WO2025190452A1 - Verstelleinheit einer lenksäule - Google Patents
Verstelleinheit einer lenksäuleInfo
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- WO2025190452A1 WO2025190452A1 PCT/DE2025/100242 DE2025100242W WO2025190452A1 WO 2025190452 A1 WO2025190452 A1 WO 2025190452A1 DE 2025100242 W DE2025100242 W DE 2025100242W WO 2025190452 A1 WO2025190452 A1 WO 2025190452A1
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- B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
- B62D1/16—Steering columns
- B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
- B62D1/185—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable adjustable by axial displacement, e.g. telescopically
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- F16C2326/00—Articles relating to transporting
- F16C2326/20—Land vehicles
- F16C2326/24—Steering systems, e.g. steering rods or columns
Definitions
- Adjustment unit of a steering column Description Field of the invention
- the present invention relates to an adjustment unit of a steering column of a vehicle and a steer-by-wire steering system with such an adjustment unit.
- Background of the invention Steering units are sufficiently known in the prior art. Steer-by-wire steering units no longer have a mechanical connection between a steering wheel and the wheels to be steered. In order to create an authentic steering feel, the forces and moments that occur during a steering operation with a classic steering unit, i.e. a steering unit that has a mechanical coupling between the steering wheel and the wheels to be steered, are simulated. In today's steering columns, the steering wheel is arranged so that it can be adjusted in height and length.
- DE 102015216326 A1 discloses the arrangement of several casing tubes or extension elements that can be telescopically moved into one another. To adjust the stowed position, the casing tubes P231688 2 re/ extension elements are pushed together so far that they are largely recessed into one another.
- an adjustment unit of a steering column of a vehicle comprising: an adjustment device which has at least one adjustment motor, a pull-out device which has a pull-out support which is designed to be arranged in a rotationally and axially fixed manner on a body of the vehicle, and at least one inner pull-out element which is arranged axially displaceably in the pull-out support, wherein at least one bearing arrangement is provided between the at least one inner pull-out element and the pull-out support, which at least one bearing arrangement has at least one bearing shell as raceways, and rolling elements are provided between the raceways, wherein the at least one bearing shell extends linearly along the pull-out device and wherein the at least one bearing shell is arranged resiliently in the pull-out device.
- the bearing shell is attached to the pull-out support.
- the opposing raceway can, for example, be provided directly in the sheet metal part of the pull-out element.
- a bearing shell is also provided on the pull-out element. This makes it possible for the inner pull-out element and/or the pull-out support to be made from a light metal such as aluminum. Aluminum is unsuitable for a raceway due to its surface hardness. This allows for weight savings.
- the second bearing shell is provided on the pull-out element, with a rubber coating provided between the second bearing shell and the pull-out element. The rubber coating can also be provided between the pull-out support and the first bearing shell.
- the rubber coating can have a thickness of 0.2 - 1 mm, preferably 0.3 - 0.4 mm.
- An adhesive layer or leaf spring is also conceivable.
- the pull-out support has a rectangular shape, and the first resilient bearing shell is provided near the corners.
- the corners are P231688 4 are advantageous because both one of the vertical and the horizontal walls of the pull-out support are located directly adjacent . This results in sufficient load-bearing capacity for acting forces.
- an open U, trapezoidal shape, rectangle with broken edges or similar shapes are also conceivable.
- the bearing shell is designed such that it has a hard surface and a thickness of 0.5 to 1.5 mm.
- a further bearing arrangement is provided which is designed as a plain bearing.
- the rolling elements are preferably designed as balls.
- Each bearing arrangement has a plurality of rolling elements, as well as a stationary sheet metal shell and a moving sheet metal shell and a rolling element cage component for defined spacing of the rolling elements.
- grease lubrication is usually provided. The grease seals the surface against oxygen. Due to the wetting, the oil components create an EHD separating film between the ball and the bearing shell, reducing pressure and preventing damage mechanisms such as micro-cold welding.
- Fig. 1 an illustration of an adjustment unit according to the invention
- Fig. 2 an enlarged illustration of the bearing arrangement of the adjustment unit according to the invention
- Fig. 3 an enlarged illustration of the bearing arrangement of the adjustment unit according to the invention
- Fig. 4 an illustration of a bearing shell of the bearing arrangement of the adjustment unit according to the invention .
- Fig. 1 schematically shows an adjustment unit 1 for the axial and/or radial length adjustment or setting of a steering element, e.g. a steering wheel 2.
