DE102004009188A1

DE102004009188A1 - Axial verstellbare Lenkspindel

Info

Publication number: DE102004009188A1
Application number: DE102004009188A
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. Bastein; Fred Dipl.-Ing. Eggers; Holger Dipl.-Ing. Kittler; Jörk Dipl.-Ing. Tatulinksi
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Kittler Holger Dipl-Ing De; Schwichtenberg Anke De
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: DE102004009188B4; US20050194775A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine verstellbare Lenkspindel 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Lenkspindel 1 weist eine Lenkspindelnabe 2 und eine Lenkspindelwelle 3 auf. Die Lenkspindelwelle 3 ist in axialer Richtung 5 in der Lenkspindelnabe 2 gelagert und drehfest mit dieser verbunden. Die Lenkspindel 1 ist sicher und einfach aufgebaut. Die Lenkspindel 1 weist eine Sperrvorrichtung 4 auf. Die Sperrvorrichtung 4 begrenzt formschlüssig eine die Lenkspindel 1 verlängernde Bewegung der Lenkspindelwelle 3 in axialer Richtung 5.

Description

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Lenkspindel für ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkspindelnabe und einer Lenkspindelwelle, wobei die Lenkspindelwelle in axialer Richtung in der Lenkspindelnabe gelagert und die Lenkspindelnabe drehfest mit der Lenkspindelwelle verbunden ist.

Es ist bereits eine in axiale Richtung verstellbare Lenkspindel mit einer axial verschieblichen Lenkwelle aus der DE 26 10 139 bekannt. Die Lenkwelle trägt auf einer Seite das Lenkrad und greift auf der anderen Seite am Lenkgetriebe an. Die Lenkwelle ist drehfest, aber axial verschieblich in einer Lenkspindelnabe beziehungsweise Lenkwellenhülse gelagert. Die Lenkspindel ist von einem Hüllrohr umgeben, das zwei teleskopartige Teile in Form eines äußeren Mantelrohres und eines inneren Führungsrohres aufweist. Die beiden Rohre sind mittels einer Klemmverbindung gegeneinander festlegbar und bei gelöster Klemmverbindung mit dem Verschieben der Lenkspindel gegeneinander axial verschiebbar. Die Klemmverbindung weist einen radial zur Längsachse der Lenkspindel gerichteten Gewindezapfen auf. Der Gewindezapfen ist am äußeren Mantelrohr in Längsrichtung der Lenkspindel fixiert und einem Längsschlitz im Führungsrohr zugeordnet. Mittels eines außen aufgesetzten Handrades ist der Gewindezapfen gegenüber dem Führungsrohr in axialer Richtung festlegbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkspindel derart auszubilden und anzuordnen, dass sie sicherer ausgebildet, einfacher zu montieren und gleichzeitig mit einer Gewichtsreduzierung kleiner ausgebildet ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Lenkspindel eine Sperrvorrichtung aufweist und eine die Lenkspindel verlängernde Bewegung der Lenkspindelwelle in axialer Richtung durch die Sperrvorrichtung formschlüssig begrenzt ist.

Hierdurch wird erreicht, dass die Lenkspindelwelle nicht aus der Lenkspindelnabe herausgezogen werden kann. Beim Versagen von Einbauteilen wird die Trennung der Lenkspindel verhindert. Ferner wird durch diese Art der Sicherung die Montage erleichtert, da die Lenkspindelwelle unabhängig von der Hantierung beim Einbau nicht aus der Lenkspindelnabe rutschen kann.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass die Lenkspindelwelle zumindest einen Anschlag aufweist und die Sperrvorrichtung der Lenkspindelnabe zugeordnet ist, wobei die Lenkspindelwelle im Bereich des Anschlags einen Außendurchmesser aufweist, der größer als ein Innendurchmesser der Sperrvorrichtung ist. Dadurch wird erreicht, dass die Sicherung unmittelbar zwischen die Lenkspindelnabe und die Lenkspindelwelle eingebracht ist. Die Baugröße der Lenkspindel wird gegenüber einer Lenkspindel ohne Sperrvorrichtung nicht wesentlich vergrößert.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass die Sperrvorrichtung durch Umformen der Lenkspindelnabe gebildet ist. Diese Art der Anbringung einer Sperrvorrichtung ist am einfachsten, kostengünstigsten und ermöglicht es, jede konventionelle Lenkspindel mit nur einem weiteren Bearbeitungsvorgang erfindungsgemäß umzugestalten.

Ferner ist es vorteilhaft, dass die Sperrvorrichtung als separates Bauteil an der Lenkspindelnabe angebracht ist und der Anschlag der Lenkspindelwelle unmittelbar an die Sperrvorrichtung anlegbar ist. Dadurch wird erreicht, dass die Lenkspindelnabe nicht umgeformt, sondern für die Aufnahme einer separaten Sperrvorrichtung ausgestattet wird. Im einfachsten Falle geschieht dies durch ein Gewinde oder durch eine Bohrung für einen Stift oder Splint.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass die Lenkspindelnabe hohl ausgebildet ist und eine Innenverzahnung und die Lenkspindelwelle eine Außenverzahnung aufweist, wobei die Innenverzahnung in die Außenverzahnung eingreift und/oder die Außenverzahnung in axialer Richtung in zumindest zwei Verzahnungsabschnitte unterteilt ist. Diese Art der drehfesten Verbindung hat sich hinsichtlich der Sicherheit und einfachen Herstellbarkeit als vorteilhaft erwiesen. Diese Art der Drehverbindung ist wartungsfrei.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass der Anschlag der Lenkspindelwelle durch die Außenverzahnung gebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass ein zur Sicherung notwendiges Bauteil bei konventionellen Lenkspindeln von Hause aus schon vorhanden ist. Die äußeren Flanken der Außenverzahnung bilden zusammen mit der Sperrvorrichtung den erfindungsgemäßen Formschluss.

Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass die Lenkspindelwelle zumindest teilweise von der Sperrvorrichtung umgeben und/oder die Sperrvorrichtung als Teil der Lagerung in radialer Richtung ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass bei entsprechender Reduzierung des Durchmessers der Sperrvorrichtung gleichzeitig zum erfindungsgemäßen Formschluss mit dem Anschlag die Lenkspindelwelle in der Sperrvorrichtung gelagert ist. Hierzu ist es vorteilhaft, dass in die als Lager ausgebildete Sperrvorrichtung eine Dichtung für das Schmiermittel in der Lenkspindelnabe eingebracht ist.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass die Sperrvorrichtung oder die Lenkspindelnabe zumindest eine in radialer Richtung nach innen gerichtete Rollierung, Einprägung oder Verjüngung aufweist. Dadurch wird erreicht, dass kein zusätzlicher Materialeintrag für die Bildung der Sperrvorrichtung notwendig ist. Über den Umfang verteilt sind bevorzugt drei in radialer Richtung nach innen gerichtete Einprägungen vorgesehen. Die Einprägungen sind für den Fall, dass die Außenverzahnung den Anschlag bildet, derart angeordnet und dimensioniert, dass jeweils zumindest ein Zahn an einer Einprägung anschlägt.

Vorteilhaft ist es ferner, dass die Sperrvorrichtung oder die Lenkspindelnabe zumindest einen Stift, Splint oder Niet aufweist. Entsprechend den Einprägungen sind über den Umfang verteilt bevorzugt drei Stifte in radialer Richtung in Flucht der Zähne der Außenverzahnung angeordnet. Der Splint wird bevorzugt in eine Bohrung eingebracht, die bezüglich der Umfangslinie der Lenkspindelnabe als Sekante verläuft. Der Splint ist entsprechend senkrecht zur radialen und senkrecht zur axialen Richtung angeordnet.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Sperrvorrichtung durch zumindest einen Ring oder eine Hülse gebildet ist und die Hülse zumindest formschlüssig mit der Lenkspindelnabe verbun den ist. Dadurch wird erreicht, dass durch Befestigung eines separaten Bauteils die Sperrvorrichtung gebildet ist. Die Hülse ist in vorteilhafter Weise mit der Lenkspindelnabe verschraubt oder in die Lenkspindelnabe gesteckt beziehungsweise gepresst. Für diese Art der Verbindung sind Innen- und Außenhülsen einsetzbar. Die Hülsen zum Stecken sind aufgrund der erforderlichen Durchmesserveränderung bevorzugt geschlitzt ausgebildet. Ebenso ist eine zweiteilige Hülse zum Aufbringen auf die Lenkspindelnabe einsetzbar.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.
Dabei zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Lenkspindel mit einer Verjüngung als Sperrvorrichtung,
2 einen Ausschnitt einer Lenkspindel mit einer Rollierung als Sperrvorrichtung,
3 einen Ausschnitt einer Lenkspindel mit einer Verjüngung als Sperrvorrichtung,
4 einen Ausschnitt einer Lenkspindel mit einer Einprägung als Sperrvorrichtung,
5 einen Ausschnitt einer Lenkspindel mit einem Stift als Sperrvorrichtung,
6 einen Ausschnitt einer Lenkspindel mit einer Hülse mit Außengewinde als Sperrvorrichtung,
7 einen Ausschnitt einer Lenkspindel mit einer Hülse mit Innengewinde als Sperrvorrichtung,
8 einen Ausschnitt einer Lenkspindel mit einer Hülse mit Verrastelement als Sperrvorrichtung,
9 einen Ausschnitt einer Lenkspindel mit einer zweiteiligen Hülse mit Verrastelement als Sperrvorrichtung.
In 1 ist eine Lenkspindel 1 mit einer Verjüngung 9 als Sperrvorrichtung 4 dargestellt. Die Lenkspindel 1 weist einen Kopf 1.1 und einen Fuß 1.2 auf. Am Kopf 1.1 ist die Lenkspindel 1 mit einem nicht dargestellten Lenkrad verbunden. Mit dem Fuß ist die Lenkspindel 1 einem Lenkgetriebe zugeordnet.
Die Lenkspindel 1 besteht im Wesentlichen aus einer Lenkspindelnabe 2 und einer durch die Lenkspindelnabe 2 aufgenommenen Lenkspindelwelle 3. Sowohl die Lenkspindelnabe 2 als auch die Lenkspindelwelle 3 sind als Hohlwelle ausgebildet.
Die Lenkspindelwelle 3 ist in axialer Richtung 5 verschiebbar und in radialer Richtung 6 in der Lenkspindelnabe 2 gelagert. Die Lenkspindelnabe 2 und die Lenkspindelwelle 3 sind über eine Verzahnung drehfest miteinander verbunden. Die Verzahnung wird durch eine Innenverzahnung 2.1 der Lenkspindelnabe 2 und durch eine Außenverzahnung 3.3 der Lenkspindelwelle 3 gebildet. Die Innenverzahnung 2.1 greift zur drehfesten Verbindung in die Außenverzahnung 3.3 ein.
Um die Lenkspindel 1 erfindungsgemäß, d. h. die Lenkspindelwelle 3 formschlüssig gegen Herausziehen aus der Lenkspindelnabe 2 zu sichern, weist die Lenkspindelnabe 2 an einer dem Fuß 1.2 gegenüberliegenden offenen Seite 1.3 der Lenkspindelnabe 2 eine Sperrvorrichtung 4 auf. Zusätzlich weist die Lenkspindelwelle 3 einen Anschlag 3.1 auf, der beim Herausziehen der Lenkspindelwelle 3 aus der Lenkspindelnabe 2 gegen die Sperrvorrichtung 4 verfährt beziehungsweise anschlägt. Hierzu ist ein Innendurchmesser 4.1 der Sperrvorrichtung 4 kleiner als ein Außendurchmesser 3.2 des Anschlags 3.1 der Lenkspindelwelle 3 ausgebildet.
Der Anschlag 3.1 ist gemäß 1 durch die Außenverzahnung 3.3 gebildet. Die Außenverzahnung 3.3 ist in mehrere Verzahnungsringe 3.3a, 3.3b unterteilt. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet der äußerste Verzahnungsabschnitt 3.3a den erfindungsgemäßen Anschlag 3.1.
Die Sperrvorrichtung 4 kann durch die Lenkspindelnabe 2 selbst oder durch ein an der Lenkspindelnabe 2 befestigtes Bauteil gebildet sein. Eine erfindungsgemäße Auswahl an Sperrvorrichtungen 4 ist in den 2 bis 9 dargestellt und nachstehend beschrieben.
2 zeigt eine Sperrvorrichtung 4, die durch eine Rollierung 7 der Lenkspindelwelle 3 gebildet ist. Die Rollierung 7 wird in einem Kaltformverfahren hergestellt und weist zwei um die Lenkspindelwelle 3 umlaufende Nuten 7.1, 7.1' auf. Durch die Nuten 7.1, 7.1' wird der Innendurchmesser 4.1 der Sperrvorrichtung 4 beziehungsweise der Lenkspindelnabe 2 verkleinert, sodass die Außenverzahnung 3.3 beim Herausziehen der Lenkspindelwelle 3 zunächst an der Nut 7.1 anschlägt. Die zweite Nut 7.1' dient der Sicherheit und dient nur ausnahmsweise als Anschlag 3.1.
Zusätzlich zur Funktion des Anschlags 3.1 dient die Sperrvorrichtung 4 als Führung der Lenkspindelwelle 3 in radialer Richtung 6. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist durch die Rollierung 7 ein entsprechendes Spiel zwischen den Nuten 7.1, 7.1' und der Lenkspindelwelle 3 eingestellt.
In 3 ist die Sperrvorrichtung 4 entsprechend 1 als Verjüngung 9 ausgebildet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel besteht die Sperrvorrichtung 4 nicht aus einem separaten Bauteil. Die Sperrvorrichtung 4 ist durch kaltes Umformen der Lenkspindelnabe 2 gebildet.
Prinzipiell ist vorgesehen, die Lenkspindelnabe 2 abzudichten. Hierzu ist je nach Ausführung ein Dichtring zwischen der Sperrvorrichtung 4 beziehungsweise der Lenkspindelnabe 2 und der Lenkspindelwelle 3 vorgesehen. Der Dichtring ist entsprechend an die Gestaltung der Sperrvorrichtung 4 anzupassen.
In 4 ist die Sperrvorrichtung 4 durch drei Einprägungen 8, 8' gebildet, von denen nur zwei dargestellt sind. Entsprechend den Ausführungsbeispielen nach den 2 und 3 sind die Einprägungen 8, 8' kaltgepresst und können der Lagerung der Lenkspindelwelle 3 in radialer Richtung 6 dienen. Die Lenkspindelwelle 3 schlägt beim Herausziehen an den Einprägungen 8, 8' an.
Gemäß 5 ist die Sperrvorrichtung 4 als separates Bauteil ausgebildet. Das Bauteil besteht aus mehreren Stiften 10, 10', die im Randbereich der Lenkspindelnabe 2 in radialer Richtung 6 in die Lenkspindelnabe 2 eingebracht sind. Die Stifte 10, 10' sind im einfachsten Ausführungsbeispiel als Zugnieten ausgebildet, gegen die der Anschlag 3.1 der Lenkspindelwelle 3 verfährt.
Auch in 6 ist die Sperrvorrichtung 4 als separates Bauteil ausgebildet. Sie wird durch eine Hülse 11 mit einem Außengewinde 11.1 gebildet, die mit der Lenkspindelnabe 2 verschraubt ist. Die Hülse 11 bildet erfindungsgemäß die Sicherung für den Anschlag 3.1 beziehungsweise für die Außenverzahnung 3.3 der Lenkspindelwelle 3.
In 7 ist eine Hülse 11 mit einem Innengewinde 11.1 dargestellt. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach 4 ist die Hülse 11 mit der Lenkspindelnabe 2 verschraubt und bildet eine Sicherung.
Auch in den 8 und 9 ist die Sperrvorrichtung 4 als Hülse 11 ausgebildet und als separates Bauteil über Verrastelemente 11.2, 11.2' mit der Lenkspindelnabe 2 verbunden.
Gemäß 8 ist die Hülse 11 geschlitzt ausgebildet und somit in radialer Richtung 6 beziehungsweise im Durchmesser flexibel. Die Hülse 11 ist im montierten Zustand innerhalb der Lenkspindelnabe 2 angeordnet. Die Verrastelemente 11.2, 11.2' greifen dabei in radialer Richtung 6 nach außen in die Lenkspindelnabe 2 ein. Zur Montage wird die Hülse 11 in axialer Richtung in die Lenkspindelnabe 2 eingesteckt. Die Hülse 11 bildet im montierten Zustand die Sperrvorrichtung 4 und gleichzeitig eine Führung der Lenkspindelwelle 3 in radialer Richtung 6. Die Verrastelemente 11.2, 11.2' sind derart ausgebildet, dass sie selbsthemmend in entsprechende Ausnehmungen in der Lenkspindelnabe 2 eingreifen.
Die Hülse 11 gemäß 9 ist zweiteilig ausgebildet und ist von außen auf die Lenkspindelnabe 2 aufgesetzt. Die Hülse 11 weist ein Verrastelement 11.2 in Form eines umlaufenden Steges auf, wobei der Steg im montierten Zustand der Hülse 11 in eine ebenfalls umlaufende Nut 2.2 auf der Außenseite der Lenkspindelnabe 2 eingreift. Die zweiteilige Hülse 11 ist über selbsthemmende Schnappverschlüsse einteilig verbunden. Auch die Hülse 11 gemäß 9 bildet im montierten Zustand die Sperrvorrichtung 4 und gleichzeitig eine Führung der Lenkspindelwelle 3 in radialer Richtung 6.

Claims

Verstellbare Lenkspindel (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkspindelnabe (2) und einer Lenkspindelwelle (3), wobei die Lenkspindelwelle (3) in axialer Richtung (5) in der Lenkspindelnabe (2) gelagert und die Lenkspindelnabe (2) drehfest mit der Lenkspindelwelle (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkspindel (1) eine Sperrvorrichtung (4) aufweist und eine die Lenkspindel (1) verlängernde Bewegung der Lenkspindelwelle (3) in axialer Richtung (5) durch die Sperrvorrichtung (4) formschlüssig begrenzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkspindelwelle (3) zumindest einen Anschlag (3.1) aufweist und die Sperrvorrichtung (4) der Lenkspindelnabe (2) zugeordnet ist, wobei die Lenkspindelwelle (3) im Bereich des Anschlags (3.1) einen Außendurchmesser (3.2) aufweist, der größer als ein Innendurchmesser (4.1) der Sperrvorrichtung (4) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (4) durch Umformen der Lenkspindelnabe (2) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (4) als separates Bauteil an der Lenkspindelnabe (2) angebracht ist und der Anschlag (3.1) der Lenkspindelwelle (3) unmittelbar an die Sperrvorrichtung (4) anlegbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkspindelnabe (2) hohl ausgebildet ist und eine Innenverzahnung (2.1) und die Lenkspindelwelle (3) eine Außenverzahnung (3.3) aufweist, wobei die Innenverzahnung (2.1) in die Außenverzahnung (3.3) eingreift und/oder die Außenverzahnung (3.3) in axialer Richtung (5) in zumindest zwei Verzahnungsabschnitte (3.3a, 3.3b) unterteilt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (3.1) der Lenkspindelwelle (3) durch die Außenverzahnung (3.3) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkspindelwelle (3) zumindest teilweise von der Sperrvorrichtung (4) umgeben und/oder die Sperrvorrichtung (4) als Teil der Lagerung in radialer Richtung (6) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (4) oder die Lenkspindelnabe (2) zumindest eine in radialer Richtung (6) nach innen gerichtete Rollierung (7), Einprägung (8) oder Verjüngung (9) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (4) oder die Lenkspindelnabe (2) zumindest einen Stift (10), Splint oder Niet aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (4) durch zumindest einen Ring oder eine Hülse (11) gebildet ist und die Hülse (11) zumindest formschlüssig mit der Lenkspindelnabe (2) verbunden ist.