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Gegenstand
der Erfindung ist eine mehrfach teleskopierbare Gelenkwelle mit
Blockiereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Mehrfach teleskopierbare Lenkwellen sind beispielsweise aus der
DE 296 14 100 U1 oder
DE-OS 2 409 208 bekannt geworden.
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Bei
derartigen Lenkwellen oder Lenksäulenanordnungen
kommt es darauf an, dass bei einer mehrfach teleskopierbaren Lenkwelle
ein gesteuertes Zusammenschieben der einzelnen Teleskopteile gesichert
werden muss, um zu verhindern, dass im Falle eines Unfalles der
mittlere Teleskopteil undefiniert zwischen den anderen Teleskopteilen
verschoben wird.
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Teleskopeinrichtungen
mit Hülse
und Welle sind bekannt, wie sich beispielsweise aus der
DE 296 14 100 U1 entnehmen
lässt.
Soweit es nur um zwei zusammenschiebbare Teleskopteile geht, stellt
sich nicht das Problem, ein weiteres Teleskopteil gesteuert zu führen.
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Die
DE 195 04 036 C1 offenbart
eine Sicherheitslenkwelle mit drei zueinander teleskopierbaren Teleskopteilen,
die jeweils über
Abscherwerkstoffe zueinander verriegelt sind und somit im Betriebszustand
nicht axial zueinander verschiebbar sind, jedoch drehfest ineinander
greifen. Im Crashfall brechen die Abscherwerkstoffe ab und die Teleskopteile fahren
ineinander ein, so dass die Sicherheitslenkwelle nicht weiter in
den Innenraum in Richtung des Fahrers eindringt. Nicht gewährleistet
ist aber die Reihenfolge des Einfahrens der Teleskopteile ineinander.
Somit besteht die Gefahr, dass sich die Sicherheitslenkwelle während des
Ineinanderfahrens der Teleskopteile unzulässig verformt, z.B. durchbiegt
oder durchknickt und damit ein weiteres Ineinanderfahren der Teleskopteile
unmöglich
wird. Dies kann zu einer erheblichen Gefahr für den Fahrer werden, da sich
im Crashfall die teileingefahrene Sicherheitslenkwelle zu weit in
Richtung des Fahrers verschieben kann.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Teleskoplenksäule mit
mindestens drei zueinander teleskopierbaren Teilen so weiterzubilden,
dass mindestens eines der Teile, bevorzugt das mittlere Teil, im
Falle des unfallbedingten Zusammenschiebens mit mindestens einem
anderen Teleskopteil blockierbar und verriegelbar ist und dass die Reihenfolge
des Ineinanderfahrens der Teleskopteile der Teleskoplenksäule festgelegt
ist.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre
des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches
Merkmal der Erfindung ist, dass die Blockiereinrichtung die beiden
zueinander blockierten Teleskopteile solange miteinander verriegelt,
bis die beiden zueinander unblockierten Teleskopteile ineinander
verschoben sind und ein Betätigungselement
des unblockierten Teleskopteiles mit einer zugeordneten Steuerung
in der Blockiereinrichtung zusammenwirkt und diese freigibt.
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Hierbei
ist die aus den drei Teilen bestehende Teleskoplenksäule, nämlich einer
lenkradnahen Welle, einer Mittelhülse und einer Außennabe,
so ausgebildet, dass mindestens zwischen der Mittelhülse und
der Außennabe
eine Blockiereinrichtung angeordnet ist.
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Mit
der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der Vorteil, dass die
Teleskopteile der Teleskoplenksäule
definiert und hintereinander folgend ineinander eingefahren werden,
so dass eine das weitere Ineinanderfahren verhindernde Verformung
der Teleskoplenksäule
dadurch vermieden wird.
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Zunächst sind
im Normalzustand (Betriebszustand) mindestens zwei Teleskopteile
zueinander verriegelt, nämlich
bevorzugt die getriebenahe Außennabe
in Verbindung zu der Mittelhülse über die genannte
Blockiereinrichtung.
