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Die
Erfindung betrifft eine Lenksäule
für ein Kraftfahrzeug
gemäß der im
Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
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Eine
derartige Lenksäule
für ein
Kraftfahrzeug ist im Kraftfahrzeugbau bekannt und umfasst eine ein-
oder mehrgliedrige Lenkwelle, die auf der einen Seite mit einem
Lenkrad und auf der anderen Seite mit einem Lenkgetriebe verbunden
ist. Über
die Lenkwelle wird die durch den Fahrer über das Lenkrad erzeugte Lenkbewegung
auf das Lenkgetriebe übertragen,
welches die Drehbewegung des Lenkrades und der Lenkwelle in eine
translatorische Bewegung für
das Lenkgestänge
und schließlich
in eine Schwenkbewegung für
die Räder
des Kraftfahrzeuges umsetzt.
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Damit
bei einem Frontalaufprall das durch die Verformung des Kraftfahrzeuges
in Richtung Fahrer bewegte Lenkgetriebe und darüber die Lenkwelle und das Lenkrad
nicht direkt auf den Fahrer mitbewegt werden, ist es bekannt, in
die Lenkwelle ein Sicherheitselement zwischenzuschalten.
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Als
eine Art von Sicherheitselement gibt es einen so genannten Entkoppler,
der die Lenkwelle bei einem Frontalaufprall teilt, d. h. es wird
der obere Teil der Lenkwelle von einem unteren Teil der Lenkwelle getrennt.
Im Betrieb sind der obere Teil der Lenkwelle und der untere Teil
der Lenkwelle über
den Entkoppler jedoch fest miteinander verbunden. Der Entkoppler
besteht dabei aus zwei Bauteilen, die über Befestigungsmittel lösbar miteinander
verbunden sind. Ein Teil des Entkopplers ist mit dem oberen Teil
der Lenkwelle und ein unterer Teil des Entkopplers mit dem unteren
Teil der Lenkwelle verbunden.
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Alternativ
zu der Verwendung eines Entkopplers als Sicherheitselement ist es
auch bekannt, die Lenkwelle teleskopierbar zu gestalten. Auch hier ist
die Lenkwelle in einen oberen Teil und einen unteren Teil geteilt.
Beide Teile sind zueinander teleskopierbar. Bei einem Frontalaufprall
und der dadurch erzwungenen Bewegung des Lenkgetriebes verschieben
sich der obere Teil und der untere Teil der Lenkwelle relativ zueinander,
sodass die Bewegung des Lenkgetriebes durch die Teleskopbewegung
der Lenkwelle im Wesentlichen kompensiert und dadurch der Fahrer
des Kraftfahrzeuges geschützt
wird.
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Des
Weiteren ist bekannt, Isolatoren in der Lenksäule vorzusehen. Mit diesen
Isolatoren soll verhindert werden, dass ungewollte Schwingungen über die
Lenksäule
an das Lenkrad gelangen. Diese Isolatoren werden in den oberen Teil
der Lenkwelle oder in den unteren Teil der Lenkwelle in den Kraftfluss
der Lenkbewegung zwischengeschaltet, indem eine Gummischicht zwischen
den beiden Teilen der oberen oder unteren Lenkwelle einbracht wird.
Die Isolatoren dienen dazu, Schwingungen aufzufangen, zu isolieren
und nicht weiterzuleiten. Isolatoren werden grundsätzlich in
Serie geschaltet. Im Wesentlichen dienen diese Isolatoren für die Isolation
von Schwingungen im höherfrequenten
Bereich, nämlich
im Bereich von 70 bis 600 Hertz.
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Nachteilig
an den bekannten Lenksäulen
ist jedoch, dass sie relativ groß bauen, was für die Konstruktion
neuer Lenkkonzepte hinderlich ist.
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Aus
der
DE 100 36 397
A1 ist ebenfalls eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug bekannt.
Diese Lenksäule
ist mit einer Strebe verbunden, die die Lenksäule zu einer Stirnwand eines
Fahrzeugaufbaus abstützt.
Hierdurch wird die Lenksäule
steifer im Kraftfahrzeug gelagert. Diese Strebe bildet gleichzeitig auch
einen neuen Geräuschpfad
von der Stirnwand des Fahrzeugaufbaus über die Strebe und die Lenksäule zum
Lenkrad. Die Strebe erlaubt auf der einen Seite jedoch eine Verringerung
der niederfrequenten Schwingungen durch die zusätzliche Abstützung der Lenksäule an der
Stirnwand des Fahrzeugaufbaus. Jedoch erhöht sich durch diese Strebe
auf der anderen Seite auch die Eigenfrequenz der Lenksäule.
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Die
niederfrequenten Schwingungen, die durch die Strebe verringert werden,
entstehen beispielsweise durch die Fahrzeugaufbauschwingung, durch
Kräfte,
die vom Fahrer in die Lenksäule
eingeleitet werden, oder auch durch Kräfte, die durch Kurvenfahrt,
Beschleunigung oder Bremsen hervorgerufen werden.
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Die
höherfrequenten
Schwingungen, die der oben genannte Isolator aufzufangen hat, entstehen demgegenüber beispielsweise
durch Lenkhilfepumpen, durch Pulsationen im Hydrauliksystem der
Lenkung, durch höhere
harmonische Ordnungen des Fahrzeugverbrennungsmotors – höherer Ordnung –, durch
ABS-Pumpen, durch Kompressoren der Klimaanlage u. ä.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug
gemäß der im
Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden,
dass eine Bauraumreduzierung und eine kompaktere Bauweise ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1
gelöst.
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Die
Unteransprüche
bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Integration des
Isolators in das Sicherheitselement sich erheblich Bauraum gewinnen
lässt, ohne
dass die Funktionen des Isolators und des Sicherheitselements beeinträchtigt werden.
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Nach
der Erfindung ist daher der Isolator in das Sicherheitselement integriert.
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Der
Isolator kann dabei aus einer einvulkanisierten Elastomerschicht
bestehen und insbesondere Schwingungen der Lenkwelle im Bereich
von 70 bis 600 Hertz isolieren.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist der obere oder der untere Teil der Lenkwelle dem
Isolator zugeordnet.
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Alternativ
hierzu können
aber auch zwei Isolatoren vorgesehen sein, wobei hierbei jeweils
der obere und der untere Teil der Lenkwelle in einen Isolator eingreift.
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Vorzugsweise
ist das Sicherheitselement durch einen Entkoppler gebildet, der
bei einer Kraft im Wesentlichen entlang der Lenksäulendrehachse in
Folge eines Frontalaufpralls des Kraftfahrzeuges den oberen und
unteren Teil der Lenkwelle voneinander entkoppelt.
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Für eine einfache
Integration des Isolators in den Entkoppler ist eine derartige Anordnung
vorgesehen, bei der der obere Teil der Lenkwelle, der obere Isolator,
der Entkoppler, der untere Isolator und der untere Teil der Lenkwelle
im Hinblick auf den Kraftfluss für
die Lenkbewegung in Reihe angeordnet sind. Die obere Lenkwelle greift
dabei mit ihrem einen Ende in den Isolator ein, der in den Entkoppler
integriert ist. Versetzt hierzu greift der untere Teil der Lenkwelle
in einen anderen Isolator ein, der ebenfalls in den Entkoppler integriert
ist.
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Um
die Herstellungskosten zu reduzieren, besteht der Entkoppler insbesondere
aus zwei gleichförmigen
Bauteilen, die lösbar
miteinander verbunden sind. Die Dicke der Bauteile wird durch die notwendige
Länge für die Isolation
der Schwingungen bestimmt. Beim Vorsehen von zwei Isolatoren, also
einem Isolator für
den oberen Teil der Lenkwelle und einem weiteren Isolator für den unteren
Teil der Lenkwelle, braucht nunmehr die Dicke des Bauteiles nur
die Hälfte
zu betragen, als wenn nur ein Isolator verwendet wird.
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Alternativ
zu einem Entkoppler kann das Sicherheitselement auch aus einer teleskopierbaren Lenkwelle
bestehen, wobei dann der obere oder der untere Teil der Lenkwelle
den Isolator umfasst.
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Die
Erfindung zeichnet sich auch durch die Verwendung eines Isolators,
der zwischen einem Lenkrad und einem Lenkgetriebe in einer Lenkwelle zwischengeschaltet
ist, Schwingungen auffängt,
isoliert und nicht weiterleitet, als integraler Bestandteil in einem
Sicherheitselement aus, das verhindert, dass die Bewegung des Lenkgetriebes,
beispielsweise aufgrund eines Frontalunfalls, direkt auf das Lenkrad weitergegeben
wird.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung zweier Ausführungsformen
der Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Teils einer Lenksäule im Bereich
des Entkopplers;
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2 eine
Explosionsdarstellung von 1;
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3 eine
perspektivische Schnittdarstellung eines Teils des Entkopplers von 1;
und
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4 eine
perspektivische Teilschnittdarstellung eines Teils der Lenksäule gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung.
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In
den 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Teils einer Lenksäule 10 nach
der Erfindung dargestellt. Die Lenksäule 10 weist einen oberen
Teil 12 einer Lenkwelle sowie einen unteren Teil 14 einer
Lenkwelle auf. Die Lenkwelle ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 16 versehen.
Der obere Teil 12 der Lenkwelle 16 ist an seinem
oberen Ende mit einem, hier nicht dargestellten, Lenkrad verbunden.
Das untere Ende 18 des oberen Teils 12 der Lenkwelle 16 greift
in einen Entkoppler 20 ein.
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Der
untere Teil 14 der Lenkwelle 16 ist mit seinem
unteren Ende mit einem hier nicht dargestellten Lenkgetriebe verbunden.
Das obere Ende 22 des unteren Teils 14 der Lenkwelle 16 ist
ebenfalls mit dem Entkoppler 20 verbunden, jedoch nach
unten versetzt.
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Der
Entkoppler 20 ist ein Sicherheitselement, das aus zwei
Bauteilen 24, 26 besteht. Die beiden Bauteile 24, 26 des
Entkopplers 20 sind gleichförmig aufgebaut und weisen drei
kreisförmige
Ausnehmungen 28, 30, 32 sowie jeweils
eine Aufnahme 34 auf, die dem oberen oder unteren Teil 12 oder 14 der
Lenkwelle 16 zugeordnet ist.
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In
die mittlere Ausnehmung 30 der beiden Bauteile 24 und 26 des
Entkopplers 20 ist eine Buchse 38 sowie ein Zentrierstift 40 eingebracht.
Die beiden äußeren Ausnehmungen 28 und 32 beinhalten Befestigungselemente
in Form von in Buchsen 38 eingebrachten Stiften 42 und 44,
die über
Scheiben 36 gehalten werden. Die Enden 18 und 22 der
Teile 12 und 14 sind von einem Isolator 48 umgeben,
der fest in den Entkoppler 20 integriert ist. Der Isolator 48 besteht
aus einer einvulkanisierten Elastomerschicht und kann Schwingungen
der Lenkwelle 16 im Bereich von 70 bis 600 Hertz isolieren.
Die Dicke des Bauteils 24, 26 des Entkopplers 20 entspricht
der für die
Isolation notwendigen Länge
des Isolators 48. Da in den Entkoppler 20 zwei
Isolatoren 48 eingebracht sind, braucht die Dicke nur halb
so groß zu
sein, als wenn nur ein Isolator 48 vorgesehen wäre. Ist
lediglich nur ein Isolator 48 vorgesehen, so muss das Bauteil 24 oder 26,
je nachdem welches Bauteil 24 oder 26 den Isolator 48 aufweist,
doppelt so dick ausgeführt
sein.
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Durch
die Integration des Isolators 48 in den Entkoppler 20 kann
Bauraum eingespart werden. Es ergibt sich eine kompaktere Bauweise.
Zudem können
die Einbaukosten reduziert werden.
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Alternativ
hierzu kann das Sicherheitselement auch aus zwei zueinander teleskopierbaren
Teilen 12 und 14 der Lenkwelle 16 bestehen.
Eine solche Ausführungsform
ist in 4 gezeigt. Hierbei weist lediglich das untere
Ende 18 des oberen Teils 12 der Lenkwelle 16 den Isolator 48 auf,
der zwischen dem oberen und dem unteren Teil 12 und 14 der
Lenkwelle 16 zwischengeschaltet ist. Um die Teleskopierbarkeit
zu gewährleisten,
ist eine Gleitbuchse 46 mit dem Isolator 48 fest
verbunden, der wiederum mit der Innenwandung des oberen Teils 12 fest verbunden
ist.
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Sowohl
bei der Ausführungsform
mit dem Entkoppler 20 als auch bei der Ausführungsform
mit einer teleskopierbaren Lenkwelle 16 wird die Funktion
des Sicherheitselements beibehalten, dass nämlich die durch einen Frontalaufprall
bedingte Bewegung des hier nicht dargestellten Lenkgetriebes unmittelbar
auf das Lenkrad und somit auf den Fahrer weitergegeben wird.
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Bei
dem Entkoppler 20 werden aufgrund der auftretenden Kräfte die
beiden Bauteile 24 und 26 voneinander getrennt,
sodass die weitere Bewegung des Lenkgetriebes mit dem unteren Teil 14 der
Lenkwelle 16 ins Leere läuft.
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Bei
der anderen Ausführungsform
mit der teleskopierbaren Lenkwelle 16 wird die Bewegung
des Lenkgetriebes durch die Teleskopbewegung der beiden Teile 12 und 14 der
die Lenkwelle 16 zueinander kompensiert.
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Diese
Funktionen werden auch nicht durch die Integration des Isolators 48 in
das Sicherheitselement beeinträchtigt.
Durch diese einfache Maßnahme
können
beide Funktionen, nämlich
die des Sicherheitselementes als auch die des Isolators 48, beibehalten
werden und zudem auf einfache Weise Bauraum eingespart werden.
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- 10
- Lenksäule
- 12
- oberer
Teil einer Lenkwelle
- 14
- unterer
Teil einer Lenkwelle
- 16
- Lenkwelle
- 18
- unteres
Ende des oberen Teils der Lenkwelle
- 20
- Entkoppler
- 22
- oberes
Ende des unteren Teils der Lenkwelle
- 24
- oberes
Bauteil des Entkopplers
- 26
- unteres
Bauteil des Entkopplers
- 28
- linke
kreisförmige
Ausnehmung im Entkoppler
- 30
- mittlere
kreisförmige
Ausnehmung im Entkoppler
- 32
- rechte
kreisförmige
Ausnehmung im Entkoppler
- 34
- Aufnahme
- 36
- Scheibe
- 38
- Buchse
- 40
- Zentrierstift
- 42
- Stift-links
- 44
- Stift-rechts
- 46
- Gleitbuchse
- 48
- Isolator