DE2947395B1

DE2947395B1 - Lenkspindel mit ausklinkbarem Kreuzgelenk

Info

Publication number: DE2947395B1
Application number: DE2947395A
Authority: DE
Inventors: Lothar Ing.(Grad.) 6090 Ruesselsheim Reck
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1979-11-24
Filing date: 1979-11-24
Publication date: 1980-10-16
Also published as: DE2947395C2

Description

aus der einen Lagerung in Achsrichtung herausbewegt wurde, sich entsprechend einstellen kann, um die Hülse mit der anderen Kreuzgelenkgabel in die Ausnehmung des Gabelschenkels hineinzuführen, werden die Merkmale nach Anspruch 4 vorgeschlagen. Durch den niedrigen Reibwert kann das Lagerende des Zapfens sich leicht aus dem Lager lösen.

Durch die Merkmale nach Anspruch 6 ist die Längsverschiebung der Hülse erst bei einer bestimmten Kraft und nach Lösen des Gabelschenkels mit der Gummibüchse vom Zapfen und der Sicherungshülse möglich.

Die Schwenkstelle des Gabelschenkeis liegt in oder nahe der Abzweigstelle des Gabelschenkels von der Lenkspindel. Die Schwenkstelle ist in vorteilhafter Weise von einer Sollknickstelle gebildet. Sie kann aber auch als Scharnier od. dgl. ausgebildet sein. Sie muß derart wirken, daß sie bei einer Stoßkraft bestimmter Größe auf das Zapfenkreuz ein Ausschwenken des Gabelschenkels ergibt.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der Lenkspindel mit Lenkrad und Lenkgetriebe sowie mit angrenzenden Karosserieteilen in Normallage sowie strichpunktiert nach einem Aufprallunfall ohne erfindungsgemäßes Kreuzgelenk,

F i g. 2 dieselbe Seitenansicht nach einem Ai: ^rprallunfall, jedoch mit dem Kreuzgelenk gemäß der Erfindung.

Fig. 3 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes,

F i g. 4 eine Draufsicht hierzu, teilweise im Schnitt,

F i g. 5 einen Schnitt nach Linie V-V in F i g. 3,

Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform gemäß dem Schnitt V-V in F i g. 3 und

F i g. 7 eine schaubildliche, schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kreuzgelenkes.

In F i g. 1 sind die Lenkspindel mit 2, das Lenkrad mit 4 und das Lenkgetriebe mit 6 bezeichnet, wobei letzteres mittels eines Halters 8 an der Stirnwand 10 befestigt isl. Mit dem Lenkgetriebe 6 in Verbindung steht das Lenkspindelieil 12, das über die Gummigelenkkupplung 14 mit dem oberen Lenkspindelteil 16 verbunden ist. Die die Lenkspindel 2 umgebende Lenksäule 18 ist mittels der Konsole 20 an dem Träger 22 für die Armaturentafel gehalten. Im Falle eines Unfalles verschiebt sich durch die auf die Stirnwand 10 und das Lenkgetriebe 6 schlagenden Motor- und Getriebeteile 24 die Stirnwand IO mit dem daran befestigten Lenkgetriebe 6 in Richtung Fahrgastzelle. Dadurch kann die Gummigelenkkupplung 14 so ausgelenkt werden, daß die L enkspindel 2 mit Lenksäule 18 und Lenkrad 4 hochgeschwenkt wird, wie in strichpunktierten Linien gezeigt ist. Weder dieses Hochschwenken noch ein Eindringen der Lenkspindel in den Fahrgastraum ist wünschenswert.

In Fig. 2 ist daher die Lenkspindel 2 mit einem ausklinkbaren Kreuzgelenk 26 versehen, das gleichzeitig so ausgebildet ist, daß das mit dem Lenkgetriebe 6 verbundene Lenkspindeltei! 12 durch das Kreuzgelenk 26 nach dem Ausklinken wie dargestellt so geführt wird, daß das ausgeklinkte Ende des Lenkspindelteiles 12 bzw. dieses selbst nicht nach unten fällt bzw. in unkontrollierter Lage Schaden anrichtet. Das ausgeklinkte L.unkspindcltcil 12 ist in strichpunktierten Linien dargestellt. Alle übrigen Bezugszahlen entsprechen denen in Fig. 1. Durch das ausgeklinkte Lenkspindelteil 12 kann das Lenkgetriebe 6 die Bewegung über den Weg S ausführen, ohne den oberen Teil 16 der Lenkspindel 2 2U beeinflussen, d'e teleskopierbar ausgebildet sein kann.

In F i g. 3 und 4 ist ersichtlich, daß das Lenkspindelteil ί 12 aus einem Rohr 28 besteht, dessen Ende 30 in bekannter Weise mit dem Lenkgetriebe 6 verbunden ist und in dessen anderes Ende 32 die entsprechend gebogenen Gabelschenkel 34,36 der Kreuzgelenkgabel 38 eingesteckt und mittels des Schraubt-nbolzens 40 fest

ίο verbunden sind. In den Gabelschenkeln 34, 36, ist der Zapfen 42 des Zapfenkreuzes 44 gelagert, und zwar sind als Lager 46 und 48 Lagerbüchsen dargestellt, an deren Stelle auch Nadellager verwendet werden können.

Der Zapfen 42 besteht aus zwei Hälften 43 und 45, die

r> mit einer Hülse 50 verbunden sind, die im rechten Winkel zu dem Zapfen 42 verläuft und auf dem zweiten Zapfen 52 des Zapfenkreuzes 44 gelagert ist. Die Hülse 50 ist somit bereits Bestandteil des Zapfens 52. Der Zapfen 52 ist wie F i g. 4 zeigt, in den Lagerbüchsen 54 und 56 der zweiten Kreuzgelenkgabel 58 gelagert, die aus den Gabehchenkeln 60 und 62 besteht. Der Zapfen 52 ist in seinem Durchmesser abgesetzt und weist so eine Schulter 94 auf, gegen die die Hülse 50 anliegt. Das andere Ende der Hülse 50 liegt an der Lagerbüchse 56

r> für den Zapfen 52 im Gabelschenkel 62 an. Die Lagerbüchsen 54 und 56 bestehen aus Gummi oder einem ähnlichen Material, wobei die Lagerfläche, d. h. die Innenauskleidung der Lagerbuchse 56 aus einem Material besteht, das einen geringen Reibwert aufweist.

in In der Lagerbüchse 54 ist der Zapfen 52 in Achsrichtung unbeweglich gehalten, während er aus der Lagerbüchse 56 in Achsrichtung herausgleiten kann.

Der Gabelschenkel 62 der Kreuzgelenkgabel 58 ist, wie Fig. 3 zeigt, von einer solchen Breite, daß er eine

r> Ausnehmung 64 bilden kann, die größer ist, als der Querschnitt der Kreuzgelenkgabel 38 einschließlich der darüber hinausragenden Lagerleile, d. h. der Lagei 46 und 48 und des Zapfens 42. Der Gabelschenk el 62 besitzt eine eine Schwenkstelle bildende Sollknickstelle

■κι 66, um die der Gabelschenkel 62 sich in Fig.4 nach rechts wegbiegen kann, wenn eine Kraft in Richtung des Pfeiles 68 auf das Lenkspindelteil 12 einwirkt. Das Lenkspindelteil 12 kann auch eine Lage gegenüber dem Lenkspindelteil 16 entsprechend den in Fig. 3 und 4

ι > eingezeichneten Winkeln λ einnehmen, der bis zu 20° betragen kann. Am Lenkspindelteil 16 sind übrigens die Gabelschenkel 60, 62 der Kreuzgelenkgabel 58 mittels der Schrauben 70 festgeklemmt.

Bei einer entsprechenden Kraft in Richtung des

in Pfeiles 68 biegt sich also der Gabelschenkel 62 an der Knickstelle 66 ab und kommt so in die in Fig. 4 in strichpunktierten Linien gezeichnete Lage. Dabei gleitet der Zapfen 52 aus der Lagerbüchse 56 heraus, wobei er eine Schwenkbewegung um die aus weichem

v, Material bestehende Lagerbüchse 54 ausführt, und zwar etwa bis in die strichpunktiert gezeichnete Lage. Während dieser Schwenkbewegung des Zapfens 52 gelangt dessen freies Ende in die Ausnehmung 64 des Gabelschenkels 62 hinein bzw. durch diese hindurch.

«ι Dabei gleitet bei einer bestimmten Schrägstellung des Zapfens 52 die Hülse 50 von diesem ab und wird durch diesen durch die Ausnehmung 64 hindurchgeführt. Mit der Hülse 50 wird natürlich auch die Kreuzgelenkgabel 38 und damit das Lenkspindelteil 12 durch die

w> Ausnehmung 64 hindurchgeführt und so das Lenkspindelteil 12 am Lenkspindelteil 16 geführt. In F i g. 4 ist dieser Vorgang in strichpunktierten Linien bis zum Abgleiten der Hülse 50 vom Zapfen 52 gezeigt. Es ist

ersichtlich, daß die Drehverbindung erst nach einem sehr großen Weg, d. h. nach großer axialer Verschiebung von z. B. 45 mm aufgehoben wird.

In Fig. 5 ist die Fixierung dos Zapfens 52 in der Lagerbüchse 54 gezeigt, die durch einen konischen Ring 72 und einen Sicherungsring 74 erfolgt.

Aus der perspektivischen Darstellung der F i g. 7 geht hervor, daß bei einer Kraft in Richtung des Pfeiles 68 auf das Lenkspindelteil 12 die auf das Lager 56 wirkende Kraft in die Komponenten 76 und 78 zerlegt werden kann. Die Komponente 76 wirkt vom Lager 56 in Richtung auf die Knickstelle 66, die hier als Scharnier dargestellt ist. Wenn die Kraftkomponenie 78 die Reibungskraft im Lager 56 und die Knickkraft in der Knickstelle 66 übersteigt, biegt sie den Gabelschenkel 62 mit der Ausnehmung 64 auf. Dadurch wird der Zapfen 52 einseitig frei. Die Kraftkomponenten 76 und 78 ergeben sich auch dann und es erfolgt somit ein Aufbiegen des Gabelschenkels 62, wenn das Lenkspindelteil 12 im Winkel λ nach der anderen Seite der Mittellinie abgewinkelt verläuft. Die Bezugszahlen in F i g. 7 entsprechen denen in F i g. 1 bis 5.

Durch die abgewinkelte Drehachse des Lenkspindelteiles 12 in Fig. 7 wirkt auf die Hülse 50 auch eine Kraftkomponente in Richtung des Pfeils 80, also in Richtung des Zapfens 52. Die Reibung zwischen Zapfen 52 und Hülse 50 sollte daher so groß sein, daß die gegebenenfalls im Fahrbetrieb auftretende Kraftkomponente 80, die natürlich im Vergleich zu den auftretenden Kräften bei einem Unfall gering ist, die Hülse 50 nicht verschieben kann, wodurch gegebenenfalls ein Lösen des Zapfens 52 aus dem Lager 56 erfolgen könnte.

Es empfiehlt sich jedoch eine leichtgängige Bewegung in den Lagern des Kreuzgelenkes, so daß es zweckmäßig ist, wie in F i g. 6 dargestellt, die Lager für den Zapfen 42 in den Gabelschenkeln 34 und 36 als ■-< Nadellager 82 auszubilden. Auch zwischen dem Zapfen 52 und der Hülse 50 sind Nadellager 84 vorgesehen Damit die Hülse 50 bei abgewinkelter Drehachse des Lenkspindelteiles 12 entsprechend der Kraftkomponente 80 in F i g. 7 nicht bereits bei normalen Fahrzuständen

κι ein Ausklinken des Zapfens 52 aus der Lagerbüchse 56 bewirkt, ist in F i g. 6 der Zapfen 52 mit einer Ringnut 86 versehen, deren nach dem Ende gerichtete Wand konisch verläuft. Eine der Ringnut 86 angepaßte geschlitzte Sicherungshülse 88 befindet sich zwischen

i") Zapfen 52 und Lagerbuchse 56, wobei ein radial an der Sicherungshuise SS ausgebildeter Flansch auch zwischen Lagerbüchse 56 und Hülse 50 liegt. Die Sicherungshülse 88 setzt dem Verschieben der Hülse 50 eine solche Kraft entgegen, daß diese erst verschoben

jo wird, wenn der Zapfen 52 durch Wegschwenken des Gabelschenkels 62 mit der Lagerbüchse 56 ausgeklinkt, die Verschiebung also gewünscht ist. Der konische Ring 90 in F i g. 6 reicht mit seinem Konus in die Lagerbüchse 54 hinein und ersetzt so einen Teil des Materials für die

js Lagerbüchse 54. Dadurch kann das Maß der Schwenkbewegung des Zapfens 52 in der Lagerbüchse 54 und die Härte der Lagerung des Zapfens 52 entsprechend vorgegeben werden.

Der konische Ring 90 ist wieder durch einen

jo Sicherungsring 92 gesichert. Die Ausführung nach Fig.6 hat den Vorteil, daß durch die Leichtgängigkeit ein größerer Knickwinkel zwischen den Lenkspindelteilen vorgesehen werden kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lenkspindel mit einem bei einer auf die Lenkspindel ausgeübten Stoßkraft ausklinkbarem Kreuzgelenk mit zwei Kreuzgelenkgabeln, die je zwei Lagerstellen für je einen Zapfen des Zapfenkreuzes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, da/i ein Gabelschenkel (62) der einen Kreuzgelenkgabel (58) eine Ausnehmung (64) von einem Ausmaß bildet, das größer ist als der Querschnitt der Kreuzgelenkgabel (38) einschließlich der darüber hinaus vorstehenden Lagerteile, daß der Gabelschenkel (62) bei Krafteinwirkung in einer Schwenksteüe (66) etwa in Richtung der Lenkspindel (2) schwenkbar ist, daß das Zapfenkreuz (44) im Lager (56) des Gabelschenkels (62) in Achsrichtung freibeweglich gelagert und daß die andere Kmuzgelenkgabel (38) in Achsrichtung des Zapfens (52) von diesem lösbar ist

2. Lenkspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zapfenkreuz (44) aus einem in dem einen Gabelschenkel (62) in Achsrichtung freibeweglich gelagerten und in dem anderen Gabelschenkel (60) in Achsrichtung unbeweglich gelagerten Zapfen (52) und einer auf dem Zapfen (52) gelagerten Hülse (50) besteht, mit der der zweite Zapfen (42) für die Kreuzgelenkgabel (38) in Verbindung sieht.

3. Lenkspindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (50) zwischen einem an dem Zapfen (52) befindlichen Bund (94) und einer in dem Gabelschenkel (62) eingepaßten Lagerbuchse (56) angeordnet ist.

4. Lenkspindel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbüchsen (54 und 56) in den Gabelschenkeln (60, 62) von Gummibüchsen od. dgl. gebildet sind und die Lagerbüchse (56) eine Innenauskleidung besitzt, die einen niedrigen Reibwert aufweist.

5. Lenkspindel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (50) auf dem Zapfen (52) mittels Nadellager (84) gelagert ist.

6. Lenkspindel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerende des Zapfens (52) mit einer im Querschnitt konischen Ringnut (86) versehen ist, in die eine längsgeschlitzte Sicherungshülse (88) eingreift die eine Längsverschiebung der Hülse (50) erst bei einer bestimmten Kraft und nach Lösen des Gabelschenkels (62) mit Gummibüchse (56) vom Zapfen (52) und der Sicherungshülse (88) zuläßt.

7. Lenkspindel nach Anspruch 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund am Zapfen (52) von einem auf den Zapfen (52) aufgesetzten, mit einem Konus mit der Gummibüchse (Lagerbüchse 54) des Lagers zusammenwirkenden Ring (90) gebildet ist.

8. I.enkspindel nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkstelle (66) des Gabelschenkels (62) in oder nahe der Abzweigstelle des Gabelschenkels (62) von dem Lenkspindclteil (16) liegt.

9. Lenkspindel nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkstelle (66) von einer Sollknicksteile gebildet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkspindel nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zur Erhöhung der Unfallsicherheit sind aucklinkbare Kupplungen zwischen Lenkgetriebe und Lenkspindel bekannt Bei Oberschreiten einer bestimmten Stoßkraft auf das Lenkgetriebe wird ein Trennen desselben bzw. eines vorderen Lenkspindelteiles von der Lenkspindel erreicht, so daß Lenkspindel und Lenkrad möglichst unabhängig von der Bewegung des an der Stirnwand

ίο befestigten Lenkgetriebes sind.

Die DE-OS 23 54 165 zeigt eine Sicherheitslenkspindel mit einem ausklinkbaren Kreuzgelenk, bei der der eine Lenkspindelteil nicht wie üblich mit einer Kreuzgelenkgabel versehen ist, sondern eine Abkröp-

Ii fung aufweist, deren Ende mit einem Aufnahmebügel versehen ist, der die Lager für den einen Zapfen des Zapfenkreuzes aufweist. Bei Oberschreiten einer bestimmten Kraft wird zwar das Zapfenkreuz aus den Lagerausnehmungen des Aufnahmebügels herausgeschoben, jedoch kann der mit dem Zapfenkreuz verbundene Lenkspindelteil in eine Lage fallen, in der er wiederum Schaden anrichtet. Erfolgt das Ausklinken bei einem bestimmten Winkel der Lenkspindelteile zueinander, so kann es vorkommen, daß das ausgeklinkte

2^r> Zapfenkreuz gegen die Abbiegung des anderen Lenkspindelteiles schlägt, so daß das Aneinandervorbeibewegen der Lenkspindelteile zumindest erschwert wird. Durch die Abkröpfung des einen Lenkspindelteiles entstehen beim Lenken in der Lenkspindellagerung

«ι unerwünschte Lagerkräfte.

Durch die DE-OS 19 27 173 ist es bekanntgeworden, das eine Lenkspindelteil nach dem Trennen vom anderen Lenkspindelteil an diesem zu führen, so daß crsteres nicht unkontrolliert nach unten fallen kann.

i> Hier ist jedoch die Trennstelle, d. h. das ausklinkbare Verbindungselement vom Kreuzgelenk getrennt, was einen zusätzlichen Aufwand bedeutet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Kreuzgelenk sowohl ausklinkbar, d. h. als lösbares

•in Verbindungselement auszubilden als auch so zu gestalten, daß nach dem Trennen die beiden Lcnkspindelteile geführt aneinander vorbeigleiten. Das Kreuzgelenk ist dabei ein übliches Kreuzgelenk, das keine unerwünschten Lagerkräfte beim Lenken erzeugt.

r> Außerdem soll dem Ancinandervorbeibewegen keine Abbiegung od. dgl. entgegenstehen und das Führen der Teile aneinander soll wenig Aufwand und Platz erfordern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer

ίο Lcnkspindcl der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Dadurch findet ein vollständiges Ausklinken erst nach einem bestimmten Weg des Aneinandervorbeibewegens der Teile statt, was eine Sicherheit gegen ein

v> unbeabsichtigtes Ausklinken darstellt. Die Gabclschenkcl können als einfache Prägeteile hergestellt werden.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Kreuzgelenkgabcl mit dem kleineren Abstand

Wi der Gabelschenkel wird bei einem Ausklinken durcii axiales Herausbewegen des Zapfenkreuzes aus dem Lager des schwenkbaren Gabelschenkels durch die Ausnehmung im Gabelschenkel der anderen Kreuzgelenkgabel hindurchbewegt. Damit dies sicher in jeder

h^r> Stellung des Lenkrades erfolgt, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Merkmale nach Anspruch 2 vorgesehen.

Damit der Zapfen des Zapfenkreuzes, nachdem dieser