- the adjustment unit 1 has a feedback element 3, which in this example is designed as an actuator.
- the feedback element 3 can comprise a motor or a motor combined with a transmission.
- the feedback element 3 is connected to the steering element.
- the adjustment unit has a pull-out device 4 which has a pull-out support 5 which is designed to be arranged in a rotationally and/or axially fixed manner on a body of the vehicle, and at least one pull-out element 6 which is arranged axially displaceably in the pull-out support 5.
- a pull-out support 5 which is designed to be arranged in a rotationally and/or axially fixed manner on a body of the vehicle, and at least one pull-out element 6 which is arranged axially displaceably in the pull-out support 5.
- Two bearing assemblies 7 are provided between the pull-out element 6 and the pull-out support 5.
- the bearing assembly 7 is provided near the corners 8 of the pull-out support 5.
- the bearing assembly 7 has first and second bearing shells 9, 10 which are designed as raceways and between which rolling elements 11 which are designed as balls 12 are provided.
- the bearing shells 9, 10 extend linearly along the pull-out device 4.
- At least one of the spring shells 9, 10 is designed to be resilient.
- the bearing shell which is fastened in the pull-out support 5 is preferably designed to be resilient.
- the bearing shells 9, 10 are configured such that they have a hard surface and a thickness of 0.5 to 1.5 mm.
- the pull-out elements 6, 5 are made of aluminum.
- the spring effect here arises from the fact that, without the application of force, the bearing shell 10 is only in contact with the pull-out 6 at the edge, and is self-supporting, i.e. resilient, in between.
- a further bearing arrangement 13 is provided, which is designed as a plain bearing 14. This further bearing can be placed directly next to the roller bearing and without force contact, i.e. at a distance.
- FIG. 3 shows a further detailed view of the bearing arrangement 7.
- a rubber seal is provided between both the second bearing shell 10 and the extension element.
- P231688 7 rubber coating 15 is provided.
- the rubber coating 15 can have a thickness of 0.2 - 1 mm, preferably 0.3 - 0.4 mm.
- the rubber coating 15 has a resilient effect.
- Figure 4 shows the fixation of the bearing shells 9, 10 in the pull-out device 4. At least one of the bearing shells 9, 10 is fixed non-resiliently to the pull-out support 5 or pull-out element 6 by means of caulking 16. Instead of a guide profile over the entire length, several caulked lugs are conceivable.
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Abstract
Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs umfassend: eine Verstelleinrichtung, die mindestens einen Verstellmotor aufweist, eine Auszugeinrichtung (4), die einen Auszugträger (5), der dazu eingerichtet ist, dreh und axialfest an einer Karosserie des Fahrzeugs angeordnet zu sein, und mindestens ein inneres Auszugelement (6) aufweist, das in dem Auszugträger (5) axial verschieblich angeordnet ist, wobei zwischen dem mindestens einen innerem Auszugselement (6) und dem Auszugsträger (5) mindestens eine Lageranordnung (7) vorgesehen ist, die mindestens eine Lageranordnung (7) als Laufbahnen mindestens eine Lagerschale (9, 10) aufweist, und zwischen den Laufbahnen Wälzkörper (11) vorgesehen sind, wobei die mindestens eine Lagerschale (9, 10) sich entlang der Auszugseinrichtung (4) linear erstreckt und wobei die mindestens eine Lagerschale (9, 10) federnd in der Auszugseinrichtung (4) angeordnet ist.
