DE102022118200B3

DE102022118200B3 - Verstelleinheit einer Lenksäule eins Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102022118200B3
Application number: DE102022118200.2A
Authority: DE
Inventors: Joseph Gissler; Sebastian Müller; Benjamin Severin; Christian Bahrmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-07-21
Filing date: 2022-07-21
Publication date: 2023-05-25
Anticipated expiration: 2042-07-22
Also published as: WO2024017436A1

Abstract

Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs, in der eine Lenkspindel um eine Längsachse drehbar gelagert ist und eine Manteleinheit (2) aufweist, die mindestens drei, axial relativ zueinander teleskopierbar angeordnete Mantelrohre (3, 4, 5) aufweist, von denen eines ein äußeres Mantelrohr (3) bildet, in dem mindestens ein Zwischenmantelrohr (4) aufgenommen ist, in dem ein inneres Mantelrohr (5) aufgenommen ist, wobei ein Motor (6) zur Verstellung der Manteleinheit (2) vorgesehen ist, wobei der Motor (6) mit der Manteleinheit (2) und einem eine Spindel (7) aufnehmenden Gehäuse (8) verbunden ist und wobei der Motor (6) die Spindel (7) betätigt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahr- zeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie 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 teleskopierbare 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. Zu dem ist der Verfahrweg dieser Verstelleinheiten oftmals begrenzt. Die hierfür vorgesehenen Spindeln ermöglichen meist einen Verfahrweg, welcher bei weniger als 100mm liegt.
Aus der gattungsbildenden DE 10 2020 117 447 B3 ist eine Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs, in der eine Lenkspindel um eine Längsachse drehbar gelagert ist und eine Manteleinheit aufweist, die mindestens drei, axial relativ zueinander teleskopierbar angeordnete Mantelrohre aufweist, von denen eines ein äußeres Mantelrohr bildet, in dem mindestens ein Zwischenmantelrohr aufgenommen ist, in dem ein inneres Mantelrohr aufgenommen ist, wobei ein Motor zur Verstellung der Manteleinheit vorgesehen ist. Ferner ist der Motor mit der Manteleinheit und einem eine Spindel aufnehmenden Gehäuse verbunden und wobei der Motor die Spindel betätigt.
Die DE 10 2020 116 580 A1 und DE 101 51 754 A1 betreffen eine teleskopierbare Lenksäule für eine Steer-by-Wire-Lenkeinrichtung, umfassend eine in einem hohlzylindrischen Mantelrohr axial verschiebbare und drehbar gelagerte Lenkspindel, die von einem Lenkunterstützungsaktuator unterstützt ist, wobei das Mantelrohr ein Außengewinde aufweist und in einer innerhalb der Lenksäule (ortsfest positionierten, sowie ein Innengewinde ufweisenden Außenhülse über eine Verdrehsicherung drehfest angeordnet, und von einer zwischen dem Mantelrohr sowie der Außenhülse) drehbar angeordneten und axial verschiebbaren Antriebshülse, umfassend ein Innengewinde und ein hierzu gegenläufiges Außengewinde axial verschiebbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Verstelleinheit bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Verstelleinheit gemäß Anspruch 1 und durch ein Steer-by-wire Lenksystem gemäß Anspruch 7. In der Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs ist eine Lenkspindel um eine Längsachse drehbar gelagert; die Verstelleinheit weist ferner eine Manteleinheit auf, die mindestens drei, axial relativ zueinander teleskopierbar angeordnete Mantelrohre aufweist, von denen eines ein äußeres Mantelrohr bildet, in dem mindestens ein Zwischenmantelrohr aufgenommen ist, in dem ein inneres Mantelrohr aufgenommen ist, wobei ein Motor zur Verstellung der Manteleinheit vorgesehen ist, wobei der Motor mit der Manteleinheit und einem eine Spindel aufnehmenden Gehäuse verbunden ist und wobei der Motor die Spindel betätigt.
Ein derartiger Aufbau ermöglicht es , dass die Spindel dazu dient, den Teleskopartigen Auszug der Manteleinheiten zu betätigen. Die Spindel begrenzt jedoch meist den Verfahrweg, da diese aus Sicherheitsgründen nicht größer als 100mm gewählt werden kann. Anhand der erfinderischen Kombination der Anordnung des Motors und Verwendung einer weiterhin kurzen Spindel, können nun vorteilhafterweise Verfahrwege der Manteleinheit größer 100mm realisiert werden.
Die Spindel ist mehrteilig ausgebildet und weist mindestens eine Außenspindel, mindestens eine Zwischenspindel und mindestens eine Innenspindel auf. Bevorzugterweise sind die Außenspindel die Zwischenspindel und die Innenspindel ineinander ein- und ausfahrbar. Hierdurch wird ein teleskopartiger Aufbau der Spindel erreicht. Durch einen derartigen zweiteiligen Aufbau kann wodurch die Spindel selbst kurz ausgelegt werden und gleichzeitig große Verfahrwege ermöglichen.
Erfindungsgemäß steht der Motor in Wirkverbindung mit der Zwischenspindel.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Zwischenspindel und/ oder die Innenspindel als Trapezgewindespindel ausgebildet. Dabei wird die Zwischenspindel, welche als Trapezspindel ausgeführt ist, über den Motor angetrieben. Hierdurch kann eine Drehbewegung übertragen werden. Die Zwischenspindel bewegt sich axial und ist mittels einer Trapezgewindeverbindung mit der Innenspindel verbunden, welche eine entsprechende axiale Bewegung hierdurch ausführen kann. Dies hat den Vorteil, dass hierdurch die Verstellgeschwindigkeit aufgrund des Trapezgewindes erhöht werden kann.
Bevorzugterweise kann die Spindel als Kugelgewindetrieb ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Innenspindel mit dem inneren Mantelrohr verbunden. Alternaive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die die Zwischenspindel mit dem äußeren Mantelrohr drehgelagert ist. Derartige Aufbauten ermöglichen es, dass der Motor keinen axialen Verfahrweg benötigt. Ferner wird anhand der Spindeln ein definiertes Ausfahren der Führungsrohre zueinander ermöglicht
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Steer-by-wire Lenksystem mit einer Verwendung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit.
Figurenliste
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von drei Figuren dargestellt. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß einer ersten Ausführungsform in eingefahrenem Zustand,
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß einer ersten Ausführungsform in ausgefahrenem Zustand, und
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform in eingefahrenem Zustand.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit 1 gemäß einer ersten Ausführungsform in eingefahrenem Zustand.
Die Verstelleinheit 1 weist eine Manteleinheit 2 auf, die mindestens drei, axial relativ zueinander teleskopierbar angeordnete Mantelrohre aufweist, von denen eines ein äußeres Mantelrohr 3 bildet, in dem mindestens ein Zwischenmantelrohr 4 aufgenommen ist, in dem ein inneres Mantelrohr 5 aufgenommen ist. Die Mantelrohre 3, 4, 5 werden mittels eines Motors 6 verstellt, d.h. von einem eingefahrenen Zustand ( 1) in einen ausgefahrenen Zustand (2) verstellt. Der Motor 6 selbst ist mit der Manteleinheit 2 und einem eine Spindel 7 aufnehmenden Gehäuse 8 verbunden. Ferner ist zu erkennen, dass der Motor 6 in abgewandter Richtung eines Lenkrades 14 angeordnet ist.
Der Motor 6 betätigt ferner die Spindel 7. Die Spindel 7 dient dazu, den Teleskopartigen Auszug der Manteleinheiten 2 zu betätigen. Ferner ist die Spindel 7 mehrteilig ausgebildet und weist eine Außenspindel 9, eine Zwischenspindel 10 und eine Innenspindel 11 auf. Die Außenspindel 9, die Zwischenspindel 10 und die Innenspindel 11 sind ineinander ein- und ausfahrbar. Hierdurch wird ein teleskopartiger Aufbau der Spindel 7 erreicht. Wie aus 1 und 2 zu erkennen ist, steht der Motor 6 in Wirkverbindung mit der Zwischenspindel 10.
Des Weiteren ist zu erkennen das die Spindel 7 als Kugelgewindetrieb ausgebildet ist.
2 zeigt die Verstelleinheit 1 aus 1 in ausgefahrenem Zustand.
Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verstelleinheit 1. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen, wie in den vorangegangenen Figuren, bezeichnet. Die Beschreibung konzentriert sich lediglich auf die unterschiedliche Ausbildung.
Der Hauptunterschied liegt im Aufbau der Spindel 7. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Spindel als Trapezgewindespindel 12 ausgebildet.
Die Zwischenspindel 10, welche über einen Formschluss radial fixiert und axial verschiebbar gegenüber der Außenspindel 9 ist, wird über den Motor 6 angetrieben. Hierdurch kann eine Drehbewegung übertragen werden. Die Außenspindel 9 bewegt sich bei Drehung des Motors axial über die äußere Trapezgewindeverbindung zum Gehäuse 8 und ist mittels einer inneren Trapezgewindeverbindung mit der Innenspindel 11 verbunden, welche ebenfalls eine entsprechende axiale Bewegung hierdurch ausführen kann. Es ergibt sich dadurch ein axialer weg von: Steigung Trapezgewinde außen plus Steigung Trapezgewinde innen pro Umdrehung.
Die Zwischenspindel 10 ist über das Gehäuse axial fixiert zum äußeren Mantelrohr 3 und ist in diesem drehgelagert angebunden.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind.
Bezugszeichenliste

