DE2062388C3 - Sicherheitslenkung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitslenkung für Fahrzeuge mit ineinander teleskopisch verschiebbaren Lenkwellenteilen und einem tliese umgebenden Mantelrohre, die zum Absorbieren Von in ihrer Axialrichtung wirkenden Kräften bei der Verschiebung beider Lenkwellenteile ineinander an Inindestens einer Umfangsstelle unter Erzeugung von Reibungskräften in radialer Richtung elastisch aneinantlergepreßt werden, wobei das die Reibungskräfte erfceugende Element gleichzeitig zur formschlüssigen Übertragung des Lenkdrehmoments dient. Eine solche Sicherheitslenkung ist aus der britischen Patentschrift 75 329 bekannt.

Bei dieser bekannten Ausbildung ist das die Reibungskräfte erzeugende und das Lenkdrehmoment übertragende Element ein Federnutenkeil in Form eines Kreissektors von 90°, der mit seiner einen geraden Seite von innen gegen das äußere Lenkwellenteil gedrückt wird, und zwar dadurch daß eine in einer Sackbohrung des inneren Lenkwellenteils untergebrachte Druckfeder gegen seine andere gerade Seite Diese bekannte Ausbildung ist nicht nur kompliziert, rondern auch wenig wirksam, weshalb dieser Federnuienkeil auch nicht in erster Linie zur Aufnahme von Energie beim Zusammenschieben der Lenkwelleote.le

gedacht ist, sondern eine diese umgebende Unksäule TeΓ ein deformierbares Alum.niumrohr darstellt und Xh beim ineinanderschieben bleibend verformt. Damit is?diese Lenkung nach einmaligem Wirksamwerden ihrer Sicherheitsfunktion unbrauchbar geworden, was als

Nachteil anzusehen ist. da nicht jedes Ineinanderschieben auf Grund eines Unfalls geschehen muß. der zu einem Totalschaden geführt hat

Aufeabe der vorliegenden Erfindung ist es mith.n. unter Vermeidung der erwähnten Nachte.le eine

Sicherheitslenkung zu schaffen bei der-erhebliche Re.-

buneskräfte beim Zusammenschieben der Lenkwellen-

ieiie wirksam sind, welche auf dem gesamten Weg des

lneinanderschiebens in voller Größe wirksam bleiben.

Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs be-

o schneiden Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das äußere Lenkwellenteil auf dem das innere Lenkwellenteil umfassenden Abschnitt mehrere geschlossene Längsschlitze aufweist und die zwischen den Längsschlitzen verbleibenden Stege auf das

2< innere Lenkwellenteil drücken, welches in diesem Bereich als Zahnwelle ausgebildet ist, deren Zähne radial nach außen keilförmig zulaufen, wobei die Reibungskräfte ausschließlich an den Seitenflanken dieser Zähne auftreten. Eine bleibende Verformung tritt dabei nicht

^aüDaß bei Sicherheitslenkungen dem Zusammenschieben entgegenwirkende Reibungskräfte dadurch erzeugt werden können, daß ein Rohrteil geschlossene Längsschlitze aufweist und die zwischen diesen verblei-

benden Stege federnd an ein umfaßtes anderes Teil angedrückt sind, ist an sich aus der US-Patentschrift 34 70 761 bekannt. Hier handelt es sich aber um die die Lenkwelle abdeckende Lenksäule, die nicht nur kein Lenkdrehmoment zu übertragen hat. sondern auch die

Reibungskräfte nicht über den gesamten Verschiebungsweg in voller Höhe aufrechterhält, weil die geschlitzten Abschnitte des äußeren Lenksäulenteils sich bei Beginn des lneinanderschiebens unter bleibender Verformung aufweiten.

Auch beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann es zweckmäßig sein, noch die Lenksäule zur Erzeugung einer zusätzlichen Reibungskraft hinzuzuziehen. Zweckmäßigerweise besteht hierfür das Mantelrohr aus mindestens zwei, die Lenkwelle umfassenden,

so rohrförmigen Elementen verschiedenen Durchmessers, die miteinander teleskopisch unter elastischer Vorspannung, welche durch an einem der Elemente vorhandene Ringgurte erzeugt wird, verbunden sind, wobei jeder der Gurte aus einzelnen Vorsprüngen besteht, die dem

(den) anderen rohrförmigen Elementen) zugewandt sind und deren Höhe das Radialspiel zwischen diesen rohrförmigen Elementen übersteigt.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Sicherheitslenkung·

F i g. 2 den Schnitt nach Linie H-Il der F i g. 1 und die

Draufsicht auf ein Lenkschloß,

F i g. 3 den Schnitt nach Linie III-III der F i g. I und F i g. 4 den Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 1. Zur Lenkung gehört eine Lenkwelle I, die in ein Mantelrohr 2 eingebaut ist. Die Lenkwelle 1 besteht

i.us teleskopisch miteinander verbundenen Teilen und zwar dem oberen Lenkwellenteil 3 und dem unteren und inneren Lenkwellenteil 4. Am Ende des oberen Lenkwellenteils 3 der Lenkwelle 1 ist ein Lenkrad 5 angebracht. Das Ende des inneren LeriKwellenteils 4 ist mit einem Lenkgetriebe 6 verbunden.

Der obere Lenkwellenteil 3 und der innere Lenkwellenteil 4 sind teleskopisch miteinander durch eine Dämpfungsvorrichtung 7 verbunden. Letztere besieht aus einem äußeren Lenkwellenteil 8, das siarr am unteren Ende des oberen Lenkwellenteils 3 befestigt ist. Dieses äußere Lenkwellenteil 8 erfaßt unter Vorspannung das Ende des inneren Lenkwellenteils 4.

Das äußere Lenkwellenteil 8 besitzt vier gleichmäßig über dem Umfang verteilte Längsschlitze 9 (Fig. 2). Letztere geben dem äußeren Lenkwellenteil 8 Federeigenschaften in radialer Richtung, wodurch gewährleistet wird, daß die Größe des Radialdrucks auf das Ende des inneren Lenkwellenteils 4 nur wenig von Maßabweichungen und Fertigungstoleranzen der Teile abhängt, so daß keine hohe Fertigungsgenauigkeit derselben erforderlich ist. Das äußere Lenkwellenteil 8 ist durch Nuten 10 (F i g. 2) mit dem inneren Lenkwellenteil 4 verbunden.

Die in dem äußeren Lenkwellenteil 8 ausgeführten Nuten 10 sind kürzer als die Längsschlitze 9 und befinden sich an Stegen 11 zwischen den Längsschlitzen im Mittelteil und in Längsrichtung derselben. Das innere Lenkwellenteil 4 ist in diesem Bereich als Zahnweile ausgebildet, deren Zähne radial nach außen keilförmig zulaufen und den Boden der Nuten 10 nicht erreichen, so daß sie ausschließlich auf den Seitenflanken tragen.

Bei dieser Verbindung erzeugt die Vorspannung, welche durch die Federwirkung des äußeren Lenkwellentcils 8 hervorgerufen wird, eine recht große axiale Reibungskraft bei dem Ineinanderschieben der Lenkwellenteile und verhindert das Auftreten von Winkelluft in dieser Verbindung.

Infolge einer Durchbiegung der Stege 11 beim Schneiden der Nuten im äußeren Lenkwellenteil 8 erhält die Oberfläche der Nuten einen konvexen Verlauf, wodurch gewährleistet ist, daß beim Einpressen des inneren Lenkwellenteils 4 die Nuten einander auf dem größten Teil ihrer Oberfläche berühren und sich Lenkwellenteile 3 und 4 etwas schräg zueinander stellen können.

Das Mantelrohr 2 der Lenkwelle 1 besteht aus einem rohrförmigen Element 19, das teleskopisch mit rohrförmigen Elementen und zwar einem unteren Element 20 und einem oberen Element 21 verbunden ist. Am rohrförmigen Element 19 sind Vorsprünge 22 vorgesehen, welche mehrere Ringgurte 23 bilden. Die Scheitelpunkte dieser Vorspriinge befinden sich auf der Seite der zugeordneten rohrförmigen Elemente 20 und 21. Der Innendurchmesser des rohrförmigen Elements 19 ist an den Scheitelpunkten der Vorsprünge geringer als der Außendurchmesser der rohrförmigen Elemente 20 und 21. Daher sind letztere unter Vorspannung zwischen den Vorsprüngen eingespannt. Diese Verbindung der rohrförmigen Elemente gewährleistet das Auffangen eines Teils der Stoßenenergie durch die Reibungskräfte, welche bei der relativen Verschiebung der rohrförmigen Elemente des Mantelrohrs 2 auftreten.

Das untere Ende des rohrförmigen Elements 20 ist durch einen Spannbügel 24 starr mit dem Gehäuse eines Lenkgetriebes 6 verbunden. Das rohrförmige Element 19 ist mit Hilfe eines Bügels 25 (Fig.4), einer Zwischenlage 26 und Schrauben 27 an einem Querträger 28 des Kraftwagenaufbaus befestigt, während am oberen Ende des rohrförmigen Elements 21 mit Hilfe einer Schraube 29 ein Lager 30 der Lenkwelle 1 befestigt ist.