Description
P231688 1 Bezeichnung der Erfindung Verstelleinheit einer Lenksäule Beschreibung Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahr- zeugs und ein Steer-by-wire Lenksystem mit einer derartigen Verstelleinheit. Hintergrund der Erfindung Lenkeinheiten sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Steer-by-wire Lenkein- heiten weisen keine mechanische Verbindung mehr zwischen einem Lenkrad und den zu lenkenden Rädern auf. Um ein authentisches Lenkgefühl zu erzeugen, werden die Kräfte und Momente, die bei einem Lenkvorgang mit einer klassischen Lenkeinheit, also einer Lenkeinheit, die eine mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad und den zu lenkenden Rädern aufweist, simuliert werden. Bei den heutigen Lenksäulen ist das Lenkrad in der Höhe und in der Länge verstellbar angeordnet. Bei derartigen Verstellsystemen der Lenksäule müssen sich die Lenksäu- lengehäuseteile zueinander verschieben. Dies wird durch eine teleskopierbare Anord- nung 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 102015216326 A1 bekannt, mehrere Mantelrohre bzw. Auszugselemente ineinander teleskoprartig verschiebbar anzuordnen. Zur Einstellung der Verstauposition können die Mantelroh-
P231688 2 re/ Auszugselemente so weit zusammengeschoben werden, dass dieses weitestge- hend 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 Auf- schwingen des Lenkrads bei der Fahrt vermieden wird. Ferner sind aus der US 2021 197882 AA und der US 2020 331513 AA reine Wälzla- geranordnungen für einen Auszug bekannt. Zusammenfassung der Erfindung Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Verstel- leinheit mit geringer Reibung und geringem Gewicht bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch Verstelleinheit einer Lenksäule ei- nes Fahrzeugs umfassend: eine Verstelleinrichtung, die mindestens einen Verstellmotor aufweist, eine Auszugeinrichtung, die einen Auszugträger, der dazu eingerichtet ist, dreh- und axialfest an einer Karosserie des Fahrzeugs angeordnet zu sein, und mindestens ein inneres Auszugelement aufweist, das in dem Auszugträger axial verschieblich ange- ordnet ist, wobei zwischen dem mindestens einen innerem Auszugselement und dem Auszugsträger mindestens eine Lageranordnung vorgesehen ist, die mindestens eine Lageranordnung als Laufbahnen mindestens eine Lagerschale aufweist, und zwi- schen den Laufbahnen Wälzkörper vorgesehen sind, wobei die mindestens eine La- gerschale sich entlang der Auszugseinrichtung linear erstreckt und wobei die mindes- tens eine Lagerschale federnd in der Auszugseinrichtung angeordnet ist.
P231688 3 Für den die Lageranordnung eines Auszugs existieren mehrere Topologievarianten, mit unterschiedlichem Aufwand und unterschiedlicher Funktion. Neben einer Kraftab- stützung (vertikal oder seitwärts) müssen Steer-by-wire-Lenksäulen eine hohe Drehsteifigkeit aufweisen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Gleitlager kön- nen dies nur, wenn die Gleitfläche abgewinkelte Flächen aufweisen, so dass ein Seit- wärts-Gleiten (z.B. eine Rotation der Lenksäule) durch Formgebung verhindern. Wälz- lager können die Verhinderung einer Rotation je nach Typ miterledigen, z.B. durch Auswanderung der Druckpunkte und Drucklinien im Rahmen der Schmiegung zwi- schen Wälzkörpern und Wälzschalen, oder auch durch mehrere Kontaktpunkte wie bei einem 4-Punkt-Linearlager. Der Erfindungsgemäße Aufbau stellt ein Linearlager zur Verfügung, welches mindes- tens eine federnde Lagerschale aufweist. Hierbei ist bevorzugt, dass die Lagerschale an dem Auszugsträger befestigt ist. Dabei kann die gegenüberliegende Laufbahn bspw. direkt im Blechteil des Auszugselementes vorgesehen ein. Es ist jedoch auch vorteilhaft, dass auch an dem Auszugselement eine Lagerschale vorgesehen ist. Hierdurch ist es möglich, dass das innerer Auszugselement und/ oder der Auszugs- träger aus einem Leichtmetall, wie etwas Aluminium gefertigt werden können. Alumi- nium ist an sich aufgrund dessen Überflächenhärte alleine ungeeignet für eine Lauf- bahn. Hierdurch ist eine Gewichtseinsparung möglich. Bevorzugterweise ist die zweite Lagerschale am Auszugselement vorgesehen ist und wobei zwischen der zweiten Lagerschale und dem Auszugselement eine Gummierung vorgesehen ist. Die Gummierung kann auch zwischen dem Auszugsträger und der ersten Lagerschale vorgesehen sein. Die Gummierung kann dabei eine Stärke von 0.2 – 1mm, bevorzugt 0.3-0.4mm, aufweisen. Ebenso ist eine Klebstoffschicht oder Blattfeder denkbar. Ein derartiger Aufbau ermöglicht einen ausreichenden Toleranz- ausgleich als auch eine NVH-Isolation. Bevorzugterweise weist der Auszugsträger eine rechteckform auf und wobei die erste federnde Lagerschale nahe dem Ecken vorgesehen ist. Die Ecken sind aufgrund des-
P231688 4 sen vorteilhaft, da sich direkt anschließend sowohl eine der senkrechten und der waa- gerechten Wände des Auszugsträgers befinden. Hierdurch resultiert eine ausreichen- de tragfähig für einwirkende Kräfte. Neben einer reinen Rechteckform sind auch ein offenes U, Trapezform , Rechteck mit gebrochenen Kanten öder ähnliche Formen denkbar. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Lagerschale derart ausgestaltet ist, dass diese eine harte Oberfläche aufweisen und eine dicke von 0,5 bis 1,5 mm auf- weisen. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine weitere Lageranordnung vorgese- hen, welche als Gleitlager ausgebildet ist. Bevorzugterweise sind die Wälzkörper als Kugeln ausgebildet. Jede Lageranordnung weist mehrere Wälzkörper auf, sowie eine stehende Blechschale und eine bewegte Blechschale und einen Wälzkörperkäfig-Bauteil zur definierten Beabstandung der Wälzkörper. Um in den Wälzkontakten die Korrosion und Verschleiß der Oberflächen zu verhin- dern, wird üblicherweise eine Fettschmierung vorgesehen. Das Fett versiegelt die Oberfläche gegen Sauerstoff. Die Ölbestandteile erzeugen aufgrund der Benetzung eine EHD-Trennfilm zwischen Kugel und Lagerschale, so dass die Pressung geringer wird und Schädigungsmechanismen wie Mikro-Kaltverschweißungen verhindert wer- den. Eine denkbare Kapselung oder Abdichtung stellt sich konstruktiv zu schwierig dar, so dass Fett anstatt Öl als Schmierstoff bevorzugt wird. Das Kernproblem einer offenen Fettschmierung ist die Anhaftung von Schmutzparti- keln, die potenziell im Kontakt das Wälzen behindern, oder Geräusche verursachen. In einer Ausführung der Lageranordnung sind deshalb Keramikkugeln (Si3N4) vorgesehen. Der Vorteil beruht darauf, dass zwischen Kera- mik und Stahl keine Kaltverschweißungen auftreten, und deshalb auf Schmierstoff
P231688 5 verzichtet werden kann. Die harte, aber etwas spröde Keramik ist besonders gut kom- binierbar mit einer federnden Wälzschale. Vorzugsweise ist eine Verstelleinheit in einem Steer-by-wire Lenksystem eines Fahr- zeugs vorgesehen. Kurze Beschreibung der Zeichnung Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von vier Figuren dar- gestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Verstelleinheit, Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Lageranordnung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit, Fig.3 eine vergrößerte Darstellung der Lageranordnung der erfindungsgemäßen Verstelleinheit, und Fig. 4 eine Darstellung einer Lagerschale der Lageranordnung der erfindungsge- mäßen Verstelleinheit. Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Fig. 1 zeigt schematisch eine Verstelleinheit 1 zur axialen und/oder radialen Längen- verstellung bzw. -einstellung einer eines Lenkelements, z.B., ein Lenkrad 2. Ferner weist die Verstelleinheit 1 einen Feedback-Element 3 auf, welcher in diesem Beispiel als Aktuator ausgebildet ist. Der Feedback-Element 3 kann einen Motor oder einen Motor in Kombination mit einem Getriebe umfassen. Das Feedbackelement 3 ist dabei an das Lenkelement angebunden.
P231688 6 Ferner weist die Verstelleinheit eine Auszugeinrichtung 4 auf, die einen Auszugträger 5, der dazu eingerichtet ist, dreh- und/oder axialfest an einer Karosserie des Fahr- zeugs angeordnet zu sein, und mindestens ein Auszugelement 6 aufweist, das in dem Auszugträger 5 axial verschieblich angeordnet ist. Für eine weitere detaillierte Beschreibung wird nun in diesem Zusammenhang auf die Figur 2 verwiesen. Zwischen dem Auszugselement 6 und dem Auszugsträger 5 sind hierbei zwei Lager- anordnungen 7 vorgesehen. Die Lageranordnung 7 ist dabei jeweils nahe der Ecken 8des Auszugsträgers 5 vorgesehen. Die Lageranordnung 7 weist jeweils als Lauf- bahnen ausgebildete erste und zweite Lagerschalen 9, 10 auf, zwischen denen Wälz- körper 11, welche als Kugeln 12 ausgebildet sind, vorgesehen sind. Die Lagerschalen 