DE10212263A1 - Verriegelungsvorrichtung für zwei relativ zueinander verschiebbare Komponenten - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung zum Verriegeln von zwei realtiv zueinander verschiebbaren Komponenten, insbesondere einer in Länge und Neigung oder Höhe einstellbaren Kraftfahrzeuglenksäule. Die zueinander verschiebbaren Komponenten weisen jeweils eine Verzahnung auf, die miteinander in Eingriff bringbar sind. DOLLAR A Damit auch dann ein sicheres Verriegeln zwischen den Komponenten gewährleistet werden kann, wenn die Zahnspitzen der beiden Verzahnungen aufeinander treffen, kann bei wenigstens einer der Komponenten die zugehörige Verzahnung an einem Zwischenstück ausgebildet sein, das an der zugehörigen Komponente zwischen einer angehobenen Anfangsstellung und einer abgesenkten Endstellung verstellbar gelagert ist. Des weiteren ist eine Zwangsführung vorgesehen, die beim Absenken des Zwischenstücks eine Verstellung des Zwischenstücks quer zu seiner Hubrichtung erzwingt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung zum Verriegeln von zwei relativ zueinander verschiebbaren Komponenten, insbesondere einer in Länge und Neigung oder Höhe einstellbaren Kraftfahrzeuglenksäule, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
• Aus der DE 198 39 496 A1 ist eine Verriegelungsvorrichtung dieser Art für zwei Komponenten einer in Länge und Neigung einstellbaren Kraftfahrzeuglenksäule bekannt, bei der die eine Komponente an einer ortsfest mit der Karosserie des Fahrzeugs verbundenen Halterung festgelegt ist, während die andere Komponente ein Bauteil eines die Lenksäule aufnehmenden Lenksäulengehäuses bildet. Die zueinander verschiebbaren Komponenten weisen jeweils eine Verzahnung auf, die durch eine entsprechende Hubbewegung miteinander in Eingriff bringbar sind. Die Verwendung derartiger Verzahnungen bringt jedoch den Nachteil mit sich, dass es Stellungen zwischen dem Lenksäulengehäuse und der karosseriefesten Halterung gibt, in denen die an den jeweiligen Komponenten angeordneten Verzahnungen relativ zueinander so positioniert sind, dass die einander gegenüberliegenden Zahnspitzen der Verzahnungen zueinander fluchten und beim Versuch, die Komponenten zu verriegeln, nicht ineinander greifen, sondern aufeinander stoßen und die Verriegelung verhindern. In diesen speziellen Stellungen können die beiden Komponenten nicht ordnungsgemäß arretiert werden, so dass beispielsweise im Falle eines Unfalls eine Gefährdung des Fahrers durch eine unkontrollierte Relativbewegung zwischen den Lenksäulenkomponenten nicht ausgeschlossen werden kann.
• Um zuverlässig eine ordnungsgemäße Verriegelung der beiden Komponenten gewährleisten zu können, ist bei der bekannten Verriegelungsvorrichtung die am beweglichen Lenksäulengehäuse angeordnete Verzahnung in einer Lageraufnahme schwenkbar festgelegt, wobei die Schwenkbarkeit der Verzahnung um eine Achse erfolgt, die parallel zur Eingriffsebene der Verzahnungen und senkrecht zur Querschnittsebene der Verzahnungen angeordnet ist. Die schwenkbare Verzahnung ist außerdem so ausgebildet, dass sie im unverriegelten Zustand der Verriegelungsvorrichtung relativ zur Eingriffsrichtung oder Hubrichtung der Verzahnungen um die genannte Achse geneigt ist. Durch diese Bauweise wird erreicht, dass im Falle des Übereinanderstehens zweier einzelner Zähne der in Eingriff zu bringenden Verzahnungen ein automatisches Abrutschen des Zahnes der beweglichen Verzahnung an der Zahnflanke des Zahnes der ortsfesten Verzahnung stattfindet. Eine stabile Stellung, bei der die Zahnspitzen der Verzahnungen aufeinander stehen, ist durch diese Verschwenkungsmöglichkeit der beweglichen Verzahnung ausgeschlossen.
• Diese Problematik wird auch in der EP 0 796 780 A2 behandelt, aus der ebenfalls eine Verriegelungsvorrichtung für zwei relativ zueinander verschiebbare Komponenten einer Kraftfahrzeuglenksäule bekannt ist. Um das Aufeinandertreffen von Zahnspitzen zu vermeiden und um somit eine sichere Verriegelung gewährleisten zu können, besitzt diese Verriegelungsvorrichtung eine Führungsfläche, die an der ersten Komponente im Bereich der ersten Verzahnung ausgebildet ist. Ein zylindrisches, stabförmiges Führungsglied ist mit Hilfe einer federelastischen Klammer gegen diese Führungsfläche gespannt, wobei das Führungselement entlang der Führungsfläche abgleiten kann. Wenn die beiden miteinander in Eingriff zu bringenden Verzahnungen voneinander beabstandet sind, positioniert die Klammer das Führungsglied an der Führungsfläche so, dass das Führungsglied über eine Ebene vorsteht, in der die Zahnspitzen der ersten Verzahnung der ersten Komponente liegen. Wenn nun die mit dem Führungsglied ausgestattete erste Verzahnung der zweiten Verzahnung angenähert wird, trifft das Führungsglied vor den Zähnen der ersten Verzahnung auf einen Zahn der zweiten Verzahnung. Durch die Formgebung des Führungsglieds gleitet es auch dann am jeweiligen Zahn ab, wenn es exakt dessen Zahnspitze trifft. Durch eine geeignete Dimensionierung des Führungsglieds wird außerdem gewährleistet, dass die Zähne der ersten Verzahnung sicher zwischen den Zähnen der zweiten Verzahnung eintauchen. Beim Eingreifen der Verzahnungen kann dann das Führungsglied entlang der Führungsfläche abgleiten.
• Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Verriegelungsvorrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die ebenfalls eine sichere Arretierung der beiden Komponenten beim Verriegeln gewährleistet.
• Dieses Problem wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand abhängigen Ansprüche.
• Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zumindest 1< eine der Verzahnungen beweglich an der zugehörigen Komponente zu lagern, derart, dass die Verzahnung relativ zur Komponente eine Hubbewegung durchführen kann, die zumindest beim Absenken der Verzahnung auf die zugehörige Komponente mit einer Zwangsverstellung der Verzahnung quer zur Hubrichtung gekoppelt ist. Für den Fall, dass beim Annähern der beiden Komponenten die beiden Verzahnungen so zueinander positioniert sind, dass die Zahnspitzen aufeinander treffen, führt eine weitergehende Annäherung der beiden Komponenten dazu, dass die von der zugehörigen Komponente abgehobene Verzahnung abgesenkt wird, wobei diese Hubbewegung zwangsläufig mit einer Querbewegung einhergeht, so dass die Zahnspitzen der querbewegten Verzahnung von den Zahnspitzen der anderen Verzahnung frei kommen. Die Verzahnungen können dann sicher formschlüssig ineinander greifen.
• Realisiert wird dies bei der Erfindung dadurch, dass die bewegliche Verzahnung an einem Zwischenstück ausgebildet ist, das in einer geeigneten Weise an der jeweiligen Komponente gelagert ist.
• Zweckmäßig kann wenigstens ein Federelement vorgesehen sein, welches das Zwischenstück in seine Anfangsstellung vorspannt. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass das Zwischenstück selbsttätig seine Anfangsstellung einnimmt, wenn die beiden Verzahnung voneinander abheben.
• Die Zwangskopplung der Hubbewegung mit der Querverstellung des Zwischenstücks wird bei der Erfindung mit Hilfe einer Zwangsführung realisiert. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann diese Zwangsführung eine oder mehrere Abgleitschrägen aufweisen, die zwischen dem Zwischenstück und der zugehörigen Komponente ausgebildet ist bzw. sind und über das Zwischenstück an der zugehörigen Komponente gelagert ist bzw. sind.
• Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Zwangsführung eine Verzahnung, insbesondere eine Sägeverzahnung, aufweist, die zwischen dem Zwischenstück und der zugehörigen Komponente ausgebildet ist, über die das Zwischenstück an der zugehörigen Komponente gelagert ist und die so dimensioniert ist, dass die am Zwischenstück ausgebildeten Zähne dieser Verzahnung auch in der Anfangsstellung des Zwischenstücks in die an der Komponente ausgebildeten Zähne dieser Verzahnung eingreifen.
• Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
• Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.
