DE19715845A1 - Längsverstellbare Lenksäule - Google Patents

Längsverstellbare Lenksäule

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DE19715845A1
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Germany
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Karl Sander
Oliver Rauls
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Volkswagen AG
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Volkswagen AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16Steering columns
    • B62D1/18Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/185Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable adjustable by axial displacement, e.g. telescopically
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/02Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for connecting two abutting shafts or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/06Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement

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Description

Die Erfindung betrifft eine längsverstellbare Lenksäule für die Verbindung eines Lenkrades mit einem Lenkmechanismus eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens.
Längsverstellbare Lenksäulen mit teleskopisch zueinander angeordneten Wellen oder rohr­ förmigen Teilen sind bekannt. Zur Längsverstellung ist eine gleitende Relativbewegung der zusammenwirkenden Teile in Längsrichtung sicherzustellen, und zur Übertragung eines Drehmomentes ist eine weitgehend spielfreie, d. h. synchrone Drehung der beiden Teile in beiden Drehrichtungen zu ermöglichen. Ein Drehspiel zwischen den beiden Teilen ver­ ursacht unerwünschten Verschleiß, Vibrationen und unerwünschte Geräusche.
Aus der DE 34 10 361 C2 ist eine Lösung zur Ausschaltung des Drehspiels bekannt, nach der die beiden sich überlappenden Teile im Querschnitt dreieckförmig sind und ein zwischen zwei miteinander korrespondierenden Seitenflächen angeordnetes Federelement sicher­ stellt, daß die beiden anderen Seitenflächen des inneren Teils an zwei entsprechenden Seitenflächen des äußeren Teils anliegen. Das Federelement kann dabei in einer Nut an der dritten Seitenfläche des inneren Teils gelagert und eine Blattfeder sein, die in die Nut ein­ gedrückt und gegen die korrespondierende Seitenfläche des äußeren Teils gewölbt ist. Die Blattfeder muß allerdings eine große Federkraft und eine entsprechende Ausdehnung haben, um die erwünschte Wirkung erzeugen zu können, was wiederum einen entsprechen­ den Platzbedarf mit sich bringt.
Die DE 42 16 503 A1 hat ebenfalls eine Lenksäule aus zwei teleskopisch zueinander an­ geordneten Teilen zum Gegenstand, bei der das innere Teil Erhebungen oder Keile auf­ weist, die in entsprechende Vertiefungen oder Keilflächen des äußeren Teils passend ein­ greifen, um ein Drehmoment zu übertragen und gleichzeitig die axiale Einstellung zu erleich­ tern, und bei der ein nachgiebiges Kunststoffmaterial an oder zwischen wenigstens einigen der äußeren und inneren zusammenwirkenden Keilflächen eingeführt ist, um die Anordnung spielfrei zu halten. Dabei kann das innere Teil umfangsseitig eine oder mehrere umlaufende Nuten aufweisen, die quer zu den in Längsrichtung ausgebildeten Erhebungen und Ver­ tiefungen angeordnet sind und diese unterbrechen. Die Nuten sind mit dem Kunststoff­ material ausgefüllt, das von dort aus in die Freiräume zwischen den zusammenwirkenden Keilflächen fließen kann, wodurch das Spiel zwischen diesen und damit auch Vibrationen und Geräusche begrenzt oder gar beseitigt werden. Die Lösung ist relativ aufwendig.
In der EP 0 281193 B1 ist eine Lenksäule mit zwei teleskopierbar angeordneten Teilen beschrieben, die überlappende Abschnitte mit gegenseitig in Eingriff bringbaren Oberflächen aufweisen, die mit in Längsrichtung ausgebildeten Rillen versehen sind und bei der zur Ver­ hinderung einer relativen Drehbewegung zwischen den Teilen Federmittel angeordnet sind. Diese Federmittel sind in axialer Richtung ausgebildet und in einem von Rillen freien Bereich gehaltert und greifen in die profilierte Oberfläche des jeweils anderen Abschnitts ein. Als bevorzugte Ausführung ist eine Blattfeder angegeben, die in einer in axialer Richtung aus­ gebildeten länglichen Ausnehmung im inneren Teil angeordnet ist, wobei die Längswände der Ausnehmung mit den Längskanten der Blattfeder und der zentrale Bereich der Blattfeder mit den Scheiteln zwischen den Rillen des korrespondierenden Abschnitts des äußeren Teils zusammenwirken. Durch diese Federmittelanordnung wird das innere Teil gegen den der Blattfeder abgewandten profilierten Oberflächenbereich des äußeren Teils gedrückt und das Spiel zwischen den Teilen bei einer Drehbewegung stark eingeschränkt. Die Anordnung erfordert eine Blattfeder mit entsprechend großer Federkraft, mit einer entsprechenden räumlichen Ausdehnung und hat damit auch einen entsprechenden Platzbedarf. Die Andruckkräfte zwischen den Teilen sind ungleichmäßig über den Umfang verteilt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine längsverstellbare Lenksäule mit zwei teleskopierbar angeordneten Teilen nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 zu schaffen, bei der die teles­ kopisch einander zugeordneten Teile in radialer und axialer Richtung spielfrei zueinander angeordnet sind und eine relative Drehbewegung zwischen den Teilen unterbunden ist.
Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Lenksäule durch die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruchs 1 gelöst. Nach diesen sind in einem der sich überlappenden Abschnitte der einander zugeordneten Lenksäulenteile mindestens eine, quer zu dessen längsprofilier­ ter Oberfläche ausgebildete umlaufende Nut für die Fixierung des Federmittels angeordnet, wobei das Federmittel als offener Klemmfederring ausgebildet ist, der an seinem Umfang eine Vielzahl im Abstand angeordneter längsgerichteter und gegen den jeweils anderen Abschnitt gewölbter Stege aufweist. Diese Stege greifen elastisch und über den gesamten Umfang in die profilierte Oberfläche des jeweils anderen Teils ein, verhindern eine radiale Verschiebung der Lenksäulenteile untereinander und übertragen an jeder Stelle des Umfangs gleiche Andruckkräfte. Die Anordnung ist radial und axial spielfrei. Ein Drehspiel ist ebenfalls nicht vorhanden. Die Ausbildung des Federmittels als offener Klemmfederring hat den Vorteil, daß die Montage dadurch erheblich vereinfacht wird.
Die Nut ist zweckmäßigerweise im überlappten Abschnitt des Lenksäulenunterteils angeord­ net, weil diese Anordnung technologisch und auch hinsichtlich der Montage der Klemm­ federringe einfacher ist.
Das jeweilige Längsprofil der Oberflächen der sich überlappenden Abschnitte kann zum Zwecke einer Verhinderung einer relativen Drehbewegung ein Zahnprofil sein.
Die Stege der Klemmfederringe sind vorteilhaft durch regelmäßig angeordnete Ausnehmun­ gen in den Klemmfederringen gebildet, um den elastischen Eingriff derselben in das Längs­ profil des überlappenden Abschnitts des Lenksäulenoberteils zu erleichtern.
Die Nut ist vorteilhafterweise zerspanungslos hergestellt, um verschleißfördernde Zer­ spanungsrückstände im Verzahnungsbereich zu vermeiden. Zugleich kann dadurch die Festigkeit des Lenksäulenunterteils im Bereich der Nut erhöht werden.
Eine erhöhte Stabilität wird dadurch erreicht, wenn in dem überlappten Bereich zwischen Lenksäulenoberteil und Lenksäulenunterteil zwei beabstandete Nuten mit eingelegten Klemmfederringen vorgesehen sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In der zu­ gehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Lenksäule, schematisch und teilweise geschnitten,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Lenksäulenunterteil mit einem Abschnitt eines umfangsseitig angeordneten Zahnprofils mit zwei beabstandeten umlau­ fenden Nuten, schematisch,
Fig. 3 ein Lenksäulenoberteil mit einem Abschnitt eines innenseitig angeordneten Zahnprofils, schematisch und teilweise geschnitten,
Fig. 4a einen erfindungsgemäßen Klemmfederring in Draufsicht,
Fig. 4b den Klemmfederring in Seitenansicht,
Fig. 5 das Lenksäulenunterteil mit in die Nuten eingebrachten Klemmfederringen, etwa im Maßstab 1 : 1 und gebrochen und
Fig. 6 einen Schnitt VI-VI durch die Lenksäule, teilweise gebrochen.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße zweiteilige längsverstellbare Lenksäule 1, die ein rohr­ förmiges Lenksäulenunterteil 2 und ein rohrförmiges Lenksäulenoberteil 3 aufweist. Beide Teile tragen, wie in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, an vorbestimmten Abschnitten ein als Zahnprofil 4 bzw. 5 ausgebildetes Längsprofil, wobei das Zahnprofil 4 am Lenksäulenunter­ teil 2 außen und das Zahnprofil 5 am Lenksäulenoberteil 3 innen angeordnet ist. Beide Lenksäulenteile 2 und 3 sind gemäß Fig. 1 teleskopisch zueinander angeordnet, wobei die mit dem Zahnprofil 4; 5 versehenen Abschnitte einander überlappen und die Zahnprofile 4 und 5 in Eingriff miteinander gebracht sind. Diese Anordnung ermöglicht eine axiale Relativ­ bewegung der beiden Teile zueinander.
Das Lenksäulenunterteil 2 weist zwei beabstandete, quer zum Zahnprofil 4 ausgebildete und durch einen Rundknetvorgang zerspanungslos hergestellte Nuten 6 auf, in die jeweils ein offener, in den Fig. 4a und 4b dargestellter Klemmfederring 7 im wesentlichen spielfrei ein­ gebracht ist (Fig. 5). An den Klemmfederringen 7 ist umfangsseitig eine Vielzahl beabstan­ deter längsgerichteter und nach außen, d. h. gegen das Zahnprofil 5 des Lenksäulenoberteils 3 gewölbter Stege 8 angeordnet, die durch regelmäßig in den jeweiligen Klemmfederring 7 eingebrachte Ausnehmungen 9 gebildet sind.
Bei der Montage der beiden Teile 2 und 3 greifen einerseits die Zahnprofile 4 und 5 inein­ ander und andererseits werden die Zähne des Zahnprofils 5 und die Stege 8 der Klemm­ federringe 7 im Bereich der Nuten miteinander in Eingriff gebracht. Dabei werden die Klemmfederringe 7 in die Nuten 6 und an deren Seitenwänden und die Stege 8 unter elasti­ scher Verformung an die jeweiligen Zahnflanken der Verzahnung 5 angedrückt (Fig. 6), wobei auch das Zahnprofil 4 in den Bereichen außerhalb der Nuten 6 ein entsprechendes Widerlager gegenüber dem Zahnprofil 5 darstellt. Durch den Eingriff der Stege 8 der Klemm­ federringe 7 in das Zahnprofil 5 und die damit verbundene Verklemmung der Klemmfeder­ ringe 7 zwischen den beiden Lenksäulenteilen 2 und 3 wird die Verzahnung in radialer Richtung und in beiden Drehrichtungen spielfrei gestellt, so daß eine relative Drehbewegung zwischen den Lenksäulenteilen 2 und 3 bei Aufrechterhaltung der Möglichkeit einer axialen Relativbewegung (Längsverstellung) unterbunden ist.

Claims (6)

1. Längsverstellbare Lenksäule mit einem ersten Lenksäulenteil (2) und einem rohrförmigen zweiten Lenksäulenteil (3), die einander überlappende Abschnitte mit gegenseitig in Eingriff bringbaren und eine axiale Relativbewegung zwischen diesen ermöglichenden längsprofilierten Oberflächen aufweisen, und mit in einem der Abschnitte angeordneten Federmitteln für den Eingriff in die profilierte Oberfläche des jeweils anderen Abschnitts, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Abschnitte mindestens eine, quer zu dessen längsprofilierter Oberfläche (4) ausgebildete Nut (6) für die Fixierung des Federmittels angeordnet ist, und daß das Federmittel als offener Klemmfederring (7) ausgebildet ist, der an seinem Umfang eine Vielzahl im Abstand angeordneter, längsgerichteter und gegen die längsprofilierte Oberfläche (5) des anderen Abschnitts in diese eingreifender gewölbter Stege (8) aufweist.
2. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (6) für den Klemm­ federring (7) im überlappten Abschnitt des ersten Lenksäulenteils (2) ausgebildet ist.
3. Lenksäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Längs­ profil ein Zahnprofil (4; 5) ist.
4. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege des Klemmfederringes (7) durch regelmäßig angeordnete Ausnehmungen (9) gebildet sind.
5. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (6) zerspanungslos hergestellt ist.
6. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei be­ abstandete Nuten (6) im überlappten Abschnitt des ersten Lenksäulenteils (2) vorgesehen sind.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1106847A2 (de) * 1999-12-02 2001-06-13 Koyo Seiko Co., Ltd. Teleskopwelle
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