Am mittleren rohrförmigen Element 19 des Lenkungslagers 2 ist mit Hilfe eines Kragarms 31 ein Lenkschloß 32 montiert. Das Lenkschloß 32 ist so angebracht, daß sich sein vorschiebbares Verriegelungselement 33 gerade gegenüber der Mitte des geschlitzten Abschnitts des äußeren Lenkwellenteils 8 befindet und daß sein Längsschlitz 9 zur Aufnahme des vorschiebbaren Verriegelungselements 33 beim Verriegeln der Lenkwelle 1 dient. Für den Durchgang des Verriegelungselements 33 sind in den rohrförmigen Elementen 19,21 entsprechende Öffnungen vorgesehen.

Auf der Außenseite sind das Lenkschloß 32 und der Lenksäulenoberteil durch ein Verkleidungsblech 34 abgedeckt.

Die Sicherheitsfunktion der beschriebenen Lenkung tritt in Wirkung z. B. beim Auffahren des Kraftwagens auf ein Hindernis, wenn dadurch der Kraftwagenvorderteil verformt und das Lenkgetriebe 6 zurückgeschoben wird. Hierbei werden das innere Lenkwellenteil 4 und das rohrförmige Element 20 in Längsrichtung verschoben und zwar wird der Lenkwellenteil 4 in bezug auf den oberen Lenkwellenteil 3 und das Element 20 in bezug auf das rohrförmige Element 19 verschoben. Hierbei werden der obere Lenkwellenteil 3 und das mit ihm verbundene Lenkrad 5 praktisch nicht in Richtung des Fahrers verschoben.

Die Stoßenergie wird beim Verschieben des oberen Lenkwellenteüs 3 in bezug auf den inneren Lenkwellenteil 4 durch Reibungskräfte aufgefangen, die sowohl in der Nutenverbindung der Dämpfungsvorricntung 7 als auch zwischen den rohrförmigen Elementen 19 und 21 des Mantelrohrs 2 entstehen.

Die im äußeren Lenkwellenteil 8 ausgearbeiteten Längsschlitze 9 gewährleisten eine weitgehende Konstanz der Reibungskräfte auf der ganzen Verschiebungslänge der Lenkwellenteile ineinander und ermöglichen es, nahezu die theoretische, maximal mögliche Stoßenergie aufzufangen, wenn z. B. die Verschiebungslänge der Lenkwellenteile zueinander und die zwischen Fahrer und Lenkrad wirkende maximal zulässige Kraft vorgegeben sind.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte Sicherheitslenkung ist einfach in der Herstellung und betriebssicher. Außerdem ist es möglich, die Axialverschiebungskraft, z. B. mit einer mit einem Dynamometer versehenen Einrichtung zu kontrollieren, ohne daß bleibende Verformungen aultreten und die Lenkung unbrauchbar wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Sicherheitslenkung für Fahrzeuge mit ineinander teleskopisch verschiebbaren Lenkwellenteilen und einem diese umgebenden Mantelrohr, die zum Absorbieren von in ihrer Axialrichtung wirkenden Kräften bei der Verschiebung beider Lenkwellenteile ineinander an mindestens einer Umfangsstelle unter Erzeugung von Reibungskräften in radialer Richtung elastisch aneinandergepreßt werden, wobei das die Reibungskräfte erzeugende Element gleichzeitig zur formschlüssigen Übertragung des Lenkdrehmoments dient, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Lenkwellenteil (8) auf dem das innere Lenkwellenteil (4) umfassenden Abschnitt mehrere geschlossene Längsschtitze (9) aufweist und die zwischen den Längsschlitzen verbleibenden Stege (H) auf das innere Lenkwellenteil drücken, welches in diesem Bereich als Zahnwelle ausgebildet ist, deren Zähne radial nach außen keilförmig zulaufen, wobei die Reibungskräfte ausschließlich an den Seitenflanken dieser Zähne auftreten.

2. Sicherheitslenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr aus mindestens zwei, die Lenkwelle (1) umfassenden, rohrförmigen Elementen (19,20) verschiedenen Durchmessers besteht, die miteinander teleskopisch unter elastischer Vorspannung, welche durch an einem der Elemente vorhandene Ringgurte (23) erzeugt wird, verbunden sind, wobei jeder der Gurte aus einzelnen Vorsprüngen (22) besteht, die dem (den) anderen rohrförmigen Element(en) (20) zugewandt sind und deren Höhe: das Radialspiel zwischen diesen rohrförmigen Elementen übersteigt.

3. Sicherheitslenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Längsschlitze (9) des äußeren Lenkwellenteils (8) ein verschiebbares Verriegelungselement (33) eines Lenkschlosses (32), welches am Mantelrohr (2) befestigt ist in der Sperrstellung eingreift.