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Hierbei
wird es bevorzugt, wenn die lenkradnahe Welle axial verschiebbar
in der Mittelhülse
geführt
ist.
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Eine
solche Führung
kann beispielsweise über
eine Verzahnung erfolgen.
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Im
Falle eines Unfalles soll nun dafür gesorgt werden, dass zunächst die
lenkradnahe Welle in die blockierte und feststehende Mittelhülse eingeschoben
wird. Sobald die lenkradnahe Welle nun vollständig in die Mittelhülse eingeschoben
wurde, soll die Blockiereinrichtung auslösen, entriegelt werden und es
soll danach die in die Mittelhülse
eingeschobene Welle zusammen mit der Mittelhülse in die lenkgetriebenahe
Außennabe
eingeschoben werden.
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Auf
diese Weise wird also stets dafür
gesorgt, daß zunächst die
lenkradnahe Welle in die blockierte Mittelhülse eingeschoben wird und danach erst
die beiden Teile zusammen in die lenkgetriebenahe Außennabe
eingeschoben werden.
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Damit
wird eine undefinierte Verschiebung der Mittelhülse vermieden, weil die genannte
Blockiereinrichtung die Blockierung zwischen der Mittelhülse und
der Außennabe
erst dann freigibt, wenn die lenkradnahe Welle in die Mittelhülse einstößt und diese
vollkommen durchdringt.
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Hierzu
sieht die Erfindung vor, daß an
dem vorderen freien Stirnende der lenkradnahen Welle ein entsprechendes
Betätigungselement
angeordnet ist, welches mit einer zugeordneten Steuerung in der Blockiereinrichtung
zusammenwirkt, so daß dieses Betätigungselement
erst dann mit der Blockiereinrichtung in Eingriff kommt, wenn die
Welle vollständig in
die Mittelhülse
eingeschoben wurde.
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Erst
dann wird die Blockiereinrichtung entriegelt und danach die noch
vollständig
ausgefahrene Mittelhülse
zusammen mit der bereits dort eingefahrenen Welle in die Außennabe
eingefahren werden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es
vorgesehen, daß in
der Blockiereinrichtung ein Pendelring angeordnet ist, der mit einem
Mitnehmerstift zusammenwirkt, welcher Mitnehmerstift mit einer Drallkulisse
im Betätigungselement
der Welle zusammenwirkt.
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Der
Pendelring löst
die Axialverschiebung zwischen der Mittelhülse und der Außennabe
aus, weil er sowohl die Sperrfunktion als auch die Freigabe der
Blockiereinrichtung steuert.
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Dies
erfolgt in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dadurch,
daß der
Pendelring über einen
bestimmten Winkelbereich verdrehbar auf einem Nabenzapfen der Mittelhülse aufsitzt.
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Hierbei
ist es vorgesehen, daß am
Innenumfang der Außennabe
entsprechende, gleichmäßig am Umfang
verteilte Kugellaufbahnen angeordnet sind, in welchen die Blockiereinrichtung
axial verschiebbar mit der Mittelhülse angeordnet ist.
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Auf
dieser Blockiereinrichtung ist nun der gesagte Pendelring angeordnet,
der von einem querverlaufenden Mitnehmerstift durchsetzt ist.
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Am
vorderen freien Ende des Betätigungselementes
der Welle ist hierbei eine Drallkulisse angeordnet, welche geeignet
ist, über
den Mitnehmerstift zu greifen und diesen zu verdrehen. Nachdem der Mitnehmerstift
drehfest mit dem Pendelring verbunden ist, wird somit der Pendelring
um den vorher beschriebenen Winkelbereich verdreht.
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Der
Pendelring weist hierbei gleichmäßig am Umfang
verteilte, radial vorspringende Führungsnocken auf, die geeignet
sind, ebenfalls in den Kugellaufbahnen zu laufen.
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In
der Verdrehstellung des Pendelrings schlagen jedoch diese Führungsnocken
an einem zugeordneten Anschlag an der Stirnseite der Außennabe
an, so daß der
Pendelring damit zusammen mit der Blockiereinrichtung nicht mehr
in den Kugellaufbahnen verschiebbar ist.
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Der
Anschlag, an dem der Pendelring anschlägt, liegt hierbei zwischen
den Kugellaufbahnen, so daß die
Führungsnocken
des Pendelrings dann an diesem Anschlag anschlagen und ein Einlaufen
in die Kugellaufbahnen verhindern.
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Es
handelt sich also um eine Indexierung des Pendelrings, der entsprechend
seiner Drehstellung entweder in die Kugellaufbahnen einläuft und
dort frei verschiebbar ist, oder – entsprechend seiner anderen Drehstellung – mit seinen
Führungsnocken
an einem festen Anschlag zwischen den Führungsbahnen aufläuft und
dort blockiert.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
schematisiert einen Schnitt durch eine Teleskoplenksäule mit
drei Teleskopteilen in ausgezogenem Zustand;
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2:
gleiche Darstellung wie 1 in halbeingeschobenem Zustand
mit entriegelter Blockiereinrichtung;
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3:
die gleiche Darstellung wie 1 und 2 in
eingeschobenem Zustand;
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4:
ein Schnitt durch die Blockiereinrichtung im blockierten Zustand,
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5:
der Schnitt gemäß der Linie
V-V;
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6:
der Schnitt durch die Blockiereinrichtung im entriegelten Zustand;
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7:
Schnitt gemäß der Linie
VII-VII,
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8:
die Seitenansicht des Eindringens der Drallkulisse des Betätigungselementes
in den Pendelring.
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In 1–3 ist
eine Teleskoplenksäule 1 in
verschiedenen Einschubstellungen dargestellt. Sie besteht im wesentlichen
aus einer lenkradnahen Welle 2, welche in eine zugeordnete
Mittelhülse 3 eintaucht
und dort axial verschiebbar ist. Die Mittelhülse 3 ist in der Darstellung
nach 1 über
eine Blockiereinrichtung 7 mit einer lenkgetriebenahen Außennabe 4 verriegelt.
Am linken Ende der Außennabe 4 ist
in an sich bekannter Weise ein Kreuzgelenk 6 angeordnet.
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An
der Stirnseite der Welle 2 ist ein Betätigungselement 5 angeordnet,
welches mit der Blockiereinrichtung 7 zusammenwirkt und
diese betätigt.
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In 1 ist
der ausgezogene Zustand dargestellt. Wirkt eine Kraft 8 auf
die Welle 2, so wird diese zunächst frei verschiebbar in die
Mittelhülse 3 hineingeschoben,
wie dies in 2 dargestellt ist.
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In
dieser Stellung nach 2 dringt das Betätigungselement 5 in
die Blockiereinrichtung 7 ein und entriegelt diese, so
daß bei
einer weiter wirkenden Kraft 8', 8'' bei
entriegelter Blockiereinrichtung die genannten beiden Teile 2, 3 nun
frei verschiebbar in die Außennabe 4 eindringen
und dort axial bis zum Anschlag verschoben werden.
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Das
Einschieben in die Außennabe 4 erfolgt auf
besonders gleitarme Weise dadurch, daß die Blockiereinrichtung 7 gleichzeitig
mit einem Kugellaufwagen 11, 12 verbunden ist,
der ein leichtes axiales Verschieben der beiden genannten Teile 2, 3 in
der Außennabe 4 gewährleistet.
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Die 4 und 5 zeigen
die Blockiereinrichtung 7 im verriegelten Zustand. Sie
besteht im wesentlichen aus einem Kugelträger 11, der beispielsweise
aus Kunststoff oder aus einem Blechteil ausgebildet ist und der
hintereinanderliegend Kugeln 12 trägt, wobei jede Kugelreihe in
einer zugeordneten Kugellaufbahn 13 am Innenumfang der
Außennabe 4 eingreift
und dort frei verschiebbar ist.
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Der
Kugelträger 11 weist
also gleichmässig am
Umfang verteilte Kugeln auf, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform
es ausreicht, lediglich zwei einander gegenüberliegende Kugelreihen vorzusehen.
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Der
Kugelträger 11 mit
seinen darauf gelagerten und in Reihen angeordneten Kugeln 12 ist
in einer zugeordneten Verzahnung eines Nabenzapfens um ein gewisses
Bewegungsspiel verschiebbar, wobei dieses Bewegungsspiel nach vorne
durch einen Sicherungsring 10 begrenzt wird, der auf dem Nabenzapfen 27 angeordnet
ist.
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Der
Nabenzapfen 27 weist nach außen geöffnete Kugellaufbahnen 13 auf,
die gleichmäßig am Umfang
verteilt angeordnet sind.
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Hierin
laufen die Kugeln mit ihren Innenseiten auf diesen Kugellaufbahnen 13 ab.
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Gleichzeitig
stützen
sich die Kugeln 12 auch an den zugeordneten Innenseiten
von Kugellaufbahnen 29 ab, die am Innenumfang der Außennabe 4 gleichmäßig am Umfang
verteilt angeordnet sind und die im wesentlichen zu den Kugellaufbahnen 13 fluchten.
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Auf
dem Außenumfang
der Mittelhülse 3 ist eine
Halterung 17 angeordnet, welche eine in axialer Richtung
nach vorne gerichtete umlaufende Schlupfnase 18 aufweist,
welche hinter einer zugeordneten Ringnut am Außenumfang der Außennabe 4 einschnappt.
Diese Halterung 17 trägt
einen Dichtring 19, der sich abdichtend am Außenumfang
auf der Mittelhülse 3 anlegt
und auf dieser läuft.
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Fest
mit dem Nabenzapfen 27 ist eine Bundbuchse 16 befestigt,
welche einen in axialer Richtung nach vorne gerichteten Trägerbund
aufweist, auf welchen der Pendelring 15 befestigt ist.
Der Pendelring 15 ist hierbei drehbar auf dem Trägerbund 13 der Bundbuchse 16 gelagert.
Der Pendelring 15 ist durch den Mitnehmerstift 14 gegen
axiale Verschiebung auf der Bundbuchse 16 gesichert.
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Der
Verschiebungsweg des Kugelträgers 11 mit
seinen Kugeln 12 in den Kugellaufbahnen 13 des Nabenzapfens 27 dient
dazu, dass man nicht nur eine Gleitreibung der Kugeln 12 in
den zugeordneten Kugellaufbahnen 13 und 29 erhält, sondern
dass diese Kugeln auch tatsächlich
abrollen und eine entsprechende Rollreibung und keine Gleitreibung
stattfindet.
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Die 4 und 5 zeigen
nun die blockierte Stellung des Pendelrings 15 in Verbindung
mit dem Mitnehmerstift 14. Es ist erkennbar, dass der Pendelring
um eine derartige Winkelstellung gedreht ist, dass seine am Außenumfang
angeordneten Führungsnocken 21 sich
außer
Eingriff mit den zugeordneten Kugellaufbahnen 13 auf dem
Nabenzapfen 27 befinden. Er schlägt deshalb mit seiner Vorderkante der
Führungsnocken 21 an
einem zugeordneten Stirnanschlag 20 an den Kugellaufbahnen 13 an
und er ist deshalb nicht auf diesen Kugellaufbahnen verschiebbar.
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Auf
diese Weise wird somit der gesamte Kugelträger 11 vor dem Einlaufen
in die Kugellaufbahnen 29 am Innenumfang der Außennabe 4 geschützt.
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Trifft
nun das Betätigungselement 5 nach den 6–8 mit
seiner an der Stirnseite angeordneten Drallkulisse 22 auf
den Mitnehmerstift 14 auf, dann wird dieser in die Drallkulisse 22 aufgenommen
(vergleiche 8) und wegen der Verschrägung der
Drallkulisse 22 in Richtung zur Längsachse der gesamten Anordnung
wird der Mitnehmerstift 14 hierdurch verdreht.
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Gleichzeitig
ist hierbei Voraussetzung, dass die beiden zueinander verschiebbaren
Teile 2, 3 verdrehgesichert zueinander verschiebbar
sind. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass am Außenumfang
der Welle zugeordnete, nach außen
gerichtete, Verzahnungen vorgesehen sind, welche in zugeordneten
Innenverzahnungen der Mittelhülse 3 laufen,
so dass die beiden Teile verdrehgesichert zueinander axial verschiebbar
sind.
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Gleichzeitig
ergibt sich aus 6, dass das Betätigungselement 5 in
eine zugeordnete Hülsenbohrung 9 im
Bereich des Nabenzapfens 27 eindringt. Im Bereich dieser
Hülsenbohrung
ist der Mitnehmerstift 14 zusammen mit dem Pendelring 15 gelagert.
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Die
Bundbuchse 16 weist hierbei im übrigen einen Anlaufbund 24 auf,
der fest an dem Nabenzapfen 27 anliegt.
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Es
ist aus den 5 und 7 erkennbar, dass
der Mitnehmerstift 14 in Pfeilrichtung 25 um den Winkelbereich 26 verdreht
wird, wobei die vorher außer
Eingriff mit den Kugellaufbahnen 13 befindlichen Führungsnocken 21 nun
in Eingriff mit den Kugellaufbahnen 13 kommen und hierdurch
die gesamte Blockiereinrichtung entriegelt ist, und damit kann die
gesamte Blockiereinrichtung in Verbindung mit der Welle 2 und
der Mittelhülse 3 axial
in die Außennabe 4 verschoben
werden, weil die Kugeln 12 nun auf den Kugellaufbahnen 29 am
Innenumfang einlaufen.
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An
der Vorderseite des Nabenzapfens 27 ist im übrigen noch
ein Stift 28 angeordnet, der über die vordere Stirnseite
hinaussteht und der gemäss 3 in
das Kreuzgelenk 6 eingreift.
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Wichtig
bei der vorliegenden Erfindung ist also, dass mindestens drei Teile
der Teleskoplenksäule vorhanden
sind, und dass eine Blockiereinrichtung zwischen mindestens zwei
Teilen vorhanden ist, wobei diese Blockiereinrichtung die beiden
zueinander blockierbaren Teile solange miteinander blockiert und verriegelt,
bis schließlich
die beiden Teile ineinander verschoben sind und in das dritte Teil
einlaufen.
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Hieraus
ergibt sich, daß es
nicht lösungsnotwendig
ist, daß die
Blockiereinrichtung 7 im Bereich zwischen der Außennabe 4 und
der Mittelhülse 3 angeordnet
ist.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein,
daß dieser
Bereich frei verschiebbar ist und daß die Blockiereinrichtung im
Verbindungsbereich zwischen der Mittelhülse 3 und der Welle 2 angeordnet
ist.
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Ebenso
können
selbstverständlich
mehr als drei Teleskopteile vorhanden sein. Es können auch mehr als eine Blockiereinrichtung 7 vorhanden
sein.
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Es
wird also allgemein eine gesteuerte Blockiereinrichtung für eine mehrteilige
Teleskoplenksäule
vorgestellt.
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- 1
- Teleskoplenksäule
- 2
- Welle
- 3
- Mittelhülse
- 4
- Außennabe
- 5
- Betätigungselement
- 6
- Kreuzgelenk
- 7
- Blockiereinrichtung
- 8
- Pfeilrichtung
- 9
- Hülsenbohrung
- 10
- Sicherungsring
- 11
- Kugelträger
- 12
- Kugel
- 13
- Kugellaufbahn
- 14
- Mitnehmerstift
- 15
- Pendelring
- 16
- Bundbuchse
- 17
- Halterung
- 18
- umlaufende
Schlupfnase
- 19
- Dichtring
- 20
- Stirnanschlag
- 21
- Führungsnocke
- 22
- Drallkulisse
- 23
- Trägerbund
- 24
- Anlaufbund
- 25
- Pfeilrichtung
- 26
- Winkelbereich
- 27
- Nabenzapfen
- 28
- Stift
- 29
- Kugellaufbahn