9, 10 erstrecken sich entlang der Auszugseinrichtung 4 linear. Mindestens eine der Federschalen 9, 10 ist dabei federnd ausgebildet. Bevorzugt ist die Lagerschale fe- dernd ausgebildet, welche in dem Auszugsträger 5 befestigt ist. Die Lagerschalen 9, 10 sind derart ausgestaltet, dass diese eine harte Oberfläche aufweisen und eine di- cke von 0,5 bis 1,5 mm aufweisen. Die Auszugselemente 6, 5 sind dabei aus Alumini- um gefertigt. Die Federwirkung entsteht hier dadurch, dass ohne Kraftbeaufschlagung die Lagerschale 10 nur am Rand mit dem Auszug 6 in Kontakt ist, und dazwischen freitragend, d.h. federnd. Ferner ist eine weitere Lageranordnung 13 vorgesehen, welche als Gleitlager 14 aus- gebildet ist. Diese weitere Lagerung kann direkt neben der Wälzlagerung platziert sein und kraftlos ohne Kontakt, d.h. mit Abstand. Erst unter Kraft und Einfederung der Wälzschale würde sie dann tragend. Die weitere Lagerung kann auch in Auszugs- Längsrichtung versetzt zur Wälzlagerung platziert sein, so dass durch den Abstand von Wälzlager zu Gleitlager eine Führungslänge entsteht. Aus Figur 3 ist eine weitere Detaildarstellung der Lageranordnung 7 ersichtlich. So- wohl zwischen der zweiten Lagerschale 10 und dem Auszugselement ist eine Gum-
P231688 7 mierung 15 vorgesehen. Die Gummierung 15 kann dabei eine Stärke von 0.2 – 1mm, bevorzugt 0.3-0.4mm, aufweisen. Die Gummierung 15 hat dabei eine Federnde Wir- kung. Figur 4 zeigt die Fixierung der Lagerschalen 9, 10 in der Auszugseinrichtung 4. Min- destens eine der Lagerschalen 9, 10 wird dabei nicht-federnd am Auszugsträger 5 oder Auszugselement 6 mittels Verstemmung 16 fixiert. Statt Führungsprofil über komplette Länge sind mehrere verstemmte Warzen denkbar
P231688 8 Bezugszeichenliste 1 Verstelleinheit 2 Lenkrad 3 Feedback-Element 4 Auszugseinrichtung 5 Auszugsträger 6 Auszugselement 7 Lageranordnung 8 Ecken 9 Lagerschale 10 Lagerschale 11 Wälzkörper 12 Kugeln 13 Lageranordnung 14 Gleitlager 15 Gummierung 16 Verstemmung
Claims
P231688 9 Patentansprüche 1. Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs umfassend: eine Verstelleinrichtung, die mindestens einen Verstellmotor aufweist, eine Auszugeinrichtung (4), die einen Auszugträger (5), der dazu eingerichtet ist, dreh- und axialfest an einer Karosserie des Fahrzeugs angeordnet zu sein, und mindestens ein inneres Auszugelement (6) aufweist, das in dem Auszug- träger (5) axial verschieblich angeordnet ist, wobei zwischen dem mindestens einen innerem Auszugselement (6) und dem Auszugsträger (5) mindestens ei- ne Lageranordnung (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lageranordnung (7) als Laufbahnen mindestens eine Lagerschale (9, 10) aufweist, und zwischen den Laufbahnen Wälzkörper (11) vorgesehen sind, wobei die mindestens eine La- gerschale (9, 10) sich entlang der Auszugseinrichtung (4) linear erstreckt und wobei die mindestens eine Lagerschale (9, 10) federnd in der Auszugseinrich- tung (4) angeordnet ist. 2. Verstelleinheit nach Anspruch 1, wobei der Auszugsträger (5) aus einem Leichtmetall gefertigt ist. 3. Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine wei- tere Lagerschale (10) am Auszugselement (6) vorgesehen ist und wobei zwischen der Lagerschale (10) und dem Auszugselement (6) eine Gummie- rung vorgesehen ist. 4. Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Lagerschale (9) und dem Auszugsträger (5) eine Gummierung vorgese- hen ist.
P231688 10 5. Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden, wobei der Auszugsträger (5) eine rechteckform aufweist und wobei die erste federnde Lagerschale (9) nahe dem Ecken vorgesehen ist. 6. Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die La- gerschale (9, 10) derart ausgestaltet ist, dass diese eine harte Oberfläche aufweisen und eine dicke von 0,5 bis 1,5 mm aufweisen. 7. Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine wei- tere Lageranordnung (13) vorgesehen ist, welche als Gleitlager (14) ausge- bildet ist. 8. Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wälzkörper (11) Kugeln (12) sind. 9. Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wälzkörper (11) aus Keramikmaterial bestehen. 10.Steer-by-wire Lenksystem umfassend eine Verstelleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 25716323 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |