relativ zur Lenkwelle festste henden Teil der Lenksäule darstellt. Die Lenkwelle kann durch Betätigung des Lenkrads in ei ne Drehrichtung, welche dem Wickelsinn der Spiralfeder entspricht, so weit gedreht werden, bis die Spiralfeder auf Block geht, wobei ein Bandabschnitt des Bandelements dicht auf dem Wickelkern aufgewickelt ist. Dadurch, dass dann das Bandelement zwischen dem Wckelkern und dem Lenksäulengehäuse auf Zug gespannt ist, wird der maximale Lenkwinkel begrenzt und eine weitere Drehung in dieser Drehrichtung ist nicht möglich.

Dadurch, dass die Spiralfeder einen vorgegebenen Wckelsinn hat, kann sie funktional bedingt nur zur Begrenzung des Lenkwinkels in einer Drehrichtung eingesetzt werden. Da es jedoch zwingend erforderlich ist, den Lenkwinkel in beide möglichen Drehrichtungen zu begrenzen, müssen im Stand der Technik pro Lenksäule zwei gegensinnig gewickelte Spiralfedern einge setzt werden. Dies führt zu einem entsprechend hohen Fertigungs- und Montageaufwand, und erfordert einen relativ großen Bauraum und zu hohen Kosten.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufwand für den Umdrehungsbegrenzer zur verringern, und eine kleinere Bauform zu ermöglichen.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einer Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, die eine relativ zu einem Lenksäulengehäuse um ihre Längsachse drehbar gelagerte Lenkwelle umfasst und zur Begrenzung der Rotation der Lenkwelle einen Umdrehungsbegrenzer aufweist, der einen mit der Lenkwelle drehfest ver bundenen Wckelkern aufweist, an dem ein mit dem Lenksäulengehäuse verbundenes, lang gestrecktes und quer zu seiner Längserstreckung flexibel verformbares Bandelement ange bracht ist, welches mindestens einen Bandabschnitt aufweist, der auf dem Wckelkern in ei nem Wickelsinn um die Längsachse aufwickelbar ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wickelsinn des Bandabschnitts umkehrbar ist.

Erfindungsgemäß kann die den Wckelsinn zwischen den beiden prinzipiell möglichen W- ckelrichtungen gewechselt werden. Dadurch ist es möglich, dass derselbe Bandabschnitt in demselben axialen Wickelbereich des Wckelkerns wahlweise in rechts- oder linksdrehen dem Wickelsinn aufgespult bzw. aufgewickelt werden kann. Dadurch, dass erfindungsgemäß ein Bandabschnitt alternativ in beiden möglichen, gegensin nigen Wickel- bzw. Drehrichtungen auf dem Wickelkern aufwickelbar ist, kann erstmalig mit tels eines Bandelements eine Drehwinkelbegrenzung in beide möglichen Drehrichtungen er folgen. Daraus resultieren die Vorteile, dass der Fertigungs- und Montageaufwand geringer ist als im Stand der Technik, in dem zwei Bandelemente erforderlich sind. Außerdem wird weniger Bauraum benötigt, so dass in vorteilhafter weise eine kompakte Bauweise des Um drehungsbegrenzers ermöglicht wird.

Bevorzugt weist der Bandabschnitt eine erste Oberfläche auf und eine dazu gleichsinnig aus gebildete zweite Oberfläche auf, wobei in dem einen Wickelsinn die erste Oberfläche mit dem Wickelkern in Kontakt bringbar ist und die zweite Oberfläche in dem umgekehrten Wi ckelsinn mit dem Wickelkern in Kontakt bringbar ist. Mit anderen Worten liegt je nach Wickel sinn die erste Oberfläche oder die zweite Oberfläche des Bandabschnitts an dem Wickelkern an.

In der neutralen Position, welche der Mittelstellung der Lenkung zwischen den beiden durch den Umdrehungsbegrenzer bereitgestellten Endpositionen des maximalen Drehwinkels ent spricht, dies sind die Anschlagpositionen, ist das Bandelement bei der Erfindung von dem Wickelkern abgewickelt. Wird das Lenkrad aus der Mittelstellung nach rechts oder links ver dreht, wird das Bandelement entsprechend rechtsdrehend oder - mit umgekehrtem Wickel sinn - linksdrehend auf dem Wickelkern aufgewickelt. In beiden Fällen wird die Umdrehungs begrenzung erreicht, wenn der zur Verfügung stehende Wickelabschnitt auf dem Wickelkern aufgewickelt ist. Dann ist eine Anschlagsituation realisiert, in der das Bandelement das zwi schen dem Wickelkern und dem Lenksäulengehäuse anliegende Lenkmoment aufnimmt. Diese Funktionsweise ist im Stand der Technik grundsätzlich nicht möglich, da die eine spe zifische Wickelrichtung für ein Bandelement durch die Drehrichtung der Spiralfeder fest vor gegeben ist und nicht umgekehrt werden kann.

Es wird ein einfacher und robuster Aufbau der Umdrehungsbegrenzers ermöglicht, der im Betrieb eine hohe Laufruhe hat. Darüber hinaus ist die Funktion weniger empfindlich gegen über Bauteil- und Maßtoleranzen.

In der Anschlagsituation ist das Bandelement auf Zug beansprucht. Bevorzugt ist das Band element in Zugrichtung steifer als in zumindest eine Biegerichtung.

Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Bandabschnitt zwischen dem Wickelkern und dem Lenksäulengehäuse unabhängig vom Wickelsinn in beiden Wickelrichtungen ein gleich- großes Rückstellmoment ausübt. Das Bandelement wird beim Aufwickeln fortlaufend umge bogen, und übt durch die dabei der Umbiegung entgegenwirkende Reaktionskraft zwischen Wickelkern und Lenkgehäuse ein Rückstellmoment auf die Lenkwelle aus. Die Größe des Rückstellmoments ist abhängig von den biegeelastischen Eigenschaften des Bandelements. Für die primäre, den Drehwinkel begrenzende Funktion des Umdrehungsbegrenzers ist es wesentlich, dass das Rückstellmoment für beide Drehrichtungen des Lenkrads möglichst identisch ist. Um dies bei der Erfindung zu realisieren, ist erfindungsgemäß der Bandab schnitt des Bandelements bezüglich der Umbiegung beim Aufwickeln bevorzugt symmetrisch ausgestaltet. Dadurch kann der Biegeabschnitt quer zu seiner Längserstreckung mit der glei chen Kraft nach rechts oder links umgebogen werden, und entsprechend erfordert das Auf wickeln auf den Wickelkern im Wickelsinn und im entgegengesetzten Wickelsinn im Wesent lichen dasselbe Moment, welches als Rückstellmoment an der Lenkwelle anliegt. Dass die ses erfindungsgemäß„gleichgroß“ ist, meint, dass jeweils im gleichen Wickelzustand für einen Drehwinkel der Betrag der Rückstellkraft innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen übereinstimmt.

Eine Ausführung der Erfindung kann dadurch realisiert sein, dass der Wickelkern einen Au ßenmantel aufweist. Bevorzugt ist dieser Außenmantel zylindrisch ausgebildet. Bevorzugt ist der von einem hohlzylindrischen Innenmantel des Lenksäulengehäuses mit radialem Ab stand umgeben. Der zylindrische Außenmantel weist einen Wickelabschnitt mit einer axialen Breite auf, die bevorzugt an die Breite des Bandabschnitts angepasst ist. Dadurch, dass er findungsgemäß in axialer Richtung lediglich ein Bandelement erforderlich ist, kann die axiale Abmessung des Außenmantels geringer sein als im Stand der Technik, bei dem zwei spiral förmige Bandelemente in axialer Richtung nebeneinander angeordnet sind. Daraus resultiert der Vorteil einer kompakteren Bauform. Der Außenmantel des Wickelkerns ist bevorzugt ko axial in einem hohlzylindrischen Innenraum des Lenkgehäuses angeordnet, welches den Wi ckelkern über seinen Umfang durchgehend, oder zumindest segmentweise umgibt. Der hohl zylindrische Innenraum kann in einem trommel- oder rohrförmigen Abschnitt des Lenkgehäu ses ausgebildet sein, dessen Innenmantel einen vorgegebenen radialen Abstand zum Au ßenmantel hat. Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Lenkgehäuse mit einem De ckel verschlossen, bevorzugt luftdicht und/oder flüssigkeitsdicht verschlossen ist unter Ver wendung eines entsprechenden Dichtelements.

Der radiale Abstand zwischen Außen- und Innenmantel kann bevorzugt so bemessen wer den, dass er größer ist als ein zulässiger minimaler Biegeradius des Bandabschnitts. Dieser zulässige minimale Biegeradius gibt an, wie stark das Bandelement quer zu seiner Längser streckung reversibel umgebogen werden kann, wobei keine oder zumindest keine relevante plastische Verformung des Bandelements auftritt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Bandelement in der neutralen Mittelstellung zwischen dem Wickelkern und dem Lenk säulengehäuse zur erfindungsgemäßen Umkehrung des Wickelsinns quer zu seiner Längs erstreckung von der einen in die andere Richtung umgebogen werden kann.

Es kann vorgesehen sein, dass der Außendurchmesser des Außenmantels kleiner oder gleich dem 0,5-fachen Innendurchmesser des Innenmantels ist. Dadurch kann ein radialer Abstand zwischen Innen- und Außenmantel realisiert werden, der größer oder gleich dem 0,5-fachen Außendurchmesser des Außenmantels ist, welcher dem Biegeradius des Ban dabschnitts beim Aufwickeln auf den Wickelkern entspricht. Durch dieses Verhältnis zwi schen Innen- und Außendurchmesser wird das Bandelement beim Wechsel des Wickelsinns nicht oder zumindest nicht wesentlich stärker umgebogen, als beim Aufwickeln. Die Biegebe anspruchung des Materials bleibt durch so gering, dass eine Vielzahl von Umkehrungen des Wickelsinns ohne Materialschäden möglich ist, und eine hohe Langlebigkeit und Zuverlässig keit erreicht wird.

Es ist möglich, dass die Länge des Bandabschnitts zwischen dem Wickelkern und dem Lenksäulengehäuse kleiner ist als der Innenumfang des Innenmantels, bevorzugt kleiner als die 0,5-fache Summe des Innenumfangs und des Außenumfangs. In der neutralen Mittelstel lung ist der auf dem Wickelkern aufwickelbare Bandabschnitt vom Wickelkern abgewickelt, und befindet sich freiliegend zwischen Innen- und Außenmantel. Durch das angegebene Verhältnis kann sich der Bandabschnitt über seine gesamte freie Länge von innen an den In nenmantel anschmiegen, so dass bei der Umkehrung des Wickelsinns im Durchgang durch die Mittelstellung eine relativ geringe und damit materialschonende Umbiegung auftritt.

Es ist vorteilhaft, dass der Bandabschnitt zwischen dem Wickelkern und dem Lenksäulenge häuse als Zugtrum ausgebildet ist. Beim Erreichen des maximal zulässigen Drehwinkels ist der Bandabschnitt auf dem Wickelkern aufgewickelt, und zwischen den gegeneinander ver drehbaren Umfangsabschnitten von Wickelkern und Lenksäulengehäuse gespannt. Dabei ist es günstig, dass das Bandelement im Zugtrum im Wesentlichen auf Zug beansprucht wird, so dass es das in das Lenkrad eingegebene Lenkmoment sicher als Zugkraft aufnehmen kann, ohne dass zusätzliche Stütz- oder Sicherungsmaßnahmen erforderlich sind.„Im We sentlichen auf Zug beansprucht“ meint, dass im Fall einer Vergleichsspannung, beispielswei se nach der Gestaltänderungsenergiehypothese, zumindest 90% auf die Zugspannung ent fallen. Eine vorteilhafte Ausführung ist, dass mindestens zwei Bandabschnitte vorgesehen sind. Die Bandabschnitte können über den Umfang verteilt angeordnet sein, bevorzugt gleichmäßig verteilt. Es können beispielsweise zwei Zugtrume gemäß der vorangehend beschriebenen Ausführung radial gegenüberliegend mit der Außenmantelfläche des Wickelkerns verbunden sein, und entsprechend mit dem Lenksäulengehäuse. Dadurch kann vorteilhaft eine redun dante Anordnung geschaffen werden, die auch beim Ausfall eines Bandabschnitts eine zu verlässige Drehwinkelbegrenzung bietet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Bandabschnitt mindestens zweigängig übereinander wickelbar ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass zumindest zwei Bandabschnitte mindestens zweigängig übereinander wickelbar sind. Dabei können bevorzugt zwei im selben axialen Wi ckelabschnitt am Wickelkern angreifende Zugtrume je nach Drehrichtung mit demselben Wi ckelsinn gemeinsam aufgewickelt werden. Dabei werden die zwei Bandabschnitte in radialer Richtung übereinander gewickelt, so dass die beiden Bandabschnitte in Form einer zweigän gigen Spirale angeordnet sind. Vorteilhaft ist dabei, dass zwei - oder mehr - Bandabschnitte ohne Vergrößerung des axialen Bauraums auf dem Wckelkern aufgenommen werden kön nen. Dadurch kann eine kompakte, redundante Anordnung realisiert werden.

