DE2630370C3

DE2630370C3 - Einstellbares Lenkrad

Info

Publication number: DE2630370C3
Application number: DE2630370A
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Toyota Aichi Naka (Japan)
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1975-12-25
Filing date: 1976-07-06
Publication date: 1978-09-21
Also published as: US4078448A; GB1546949A; JPS5526028B2; JPS5279448A; DE2630370A1; DE2630370B2

Description

Die Erfindung betrifft ein einstellbares Lenkrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Lenkradaufbauten dieser Art sind beispielsweise durch die DT-AS 19 29 784 bekanntgeworden. Zum Einstellen und Befestigen des Lenkrades im gewünschten Winkel zum Fahrer wird der Feststellhebel gelöst, das Lenkrad in die gewünschte Stellung geschwenkt und dann der Feststellhebel wieder angezogen. Wird der Feststellhebel versehentlich nicht ausreichend stark angezogen oder löst er sich infolge der beim Fahren auftretenden Erschütterungen, dann kann sich, ohne daß es der Fahrer sofort merken muß, das Lenkrad unbeabsichtigt verstellen und dies kann in Extremsituationen zu Fehlsteuerungen führen.

Durch die DT-AS 15 30 759 ist eine einstellbare Lenksäule für Kraftfahrzeuge mit einem oberen, in einem oberen Gehäuseteil gelagerten Lenkwellenstumpf, der über ein Universalgelenk, in einer gewünschten Winkellage verriegelbar, mit einer sich in einem unteren Gehäuse fortsetzenden Lenkwelle verbunden ist und bei der mit dem unteren Gehäuseteil eine U-förmige Stütze mit zwei beidseits der Lenkwelle liegenden, an ihren freien Enden Zähne tragenden Schenkeln starr verbunden ist, in weiche je ein Zahn eines mit dem oberen Gehäuseteil, der in den Schenkeln der Stütze schwenkbar gelagert ist, schwenkbar verbundenen, U-förmigen Verriegelungsteils unter der Kraft einer Feder eingreift. Die Verriegelung der Lage der Lenksäule erfolgt hier also über Klinken und Zahnstangenelement, wobei zum Entriegeln die Klinke aus dem Zahnstangenelement gelöst und erst nach dem Einstellen der gewünschten Lage der Eingriff der Klinke in eine Zahnlücke des Zahnstangenelements wiederhergestellt wird. Da der Eingriff der Klinke nur über eine Feder bewirkt wird und keine zusätzliche Sicherung in der verriegelten Lage vorgesehen ist, kann eine unbeabsichtige Verstellung der Neigung des Lenkrades bei größeren auf das Lenkrad ausgeübten Kräften

so ebenfalls nicht ausgeschlossen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Befestigungsvorrichtung der einleitend genannten Art eine sichere gegenseitige Feststellung der Befestigungsbügel zu gewährleisten und gleichzeitig dem Fahrer beim Verstellen des Neigungswinkels des Lenkrades ein Klickgeräusch zu vermitteln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
F i g. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines schwenkbaren Lenkradaufbaus gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils des Aufbaus nach Fig. 1,

F i g. 3 teilweise im Schnitt eine vergrößerte Draufsicht eines Teils des Aufbaus nach F i g. 1,

F i g. 4 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in den F i g. 2 und 3 dargestellten ersten Bügels,

F i g. 5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des in den F i g. 2 und 3 dargestellten zweiten Bügels,

F i g. 6 eine Seitenansicht einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 7 eine Seitenansicht einer weiteren modifizierten Ausführungsform der Erfindung. ι ο

F i g. 1 stellt eine Lenkwelle 10 dar, die eine rohrförmige untere Welle 11, eine mit dieser axial gleitbar verbundene mittlere Welle 12 und eine obere Welle 13 umfaßt, die mit der mittleren Welle 12 über ein Kreuzgelenk 14 schwenkbar verbunden ist Die untere Welle 11 erstreckt sich durch ein Fußbrett 15 des Fahrgastraumes nach außen und ist am unteren Ende über eine elastische Kupplung 16 mit einem nicht dargestellten Lenkgetriebe verbunden. Der obere Abschnitt der unteren Welle 11 weist einen annähernd rechteckigen Querschnitt auf und ist axial gießbar und in einer ein Drehmoment übertragbaren Weise mit dem unteren Abschnitt der mittleren Welle 12 verbunden. Am oberen Ende der oberen Welle 13 ist ein Lenkrad 17 montiert

