DE10054384A1 - Mehrgliedrige Lenksäule - Google Patents

Abstract

Es wird eine mehrgliedrige Lenksäule beschrieben, bei der zwischen einem unteren und einem oberen (2, 3) eine Zwischenwelle angeordnet ist. Die Zwischenwelle ist geteilt und besteht aus einem Anschlussstück (5) und einem teleskopierbaren Verbindungsstück (11, 12). Das untere Universalgelenk (2) ist unmittelbar mit dem Lenkgetriebe verbunden und wird mit diesem zusammen am Fahrwerk montiert, wobei die Fahrwerkbaueinheit als Ganzes an die Karosserie herangefahren wird, so dass der obere Teil des Universalgelenkes durch eine Öffnung in der Stirnwand in die Fahrgastzelle gelangt. Dort wird die Verbindung mit dem Verbindungsstück hergestellt. Die Verbindung selbst besteht vorzugsweise auf einer Konusverbindung mit einem Konus (6) und einem Hohlkonus (14), die ineinander gesteckt, eine drehfeste Verbindung ergeben. Die axiale Verbindung erfolgt mittels einer Überwurfmutter (15), die in einem hülsenartigen Fortsatz (7) am Anschlussstück (5) eingeschraubt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrglied­ rige Lenksäule gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Lenksäule verbindet das vor dem Fahrersitz angeordnete Lenkrad mit dem zwischen den Vorderrädern an­ geordneten Lenkgetriebe. Sie durchsetzt dabei die zwi­ schen den zu verbindenden Teilen stehende Stirnwand zwi­ schen Motorraum und Fahrgastzelle. Da das Lenkgetriebe Teil der Baueinheit Fahrwerk ist und das Lenkrad zum Cockpit und damit zur Karosserie des Fahrzeuges gehört, kann die Verbindung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkge­ triebe erst geschlossen werden, wenn das Fahrwerk mit der Karosserie verbunden wird. In der Regel wird dazu die Lenksäule an ihrem unteren Ende mit einem Universalgelenk versehen, dessen untere Gabel auf den Lenkzapfen des Lenkgetriebes aufgesteckt wird.

Eine derartige Verbindung ist zum Beispiel in der EP 0 292 442 B1 dargestellt. Unabhängig davon, ob sich der Lenkzapfen im Motorraum befindet, also noch vor der Spritzwand oder durch eine geeignete Ausformung der Spritzwand schon im Fahrgastraum also hinter der Spritz­ wand ist der Bereich in dem die Verbindung hergestellt werden muss, für den Monteur nur schwer zu erreichen, so dass nicht nur ein hoher Montageaufwand entsteht, sondern auch die Gefahr, dass eine Fehlmontage erfolgt.

Des weiteren sind Lenksäulen bekannt, deren Zwischenwelle d. h. der Bereich zwischen zwei Universal­ gelenken teleskopartig ausgebildet ist. Es sei z. B. ver­ wiesen auf die DE 36 24 473 A1. Diese Ausgestaltung bringt mehrere Vorteile mit sich. Zum einen können damit Einbautoleranzen in der relativen Lage des Lenkgetriebes zum Lenkrad ausgeglichen werden. Des Weiteren ist dieses Spiel notwendig, um das untere Universalgelenk auf den Lenkzapfen aufsetzen zu können. Außerdem wird mit dieser Ausbildung gewissen Sicherheitsaspekten genüge getan. Im Falle einer Kollision, bei dem der Vorbau des Fahrzeuges extrem gestaucht wird, wird nämlich die Lenksäule tele­ skopartig zusammengeschoben, so dass auch bei einer kol­ lisionsbedingten Verschiebung des Lenkgetriebes das Lenk­ rad im wesentlichen in seiner Position in der Fahrgast­ zelle verbleibt.

Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, für eine Lenksäule mit einem teleskopartig aufgebauten Zwischen­ spindel eine geeignete Verbindungseinrichtung zu schaf­ fen, die für den Monteur leicht zu erreichen ist, einfach zu handhaben ist und die Möglichkeit einer Fehlmontage weitgehend ausschließt.