Der Wckelkern und/oder das Lenksäulengehäuse können mindestens einen Querschlitz auf weisen, durch die das Bandelement hindurchgeführt ist. Ein Querschlitz bildet einen Schlitz, der beispielsweise quer zur Längsachse durch den Wckelkern durchgehen kann. Entspre chend kann ein den Wckelkern trommelförmig umgebendes Lenksäulengehäuse pro Ban dabschnitt einen von dem Innenmantel radial nach außen quer durchgehenden Querschlitz aufweisen. Ein Bandelement kann einfach in den oder die Querschlitze eingehängt werden, so dass es bezüglich der beim Aufwickeln auftretenden, in Umfangsrichtung wirkenden Kräf te in beiden Wckelrichtungen zuverlässig am Wckelkern und/oder am Lenksäulengehäuse befestigt ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass der oder die Querschlitze stirnseitig, al so axial offen sind, so dass ein flaches Bandelement in seiner Breite in Richtung der

Längsachse axial in den Querschlitz eingesetzt und fixiert werden kann.

Es kann vorteilhaft sein, dass das Bandelement als geschlossene Schlaufe ausgebildet ist. Eine geschlossene Schlaufe weist ein ringförmiges Endlosband auf, welches aufgrund seiner geschlossenen Form mit geringem Aufwand ohne zusätzliche Befestigungselemente durch Einhängen am Wckelkern und am Lenksäulengehäuse befestigt werden kann. Zum Einhän gen können beispielsweise hakenförmige Aufhänger oder Wderlager am Wckelkern und am Lenksäulengehäuse angeordnet sein. Eine mit geringem Aufwand realisierbare, zuverlässige Anordnung zur Befestigung der geschlossenen Schlaufe kann dadurch geschaffen werden, dass das Bandelement durch einen quer durch den Wickelkern hindurchgehenden Quer schlitz hindurchgeführt ist. Aus dem Querschlitz tritt das Bandelement über zwei diametral von dem Wckelkern radial nach außen abgehende Zugtrume aus, die sich als Bandabschnit te bis zur Innenseite des Lenksäulengehäuses erstrecken und dort durch zwei - ebenfalls bezüglich der Längsachse einander diametral angeordnete - nach außen durchgehende Querschlitze hindurchgeführt sind. Zwischen diesen beiden Querschlitzen ist das Bandele ment außen um das Lenksäulengehäuse herumgeführt. In den Querschlitzen ist das Band element in Umfangsrichtung relativ zum Außenmantel des Kernelements, und auch relativ zum Lenksäulengehäuse fixiert. Wenn die Querschlitze axial offen ausgebildet sind, kann die geschlossene Schlaufe des Bandelements zur Montage einfach axial in die Querschlitze ein gesetzt werden. Auf diese Weise kann ohne weitere Befestigungsmittel eine besonders zu verlässige Verbindung erzeugt werden. Ein Vorteil für die erfindungsgemäße Umkehrung des Wickelsinns ist dabei, dass die Bandabschnitte aus den Querschlitzen in radialer Richtung ausmünden, so dass sie in beide Umfangsrichtungen umgebogen werden können.