Ein rohrförmiger Lenksäulenaufbau 20 umfaßt ein erstes Mantelrohr 21, ein zweites Mantelrohr 22, das den oberen Abschnitt des ersten Mantelrohres 21 umgibt und ein mit dem zweiten Mantelrohr mittels eines ersten Bügels 31 und eines zweiten Bügels 32 schwenkbar verbundenes drittes Mantelrohr 23. Das untere Ende des ersten Mantelrohres 21 ist am Fußbrett 15 verankert Der obere Abschnitt des Mantelrohres '21 ist über eine Stoßenergie-Aufnahmeeinrichtung 24 vom Kugeltyp mit dem zweiten Mantelrohr 22 gekoppelt. Das zweite Mantelrohr 22 ist mittels des ersten Bügels 31 an einem stationären Bügel 18 befestigt Der erste Bügel 31 ist am oberen äußeren Umfang des zweiten Mantelrohres 22 durch Befestigungsbolzen 33 befestigt. Das Mantelrohr 23 ist fest mit dem Haupt- bzw. Mittelabschnitt d3s zweiten Bügels 32 verbunden, der am ersten Bügel 31 angelenkt ist. Innerhalb des dritten Mantelrohres 23 ist die obere Welle 13 mittels zweier Kugellager B\ und B₂ drehbar gelagert. Eine leicht brechbare Säulenabdeckung 25 ist über dem dritten rohrförmigen Gehäuse 23 montiert.

Wie F i g. 4 am besten erkennen läßt, umfaßt der erste Befestigungsbügel 31 einen U-förmiger. Mittel- bzw. Hauptabschnitt und zwei Arme 31/? und 31L, die sich von dem Haupubschnitt aus erstrecken. Durch die so beiden Seitenwände des Hauptabschnittes sind vier Befestigungslöcher 31a—31a und zwei Federaufnahmelöcher 316 gebohrt und an Flanschen des Hauptabschnittes sind zwei Befestigungslöcher 31c vorgesehen. Die Arme 31/? und 31L weisen zwei Zapfenlöcher 31c/ auf, die zueinander fluchtend gebohrt sind. Außerdem sind in den Armen 31/? und 31L jeweils ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Langloch 31 e vorgesehen, dessen Krümmungsmittelpunkt mit der Achse der Zapfenlöcher 31c/ übereinstimmt. An der Seitenwand des Hauptabschnittes ist ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Zahnstangenelement 31/¹ vorgesehen, das mit der Seitenwand eine Einheit bildet und dessen Krümmungsmittelpunkt mit dem Mittelpunkt des Zapfenloches 31 übereinstimmt. Der in der beschriebe- hi nen Weise aufgebaute erste Befestigungsbügel 31 ist an den Befestigungsstellen 31c mittels Bolzen 34 und Muttern 35 am feststehenden Bügel 18 befestigt und trägt den oberen Abschnitt des zweiten Mantelrohres 22 mittels der in die Befestigungslöcher 31a eingreifenden Befestigungsbolzen 33, wie dies in F i g. 1 dargestellt ist

Wie am besten aus F i g. 5 ersichtlich, ist der zweite Bügel 32 U-förmig ausgebildet An dem Mittel- bzw. Hauptabschnitt, des zweiten Bügels 32 ist zum Stützen der oberen Welle 13 ein Durchgangsloch 32a vorgesehen, ferner sind vier Befestigungslöcher 32Z> und zwei Federaufnahmelöcher 32c vorhanden. Zwei Arme 32/? und 32L des zweiten Bügels 32 weisen zwei Zapfenlöcher 32c/ und Aufnahmelöcher 32e bzw. 32/auf, die, wie später noch näher erläutert werden wird, einen Spannbolzen 41 aufnehmen. Der linke Arm 32L ist ferner mit einem Klinkenbefestigungsloch 32g und einem zweiten Federaufnahmeloch 32Λ versehen. Wie Fig.5 zeigt hat das Aufnahmeloch 32e des rechten Armes 32/? eine annähernd rechteckige Form.

Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, ist der zweite Bügel 32 mit dem ersten Bügel 31 derart zusammengebaut daß die Arme 32/? und 32L des zweiten Bügels die Arme 31R und 31L des ersten Bügels 3 J überlappen. Die Arme 32/? und 32L des zweiten Bügels 32 sind an den Armen 31/? und 31L des ersten Bügels 31 mittels seitlicher Drehzapfen 36 angelenkt, die mit den Zapfenlöchern 3 id und 32c/in Eingriff stehen. Die Achsen der seitlichen Drehzapfen 36 entsprechen in ihrer Lage dem Verbindungsmittelpunkt des Kreuzgelenkes 14. Zwischen dem Hauptabschnitt des ersten und des zweiten Befestigungsbolzen 31 und 32 sind zwei Zugschraubenfedern 37 so eingebaut, daß sie versuchen den zweiten Bügel 32 gegen den ersten Bügel 31 nach oben zu ziehen. Die Zugfedern 37 greifen mit den einen Enden in die Federaufnahmelöcher 31 b des ersten Bügels 31 und mit ihren anderen Enden in die Federaufnahmelöcher 32cdes zweiten Bügels 32 mittels Stahldrähten 38 ein.

Zum Festlegen des zweiten beweglichen Bügels 32 am ersten stationären Bügel 31 im gewünschten Winkel ist, wie die Fig.2 und 3 erkennen lassen, eine Spannvorrichtung 40 vorgesehen, die einen Spannbolzen 41 umfaßt, welcher quer in eine Hülse 43 des ersten Bügels 31 durch Langlöcher 31 e und die Aufnahmelöcher 32eund 32/des zweiten Bügels 32 eingefügt ist Die Spannvorrichtung 40 umfaßt ferner eine gesicherte Mutter 42, die am rechten Ende des Spannbolzens 41 aufgeschraubt ist, einen Feststellhebel 44, der mittels eines Stiftes P\ am linken Ende des Spannbolzens 41 angelenkt ist, einen Satz aus einem Ritzel 45, Tellerfedern 46 und einer Anpreßplatte 47, die auf den Spannbolzen zwischen den Feststellhebel 44 und den linken Arm 42L des zweiten Bügels 32 gesetzt sind, ferner eine Klinke 48, die durch einen Stift Pi am Befestigungsloch 32g des zweiten Bügels 32 befestigt ist. Die Hülse 43 ist mit ihren beiden Enden an den Armen 31/? und 31L des ersten Bügels 31 befestigt Wie am besten aus F i g. 3 ersichtlich, weist der Spannbolzen 41 einen Halsabschnitt 41a auf, der in das Aufnahmeloch 32e des zweiten Bügels 32 eingesetzt ist um eine Drehung des Bolzens 41 zu verhindern und einen Kopfteil 41Zj, an dem der Feststellhebel 44 angelenkt ist. Der Kopfteil 41 b des Spannboizens 41 ist mit einem Anschlag 41c versehen, um die Auswärtsbewegung des Feststellhebels 44 zu begrenzen.

Der Feststellhebel 44 enthält einen Nocken 44a mit U-förmigem Querschnitt und einen Haken 44j, der sich obei. hinter den Nocken 44 erstreckt. Der Feststellhebel 44 liegt in verriegelter Lage parallel zur Lenksäule 20 und in unvernegelter Lage quer zu dieser. Das auf dem

Spannbolzen 41 gelagerte Ritzel 45 steht mit dem Zahnstangenelement 31/ des ersten Bügels 31 im Eingriff. Die Klinke 48 ist in einer mit dem Ritzel gemeinsamen Ebene angeordnet und greift unter der entgegen zur Uhrzeigerrichtung wirkenden Vorspannkraft einer auf Zugbeanspruchten Schraubenfeder 49, die zwischen einem hakenförmigen Fußteil 48a der Klinke 48 und dem zweiten Federaufnahmeloch 32Λ des zweiten Bügels 32 gespannt ist, in das Ritzel 45 ein. Die Klinke 48 weist an ihrem oberen Ende einen nach oben stehenden Vorsprung 48b auf, der mit dem Hakenabschnitt 446 des Feststellhebels 44 in Berührung gebracht werden kann. So führt bei einer Drehung des Ritzels 45 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn die Klinke 48 durch Zähne des Ritzels 45 und die Federkraft der Feder 49 eine schwingende Bewegung aus. Befindet sich der Feststellhebel 44 in seiner verriegelten Position, dann wird diese schwingende Bewegung der Klinke 48 durch den Hakenabschnitt 446 des Feststellhebels 44 begrenzt bzw. unterbunden, wie dies in Fig.2 dargestellt ist.

Es wird nun die Funktion der Spannvorrichtung 40 im einzelnen erläutert. Ist die Spannvorrichtung 40 verriegelt, d. h. befindet sich der Feststellhebel 44 in der in Fig.3 mit ausgezogenen Linien dargestellten Position, dann werden die beiden Arme 31Ä und 31L des ersten stationären Bügels 31 durch die beiden Arme 32/? und 32L des zweiten Bügels 32 gefaßt und mittels einer vorgegebenen Federkraft gehalten, die durch die Tellerfedern 46 erzeugt wird, welche durch die flache Verriegelungsfläche des Nockens 44a des Feststellhebels 44 zusammengepreßt werden.

In diesem verriegelten Zustand stehen die an der Stelle P₂ am zweiten Bügel 32 angelenkte Klinke 48 und der Hakenabschnitt 44ß des Feststellhebels 44 miteinander in Eingriff, um eine Drehung des Ritzels 45 zu verhindern, das mit den Zähnen des Zahnstangenelements 31/des ersten Bügels 31 kämmt So wird die durch das dritte Mantelrohr 23, welches fest am zweiten Bügel 32 montiert ist, getragene obere Lenkwelle 13 fest in einem vorgegebenen Winkel gehalten und hält damit auch das Lenkrad 17 in gewünschtem Winkel zum Fahrer fest.

Falls es erwünscht ist, den Winkel des Lenkrades 17 zum Fahrer anders einzustellen, wird der Feststellhebel 44 über seinen Rotationstotpunkt nach vorne in die unverriegelte Stellung geschwenkt, die in Fig.3 mit einer strichpunktierten Linie dargestellt ist In der entriegelten Position stößt der Feststellhebel 44 an den Anschlag 41c des Spannbolzens 41. In dieser Stellung wird die Federkraft der Tellerfedem 46 verringert und der Hakenabschnitt 446 des FeststeUhebels 44 von dem nach oben gerichteten Vorsprung 48Z> der Klinke 48 abgerückt so daß die Spannvorrichtung 40 gelöst wird-In diesem Zustand werden die Zugfedern 37 den zweiten Bügel 32 und das dritte rohrförmige Gehäuse 23 um die Drehzapfen 36 nach oben zu bewegen, und das Ritze! 45 dreht sich auf der Zähnung des Zahnstangenelements 31/des ersten Bügels 31 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn. Die Aufwärtsbewegung des zweiten Bügels 32 wird dadurch begrenzt, daß der Spannbolzen 41 gegen die oberen Kanten der Schlitze 31 e des ersten Bügels 31 stößt. Das Lenkrad 17 kann somit frei um einen gewünschten Betrag von der oberen Stelle aus nach unten geschwenkt werden. Die obere Lenkwelle 13 wird entsprechend geschwenkt, wobei sich die Schwenkachse am Kreuzgelenk 14 befindet, und es wird auch der zweite Bügel 32 nach unten geschwenkt, weil sich dessen Schwenkachse mit der Achse der Drehzapfen 36 deckt. Während der Abwärtsbewegung des zweiten Bügels 32 dreht sich das Ritzel 45 im Uhrzeigersinn auf

to der Zahnung des Zahnstangenelements 31/des ersten Bügels 31 und verursacht eine schwingende Bewegung der Klinke 48, die dem Fahrer ein Klickgeräusch vermittelt. Wenn danach der Feststellhebel 44 über seinen Rotationstotpunkt in seine verriegelte Lage parallel zur Lenksäule 20 zurückbewegt wird, tritt die ebene Verriegelungsfläche des Nockens 44a des FeststeUhebels 44 federnd mit der Andrückplatte 47 in Eingriff, um die Feststellvorrichtung 40 zu verriegeln, und der Haken 44b des Hebels 44 rückt gegen die Klinke 48, so daß das Lenkrad 17 in dem gewählten Winkel zum Fahrer festgehalten wird.

In Fig.6 ist eine Modifikation der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Bezugszeichen, die die gleichen Teile betreffen, stimmen mit denen der bisher beschriebenen Ausführungsformen überein. Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Fig.6 sind das Ritzel 45 und die Klinke 48 der vorhergehenden Ausführungsform durch eine Klinke 148 ersetzt, die auf dem Spannbolzen 41 gelagert ist und durch eine Zugschraubenfeder 49 im Gegenuhrzeigersinn vorgespannt ist Wenn bei dieser Ausführungsform das Lenkrad 17 um einen gewünschten Betrag im gelösten Zustand der Spannvorrichtung 40 nach unten geschwenkt wird, wird die Klinke 148 von dem Eingriff des

Hakens 44b des FeststeUhebels 44 gelöst und sie

schwingt durch den Eingriff in die Zahnung des

Zahnstangenelements 31/des ersten Bügels 31, um dem Fahrer ein Klickgeräusch zu vermitteln. F i g. 7 stellt eine weitere Modifikation der Erfindung

«ο dar, wobei eine L-förmige Klinke 248 der Klinke 48 der ersten Ausführungsform entspricht und wobei am linken Arm 32L des zweiten Bügels 32 Zähne 131 /vorgesehen sind, die den Zähnen des Zahnstangenelements 31/der ersten Ausführungsform entsprechen. Die Klinke 248 ist am ersten Bügel 31 angelenkt und durch eine Zugschraubenfeder 149, deren eines Ende mit einem Abschnitt des ersten Bügels 31 in Eingriff steht im Gegenuhrzeigersinn vorgespannt Bei dieser Ausführungsform ist ein Feststellhebel 244, der dem Feststellhebel 44 der früheren Ausführungsform entspricht, am Spannbolzen 41 angelenkt um die Spannvorrichtung 4(1 zu verriegeln, und wird gegenüber der Lenksäule nach unten geschwenkt um die Spannvorrichtung 40 zu lösen. Die Klinke 248 steht mit einer Nockenfläche i44t des FeststeUhebels 244 im Eingriff, falls sich die Spannvorrichtung 40 im verriegelten Zustand befindet Bei dieser Ausführungsform schwingt die Klinke 248 durch den Eingriff in die Zähne 131/des zweiten Bügel: 32 und vermittelt dem Fahrer ein Klickgeräusch, wenn

μ das Lenkrad 17 im entriegelten Zustand der Spannvorrichtung 40 um den gewünschten Betrag nach unten geschwenkt bzw. gekippt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einstellbares Lenkrad mit einer mit einem Lenkgetriebe schwenkbar verbundenen Lenkwelle, einem Mantelrohr, in dem die Lenkwelle gelagert ist, und mit einer Einstellvorrichtung bestehend aus

a) einem ersten an der Karosserie befestigten Bügel (31) mit zwei einander gegenüberliegenden Armen (31L und 31 R),

b) einem zweiten am Mantelrohr (23) befestigten Bügel (32) mit zwei einander gegenüberliegenden Armen (32L und 32R), die drehbar mit den beiden Armen (31L und 3IR) des ersten Bügels (31) gekoppelt sind und das Mantelrohr (23) im gewünschten Winkel halten,

c) einem Spannbolzen (41), der sich quer durch die gekoppelten Abschnitte des ersten und des zweiten Bügels (31 und 32) erstreckt und beidseitig in einem im ersten Bügel (31) befindlichen Langloch (3Ie) geführt ist,

d) einem auf der einen Seite der gekoppelten Abschnitte des ersten und des zweiten Bügels (31 und 32) an dem einen Ende des Spannbolzens (41) befestigten Anschlag (42),

e) einer auf der anderen Seite der gekoppelten Abschnitte am zweiten Ende des Spannbolzens (41) verschiebbar angebrachten Anpreßplatte (47) und

f) einem am zweiten Ende des Spannbolzens (41) angelenkten Feststellhebel (44) mit einem in der verriegelten Stellung gegen die Anpreßplatte (47) gerückten Nocken (44a), um den ersten und den zweiten Bügel zwischen dem Anschlag (42) und der Anpreßplatte (47) festzulegen,

gekennzeichnet durch

g) ein am ersten Bügel (31) vorhandenes und mit diesem eine Einheit bildendes Zahnstangenelement (31/) mit schrägen Zähnen,

h) eine am zweiten Bügel (32) angelenkte Klinke (48,148 bzw. 248), die mit den schrägen Zähnen des Zahnstangenelementes (31/) im Eingriff steht,

i) ein die Klinke mit den schrägen Zähnen des Zahnstangenelementes (31/? haltendes Federelement (49, 149),

j) einen mit dem Feststellhebel (44 bzw. 244) eine Einheit bildenden Haken (446) bzw. Nocken (144), der in der verriegelten Stellung gegen die Klinke gedrückt ist, wobei

k) bei entriegeltem Feststellhebel (44) der Haken (44fc) bzw. Nocken (1446) von der Klinke (48, 148 bzw. 248) abgerückt ist und die Klinke beim Einstellen der Lage des zweiten Bügels (32) eine schwingende Bewegung auf den schrägen Zähnen des Zahnstangenelements (31/ bzw. 131/) ausführt.

2. Einstellbares Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnstangenelement (131/) mit dem zweiten Bügel (32) eine Einheit bildet und die Klinke (248) am ersten Bügel (31) angelenkt ist und mit den schrägen Zähnen des Zahnstangenelementes im Eingriff steht.

3. Einstellbares Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinke am Spannbolzen (41) zwischen den gekoppelten Abschnitten des ersten und des zweiten Bügels (31 und 32) und der Anpreßplatte (47) gelagert ist.

4. Einstellbares Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Spannbolzen (41) zwischen der Anpreßplatte (47) und den gekoppelten Abschnitten des ersten und des zweiten Bügels (31 und 32) ein Ritzel (45) gelagert ist, das mit den schrägen Zähnen des Zahnstangenelements (31 /) in Eingriff steht und in das die Klinke (48) eingreift