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Die
Erfindung betrifft eine Lenksäulenanordnung
für Fahrzeuge,
gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Lenksäulenanordnungen
der hier angesprochenen Art sind bekannt (
DE 102 97 302 T5 ). Diese umfassen
eine an ihrem einen Ende mit einer Lenksäule und an ihrem anderen Ende
mit einem Lenkgetriebe verbundene Teleskopwelle, die zum Zwecke eines
axialen Längenausgleichs
einen Schiebesitz aufweist. Dieser axiale Längenausgleich ist zum Beispiel
für die
Montage der Lenksäulenanordnung
beziehungsweise der Lenksäule
im Fahrzeug oder den Ausgleich von Mikroschwingungen aus dem Fahrwerk
im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs erforderlich. Die Teleskopwelle
umfasst ein äußeres, rohrförmiges Wellenglied
und ein inneres Wellenglied, welches in axialer Richtung verschiebbar
im äußeren Wellenglied
angeordnet ist beziehungsweise in dieses eingreift. Die Wellenglieder
sind mittels einer Keilnutverbindung miteinander gekoppelt, wodurch
eine Relativverschiebung der Wellenglieder zueinander bei gleichzeitiger Übertragung
eines Drehmoments ermöglicht
ist. Zur Reduzierung der Flankenspielgeräusche an Keilnutabschnitten
und zur Realisierung eines stabilen Gleitwiderstands des Schiebesitzes
wird unter anderem vorgeschlagen, die Oberfläche des inneren Wellenglieds
oder des äußeren Wellenglieds einem
Harzbeschichtungsverfahren aus harzhaltigem Polytetrafluorethylen
beziehungsweise Molybdändisulfid
zu unterziehen. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Art der Beschichtung
eine wesentliche Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften
trotz der hohen Schmelztemperatur des Beschichtungsmaterials zu
erwarten ist. Dies gilt insbesondere für die torsionale Steifigkeit,
welche zu einem unzulässigen
Spiel im Lenkstrang führen
kann.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung eine Lenksäulenanordnung der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei der auch bei einer Anordnung des
Schiebesitzes innerhalb des Motorraumes, also im Hochtemperaturbereich
des Fahrzeuges, eine gleich bleibend geringe und konstante Verschiebekraft
sowie eine hohe Torsionssteifigkeit gewährleistet werden kann.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird eine Lenksäulenanordnung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Diese zeichnet
sich dadurch aus, dass im Kontaktbereich zwischen den inneren und äußeren Wellengliedern
eine hochtemperaturfeste Beschichtung vorgesehen ist, die den dort
herrschenden Betriebstemperaturen, die ohne weiteres größer 200°C sein können, standhält, ohne
dass es dabei zu unerwünschten
Veränderungen
der erforderlichen Eigenschaften des Schiebesitzes kommt.
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In
besonders bevorzugter Ausführungsform ist
vorgesehen, dass die Beschichtung eine Kunststoffbeschichtung ist.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Beschichtung aus einem aromatischen,
teilkristallinen Thermoplast aus der Gruppe der Polyaryletherketone
herausgestellt. Diese Polymärverbindung
weist eine hohe thermische Stabilität auf, so dass während des
gesamten Fahrzeugbetriebes eine geringe und konstante Verschiebekraft,
hohe Torsionssteifigkeit sowie eine hohe Druckfestigkeit bei gleichzeitigem
Kippspielausgleich des Schiebesitzes gewährleistet werden kann. Dadurch
wird eine geringe Crashkraftschwankung und eine kontinuierlich gleich
bleibende Fahrwerksrückkopplung
sichergestellt.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest
das innere Wellenglied, welches vorzugsweise aus einem metallenem
Material, insbesondere Stahl besteht, mit dieser Beschichtung versehen
ist. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Schichtdicke im Bereich
0,1 mm bis 0,5 mm herausgestellt. Die Schichtdicke kann jedoch auch
kleiner 0,1 mm oder größer 1,0
mm sein. Grundsätzlich ist
es auch möglich,
zusätzlich
oder alternativ das äußere Wellenglied
mit einer derartigen Beschichtung im Schiebesitzbereich zu versehen.
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Die
Beschichtung kann auf das Wellenglied aufgespritzt oder alternativ
mittels eines geeigneten Pulverbeschichtungsverfahrens darauf aufgebracht werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsbeispiele der
Lenksäulenanordnung
ergeben sich aus Kombinationen der in den Unteransprüchen, der
Beschreibung sowie den Zeichnungen offenbarten Merkmale.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutet. Es
zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Lenksäulenanordnung
für Kraftfahrzeuge
mit einem Schiebesitz zum axialen Längenausgleich und
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2 einen
Ausschnitt des Schiebesitzes gemäß 1.
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1 zeigt
eine Lenksäulenanordnung 1, welche
in einem Kraftfahrzeug 3 eingebaut ist, wobei von dem Kraftfahrzeug 3 lediglich
eine Stirnwand 5 erkennbar ist, welche einen Fahrzeuginnenraum 7 von
einem Motorraum 9 trennt. Die Lenksäulenanordnung 1 umfasst
eine Lenksäule 11 mit
einer Lenkspindel 13, an deren einen Ende ein Lenkrad 15 angebracht
ist. Das andere Ende der Lenkspindel 13 ist mit einer Teleskopwelle 17 verbunden,
die im montierten Zustand der Lenksäulenanordnung 1 im
Kraftfahrzeug 3 mit einem Lenkgetriebe (nicht dargestellt) gekoppelt
ist.
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Die
zum axialen Längenausgleich
dienende Teleskopwelle 17 weist einen Schiebesitz 19 auf,
welcher durch ein rohrförmiges, äußeres Wellenglied 21 und
ein inneres Wellenglied 23 gebildet ist, wobei das innere
Wellenglied 23 in das äußere Wellenglied 21 eingreift
und darin verschiebbar angeordnet ist. Das äußere Wellenglied 21 ist
von einer innenverzahnten Schiebehülse und das innere Wellenglied 23 von
einer außenverzahnten
Schiebewelle gebildet. Die Verzahnungen sind dergestalt, dass bei
im äußeren Wellenglied 21 angeordneten
inneren Wellenglied 23 eine Formschlussverbindung zwischen
diesen beiden Teilen gebildet ist, welche eine Übertragung eines auf das Lenkrad 15 aufgebrachten
Drehmoments an das Lenkgetriebe ermöglicht.
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Die
Schiebewelle und die Schiebehülse
sind bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel mittels einer
Keilwellenverbindung so miteinander gekoppelt, dass eine Relativbewegung
dieser beiden Teile in Richtung ihrer Längsmittelachse möglich ist,
während
eine formschlüssige
Verbindung zwischen diesen beiden Teilen zur Drehmomentübertragung
durch eine Anzahl von Nuten und eine entsprechend Anzahl von Leisten,
welche in die Nuten eingreifen, besteht. Die Keilwellenverbindung
ist vorzugsweise als Evolventenverzahnungs-Verbindung ausgebildet,
das heißt,
die die Verzahnung bildenden Zahnprofile sind als Evolventen ausgebildet.
Selbstverständlich
sind weitere Ausführungsformen
für die Keilwellenverbindung
beziehungsweise die Form, Größe und Anzahl
der Zähne/Verzahnung
möglich.
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In 2 ist
ein Ausschnitt des inneren Wellenglieds 23 im Querschnitt
dargestellt. Zu erkennen sind einige, im Querschnitt zahnförmige Leisten 25, welche über den
Außenumfang
des inneren Wellenglieds 23 gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Die Leisten 25 sind hier am einstückigen Wellenglied 23 ausgebildet.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist das innere Wellenglied 23 auf
seiner Außenseite
mit einer Kunststoffbeschichtung 27 versehen, die hier
eine Dicke aufweist, die vorzugsweise kleiner 1 mm ist. Die Beschichtung 27 ist
hochtemperaturfest und vorzugsweise von einem aromatischen, teilkristallinen
Thermoplast aus der Gruppe der Polyaryletherketone (PAEK) gebildet.
Die sich wie eine Ummantelung über
den Außenumfang
des inneren Wellenglieds 23 hüllende Beschichtung 27 dient
dazu, eine Spielfreiheit zwischen der Keilwellenverbindung der Wellenglieder 21 und 23 zu
gewährleisten.
Die Beschichtung 27 ermöglicht
den Ausgleich von durch die Fertigung sich ergebender Toleranzen
und kann daher eine konstante Dicke oder über den Umfang eine unterschiedliche
Dicke aufweisen. Das Aufbringen der Beschichtung auf den Außenumfang
des inneren Wellenglieds 23 erfolgt daher in geeigneter
Weise derart, dass eine Form- und Maßkorrektur erfolgt. Damit ist
es möglich,
die Wellenverzahnung -abhängig
vom Fertigungsverfahren- kostengünstig
herzustellen, wobei gegebenenfalls fertigungsbedingte Unebenheiten
und/oder Konturabweichungen mittels der Beschichtung 27 ausgeglichen
werden. Auf Grund der Materialeigenschaften der Beschichtung 27 weist
die Keilwellenverbindung eine hohe Torsionssteifigkeit auf. Auf
Grund der hohen thermischen Stabilität der Beschichtung 27 und
der gering auftragenden Schichtdicke derselben, ist während des
gesamten Fahrzeugsbetriebes eine geringe und konstante Verschiebekraft
im Bereich des Schiebesitzes 19, eine hohe Torsionssteifigkeit
sowie eine hohe Druckfestigkeit bei gleichzeitigem Kippspielausgleich gewährleistet.
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Wie
aus 1 ersichtlich, ist der Schiebesitz 19 an
der Teleskopwelle 17 im Motorraum 9 angeordnet,
wodurch einerseits eine erleichterte Montage der Lenksäulenanordnung 1,
insbesondere der Verbindung der Lenksäule 13 über die
Teleskopwelle 17 mit dem Lenkgetriebe erreicht wird. Andererseits
ist durch die Anordnung des Schiebesitzes 19 im Motorraum 9 im
Fahrzeuginnenraum 7 ausreichend Bauraum frei geworden,
was beispielsweise die Möglichkeit
bietet, im Fahrzeuginnenraum 7 eine Winkelstelleinheit 29 zu
implementieren.