Das Bandelement kann vorzugsweise aus einem ein Fasergewebe ausgebildet sein, bei spielsweise einem Cord. Ein Fasergewebe kann durch Einsatz hochfester Fasern - bei spielsweise Metall-, Aramid- oder Kohlefasern, oder dergleichen - hoch zugbelastbar, und dabei besonders flexibel ausgestaltet sein. Die hohe Flexibilität meint, dass - anders als bei spielsweise bei einer Spiralfeder - bei der Biegeverformung beim Aufwickeln nur relativ ge ringe Rückstellkräfte auftreten. Diese Eigenschaft wird auch als biegeschlaff oder forminsta bil bezeichnet. Dadurch ist das zum Aufwickeln und zum Umkehren des Wckelsinns erfor derliche Moment entsprechend gering, und vom Drehwinkel abhängige elastische Rückstell kräfte, die für die Funktion des Umdrehungsbegrenzers nicht relevant und unerwünscht sind, treten nicht auf oder sind vernachlässigbar gering. Durch die Verwendung hoch zugfester Fasern kann eine hohe Zugfestigkeit des Bandelements bei geringen Abmessungen reali siert werden. Das Bandelement kann beispielsweise ein flaches, gurtförmiges, gewebtes Band aufweisen.

Das Bandelement kann einen Kunststoff und/oder einen Gummiwerkstoff und/oder einen Glaswerkstoff und/oder einen Metallwerkstoff aufweisen, oder Kombinationen davon. Bevor zugt können Faser-Verbundwerkstoffe eingesetzt werden.

Das Lenksäulengehäuse kann Teil einer Manteleinheit sein oder eine solche bilden, die mit einer am Fahrzeug montierbaren Trageinheit verbunden ist. Das Lenksäulengehäuse kann feststehend sein, oder manuell oder motorisch relativ zur Trageinheit verstellbar sein. Weiter- hin kann die Lenkwelle relativ zum Lenksäulengehäuse oder zur Trageinheit in Richtung der Längsachse fest angeordnet oder verstellbar sein, ebenfalls manuell oder motorisch. Auf die se Weise kann ein feststehende, oder in Höhen- und/oder Längsrichtung verstellbare Lenk säule gebildet werden, wobei die Verstellung manuell oder mittels motorischer Verstellantrie be erfolgen kann.

Beschreibung der Zeichnungen

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnun gen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Lenksäule in einer schematischen perspektivischen

Ansicht,

Figur 2 die Lenksäule gemäß Figur 1 in einer weiteren perspektivischen Ansicht,

Figur 3 eine schematische Axialansicht des Umdrehungsbegrenzers der Lenksäule gemäß Figuren 1 und 2 in einer ersten Drehwinkelposition (neutrale Mittelstel lung),

Figur 4 eine schematische Axialansicht des Umdrehungsbegrenzers wie in Figur 3 in einer zweiten Drehwinkelposition (Zwischenposition),

Figur 5 eine schematische Axialansicht des Umdrehungsbegrenzers wie in Figur 3 in einer dritten Drehwinkelposition (Anschlagposition bezüglich Drehung nach rechts = im Uhrzeigersinn),

Figur 6 eine schematische Axialansicht des Umdrehungsbegrenzers wie in Figur 3 in einer vierten Drehwinkelposition (Zwischenposition) in dem anderen Wickel sinn verglichen mit jenem in Figur 4,

Figur 7 eine schematische Axialansicht des Umdrehungsbegrenzers wie in Figur 3 in einer fünften Drehwinkelposition (Anschlagposition bezüglich Drehung nach links = im Gegenuhrzeigersinn).

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

Figuren 1 und 2 zeigen in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten eine Lenksäule 1 ei nes Steer-by-Wire-Lenksystems, in Figur 1 von links hinten, und in Figur 2 von links vorn, je weils bezogen auf die Fahrtrichtung.

Die Lenksäule 1 umfasst eine Stelleinheit 2, die ein Lenksäulengehäuse 21 aufweist, wel ches auch als Manteleinheit oder äußeres Mantelrohr bezeichnet wird. In dem Lenksäulen gehäuse 21 ist ein Mantelrohr 22 aufgenommen, in dem eine Lenkwelle 23 um die

Längsachse L drehbar gelagert ist. Am bezüglich der Fahrtrichtung hinteren, dem Fahrer zu gewandten Ende weist die Lenkwelle 23 einen Anschlussabschnitt 24 zur Anbringung eines hier nicht dargestellten Lenkrads auf. Zur Längsverstellung des Lenkrads ist das Mantelrohr 22 relativ zum Lenksäulengehäuse 21 in Richtung der Längsachse L teleskopartig verstell bar, wie mit dem Doppelpfeil parallel zur Längsachse L angedeutet ist.

Die Stelleinheit 2 ist von einer Trageinheit 3 gehalten, welche Befestigungsöffnungen 31 auf weist zur Anbringung an einer nicht dargestellten Karosserie eines Kraftfahrzeugs. In einem vorderen Bereich ist das Lenksäulengehäuse 21 an der Trageinheit 3 um eine horizontale, quer zur Längsachse L liegende Schwenkachse 32 verschwenkbar gelagert, wodurch eine Höhenverstellung des rückwärtigen, fahrerseitigen Endes der Lenkwelle 23 in der Höhenrich tung H ermöglicht wird.

Die Trageinheit 3 weist von der Schwenkachse 32 mit Abstand nach hinten zwei Seitenwan gen 33 auf, die sich parallel zueinander nach unten erstrecken, und zwischen denen das Lenksäulengehäuse 21 aufgenommen ist.

Eine Spanneinrichtung 4 umfasst einen Spannbolzen 41 , der durch in Höhenrichtung H ver laufende Langlöcher 34 durch beide Seitenwangen 33 hindurchgeführt ist. An dem Spann bolzen 41 ist ein Spannhebel 42 befestigt, mit dem der Spannbolzen 41 manuell um seine Achse gedreht werden kann.

Die Spanneinrichtung 4 weist ein Spanngetriebe 43 auf, welches eine Drehung des Spann bolzens 41 um seine Achse in einen Spannhub in Richtung seiner Achse umsetzt, beispiels weise mittels eines an sich bekannten Keilscheiben-, Nocken- oder Kippstiftgetriebes. Die Spannachse 41 ist über das Spanngetriebe 43 von außen gegen die beiden Seitenwangen 33 abgestützt. Wird der Spannhebel 41 durch manuelle Betätigung des Spannhebels 42 in die eine Richtung in die Spann- oder Fixierstellung gedreht, werden die beiden Seitenwan gen 33 gegeneinander angedrückt, und dadurch wird das Lenksäulengehäuse zwischen den Seitenwangen 33 eingespannt, und dadurch relativ zur Trageinheit 3 in Höhenrichtung H fi xiert. Dabei wird auch das Mantelrohr 22 in dem Lenksäulengehäuse 21 verspannt, so dass ebenfalls eine Fixierung in Richtung der Längsachse L erfolgt.

Wirr der Spannhebel 42 durch eine umgekehrte Drehung in die Lösestellung gebracht, wird der Spannhub aufgehoben, und die Einspannung des Lenksäulengehäuses 21 zwischen den Seitenwangen 33 gelöst. Der Spannbolzen 41 dann kann zur Höhenverstellung in den Langlöchern 34 in der Höhenrichtung H zusammen mit dem Lenksäulengehäuse 21 auf oder ab bewegt werden, und das Mantelrohr 22 kann in Richtung der Längsachse L zur Längsver stellung teleskopierend in das Lenksäulengehäuse 21 nach vorn eingeschoben oder nach hinten herausgezogen werden.

Ein erfindungsgemäß ausgestalteter Umdrehungsbegrenzer 5 ist vorn an der Lenksäule 1 angebracht. Dieser ist in Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht vorn geöffnet dargestellt, um einen Blick ins Innere freizugeben. In den Figuren 3, 4 und 5 ist eine axiale Ansicht von vorn - in Richtung der Längsachse L - in unterschiedlichen Drehwinkelpositionen der Lenk welle 23 gezeigt. Der Umdrehungsbegrenzer 5 ist mit einem nicht dargestellten Deckel ver schließbar.

Der Umdrehungsbegrenzer 5 weist ein als Trommel 51 ausgebildetes Gehäuse auf, welches einen Teil des Lenksäulengehäuses 21 bildet, mit dem es einstückig ausgebildet, oder fest verbunden ist. Die Trommel 51 ist hohlzylindrisch ausgebildet, mit einem Innenmantel 52, der koaxial zur Längsachse L angeordnet ist.

In der Trommel 51 ist ein fest mit der Lenkwelle 23 verbundener Wckelkern 53 angeordnet, der einen zylindrischen, zur Längsachse L koaxialen Außenmantel 54 hat.

Der Außendurchmesser des Außenmantels 54 ist vorzugsweise kleiner oder gleich dem 0,5- fachen Innendurchmesser des Innenmantels 52. Der Innenmantel 52 hat von dem Außen mantel 54 einen radialen Abstand A (siehe Figur 3), der bevorzugt gleich oder größer ist als der 0,5-fache Durchmesser des Wckelkerns 53, also dem Außendurchmesser des Außen mantels 54. Der Wickelkern 53 weist einen diametral, quer zur Längsachse L durchgehenden Querschlitz 55 auf, der nach vorn axial offen ist. Der 55 Querschlitz mündet diametral gegenüberliegend in dem Außenmantel 54.

Die Trommel 51 weist zwei einander bezüglich der Längsachse L diametral gegenüberlie gende Querschlitze 56, 57 auf, welche Durchgänge vom Innenmantel 52 zur Außenseite der Trommel 51 bilden, und ebenfalls stirnseitig axial offen sind.

Ein Bandelement 6, welches als geschlossene Schlaufe ausgebildet ist, ist zwischen dem Wickelkern 53 und der Trommel 51 angebracht, wie in Figur 3 deutlich erkennbar ist. Das Bandelement 6 ist ein hoch flexibles, flaches Band mit einer Breite, welche an die axiale Breite des Außenmantels 54 angepasst ist, die auch in etwa der axialen Breite des Innen mantels 52 entspricht. Das Bandelement 6 kann ein hochfestes Fasergewebe oder einen Cordverbund aufweisen, und ist hoch flexibel, so dass bei einer Umbiegung quer zu seiner Längserstreckung und seiner Breite nur eine vernachlässigbar geringe elastische Rückstell kraft auftritt.

Das Bandelement 6 ist durch den Querschlitz 55 des Wckelkerns 53 quer zur Längsachse L hindurchgeführt, wobei der Querschlitz 55 mit einer Einführfase versehen ist, um eine Be schädigung des Bandelements 6 wirksam zu verhindern. Dadurch wird eine drehfeste Ver bindung des Bandelements 6 mit dem Wckelkern 53 realisiert. Der auf der einen Seite aus dem Wickelkern 53 radial austretende Bandabschnitt 61 erstreckt sich durch den einen Querschlitz 56 hindurch zur Außenseite der Trommel 51 , und der auf der anderen Seite aus dem Wickelkern 53 radial austretende Bandabschnitt 62 erstreckt sich durch den anderen Querschlitz 57 hindurch zur Außenseite der Trommel 51. Die Bandabschnitte 61 und 62 sind durch einen außen um die Trommel 51 herumgeführten Bandabschnitt 63 als geschlossene Schlaufe miteinander verbunden. Dadurch ist das Bandelement 6 in Umfangsrichtung bezüg lich dem Innenmantel 52 fixiert.

Die Funktion des Umdrehungsbegrenzers 3 wird anhand der Phasendarstellungen in den Fi guren 3, 4 und 5 erläutert, die jeweils unterschiedliche Drehwinkelstellungen der Lenkwelle 23 und des damit verbundenen Wckelkerns 53 zeigen.

Figur 3 zeigt die neutrale Mittelstellung. Die beiden Bandabschnitte 61 , 62 münden radial aus dem Querschlitz 55 aus und erstrecken sich zugspannungsfrei bogenförmig bis zum Innen mantel 52, an dem sie sich bis zu den Querschlitzen 56, 57 anschmiegen, wo sie nach au ßen herausgeführt sind. Bei einer Drehung der Lenkwelle 23 im Uhrzeigersinn dreht sich der Wickelkern 53 in der An sicht der Figuren 2, 3, 4 und 5 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie mit dem Pfeil angegeben, in den Figuren 6 und 7 mit dem Uhrzeigersinn.

Figur 4 zeigt eine Zwischenposition, in der deutlich erkennbar ist, wie die Bandabschnitte in Form einer zweigängigen Spirale auf dem Außenmantel 53 auf dem Wckelkern 53 aufgewi ckelt werden.

Die beiden Bandabschnitte 61 , 62 werden durch weitere Drehung weiter aufgewickelt, bis die verbleibenden freien Bereiche der Bandabschnitte 61 , 62 als Zugtrume zwischen dem W- ckelkern 53 und den Schlitzen 56, 57 der Trommel 51 straff gespannt sind, wie in Figur 5 er kennbar ist. Diese stellt die eine Anschlagposition dar, also die Endposition des maximalen Drehwinkels. Ein dann über das Lenkrad in die Lenkwelle 23 eingegebenes Lenkmoment wirkt als Zugspannung auf die Bandabschnitte 61 , 62, und dadurch wird eine weitere Dre hung verhindert.

Jeder Bandabschnitt 61 , 62 weist eine erste Oberfläche 601 auf und eine dazu gleichsinnig ausgebildete zweite Oberfläche 602 auf, wobei in dem einen Wckelsinn die erste Oberfläche 601 mit dem Wickelkern 53 in Kontakt bringbar ist und die zweite Oberfläche 602 in dem um gekehrten Wckelsinn mit dem Wickelkern in Kontakt bringbar ist. Mit anderen Worten liegt je nach Wckelsinn die erste Oberfläche 601 oder die zweite Oberfläche 602 des Bandab schnitts 61 , 62 an dem Wckelkern 53 an.

Ausgehend von der neutralen Position von Figur 3 kann die Lenkwelle 23 auch in die entge gengesetzte Drehrichtung gedreht werden. Dann werden die Bandabschnitte 61 , 62 in einem zum Wckelsinn der Figuren 4 und 5 entgegengesetzten Wckelsinn auf dem Wckelkern 53 aufgewickelt. Dabei treten zu den Figuren 4 und 5 spiegelbildliche Anordnungen auf. Diese sind in den Figuren 6 und 7 dargestellt, wobei Figur 7 den zu Figur 5 entgegengesetzten Endanschlag zeigt.

Figur 6 zeigt eine Zwischenposition, in der deutlich erkennbar ist, wie die Bandabschnitte 61 , 62 in Form einer zweigängigen Spirale auf dem Außenmantel 53 auf dem Wckelkern 53 auf gewickelt werden, wobei die Figur 6 den umgekehrten Wckelsinn zeigt als Figur 4.

Aus den Figuren ist erkennbar, dass dank der Erfindung ein einfacherer, kompakterer Auf bau realisierbar ist. Bezugszeichenliste

1 Lenksäule

2 Stelleinheit

21 Lenksäulengehäuse

22 Mantelrohr

23 Lenkwelle

24 Anschlussabschnitt

3 Trageinheit

31 Befestigungsöffnungen

32 Schwenkachse

33 Seitenwangen

34 Langloch

4 Spanneinrichtung

41 Spannbolzen

42 Spannhebel

43 Spanngetriebe

5 Umdrehungsbegrenzer

51 Trommel

52 Innenmantel

53 Wickelkern

54 Außenmantel

55 Querschlitz

56, 57 Querschlitze

6 Bandelement

61 , 62 Bandabschnitte 63 Bandabschnitt

L Längsachse

H Höhenrichtung