Es wird daher vorgeschlagen, dass diese Verbin­ dungseinrichtung in der Zwischenspindel vorgesehen ist. Dies macht es möglich, dass das untere Universalgelenk, bevor der Verbindung des Fahrwerks mit der Karosserie hergestellt wird, mit dem Lenkzapfen des Lenkgetriebes verbunden und beim Zusammenführen durch eine Öffnung in der Spritzwand geführt werden kann. Die Verbindung der oberen Gabel des Universalgelenks mit der übrigen Lenk­ säule erfolgt dann in der Fahrgastzelle also in einem Bereich, der für den Monteur besser zu erreichen ist als der Bereich vor der Spritzwand. Damit die obere Gabel ei­ ne definierte Position im Fußraum der Fahrgastzelle ein­ nimmt, ist sie mit einer entfernbaren Arretierung für das Universalgelenk vorgesehen. Hierbei kann es sich um eine Brucharretierung handeln, die bei einer ersten heftigen Betätigung des Lenkrads nach Herstellung der Verbindung bricht, wodurch das Gelenk seine volle Beweglichkeit er­ hält.

Die Verbindungseinrichtung muss, da die Montage im Fußraum der Fahrgastzelle erfolgt relativ schlank auf­ gebaut sein, damit sie erstens einfach zu bedienen ist und zweitens nur wenig Raum einnimmt. Als erste Möglich­ keit zur Ausbildung einer solchen Verbindungseinrichtung schlägt die Erfindung vor, eine Konusverbindung vorzuse­ hen, d. h. in den Stirnseiten der zu verbindenden Teile sind einerseits ein Konus und andererseits ein Hohlkonus vorgesehen, die ineinander gesteckt werden können, wobei die beiden Teile mittels einer Überwurfmutter miteinander verbindbar sind.

Vorzugsweise ist der Hohlkonus in einem An­ schlussstück eines Universalgelenks ausgebildet und der Konus am ausfahrbaren Teil der Teleskopeinrichtung, wobei die Überwurfmutter mit einem Außengewinde versehen ist und in einen Hülsenabschnitt mit Innengewinde am An­ schlussstück einschraubbar ist.

Um die Einführung des Konus in den Hohlkonus zu vereinfachen und um außerdem eine lagegenaue Verbindung, bei der eine bestimmte Stellung des Lenkrades mit einer bestimmten Stellung der Vorderräder der lenkbaren Räder verknüpft ist, zu gewährleisten, ist eine Zentrierein­ richtung bestehend aus einem Zentrierstift mit einem nicht symmetrischen Querschnitt vorgesehen. Alternativ zu der bisher beschriebenen Ausführung kann natürlich auch der Konus am Anschlussstück und der Hohlkonus am ausfahr­ baren Teil des Teleskops ausgebildet werden. In diesem Fall ist die Überwurfmutter mit einem Innengewinde verse­ hen, das mit einem Außengewinde am Anschlussstück korres­ pondiert. In beiden Ausführungen kann die Überwurfmutter mit einer Signaleinrichtung vorgesehen werden, die an­ zeigt, ob die Mutter vollständig aufgeschraubt worden ist. Sie kann aus einer Blattfeder an der Außenseite der Mutter bestehen, an deren Ende sich eine Rastnase befin­ det, die durch eine Öffnung der Mutter hindurchgreift. Im Grundzustand liegt die Nase am Kopf des ausfahrbaren Teils an und hält so die Mutter in einer bestimmten Posi­ tion. Dabei ist die Blattfeder nach oben gebogen. Bei vollständig aufgeschraubter Mutter fällt die Rastnase in eine dafür vorgesehene Nut am Gegenstück, die so tief ist, dass die Blattfeder flächig an der Überwurfmutter anliegt. Die unterschiedlichen Lagen der Blattfeder kön­ nen ertastet werden und geben dem Monteur einen eindeuti­ gen Hinweis auf den Montagezustand.

Alternativ zu den beiden erwähnten Konusverbin­ dungen kann auch die folgende Verbindung vorgesehen wer­ den. Dazu ist das Anschlussstück aus einer Hülse gebil­ det, die aus einer Teilhülse und einem Deckel besteht. Zur Montage wird das Schiebestück des Teleskops in die Teilhülse eingelegt und die Hülse mit dem Deckel ge­ schlossen, wobei der Deckel mittels einer auf die ge­ schlossene Hülse ausschiebbaren Ring an der Teilhülse gehalten wird. Der Deckel kann als Klappe ausgebildet sein, die gelenkig mit dem Anschlussstück verbunden ist. Die Gelenkverbindung kann sowohl am Fuß der Hülse erfol­ gen, so dass die Schwenkachse senkrecht zur Hülsenachse steht, die Verbindung kann aber auch längs zur Hülse er­ folgen, d. h. die Klappe wird scharnierartig an einer der Längskanten der Teilhülse angelenkt.

