DE3400609A1 - Anordnung zur befestigung der lenkradnabe auf einer lenksaeule - Google Patents

Description

• Anordnung zur Befestigung der Lenkradnabe auf einer Lenksäule
• Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff der selbständigen Patentansprüche. Üblicherweise trägt der Lenksäulen-Endbereich ein Zahnprofil, wobei die Zahnflanken parallel zur Lenksäulenachse verlaufen, und ist die Lenkradnabe mit einem Gegenprofil versehen, dessen Zähne mit den Zähnen auf dem Endbereich der Lenksäule in Eingriff stehen, so daß Verdrehungen des Lenkrads relativ zur Lenksäule unmöglich sind.
• Eine derartige starre Verbindung zwischen Lenkrad und Lenksäule ist verständlicherweise im Betrieb des mit dieser Lenkanordnung ausgerüsteten Fahrzeugs zwecks unverfälschter Übertragung der Lenkbefehle des Fahrers auf die gelenkten Räder unbedingt erforderlich. Auf der anderen Seite besteht aber auch die Forderung, daß bei Geradeausfahrt, also nicht eingeschlagenen gelenkten Rädern, die Speichen des Lenkrads eine ganz bestimmte Ausrichtung haben, nämlich symmetrisch zu der die Achse des Lenkrads enthaltenden senkrechten Ebene verlaufen müssen. In der Fertigung kann diese exakte Ausrichtung des Lenkrads bezüglich der Lenksäule deshalb Schwierigkeiten machen, weil die zusammenwirkenden Zähne von Profil und Gegenprofil nur eine sprungweise änderung der Ausrichtung des Lenkrads in Umfangsrichtung zulassen. Verwendet man beispielsweise eine Verzahnung mit 40 Zähnen, so definieren die einzelnen Zähne Schwenkwinkel von 90, so daß bezüglich der Ausrichtung des Lenkrads Fehler bis zu 40 30' auftreten können, die schwer auszugleichen sind.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Anordnungen gemäß dem Oberbegriff der selbständigen Patentansprüche zu schaffen, die unter Beibehalt der formschlüssigen Kraftübertragung mittels Profil und Gegenprofil die Möglichkeit einer Feinausrichtung des Lenkrads in Umfangsrichtung bieten.
• Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen der selbständigen Patentansprüche, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
• Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, daß die definierte Aufgabe mit sehr einfachen Mitteln gelöst wird. In Abweichung von dem beschriebenen Stand der Technik wird das Gegenprofil, also beispielsweise eine Gegenverzahnung, nicht von der Lenkradnabe (oder, wie in der DE-OS 30 38 948, von einem lenkradfesten Einsatz), sondern von dem als zusätzliches Teil vorhandenen Mitnehmer getragen, so daß dieser in formschlüssiger Verbindung mit dem Endbereich der Lenksäule steht. Zwischen der Lenkradnabe einerseits und dem Lenksäulen-Endbereich andererseits liegt demgegenüber eine kraftschlüssige Verbindung durch Verspannen mittels der Mutter vor. Bei der erfindungsgemäßen Lösung nach Patentanspruch 1 definiert der Mitnehmer vor dem Anziehen der Mutter entsprechend der Zahnteilung der beiden zusammenwirkenden Profile eine "Grobausrichtung" des Lenkrads in Umfangsrichtung, und durch kleine Drehbewegungen des Lenkrads, die durch das Spiel zwischen dem Umfang des Mitnehmers einerseits und dem Rand der ihn enthaltenden Ausnehmung in der Nabe ermöglicht sind, erfolgt eine Feinjustierung des Lenkrads; danach wird durch Anziehen der Mutter die kraftschlüssige Verbindung zwischen Lenkradnabe und Lenksäule hergestellt.
• Diese vorteilhafte Justiermöglichkeit wird nicht durch Verzicht auf die bewährte formschlüssige Kraftübertragung zwischen Lenkrad und Lenksäule erkauft. Sollte nämlich das vom Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachte Moment so groß sein, daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen Lenkradnabe und Lenksäule überspielt wird, kann das Lenkrad nur sehr kleine Relativbewegungen um die gemeinsame Achse von Lenkrad und Lenksäule ausführen, da danach, d.h. nach Überwinden des oben definierten Spiels, ein formschlüssiger Kontakt zwischen dem nicht rotationssymmetrischen Rand der Ausnehmung in der Lenkradnabe einerseits und dem ebenfalls nicht rotationssymmetrischen Rand des Mitnehmers, der in formschlüssiger Verbindung mit dem Lenksäulen-Endbereich steht, andererseits auftritt.
• Bei der Lösung nach Patentanspruch 7 ist demgegenüber kein Spiel in Umfangsrichtung zwischen dem Mitnehmer und dem weiteren Gegenprofil am Rand der Ausnehmung vorhanden. Die unterschiedlichen Vorsprungs- bzw. Zähnezahlen am Innen- und Außenumfang des Mitnehmers ermöglichen eine stufenweise Grob-und Feinjustierung der Ausrichtung des Lenkrads.
• Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt und Fig. 2 die in Fig. 1 mit II bezeichnete Stirnansicht einer ersten Ausführung, Fig. 3 einen Längsschnitt und Fig. 4 die in Fig. 3 mit IV bezeichnete Ansicht einer zweiten Ausführung sowie Fig. 5 einen Längsschnitt und Fig. 6 die in Fig. 5 mit VI bezeichnete Stirnansicht einer dritten Ausführung.
• Der Endbereich der im übrigen einen bekannten und daher nicht dargestellten Aufbau besitzenden Lenksäule ist in den Fig. 1 und 2 mit 1 bezeichnet. Er trägt das durch Zähne, die parallel zur gemeinsamen Achse 2 von Lenksäule 1 und Lenkrad 3 nebst Lenkradnabe 4 ausgerichtet sind, gebildete Profil 5, das formschlüssig zusammenwirkt mit dem Gegenprofil 6, mit dem der Mitnehmer 7 den Endbereich 1 aufnimmt. Zwischen dem Mitnehmer 7 einerseits und dem Endbereich 1 anderer-seits besteht also in Umfangsrichtung, d.h. in Drehrichtung des Lenkrads 3, eine formschlüssige Kraftübertragung, wie sie für die Übertragung der vom Fahrer gegebenen Lenkbefehle an das Lenkgetriebe erforderlich ist.
• Demgegenüber ist das Durchgangsloch für den Lenksäulen-Endbereich 1 in der Lenkradnabe 4 ohne Profil ausgeführt. Vor Anziehen der Mutter 8, die den Gegenkonus 9 der Lenkradnabe 4 gegen die konische Zone 10 des Lenksäulen-Endbereichs 1 verspannt, läßt sich also das Lenkrad 3 um die Achse 2 drehen.
• Diese Drehbewegung ist allerdings auf einen kleinen Winkelbereich beschränkt, da, wie aus Fig. 2 ersichtlich, sowohl der Mitnehmer 7 als auch die in der Lenkradnabe 4 vorgesehene Ausnehmung 11, in der der Mitnehmer 7 liegt, eine von der Rotationssymetrie bezüglich der Achse 2 abweichende Form besitzt. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel besitzen in der Ansicht nach Fig. 2 sowohl der Mitnehmer 7 als auch die Ausnehmung 11 gleiche Form, nämlich etwa die Form von geschlossenen U, aber zwischen den sich gegenüberstehenden Rändern von Mitnehmer 7 und Ausnehmung 11 ist ein geringes Spiel 12 gewahrt, innerhalb dessen die beschriebene Drehung des Lenkrads 3 um die Achse 2 möglich ist.
• Diese Relativdrehung wird formschlüssig beendet, wenn, wie bei 7 angedeutet, Kontakt zwischen den Ecken des Mitnehmers einerseits und Randpartien der Ausnehmung 11 auftritt.
• Tritt der beschriebene Kontakt während des Betriebs des mit dieser Lenkeinrichtung ausgerüsteten Fahrzeugs auf, beispielsweise durch Aufbringen eines sehr großen Drehmoments auf das Lenkrad und damit Aufheben der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Lenkrad und Lenksäule, ergibt sich also wiederum eine formschlüssige Verbindung zwischen den genannten beiden Teilen.
• Die gleichen Eigenschaften wie das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung bietet die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4. Der Mitnehmer 30 besitzt, wie Fig. 4 zeigt, ein Außenprofil 31 nach Art eines rotationssymmetrischen Sechskants, dem unter Bildung des Spiels 32 das Gegenprofil 33 in der Lenkradnabe 34 gegenübersteht; auch hierbei handelt es sich um ein rotationssymmetrisches -Profil, das gleichsam sechs Ausnehmungen besitzt. Mit seinem Innenprofil 35 ist der Mitnehmer 30 auf das Gegenprofil 36 des Endbereichs 37 der Lenksäule formschlüssig aufgesetzt; ferner besitzt der Mitnehmer 30 die beiden konischen Bereiche 38 und 39, die unter der Wirkung der Kraft der Mutter 40 kraftschlüssige Verbindungen mit den konischen Bereichen 41 und 42 von Lenksäulenendbereich 37 bzw. Radnabe 34 herstellen. Bei dieser Konstruktion ist also die in der Lenkradnabe 34 vorgesehene Ausnehmung 43 zur Aufnahme des Mitnehmers 30 auf der der Mutter 40 abgekehrten Seite der Lenkradnabe 34 vorgesehen, so daß sie auch bei Verwendung einer einen relativ kleinen Außendurchmesser besitzenden Mutter 40 abgedeckt ist.
• Diese Konstruktion bietet den Vorteil, daß der Mitnehmer 30 mittels des Schleifrings 44 am Lenkrad vormontiert sein kann.
• Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im Gegensatz zu den beschriebenen Ausführungen eine stufenweise Feinjustierung der Ausrichtung des Lenkrads ermöglicht, zeigen die Fig. 5 und 6. Dabei ist in der Stirnansicht der Fig. 6 auf die Darstellung der Befestigungsmutter verzichtet.
• In eine der Mutter 50 zugekehrte Ausnehmung 51 in der Lenkradnabe 52 ist ein Mitnehmer 53 eingesetzt, der, wie Fig. 6 zeigt, ein äußeres rotationssymmetrisches Sechskantprofil 54 mit demgemäß sechs Vorsprüngen bzw. Zähnen besitzt.
• Dieses Profil wird bündig von einem entsprechenden Gegenprofil 55 der Ausnehmung 51 aufgenommen, so daß hier kein Spiel vorliegt. Allerdings sind die Verhältnisse so gewählt, daß sich vor Aufschrauben der Mutter 50 der Mitnehmer 53 aus der Ausnehmung 51 herausheben läßt. Der Mitnehmer 53 besitzt ferner ein Innenprofil 56 mit erheblich größerer Zähnezahl, das mit dem die gleiche Zähne-bzw. Vorsprungszahl aufweisenden Längsprofil 57 des Lenksäulen-Endbereichs 58 formschlüssig zusammenwirkt.
• Nimmt man in dem betrachteten Fall eines äußeren Sechskantprofils 54 ferner an, daß die Profile 56 und 57 jeweils vierzig Zähne bzw. Vorsprünge aufweisen, so ergibt sich bei optimaler Ausrichtung des Mitnehmers 53 in Umfangsrichtung relativ zum Lenksäulen-Endbereich 58 ein Winkelfehler von 3600: 40 = 90 oder, bei Berücksichtigung von Rechts- und Linksverlagerung, von 4,50. Jeder schrittweisen Änderung der in Umfangsrichtung betrachteten Relativlage von Mitnehmer 53 und Lenkradnabe 52, bei sechs Zähnen oder Vorsprüngen also 600, entsprechen 40: 6 = 6,66 Zähne der Profile 56 und 57. Damit bedeutet eine Änderung der Relativlage zwischen Mitnehmer 53 und Lenkradnabe 52 also bezüglich der Profile 56 und 57 eine Korrektur um 0,66 Zähne, d.h. um knapp 30, so daß der verbleibende maximale Winkelfehler etwa 1,50 beträgt. Eine Lenkradschrägstellung dieser Größe macht sich aber optisch nicht mehr bemerkbar.
• Durch Vergrößerung der Zahl der Zähne oder Vorsprünge des Außenprofils 54 läßt sich die Einstellgenauigkeit noch vergrößern.
• Grundsätzlich kann man auch hier die Ausnehmung 51 auf der der Mutter abgekehrten Seite der Nabe vorsehen.
• Während also die beiden zuerst beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung eine kontinuierliche Feineinstellung der Ausrichtung des Lenkrads ermöglichen, ist bei der anhand der Fig. 5 und 6 erläuterten Erfindung eine dauernde formschlüssige Übertragung der Lenkkräfte gewährleistet.
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Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE f 0 Anordnung zur Befestigung der Nabe eines Lenkrads auf dem Endbereich einer Lenksäule, der in Umfangsrichtung mit einem Profil versehen ist, unter Verwendung eines Gegenprofils sowie einer auf den Endbereich aufgeschraubten, das Abziehen der Nabe von dem Endbereich verhindernden Mutter, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenprofil (6) an einem zusätzlich zur Nabe (4) vorhandenen, von dem Endbereich (1) durchsetzten Mitnehmer (7) vorgesehen ist, der in eine Ausnehmung (11) der Nabe (4) in axialer Richtung mittels der Mutter (8) eingespanrXt ist, dagegen in der Ebene der Nabe (4) ebenso wie die Ausnehmung (11) eine derart von der Rotationssymmetrie bezüglich der Nabenachse (2) abweichende Form besitzt, daß vor Anziehen der Mutter (8) nur begrenzte Drehbewegungen des Lenkrads (3) relativ zu dem auf den Endbereich (1) aufgezogenen Mitnehmer (7) möglich sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (7) die gleiche Form wie die Ausnehmung (11) besitzt, aber von dieser mit Spiel (12) aufgenommen ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mitnehmer (7) und Ausnehmung (11) die Form von geschlossenen U besitzen.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mitnehmer (30) und Ausnehmung (43) die Form eines rotationssymmetrischen Mehrkantprofils (31, 33) besitzen.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (11) der Nabe (4)- auf der der Mutter (8) zugekehrten Seite der Nabe (4) liegt und diese mit einem Gegenkonus (9) auf einer konischen Zone (10) des Endbereichs (1) aufsitzt.
6. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (43) der Nabe (34) auf der der Mutter (40) abgekehrten Seite der Nabe (34) liegt und der Mitnehmer (30) mit einem Innenkonus (38) auf einer konischen Zone (41) des Endbereichs (37), dagegen mit einem Außenkonus (39) auf einer konischen Zone (35) der Ausnehmung (43) aufliegt.
7. 7. Anordnung zur Befestigung der Nabe eines Lenkrads auf dem Endbereich einer Lenksäule, der in Umfangsrichtung mit einem Profil versehen ist, unter Verwendung eines Gegenprofils sowie einer auf den Endbereich aufgeschraubten, das Abziehen der Nabe von dem Endbereich verhindernden Mutter, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenprofil (56) an einem zusätzlich zur Nabe (52) vorhandenen, von dem Endbereich (58) durchsetzten Mitnehmer (53) vorgesehen ist, der in einer Ausnehmung (51) der Nabe (52) in axialer Richtung mittels der Mutter (50) eingespannt ist und auf seinem äußeren Umfang ein weiteres Profil (54) trägt, das mit einem in der Ausnehmung (51) vorgesehenen weiteren Gegenprofil (55) in drehfestem Eingriff steht, wobei Profile (54,56) und Gegenprofile (55,57) rotationssymmetrisch Vorsprünge bilden und die An zahlen der Vorsprünge von Profil (56) und Gegenprofil (57) einerseits sowie von weiterem Profil (54) und weiterem Gegenprofil (55) andererseits unterschiedç lich und nicht ganzzahlig durcheinander teilbar sind.