1: Verstelleinheit
2: Manteleinheit
3: äußeres Mantelrohr
4: Zwischenmantelrohr
5: inneres Mantelrohr
6: Motor
7: Spindel
8: Gehäuse
9: Außenspindel
10: Zwischenspindel
11: Innenspindel
12: Trapezgewindespindel
13: Verbindung
14: Lenkrad

Claims

Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs, in der eine Lenkspindel um eine Längsachse drehbar gelagert ist und eine Manteleinheit (2) aufweist, die mindestens drei, axial relativ zueinander teleskopierbar angeordnete Mantelrohre (3, 4, 5) aufweist, von denen eines ein äußeres Mantelrohr (3) bildet, in dem mindestens ein Zwischenmantelrohr (4) aufgenommen ist, in dem ein inneres Mantelrohr (5) aufgenommen ist, wobei ein Motor (6) zur Verstellung der Manteleinheit (2) vorgesehen ist, wobei der Motor (6) mit der Manteleinheit (2) und einem eine Spindel (7) aufnehmenden Gehäuse (8) verbunden ist und wobei der Motor (6) die Spindel (7) betätigt, wobei die Spindel (7) mehrteilig ausgebildet ist und mindestens eine Außenspindel (9), mindestens eine Zwischenspindel (10) und mindestens eine Innenspindel (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (6) mit der Zwischenspindel (10) in Wirkverbindung steht.
Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außenspindel (9) innen und außen gegenläufige Gewindesteigungsrichtungen aufweist.
Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenspindel (10) und/ oder die Innenspindel (11) als Trapezgewindespindel (12) ausgebildet sind.
Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spindel (7) als Kugelgewindetrieb ausgebildet ist.
Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei die Innenspindel (11) mit dem inneren Mantelrohr (5) verbunden ist.
Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenspindel (10) mit dem äußeren Mantelrohr (3) drehgelagert ist und/ oder die Außenspindel (9) mit dem Zwischenmantelrohr (4) drehbar gelagert und axial fixiert ist.
Steer-by-wire Lenksystem umfassend eine Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche.