DE3339926C2 - Lenkwelle einer Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Lenkwelle einer Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge, mit zwei endseitig ineinander gesteckten Teilwellen mit einem in ihrem Überdeckungsbereich nicht kreisförmigen Querschnitt, die sich im Falle einer starken Axialbeanspruchung teleskopartig ineinander schieben, wobei zum Ausgleich eines radialen Spiels zwischen der inneren und der diese umgebenden äußeren Teilwelle sowie zu deren axialen gegenseitigen Lagefixierung eine winkelförmig ausgebildete, einteilige, gewellte, metallische Federvorrichtung vorgesehen ist, welche in eine umfangs der inneren Teilwelle angeordneten Aussparung eingelegt ist und jeweils an zwei unmittelbar benachbarten Umfangsflächen der Teilwellen anliegt, wobei die Wellen und Täler der Federvorrichtung in bezug auf die Lenkwellen-Längsachse unter einem Winkel zwischen 45 und 90° verlaufen und die Federvorrichtung mindestens eine nach außen ausgestellte Federzunge aufweist, welche in eine radiale Ausnehmung (Bohrung) der äußeren Teilwelle eingerastet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkwelle einer Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus der GB-PS 13 51 780 (F ig. 3 und 4) bekannt ist.

Bei dieser bekannten Lenkwelle ist zum Ausgleich radialen Spiels auf das in die äußere Teilwelle eingesteckte freie Ende der in diesem Bereich im Querschnitt reduzierten inneren Teilwelle eine einteilige, zweischenklige metallische Federvorrichtung aufgelegt, deren Federschenkel also jeweils an zwei unmittelbar benachbarten Flächen der beiden Teilwellen anliegen. Dabei ist das eine axiale Ende wenigstens des einen Federschenkels rechtwinklig nach innen abgewinkelt, so daß es stirnseitig am freien Ende der inneren Teilwelle zur Anlage kommt, wenn diese — mit der aufgelegten Federvorrichtung — in die äußere Teilwelle eingeführt und eingeschoben wird. Das außerhalb der äußeren Teilwelle liegende andere axiale Ende wenigstens einer der beiden Federschenkel ist dagegen nach Art einer Federzunge nach außen abgewinkelt und liegt — zwecks axialer Lagefixierung bei ineinandergesteckten Teilwellen stirnseitig am freien Ende der äußeren Teilwelle an; bei starker axialer Druckbeanspruchung der Lenkwelle, z. B. während eines Unfalls, wird es bei Überschreiten einer bestimmten axialen Druckkraft radial nach innen gedrückt, so daß beide Tcilwellcn teleskopisch ineinandergeschoben werden können. Axiale Zugbeanspruchungen der Lenkweile bleiben dagegen ohne Einfluß auf die Federzunge bzw. die Teilwellcn auseinanderziehende Kräfte werden durch die Fedcrzunge nicht beeinflußt.

Während der eine der beiden Federschenkel der Federvorrichtung gewellt ausgebildet ist und quer zur Lenkwellen-Längsachse verlaufende Wellen und Täler besitzt, die jeweils unter Vorspannung an der äußeren bzw. inneren Teilwelle anliegen, ist der andere der beiden Federschenkel — im nicht eingebauten Zustand — im wesentlichen plan ausgebildet und mit mehreren fensterartigen Ausschnitten versehen, so daß jeweils mehrere quer zur Lenkwellen-Längsachse verlaufende Federstreifen vorliegen. Bei ineinandergesteckten Teilwellen ist dieser zweite Federschenkel bzw. dessen querverlaufende Federstreifen um die Lenkwellen-Längsachse leicht gebogen, so daß er sich unter Vorspannung einerseits entlang seinen beiden seitlichen Längskanten an der Innenwand der äußeren Teilwelle und andererseits entlang seiner mittleren Mantellinic bzw. mitlig seiner Federstreifen an der im Querschnitt ballig ausgebildeten inneren Teilwelle abstützt. Dabei kann nicht völlig ausgeschlossen werden, daß sich die querverlaufenden Federstreifen bereits beim Zusammenfügen der beiden Teilwellen mi> ihren vergleichsweise scharfen Kanten in Undefinierter Weise in die Innenumfangsfläche der äußeren Teilwelle eingraben, was zur Folge hätte, daß dann später auch die Größe der Axialkrafi, die zum teleskopartigen Ineinanderschieben der beiden Teilwellen aufgebracht werden muß, nicht genau definiert wäre und »Stick-Slip-Effekte« auftreten könnten.

Der Zusammenbau dieser bekannten Lenkwclle ist nicht ganz problemlos. Beim Einführen des mit der zweischenkligen Federvorrichtung versehenen freien Endes der inneren Teilweiie in die äußere Teiiweiic muß entweder manuell oder durch Verwendung geeigneter Montagehilfen einerseits der ursprünglich plan liegende eine Federschenkel der Federvorrichtung so weil um die Lenkwellen-Längsachse gebogen werden, daß er in die Aufnahmeöffnung der äußeren Teilwcllc eingefädelt werden kann, und andererseits muß gleichzeitig auch das entsprechende freie Ende des anderen Fedcrschcnkels, das an dieser Stelle eine Welle bildet und aus dieser heraus nach innen abgebogen ist. zum Einführen in die äußere Teilwelle radial nach innen gedrückt werden.

Im übrigen ist auch die Führung der inneren Teilwelle in der äußeren Teilwelle nicht unter allen Bedingungen ausreichend exakt; bei quer einwirkenden Kräften, wie sie beispielsweise beim Fahrzeug-Crash auftreten können, kann es im Überdeckungsbereich beider Teilwellcn nämlich zu einer spürbaren Durchbiegung der Lenkwclle kommen, weil die federnden Teile der Federvorrichtung hierbei überdrückt werden können. Eine Durchbicgung der Lenkwelle im Überdeckungsbercich hat u. U. aber eine beachtliche Auslenkung des Lenkrades in Z-Richtung zur Folge, was aus Sicherheitsgründen unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lcnkwelle der im Oberbegriff des Patentanspruchs I genannten Art weiter zu verbessern und insbesondere so auszubilden, daß nicht nur die beiden Tcilwcllen in einfacher Weise ohne Einsatz besonderer Montagehilfen o. ä. unter Herstellung einer zuverlässigen und spielfreien

us Verbindung maßgenau und im hohen Maße transportsicher zusammengefügt werden können, sondern gleichzeitig auch eine hohe Sicherheit gewährleistet wird und vergleichsweise genau die Größe der Axiitlbcanspni-

chung festgelegt werden kann, die — bei einer Kollision des Fahrzeugs — zum teleskopartigen Ineinanderschieben der beiden Teilwellen aufgebracht werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.

Durch die e·. findungsgemäßen Maßnahmen kann einerseits die innere Teilwelle in einfachster Weise in die äußere Teüweüe eingefädelt werden, wobei infolge der querverlaufenden Wellen und Täler beider Federschenkel unter Vermeidung von »Stick-Slip-Effekten« ein definiertes Gleiten beim Zusammenfahren beider Teilwellen vorliegt, und andererseits wird dadurch, daß die innere Teilwelle axial beiderseits der Federvorrichtung mit ihrem vollen, d. h. unverjüngten Querschnitt, also mit vergleichsweise geringem Spiel in der äußeren Teilwclle liegt, eine besonders exakte Führung der inneren Teilwclle in der äußeren Teilwelle erzielt und sichergestellt, daß es bei quereinwirkenden Kräften, wie sie beispielsweise bei einem Fahrzeug-Crash auftreten können, im Oberdeckungsbereich beider Teilweiler: nicht zu einer spürbaren Durchbiegung der Lenkwelle und damit zu einer aus Sicherheitsgründen unerwünschten entsprechenden Auslenkung des Lenkrades in Z-Richtung kommen kann.

Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß die beiden ir.einandergesteckten Teilwellen nicht versehentlich axial auseinandergezogen werden können, was sowohl für den Transport der vormontierten Lenkwelle als auch bei deren Montage und später im Beirieb von Vorteil ist.

Federvorrichtungen, die zum Ausgleich des radialen Spiels zweier ineinandergesteckter Teilwellen einer ixTikwciii: vorgesehen sind, in eine uiiifangs der inneren Teilwclle angeordnete Aussparung einzulegen, ist an sich bekannt (US-PS 36 65 777). Bei dieser bekannten Lenkwelle sind zwei im axialen Abstand zueinander angeordnete ringnutförmige Aussparungen vorgesehen, in welche jeweils eine einteilige gewellte metallische Federvorrichtung mit einem U-förmigen Querschnitt eingelegt ist. Die Wellen und Täler der U-förmigen Federvorrichtungen verlaufen dabei parallel zur Lenkwellen-Längsachse Beim Zusammenfügen ehr beiden Teilwellen muß daher gesondert dafür Sorge getragen werden, daß die mit ihren längsgerichteten Wellen radial zunächst über den Innenumfang der äußeren Teilwelle hinausragenden Federvorrichtungen radial so weit zurückgedrückt werden, daß die äußere Teilwelle über die Federvorrii'htungen hinw^ggeschoben werden kann. Um dies zu erleichtern, ist die äußere Teilwelle stirnseitig mit einer Abfasung versehen, damit sie besser über die hervorstehenden Federvorrichtungen gleiten kann. Wegen der Längsausrichtung der Wellen und Täler lassen sich die Federschenkel trotz dieser Abschrägung nur dann radial vergleichsweise leicht zusammendrükkcn. wenn sie — im noch nicht eingebauten Zustand — radial nur geringfügig über den Innenumfang der äußeren Teilwelle hinausragen. Die mittels der eingelegten Federvorrichtungen zu erzielende radiale Verspannkraft ist somit normalerweise nur begrenzt. Die Verwendung von Federvorrichtungen mit radial weiter vorstehenden Wellen wäre allenfalls dann möglich, wenn in Kauf genommen wird, daß die gewellten Schenkel der Federvorrichtungen während des Zusammenbaus mittels besonderer Montagehilfen in Umfangsrichuing der Lcnkwelle gestreckt werden. Nicht ausgeschlossen werden kann bei dieser bekannten Lenkwelle auch, daß es bereits beim Zusammenfügen der beiden Teilwellen wegen der Längsausrichtung der Wellen der aus Federstahl gefertigten Federvorrichtungen dazu kommt, daß sich die Federvorrichtungen mit ihren vergleichsweise scharfkantigen Stirnfläche in Undefinierter Weise in die Innenumfangsflächen der äußeren Teilwelle eingraben, was zur Folge hätte, daß dann später auch die Größe der Axialkraft, die zum teleskopartigen Ineinanderschieben der beiden Teilwellen aufgebracht werden muß, nicht genau definiert wäre. Vorkehrungen gegen ein ungewolltes axiales Auseinanderziehen der beiden Teilwellen sind bei dieser bekannten Lenkwelle nicht vorgesehen.

Anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 du Sicherheitslenksäule eines Kraftfahrzeuges mit einer Lenkwelle gemäß der ErfV.dung in Seitenansicht,

Fig. 2 den in Fig. 1 mit Il bezifferten vergrößerten Ausschnitt der Lenkwelle,

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Lenkwelle entlang der in Fig. 2 mit III bezifferten Schnittführung und

Fig.4 eine perspektivische Ansicht der eingesetzten Federvorrichtung.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Sicherheitslenksäule ist innerhalb eines nur zum. Teil dargestellten karosserieseitig — über eine Konsole 6 — befestigten Mantelrohrs 3 eine im Falle einer auf sie einwirkenden starken Axialbeanspruchung teleskopartig zusammenschiebbar Lenkwelle 1 gelagert. Diese besteht aus einer mit dem Lenkrad 4 verbundenen oberen äußeren Teilwelle 12 sowie einer mit ihrem freien Ende in die äußere Teiiweiie eingesteckten unteren inneren Teiiwelle 11. welche mit dem Lenkgetriebe 5 in Verbindung steht. Die ineinander gesteckten Enden der beiden Teilwellen besitzen einen nicht kreisförmigen Querschnitt, so daß diese Steckverbindung in der Lage ist, Drehmomente zu übertragen.

Zur gegenseitigen axialen Lagefixierung der beiden Teilwellen sowie zum Ausgleich eines insbesondere toleranzbedingten radialen Spiels zwischen beiden Teilwellen ist — wie aus Fig. 2 und Fig. 3 erkennbar — eine zwischen der äußeren Teilwelle 12 und der darin eingesteckten inneren Teilwellc 11 wirksame metallische Federvorrichtung 2 vorgesehen. Zu diesem Zweck ist umfangs des in die äußere Teilwelle 12 eingesteckten

so Endes der inneren Teilwelle 11 eine Abplattung 14 angeordnet, welche sich in Umfangsrichtung über zwei unmittelbar benachbartt Umfangsflächen der inneren T.-ilw^llc erstreckt, wie dies in Fig. 3 zu erkennen ist. Die Federvorrichtung 2 selbst ist winkeilörmig ausgebildet und liegt jeweils an zwei unmittelbar benachbarten Flächen der Teilwellen an, wodurch etwa vorhandenes radiales Spiel zwischen den beiden Teilwellen in jeder möglichen P'chtung ausgeglichen wird. Die beiden Schenkel 21 und 22 der metallischen Federvorrichtung 2 sind gewellt ausgebildet, wobei die Wellen 23 und Täler 24 in Bezug auf die Lenkwellen-Längsachse A unter einem Winkel von 90° verlaufen. Grundsätzlich wäre es jedoch auch denkbar, sie unter einen Winkel zwischen 45° und 9^° verlaufen zu lassen. Die Wellen

b5 und Täler der beiden Schenkel 21 und 22 sind darüber hinaus so angeordnet, daß die axialen Federenden jeweils an der inneren Teilwelle 11 anliegen. Die Federflächen steigen axial daher unter einem vergleichsweise

flachen Winkel an. so daß die äußere Teilwelle 12 bei der Montage ohne Schwierigkeiten auf die auf die Abplattung 14 gelegte Federvorrichtung 2 aufgeschoben werden kann, ohne daß zwingend eine Abschrägung des Wellenendes der Teilwelle 12 vorgesehen sein muß. ϊ

im Schenkel 21 der winkelförmigen Federvorrichtung 2 ist eine nach außen ausgestellte Federzunge 25 vorgesehen.

Beim Zusammenbau der Lcnkwelle 1 wird die winkelförmige Federvorrichtung 2 auf die Abplattung 14 der inneren Teilwelle 11 gelegt und anschließend die äußere Teilwelle 12 auf das Ende der inneren Teilwelle aufgeschoben und zwar so weit, bis die Federzunge 25 in eine radiale Ausnehmung der äußeren Teilwelle, nämlich in die radiale Bohrung 13 einrastet, was im allgemeinen deutlich hörbar, in jedem Falle aber deutlich sichtbar ist. Erforderlichenfalls könnte die Sichtbarkeit noch dadurch erhöht werden, daß die Federzunge 25 farblich besonders herausgehoben wird. Wenn die Federzunge 25 in die radiale Ausnehmung 13 eingerastet ist. hat die zusammengefügte Lenkwelle 1 genau das gewünschte konstruktive Maß, ohne daß hierfür eine besondere Einbau- oder Meßlehre eingesetzt werden mußte.

Die Federzunge 25 ist derart nach außen ausgestellt, daß sie bei einer die Lcnkwelle 1 auf Druck beanspruchenden Axialbeanspruchung — wie bei der Montage oder bei einer Fahrzeugkollision — radial nach innen gedruckt wird, während sie — im montierten Zustand — bei einer die Lenkwelle auf Zug beanspruchenden Axialbeanspruchung weiter abgespreizt wird.

Die erfindungsgemäße Lenkwelle ist im Vergleich zu herkömmlichen Lenkwellen sehr einfach und kostengünstig herzustellen. Trotzdem werden die auftretenden radialen Toleranzen zwischen den beiden Teilwellen hervorragend ausgeglichen und beide Teilwellen sicher js und klapperfrei miteinander verklemmt.

Im Falle einer Fahrzeugkollision, bei der auf die Lenkw eile starke Axialkräfte einw irken. werden die beiden Teilwellen 11 und 12 in üblicher Weise teleskopartig ineinandergeschoben, wobei die Federzunge 25 aus der radialen Ausnehmung 13 herausgleitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Lenkwelle einer Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge, mit zwei endseitig ineinandergesteckten Teilwellen mit einem in ihrem Überdeckungsbereich nicht kreisförmigen Querschnitt, die sich im Falle einer starken axialen Druckbeanspruchung teleskopartig ineinanderschieben, wobei zum Ausgleich radialen Spiels zwischen der inneren und der sie umgebenden äußeren Teilwelle sowie zu deren axialen gegenseitigen Lagefixierung eine jeweils an zwei unmittelbar benachbarten Flächen der Teilwellen anliegende, einteilige, zweischenklige und gewellte metallische Federvorrichtung mit winklig zur Wellenlängserstreckung verlaufenden Wellen und Tälern vorgesehen ist, und wobei an einem der Federschenkel eine nach außen ausgestellte Federzunge angeordnet ist, welche bei einer starken axialen Druckbeanspruchung dir Lenkwelle radial nach innen drückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorrichtung (2) an einer umfangs der inneren Teilwelle (11) angeordneten Abplattung (14) anliegt und ihre beiden Federschenkel (21, 22) gewellt sind, daß die axialen Enden der Federschenkel (21, 22) jeweils an der inneren Teilwellt (11) anliegen und daß die Federzunge (25) in eine radiale Ausnehmung (Bohrung 13) der äußeren Teilwelle (12) eingerastet und derart ausgerichtet ist, daß sie bei einer axialen Zugbeanspruchung der Lenkwelle (1) weiter abgespreizt wird.

2. Lenkwelle nach Anspruch '., dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (23) und Tälern (24) der Federschenkel (21, 22) in Bezug a T die Lenkwellen-Längsachse (A) unter einem Winkel zwischen 45° und 90'. vorzugsweise in an sich bekannter Weise unter 90°, verlaufen.