• Es zeigen, jeweils schematisch,
• Fig. 1 bis 4 stark vereinfachte Prinzipdarstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei unterschiedlichen Phasen eines Verriegelungsvorgangs,
• Fig. 5 eine Ansicht wie in Fig. 1, jedoch bei einer anderen Ausführungsform.
• Entsprechend den Fig. 1 bis 5 sind zwei Komponenten, nämlich eine erste Komponente 1 und eine zweite Komponente 2, mit einer Verriegelungsvorrichtung 3 nach der Erfindung ausgestattet. Die beiden Komponenten 1 und 2 sind relativ zueinander verschiebbar. Beispielsweise ist die erste Komponente 1 entsprechend einem Doppelpfeil 4 quer zu einer Hubrichtung verstellbar, in der die zweite Komponente 2 verstellbar ist und die durch Doppelpfeil 5 symbolisiert ist. Durch eine Hubverstellung der zweiten Komponente 2 kann der Abstand zwischen den Komponenten 1 und 2 verändert werden, während bei einer Verstellung in Querrichtung 4 der Abstand zwischen den Komponenten 1 und 2 konstant bleibt. Für die Hubverstellung 5 ist die zweite Komponente 2 in eine Halterung 6 gelagert, die bei einer bevorzugten Anwendung der vorliegenden Erfindung ortsfest an einer Fahrzeugkarosserie angebracht ist. Im Unterschied dazu bildet die erste Komponente 1 vorzugsweise ein Bauteil einer Lenksäule des Fahrzeugs. Beispielsweise handelt es sich bei diesem Bauteil 1 um einen Bestandteil eines die Lenksäule aufnehmenden Lenksäulengehäuses. Die Lenksäule ist in ihrer Länge und Neigung (oder Höhe) einstellbar. Um diese Einstellungen durchführen zu können, muss das Lenksäulengehäuse (Komponente 1) relativ zur Fahrzeugkarosserie bzw. relativ zur Halterung 6 verstellt werden können. In den Fig. 1 und 5 befindet sich die zweite Komponente 2 in einer abgesenkten Freigabeposition, in der die Komponenten 1 und 2 relativ zueinander in der Querrichtung 4 verstellbar sind. In Fig. 4 nimmt die zweite Komponente 2 ihre Verriegelungsposition ein, in der die Komponenten 1 und 2 in der jeweiligen Einstellung arretiert sind.
• Um diese Arretierung zu realisieren, ist an der ersten Komponente 1 eine erste Verzahnung 7 ausgebildet, die aus einer Reihe parallel angeordneter Zähne 8 besteht. Beispielsweise kann diese Verzahnung 7 durch eine Zahnstange gebildet sein, die an der ersten Komponente 1 befestigt ist. Ebenso ist es möglich, die erste Verzahnung 7 in die erste Komponente 1 zu integrieren.
• Die Verriegelungsvorrichtung 3 besitzt außerdem eine zweite Verzahnung 9, die komplementär zur ersten Verzahnung 7 ausgebildet ist, an der zweiten Komponenten 2 angeordnet ist und ebenfalls aus einer Reihe von parallel angeordneten Zähnen 10 besteht. Diese zweite Verzahnung 9 ist an einem Zwischenstück 11 ausgebildet, das an der zweiten Komponente 2 beweglich gelagert ist. Dabei kann die zweite Verzahnung 9 wie in den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 einteilig oder einstückig mit diesem Zwischenstück 11 ausgebildet sein. Alternativ kann die zweite Verzahnung 9 wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5, z. B. als separate Zahnstange 12, ausgebildet sein, die am Zwischenstück 11 angebracht ist.
• Das Zwischenstück 11 ist relativ zur zweiten Komponente 2 zwischen einer angehobenen Anfangsstellung (Fig. 1 und 2) und einer abgesenkten Endstellung (Fig. 3 und 4) verstellbar gelagert. Ein Federelement 13, das beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet sein kann, treibt das Zwischenstück 11 in seine angehobene Anfangsstellung an. Die Lagerung des Zwischenstücks 11 an der zweiten Komponente 2 erfolgt über eine Zwangsführung 14, die in den Fig. 1 bis 4 als dritte Verzahnung 15 und in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 als Abgleitschräge 16 ausgestaltet ist. Diese Zwangsführung 14 ist dabei so ausgebildet ist, dass sie beim Absenken des Zwischenstücks 11, also beim Verstellen des Zwischenstücks 11 aus seiner Anfangsstellung in seine Endstellung, zwangsläufig eine Querverstellung des Zwischenstücks 11 quer zur Hubrichtung bewirkt. Diese Hubrichtung des Zwischenstücks 11 ist in den Fig. 1 bis 5 durch einen Doppelpfeil 17 symbolisiert, während die Querverstellung des Zwischenstücks 11 durch einen Doppelpfeil 18 dargestellt ist. Zweckmäßig verläuft die Hubrichtung 17 des Zwischenstücks 11 parallel zur Hubrichtung 5 der zweiten Komponente 2. Ebenso verläuft die Querverstellrichtung 18 des Zwischenstücks 11 parallel zur Querverstellrichtung 4 der ersten Komponente 1.
• Die dritte Verzahnung 15 der Fig. 1 bis 4 wird dabei durch zwei komplementäre, in Eingriff stehende und miteinander zusammenwirkende Zahnreihen gebildet. Im Unterschied dazu besitzt die Abgleitschräge 16 der Fig. 5 zwei komplementäre Gleitflächen, die aneinander abgleiten und von denen je eine am Zwischenstück 11 und an der zweiten Komponente 2 ausgebildet ist.
• Entsprechend den Fig. 1 bis 4 arbeitet die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 3 wie folgt:
  In der Endriegelungsposition der zweiten Komponente 2 befindet sich das Zwischenstück 11 gemäß Fig. 1 in seiner angehobenen Anfangsstellung. Hierbei stehen die beiden Verzahnungen 7 und 9 der Verriegelungsvorrichtung 3 nicht miteinander in Eingriff, so dass die beiden Komponenten 1 und 2 relativ zueinander in der Querverstellrichtung 4 verstellbar sind. Wenn eine gewünschte Relativlage zwischen den Komponenten 1 und 2 eingestellt ist, soll diese durch eine Hubverstellung der zweiten Komponenten 2 verriegelt bzw. arretiert werden. Entsprechend einem Pfeil 19 kann eine nicht gezeigte, geeignete Stelleinrichtung an der zweiten Komponente 2 angreifen, um diese in der Hubrichtung 5 in Richtung auf die erste Komponente 1 zu verstellen.
• Gemäß Fig. 2 kann dabei der Sonderfall eintreten, dass zufällig die Zahnspitzen der Zähne 8 der ersten Verzahnung 7 auf die Zahnspitzen der Zähne 10 der zweiten Verzahnung 9 treffen. Da sich das Zwischenstück 11 über seine zweite Verzahnung 9 und die erste Verzahnung 7 an der ersten Komponente 1 abstützt, greift am Zwischenstück 11 eine parallel zur Hubrichtung 17 des Zwischenstücks 11 verlaufende Kraft an, die das Zwischenstück 11 in seiner Hubrichtung 17auf die zweite Komponente 2 zu antreibt. Sobald die Rückstellkraft des Federelements 13 überwunden ist, ergibt sich dadurch eine Hubverstellung des Zwischenstücks 11, bei der sich das Zwischenstück 11 aus seiner Anfangsstellung gemäß Fig. 1 und 2 absenkt. Durch die Zwangsführung 14 geht mit der Hubverstellung in Hubrichtung 17 des Zwischenstücks 11 eine Querverstellung parallel zur Querverstellrichtung 18 einher. Dies hat zur Folge, dass sich gemäß Fig. 3 das Zwischenstück 11 und somit die daran ausgebildete zweite Verzahnung 9 quer zum Hub 17 des Zwischenstücks 11 und quer zum Hub 5 der zweiten Komponente 2 einerseits relativ zur zweiten Komponente 2 und andererseits relativ zur ersten Komponente 1 und somit relativ zur ersten Verzahnung 7 verstellt. Dies hat zur Folge, dass die Zahnspitzen der zweiten Verzahnung 9 aus der Flucht der Zahnspitzen der ersten Verzahnung 7 lateral heraus bewegt werden, mit der Konsequenz, dass sich die Zahnspitzen der Verzahnungen 7 und 9 nicht mehr in der Hubrichtung 17 aneinander abstützen können.
• In den Fig. 3 und 4 nimmt das Zwischenstück 11 seine abgesenkte Endstellung ein, in der eine weitergehende Verstellung in Hubrichtung 17 und in Querrichtung 18 durch die dritte Verzahnung 15 blockiert ist. Ein weitergehender Hub der zweiten Komponente 2 führt dann dazu, dass die Zähne 8 der ersten Verzahnung 7 und die Zähne 10 der zweiten Verzahnung 9 entlang ihrer Zahnflanken aneinander abgleiten, wodurch sich eine Verstellung der ersten Komponente 1 in dessen Querverstellungsrichtung 4 ergibt. In Fig. 4 hat die zweite Komponente 2 ihre Verriegelungsposition erreicht, in der die erste Verzahnung 7 und die zweiter Verzahnung 9 vollständig miteinander in Eingriff stehen.
• Durch die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 3 wird somit sichergestellt, dass beim Verriegeln der beiden Komponenten 1 und 2 zum Arretieren einer eingestellten Relativlage in jedem Fall die Verzahnungen 7 und 9 formschlüssig ineinander greifen und die gewünschte Arretierung bzw. Verriegelung bewirken, auch dann, wenn entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Sonderfall die Zahnspitzen der beiden Verzahnungen 7 und 9 zueinander fluchten und aufeinander treffen.
• Bei der Ausführungsform der Fig. 1 bis 4 ist von besonderer Bedeutung, dass der zwischen dem Zwischenstück 11 und der zweiten Komponente 2 realisierbare Hub so klein gewählt ist, dass die Zähne der dritten Verzahnung 15 auch in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anfangsstellung des Zwischenstücks 11 miteinander in Eingriff stehen, d. h. die am Zwischenstück 11 ausgebildeten Zähne der dritten Verzahnung 15 greifen in die an der zweiten Komponente 2 ausgebildeten Zähne der dritten Verzahnung 15 ein.
• Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 arbeitet in entsprechender Weise, wobei das Zwischenstück 11 seine Endstellung dann erreicht, wenn es aufgrund seiner Querverstellung 18 an einer Seitenführung 20 der Halterung 6 zur Anlage kommt.

Claims (7)

1. Verriegelungsvorrichtung zum Verriegeln von zwei relativ zueinander verschiebbaren Komponenten (1, 2), insbesondere einer in Länge und Neigung oder Höhe einstellbaren Kraftfahrzeuglenksäule, wobei die zueinander verschiebbaren Komponenten (1, 2) jeweils eine Verzahnung (7, 9) aufweisen, die miteinander in Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einer der Komponenten (2) die zugehörige Verzahnung (9) an einem Zwischenstück (11) ausgebildet ist, das an der zugehörigen Komponente (2) zwischen einer angehobenen Anfangsstellung und einer abgesenkten Endstellung verstellbar gelagert ist, wobei eine Zwangsführung (14) vorgesehen ist, die beim Absenken des Zwischenstücks (11) eine Verstellung (18) des Zwischenstücks (11) quer zur Hubrichtung (17) erzwingt.

2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Federelement (13) vorgesehen ist, welches das Zwischenstück (11) in seine Anfangsstellung vorspannt.

3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsführung (14) eine oder mehrere Abgleitschrägen (16) aufweist, die zwischen dem Zwischenstück (11) und der zugehörigen Komponente (2) ausgebildet ist/sind und über die das Zwischenstück (11) an der zugehörigen Komponente (2) gelagert ist/sind.

4. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsführung (14) eine Verzahnung (15) aufweist, die zwischen dem Zwischenstück (11) und der zugehörigen Komponente (2) ausgebildet ist, über die das Zwischenstück (11) an der zugehörigen Komponente (2) gelagert ist und die so dimensioniert ist, dass die am Zwischenstück (11) ausgebildeten Zähne dieser Verzahnung (15) auch in der Anfangsstellung des Zwischenstücks (11) in die an der zugehörigen Komponente (2) ausgebildeten Zähne dieser Verzahnung (15) eingreifen.

5. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen Zwischenstück (11) und zugehöriger Komponente (2) ausgebildete Verzahnung als Sägeverzahnung (15) ausgebildet ist.

6. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (11) und die zugehörige Verzahnung (9) als einteiliges oder einstückiges Bauteil ausgebildet sind.

7. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Komponente (2) an einer ortsfest mit einer Karosserie des Fahrzeugs verbundenen Halterung (6) angeordnet ist, wobei die andere Komponente (1) ein Bauteil der Lenksäule bildet.