Aus der schon erwähnten DE 36 24 473 A1 ist be­ kannt, zwischen der Hülse und dem Kern eines Teleskops eine elastische Einlage vorzusehen, mit der Lenkbewegun­ gen gedämpft werden können. Eine solche Einlage soll auch hier vorgesehen werden und zwar in der Teilhülse bzw. im Deckel, so dass eine elastische Verbindung zwischen dem hülsenartig ausgeformten Anschlussstück und dem Schiebe­ stück entsteht.

Um ein Drehen des Schiebestücks in der Hülse zu verhindern, wird vorgeschlagen, diese im Querschnitt un­ symmetrisch, vorzugsweise dreieckig auszuformen, wobei das Dämpfungsmaterial in der Hülse einen entsprechenden Raum freilässt. Um die Kräfte zwischen dem Schiebestück und der Dämpfungseinlage besser übertragen zu können, wird vorgeschlagen, ein Einsatzstück aus festem Kunst­ stoff oder Metall vorzusehen, dass der Außenkontur des Schiebestücks angepasst ist und in der Dämpfungseinlage eingebettet ist.

Das Einsatzstück ist ebenfalls zweiteilig aus­ geführt. Ein Teilstück befindet sich in der Teilhülse, das andere Teil im Deckel der Hülse.

Im folgenden soll anhand dreier Ausführungsbei­ spiele dargestellt 6 Figuren die Erfindung näher erläu­ tert werden. Es zeigen:

Fig. 1a, b: eine erste Art der Verbindung im offenen (a) und im geschlossenen (b) Zustand;

Fig. 2a, b: eine zweite Ausführung einer Ko­ nusverbindung ebenfalls im offe­ nen (a) und im geschlossenen (b) Zustand;

Fig. 3a: eine weitere Verbindung in per­ spektivischer Darstellung im of­ fenen Zustand und

Fig. 3b: eine Schnittdarstellung der Ver­ bindung nach Fig. 3a im ge­ schlossenen Zustand.

Zunächst wird auf die Fig. 1a und b Bezug ge­ nommen. Die Verbindungseinrichtung 1 verbindet ein unte­ res Universalgelenk 2 mit einem oberen Universalgelenk 3, von denen jeweils nur eine Gabel 4 bzw. 4% dargestellt ist. Die Gabel 4 des unteren Universalgelenkes 2 weist ein als Anschlussstück 5 ausgebildeten Sockel an ihrer Stirnseite auf. Über die Stirnseite hinaus ist der Sockel 5 in eine konzentrisch zu einem Hohlkonus 6 angeordneten Hülse 7 mit einem Innengewinde 8 verlängert. Im Hohlkonus befindet sich ein Zentrierstift 9.

In der Gabel 4 des oberen Universalgelenks ist eine Führungshülse 11 gehalten bzw. eingeknipst, die über die Stirnseite des Sockels hinausführt. Die Innenwand der Hülse ist mit Längsriefen bzw. Nuten versehen, um eine Schiebehülse 12 darin längs zu führen. Der ringförmige Kopf 13 der Schiebehülse 12 ist als Konus 14 ausgebildet. Konzentrisch zur Schiebehülse 12 ist eine Überwurfmutter 15 vorgesehen, die am Kopf 13 abgestützt ist. Sie verfügt über einen Bereich, der im Querschnitt mehrflächig ausge­ bildet ist, so dass z. B. ein Schraubschlüssel angesetzt werden kann. Um die beiden Gelenke 2, 3 miteinander zu verbinden, werden sie zunächst axial zueinander angeord­ net. Sodann wird der Kopf 13 auf den Zentrierstift 9 ge­ führt, wobei die Schiebehülse 12 aus der Führungshülse 11 herausgezogen wird. Sodann wird die Überwurfmutter 15 in die Hülse 7 eingeschraubt, wobei der Konus 14 in den In­ nenkonus 6 gedrückt wird, so dass eine drehfeste Verbin­ dung entsteht.

Fig. 1b zeigt die Zwischenspindel im zusammen­ gebauten Zustand. Schiebehülse 11 und Führungshülse 12 können weiterhin gegeneinander bewegt werden, so dass die Zwischenspindel in einem Kollisionsfall gestaucht, das heißt ineinander geschoben werden kann.

Die Ausführung nach Fig. 2 entspricht im we­ sentlichen der Ausführung nach Fig. 1. da im wesentli­ chen nur die Anordnung von Konus und Hohlkonus miteinan­ der vertauscht ist. Ein Konus 17 ist am Anschlussstück 5 ausgebildet, während der Hohlkonus 18 im Kopf der Schie­ behülse 12 ausgebildet ist. Anstatt eines Zentrierstiftes ist am Umfang des Konus eine Führungsnase 19 vorgesehen, die in einen entsprechenden Schlitz in der Wand des In­ nenkonusses eingeführt werden kann. Die Überwurfmutter 15 ist mit einem Innengewinde versehen, dass mit einem ent­ sprechenden Außengewinde am Anschlussstück korrespon­ diert. Außerdem ist eine Signaleinrichtung angeordnet, die aus einer Blattfeder 20 an der Außenwand der Über­ wurfmutter besteht. An dem freien Ende der Feder ist eine Rastnase 21 vorgesehen, die durch die eine Öffnung in der Überwurfmutter 15 hindurchragt, und im Voreinbauzustand am Kopf 13 anliegt. An der besagten Stelle kann eine fla­ che Rille vorgesehen werden, so dass eine leicht zu über­ windende Fixierung der Überwurfmutter am Kopf gegeben ist. Hinter dem Konus 19 ist eine Nut 22 vorgesehen, in der die Rastnase 21 einfällt, sobald die Überwurfmutter 15 vollständig auf das Außengewinde des Anschlussstückes 5 aufgeschraubt ist. Die Situation ist in der Fig. 2d dargestellt.

Die Fig. 3a zeigt eine weitere Ausführungs­ form. Das Anschlussstück eines Universalgelenks ist zu einer zweigeteilten Hülse erweitert, in der ein Schiebe­ stück 30 des Teleskops eingelegt ist.

Die Hülse besteht aus einer Teilhülse 31, die etwa 2/3 des Umfangs einer Vollhülse einschließt und aus einer Klappe 32, die auf die Teilhülse aufgesetzt, diese zu einer Vollhülse schließt.

Die Klappe 32 ist gelenkig am Anschlussstück 5 des Universalgelenks angesetzt und kann um etwa 90 Grad gegenüber der Längsrichtung verschwenkt werden, so dass das Schiebestück 30 des Teleskops in die seitlich offene Teilhülse 31 eingelegt werden kann. Neben dem hier darge­ stellten Anschlag der Klappe am kurzen Ende kann die ge­ lenkige Verbindung auch entlang einer Längskante von Teilhülse 31 und Klappe 32 erfolgen.

Das Schiebestück 30 besteht aus einem im Quer­ schnitt dreieckigen zylinderartigen Metallstück, dessen Länge in etwa der Länge der Hülse entspricht. Das Schie­ bestück 30 besitzt eine Längsbohrung mit Längsvertiefun­ gen bzw. Riefen, in der ein mit entsprechenden Hüllen und Nuten versehener Stab eingesetzt ist, der mit einer Gabel des anderen Universalgelenks verbunden ist. Die Stange ist in der Schiebehülse verschiebbar gelagert und bildet somit eine teleskopierbare Einrichtung.

Sowohl die Klappe 32 als auch die Teilhülse 31 sind jeweils mit einer Dämpfungseinlage 33 aus gummielas­ tischem Material versehen, die den Zwischenraum zwischen dem Schiebestück und der Hülse vollständig ausfüllt. Da­ mit wird eine gewisse Dämpfung der Drehbewegung des einen Gelenkes gegenüber dem anderen Gelenk erzielt. Die Lenk­ bewegung wird dadurch gleichmäßiger. Außerdem werden Stöße, die über die Räder auf die Lenkung übertragen werden gedämpft. Dieses Prinzip ist an sich bekannt und ist z. B. in der schon oben erwähnten DE 36 24 473 A1 darge­ stellt. Zwischen dem Schiebestück 30 und der Dämpfungs­ einlage ist nochmals eine Aufnahme eingefügt, die die Schiebehülse vollständig umschließt und in der die Dämp­ fungseinlage 32 eingebettet ist und die ebenfalls aus zwei Teilen besteht nämlich einem im Querschnitt V- förmigen Teil 34, der in der Teilhülse 31 liegt, und ei­ nem flachen Teil 35, der in der Klappe 32 angeordnet ist. Mit Schließen der Klappe, wird sowohl die Hülse ge­ schlossen, als auch die Aufnahme für die Schiebehülse. Deutlich ist dies zu erkennen in dem Querschnitt durch die Verbindung gemäß der Fig. 3b. Die Hülse wird von ei­ nem nicht dargestellten Ring zusammengehalten, der nach Schließen der Klappe über die geschlossene Hülse gescho­ ben wird. Dieser Ring kann mit der Hülse verschraubt wer­ den. Dazu enthält die Hülse sowohl im Bereich der Teil­ hülse 31 als auch im Bereich der Klappe 32 an ihrem frei­ en Ende ein Gewinde, das mit einem entsprechenden Innen­ gewinde im Ring korrespondiert.

Claims (12)

1. Mehrgliedrige Lenksäule zum Verbinden eines in der Fahrgastzelle angeordneten Lenkrades mit einem au­ ßerhalb der Fahrgastzelle angeordneten Lenkgetriebe, deren Glieder über Universalgelenke (2, 3) miteinan­ der verbunden sind, wobei ein Glied von einer Zwi­ schenspindel zwischen einem unteren und einem oberen Universalgelenk (2, 3) gebildet ist und wobei die Zwischenspindel aus zwei Abschnitten besteht, wobei der erste Abschnitt aus einem mit dem einem Univer­ salgelenk (2, 3) verbundenen Anschlussstück (5) be­ steht und der zweite Abschnitt ein teleskopartig ausfahrbares Verbindungsstück ist, das zusammenge­ setzt ist aus einem ausfahrbaren und einem festen Teil, wobei das feste Teil mit dem anderen Univer­ salgelenk (2, 3) und das ausfahrbare Teil (12) mit dem Anschlussstück (5) verbunden ist, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine Einrichtung (6, 14; 17, 18; 30, 31, 32) in der Zwischenspindel vorgesehen ist, mit der die Verbindung des Anschlussstückes (5) mit dem ausfahrbaren Teil des Verbindungsstücks (12; 30) während der Montage der Lenksäule in der Fahrgast­ zelle vorgenommen wird.

2. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Universalgelenk (2), das unmittelbar mit dem Lenkgetriebe verbunden ist, eine zerstörbare o­ der eine entfernbare Arretierung vorgesehen ist.

3. Lenksäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Verbindungseinrichtung eine Ko­ nusverbindung ist, bestehend aus einem Konus (6; 19) und einem Hohlkonus (14; 18), die mittels einer Überwurfmutter (15) miteinander verbunden sind.

4. Lenksäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkonus (6) im Anschlussstück (5) und der Konus (14) am ausfahrbaren Teil (12) ausgebildet ist und die Überwurfmutter (15) mit einem Außengewinde in einen Hülsenabschnitt Innengewinde (8) am An­ schlussstück (5) eingeschraubt ist.

5. Lenksäule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verbindenden Teile mittels eines Zent­ rierstifts (9) vor Zusammensetzung der Konusverbin­ dung zueinander ausgerichtet sind und in die ge­ wünschte Winkellage gebracht werden.

6. Lenksäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkonus (18) am ausfahrbaren Teil (12) und der Konus (17) am Anschlussstück (5) ausgebildet ist und mittels einer Überwurfmutter (15) mit Innen­ gewinde zusammengehalten sind.

7. Lenksäule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signaleinrichtung der Überwurfmutter vor­ gesehen ist, die anzeigt, ob die Überwurfmutter vollständig aufgeschraubt ist.

8. Lenksäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der eine Teil des Teleskops als Hülse ausgebildet ist, in der das ausfahrbare Teil (3) einlegbar ist, wobei die Hülse (7) aus einer seit­ lich offenen Teilhülse (31) und einem die offene Seite schließenden Deckel (32) zusammengesetzt ist.

9. Lenksäule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (32) von einer am Anschlussstück (5) gelenkig angeschlagenen Klappe besteht.

10. Lenksäule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hülse (7) elastische Dämpfungselemente (35) angeordnet sind.

11. Lenksäule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das ausfahrbare Teil als Schiebestück (30) aus­ gebildet ist und im Querschnitt eine eckige vorzugs­ weise eine dreieckige Form hat und die Dämpfungsein­ lage (33) einen entsprechend geformten Aufnahmeraum einschließt.

12. Lenksäule nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Dämpfungseinlage (33) und dem Schiebestück (30) eine Aufnahmehülse (34, 35) ange­ ordnet ist.