DE3624473A1 - Laengenveraenderbare lenkspindel fuer lenkvorrichtungen bei kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine längenveränderbare Lenkspindel für Lenkvorrichtungen bei Kraftfahrzeugen, welche mindestens zwei koaxial angeordnete von der Kreisform abweichende Profile aufweist, wobei mindestens eines dieser Profile als Rohrstücke ausgebildet ist, in welches das andere Profil mit seinem Endstück eingeschoben und in diesem verschiebbar gelagert, jedoch zur Übertragung eines Drehmomentes formschlüssig gefaßt ist, wobei die äußere Umfangskontur des inneren Profils und die innere Umfangskontur des äußeren Profils zumindest abschnittweise zueinander korrespondierend ausgebildet sind und zwischen den miteinander gepaarten Abschnitte der Profile eine deren axiale Verschiebung begünstigende, aus makromolekularem Material gefertigte Gleithülse angeordnet und mit einem der Profile fest verbunden ist.

Wellen dieser Art sind bekannt (GB-PS 13 28 200, GB-PS 15 42 127). Es gibt Kraftfahrzeugkonstruktionen, bei welchen solche Wellen als Lenkspindeln verwendet werden. Dabei ist das eine Profil der Lenkspindel am Fahrzeugaufbau, beispielsweise an der Spritzwand, gelagert, das andere Profil am Achsschemel des Fahrzeuges. Bei der Fertigmontage des Kraftfahrzeuges werden diese beiden Teile zusammengefügt. Beim betriebsmäßigen Einsatz bewegen sich diese Teile der Lenkspindel axial gegeneinander, da der Achsschemel einerseits und der Fahrzeugaufbau andererseits eine Relativbewegung gegeneinander ausführen. Damit nun diese Lenkspindel bzw. die die Lenkspindel bildenden Profile ohne besonderen Aufwand und ohne Zuhilfenahme spezieller Werkzeuge bei der Fertigmontage zusammengefügt werden können und damit die so zusammengefügten Teile beim betriebsmäßigen Einsatz sich ohne besondere Reibungsverluste relativ zueinander bewegen können, muß zwischen diesen gepaarten Teilen ein wenn auch geringes Spiel vorhanden sein. Dieses Spiel beeinträchtigt jedoch den Lenkkomfort.

Dies ist auch der Fall bei der aus der US-Patentschrift 22 72 900 bekanntgewordenen schwinungsgedämpften Lenksäule.

Der Achszapfen des Lenkgetriebes und der Achszapfen der Lenksäule sind in einem Verbindungsstück gehalten. Dieses Verbindungsstück besteht aus einem Rohr mit einem im Durchmesser verjüngten Mittelteil. Endseitig stecken in diesem Rohr Gummimuffen, die an ihrer Außenseite mit Metallhülsen fest verbunden sind. Die Innenseiten der Gummimuffen sind profiliert ausgebildet und mit einem Gewebe überzogen und beschichtet, das mit einem Schmiermittel getränkt ist. Von dieser Gummimuffe aufgenommen ist eine Buchse, deren äußere Oberfläche korrespondierend zur Profilierung der Innenseite der Gummimuffe ausgebildet ist. Die Buchse ist axial in der Gummimuffe verschiebbar, jedoch gegen Verdrehen durch die Art der Profilierung der miteinander gepaarten Flächen gesichert. In der Buchse stecken die Achszapfen und sind hier durch eine Keilnut gesichert. Damit diese axiale Beweglichkeit tatsächlich gegeben ist, muß zwischen der Außenseite der Buchse und der Innenseite der Muffe notwendigerweise ein gewisses, wenn auch kleines Spiel vorhanden sein. Dieses Spiel muß hier bei dieser vorbekannten Konstruktion darüberhinaus bei beiden Hülsen vorhanden sein, also an beiden Enden des schwingungsdämpfenden Zwischengliedes. Ein solches Spiel jedoch beeinträchtigt den Lenkkomfort und es ist nicht erkennbar, wie hier dieses Problem überhaupt gelöst werden kann.

Aus der US-Patentschrift 27 72 104 ist ein elastisches Gelenk bekannt mit einer inneren Hülse, einer äußeren Hülse und einer dazwischenliegenden gummielastischen Muffe. Die unbelastete Muffe hat eine äußere profilierte Oberfläche, wobei hier an der Außenseite die erwähnte Profilierung sowohl längs- wie auch querverlaufen kann und durch Stege oder Vorsprünge ausgebildet sein kann. Werden die gelenkbildenden Teile zusammengefügt, so wird die äußere Profilierung dabei so extrem verformt, daß sich die äußere Oberfläche der gummielastischen Muffe glättet, wodurch die miteinander verbundenen Teile fest verspannt sind, so daß sie sich weder in axialer Richtung noch in Umfangsrichtung gegeneinander bewegen können.

Die Lenkspindel für Kraftfahrzeuge hingegen ist längenveränderbar, wobei hier zwei ineinandergeführte Profile vorhanden sind, welche profilierte Querschnitte haben und zwischen welchen eine Gleithülse vorhanden ist. Diese Gleithülse hat die leichte Verschiebbarkeit der beiden profilierten Wellen gegeneinander zu gewährleisten. Diese Verschiebbarkeit der die Lenkspindel bildenden Teile gegeneinander hat mehrere Aufgaben zu erfüllen. Im Kollisionsfall soll sich die Lenkspindel verkürzen und nicht in den Fahrgastraum dringen; ein und dieselbe Lenkspindel soll für verschiedene Kraffahrzeugmodelle geeignet sein; auch bei der Montage der Lenkspindel ist es wichtig, daß die die Lenkspindel bildenden Teile gegeneinander verschiebbar sind. Trotz dieser die axiale Verschiebbarkeit ermöglichende Gleithülse, die aus einem Material mit geringen Reigungswerten gefertigt ist, ist zwischen den gepaarten Teilen, insbesondere zwischen der Gleithülse einerseits und der äußeren Hohlwelle andererseits ein wenn auch geringes Spiel vorhanden, das den Lenkkomfort beeinträchtigt. Diese Beeinträchtigung ist durch das erwähnte Spiel zwischen den Teilen bedingt. Bei der Betätigung des Lenkrades dreht sich das Lenkrad wenige Bogengrade praktisch leer durch, bis am Lenkrad ein Widerstand fühlbar wird. Das ist unerwünscht. Vielmehr wird erwartet und gefordert, daß bei jeder Betätigung des Lenkrades unabhängig vom Betätigungsweg und unabhängig von der Betätigungsrichtung ein Lenkwiderstand empfunden wird. Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine längenveränderbare Lenkspindel dahingehend zu verbessern, daß dieses notwendigerweise vorhandene Spiel von dem die Lenkung betätigenden Fahrzeuglenker nicht mehr empfunden wird, was vorschlagsgemäß dadurch gelingt, daß die Gleithülse an der Seite, die dem relativ zu ihr verschiebbaren Profil unmittelbar gegenüberliegt, paarweise und mit Abstand voneinander angeordnete, sich in Längsrichtung der Gleithülse erstreckende, lippenartige Leisten aufweist, welche in einen zwischen den gepaarten Teilen ausgesparten, in Achsrichtung der Welle sich erstreckenden Freiraum ragen und an dessen Wandung unter Verformung anliegen. Außer der dadurch erzielten Verbesserung des Lenkkomforts schafft der erfindungsgemäße Vorschlag auch eine Möglichkeit für eine einfache und spielfreie Höhen- und/oder Längsverstellung des Lenkrades, so daß auf die bislang verwendeten teueren Profilverzahnungen verzichtet werden kann.

Die raidal abstehenden, lippenartigen Leisten, die bei der Montage der Teile verformt werden, sie werden umgebogen, wirken wie langgestreckte Blattfedern und zwar auf Grund der paarweisen Anordnung in beiden Drehrichtungen des Lenkrades. Dadurch wird das zwischen den gepaarten Teilen vorhandene Spiel zwar nicht verkleinert, jedoch beim betriebsmäßigen Einsatz der Lenksäule wird dieses vorhandene Spiel nicht mehr als solches vom Lenker empfunden, diese als Federn wirkenden und bei ordnungsgemäßer Montage elastisch verformten Leisten gleichen sozusagen dieses Spiel aus, auch werden durch die elastische Verformung der Leisten die Schwingungen in Längs- und Querrichtung gedämpft.

In diesem Zusammenhang ist auch auf eine bekanntgewordene, mehrteilige Schutzvorrichtung an Gelenkwellen für landwirtschaftliche Maschinen hinzuweisen, wie sie in der deutschen Auslegeschrift 29 25 398 bzw. in der dazu inhaltsgleichen US-Patentschrift 43 26 392 beschrieben und gezeigt ist. Die erwähnte Gelenkwelle wird bei landwirtschaftlichen Maschinen verwendet, die sehr rauhen Betriebsbedingungen unterworfen sind. Um Unfälle zu vermeiden, ist die Gelenkwelle mit einer mehrteiligen Schutzvorrichtung umhüllt bzw. liegt die Gelenkwelle in dieser mehrteiligen Schutzvorrichtung. Diese Schutzvorrichtung besteht aus zwei ineinander verschiebbaren zylinderischen Rohren, die kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Für diesen kraftschlüssigen Verbund sind am äußeren Umfang des inneren im Querschnitt kreisrunden Schutzrohres gleichmäßig verteilt elastische Bremslaschen vorgesehen, die ausgehend vom Außenumfang des inneren Schutzrohres in zueinander entgegengesetzter Umfangsrichtung auf die Innenseite des äußeren Schutzrohres hin verlaufen und an diesem abgestützt sind. Dadurch werden auch gegenüber anderen bekannten Schutzvorrichtungen dieser Art die die Schutzvorrichtung bildenden beiden Rohre zentrisch zueinander gehalten. Da ferner diese Laschen mit Linienberührung am äußeren Schutzrohr anliegen und durch die zentrische Ausrichtung der beiden Schutzrohre auch keine großflächige Berührung auftritt, wird die kraftschlüssige Verbindung der beiden, die Schutzvorrichtung bildenden Rohre, weniger vom Schmutz beeinträchtigt. Als Verdrehsicherung reicht der Anschluß eines Rohres an einer Haltekette aus, da das andere Schutzrohr über den Kraftschluß festgehalten ist. Diese vorbekannte Schutzvorrichtung an Gelenkwellen für landwirtschaftliche Maschinen vermag jedoch die erfindungsgemäße Lösung nicht nahezulegen, noch sie vorwegzunehmen, da kreisrunde und ausschließlich kraftschlüssig miteinander verbundene Rohre für eine Lenkspindel völlig ungeeignet sind; darüberhinaus geht es bei solchen Lenkspindeln auch nicht darum, irgendwelche Funktionsbeeinträchtigungen durch Verschmutzungen hintanzuhalten, noch weniger darum, die beiden, die Längsspindel bildenden Profile zueinander zu zentrieren. Aus all diesen Gründen vermag diese vorbekannte, mehrteilige Schutzvorrichtung an Gelenkwellen für landwirtschaftliche Maschinen die beanspruchte Erfindung weder vorwegzunehmen noch nahezulegen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Lenkspindel in Ansicht und

Fig. 2 im Schnitt;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Lenkspindel gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Gleithülse und

Fig. 5 eine Seitenansicht derselben;

die Fig. 6 und 7 veranschaulichen Querschnitte von Lenkspindeln, deren Profile gegenüber jenen nach den Fig. 1 bis 3 eine andere Querschnittsform aufweisen.

Die Lenkspindel nach den Fig. 1 bis 3 besteht aus einem ersten Profil 1 mit vollem Querschnitt, das an seinem einen Ende ein Formstück 3 trägt, an welchem andere, hier für die Erfindung nicht wesentliche Teile der Lenkvorrichtung befestigt werden. Das stabartige Profil 1 ist aus vollem Material gewalzt, kaltfließgepreßt oder gezogen und sein Querschnitt ist aus Fig. 3 ersichtlich. Dieser Querschnitt zeigt abgerundete Eckbereiche, zwischen welchen eingepreßte Rillen 5 liegen, wobei Ecken und Rillen stetig ineinander übergehen.

Das zweite Profil 2, das an seinem Ende ebenfalls ein Gelenkstück 6 trägt, ist als Rohr ausgebildet und hinsichtlich seiner aus Fig. 3 ersichtlichen Querschnittsform in etwa korrespondierend zum ersterwähnten Profil 1 gestaltet, insofern, als auch das Hohlprofil abegrundete Eckbereiche und dazwischen eingedrückte Rillen aufweist. Die inneren Abmessungen des äußeren Profils 2 und die äußeren Abmessungen des inneren Profils 1 sind so unterschiedlich, daß zwischen beiden Teilen ein nicht unerhebliches Spiel vorhanden ist. Zur Überbrückung dieses Spieles und zur Begünstigung der Gleitfähigkeit der Teile relativ zueinander ist nun am inneren Profil 1 eine aus einem geeigneten Kunststoffmaterial mit geringem Reibungskoeffizienten gefertigte Gleithülse 7 befestigt, die hinsichtlich ihrer Umfangskontur derjenigen des sie tragenden Profils 1 entspricht. Die Wandstärke s dieser Gleithülse 7 ist so bemessen, daß sie das erwähnte Spiel zwischen den gepaarten Profilen 1 und 2 überbrückt, wobei die vom Profilstück 1 getragene und mit diesem verbundene Hülse 7 nur abschnittsweise an der Wandung des äußeren Profiles 2 anliegt, so daß hier Freiräume 8 zwischen der Außenwand der Hülse und der Innenwandung des äußeren Profiles 2 ausgespart bleiben. Die Wandstärke s der Gleithülse ist ferner so bemessen, daß kein größerer in radialer Richtung wirkender Druck durch das aufnehmende Profil auf sie ausgeübt wird. Die hier eingesetzte Gleithülse 7, dargestellt in den Fig. 4 und 5 im Querschnitt und Seitensicht, besitzt an diametral liegenden Stellen paarweise angeordnete, lippenartige Leisten 9, die sich in Achsrichtung der Hülse und über deren Länge L erstrecken und deren Stirnseiten 10 abgeschrägt sind. Die in radialer Richtung der Hülse 7 gemessene Höhe h dieser Leisten 9 ist etwas größer als die Höhe des von der Außenwandung der Hülse 7 und der Innenwandung des äußeren Profils 2 ausgesparten Freiraumes 8, so daß, wenn das Profil 1 mit der Hülse 7 in das hohle Profil 2 eingefügt wird, diese lippenartigen Leisten 9 sich verformen (Fig. 3) und so eine gleichsam in beiden Drehrichtungen (Pfeil 11) wirksame Feder bilden, die bewirkt, daß die die Lenkung betätigende Person nicht mehr die Empfindung hat, daß zwischen den hier gepaarten und zusammengefügten Teile ein Spiel vorhanden ist. Die Wandstärke s der Gleithülse 7 ist so bemessen, daß sie das zwischen den Profilen 1 und 2 vorhandene Spiel zwar überbrückt, ohne jedoch dadurch in radialer Richtung beansprucht zu sein, es muß ja gewährleistet sein, daß die ineinandergefügten Profile 1 und 2 ohne besonderen Kraftaufwand und ohne besondere Reibungsverluste gegeneinander bewegt werden können.

Der geschilderte Effekt wird noch dadurch verbessert, daß vor dem Zusammenfügen der Profile 1 und 2 zwischen zwei ein Paar bildenden Leisten 9 eine Schnur 12 aus dauerelastischem Material, beispielsweise eine Gummischnur, mit vollem Querschnitt eingefügt wird. Dank der stirnseitigen Abschrägungen 10 der Leisten 9 kann diese zusammen mit dem sie tragenden Profil ohne besonderen Aufwand und ohne Zuhilfenahme besonderer Werkzeuge eingesetzt werden. Der Querschnitt dieser Gummischnur 12 wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß er etwa größer ist als der Abstand der ein Paar bildenden Leisten 9, wenn diese unbelastet sind (Fig. 4), so daß die zwischen diese unbelasteten Leisten 9 eingefügte Gummischnur klemmend gehalten wird.

Die Erfindung ist nicht auf die in der Fig. 3 gezeigte Profilform beschränkt. So zeigt Fig. 6 eine andere Querschnittsform, wobei auch hier die Gleithülse 7 auf dem aufgenommenen Teil 1 angeordnet ist.

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsvariante. Hier sind die paarweise vorgesehenen Leisten 9 an der Innenseite einer Gleithülse 7 angeordnet und die Gleithülse selbst ist mit der Innenwand des hohlen Profiles 2 verbunden. Auch eine solche Anordnung ist denkbar und erfüllt den angestrebten Zweck, wenngleich den beiden erstbeschriebenen Ausführungsformen - Verbindung der Hülse 7 mit dem aufzunehmenden Profil 1 - der Vorzug eingeräumt werden wird, bedingt durch die leichtere Montage.

Vorstehend wurde die Erfindung anhand einer Lenkspindel für eine Lenkvorrichtung bei Kraftfahrzeugen erläutert. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt, sie ist überall dort zweckmäßigerweise einzusetzen, wo eine längenveränderbare Welle, also eine Teleskopwelle, ein möglichst geringes Spiel besitzen soll.

Wenn ferner in den besprochenen Ausführungsbeispielen das stabartige Profil 1 mit jeweils vollem Querschnitt dargestellt worden ist, so sei hier vermerkt, daß es grundsätzlich möglich ist, für dieses Profil 1 ein Hohlprofil zu verwenden, vor allem dann, wenn die Welle eine große Abmessung besitzt, beispielsweise bei Lenkvorrichtungen für große Lastkraftfahrzeuge. In der Wand der Gleithülse 7 können Vertiefungen vorgesehen sein oder auch Perforierungen oder Durchbrechungen, in welche vor dem Zusammenfügen der Teile Schmiermittel und/oder Korrosionsschutzmittel eingebracht werden. Darüberhinaus ist es möglich, die Querschnittsformen der Teile so zu gestalten, daß die Teile nur in einer vorher bestimmten Radialpositionierung zusammengefügt werden können. Für diesen Zweck kann auch die Gleithülse herangezogen werden, indem deren Wandstärke, in Umfangsrichtung gesehen, unterschiedliche Stärken aufweist.

Wurde vorstehend darauf hingewiesen, daß der angestrebte Effekt durch die Einlage einer Gummischnur 12 zwischen den lippenartigen Leisten 9 verbessert wird, so sei ergänzend erwähnt, daß anstelle einer solchen Gummischnur mit vollem Querschnittsprofil eine Federstahlleiste mit U-förmigen, S-förmigen oder beispielsweise ω-förmigen Querschnitt eingefügt werden kann. Auch können zwischen den beiden lippenartigen Leisten eine oder mehrere Querstege vorhanden sein, welchen Öffnungen in der Federstahlleiste entsprechen, wobei die Querstege und die ihnen entsprechenden Öffnungen der Federleiste den sicheren Halt der eingelegten Federleiste verbürgen. Es ist aber auch möglich, nur im Endbereich der Leisten 9 je einen Quersteg anzuordnen, so daß diese Leisten 9 und die endseitigen Querstege eine Art rinnenartigen Trog bilden, in welchen die Federleiste eingelegt werden kann.

Claims (11)

1. Längenveränderbare Lenkspindel für Lenkvorrichtungen bei Kraftfahrzeugen, welche mindestens zwei koaxial angeordnete von der Kreisform abweichende Profile aufweist, wobei mindestens eines dieser Profile als Rohrstück ausgebildet ist, in welches das andere Profil mit seinem Endstück eingeschoben und in diesem verschiebbar gelagert, jedoch zur Übertragung eines Drehmomentes formschlüssig gefaßt ist, wobei die äußere Umfangskontur des inneren Profils und die innere Umfangskontur des äußeren Profils zumindest abschnittweise zueinander korrespondierend ausgebildet sind und zwischen den miteinander gepaarten Abschnitte der Profile eine deren axiale Verschiebung begünstigende, aus makromolekularem Material gefertigte Gleithülse angeordnet und mit einem der Profile fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleithülse (7) an der Seite, die dem relativ zu ihr axial verschiebbaren Profil (1, 2) unmittelbar gegenüberliegt, paarweise und mit Abstand voneinander angeordnete, sich in Längsrichtung der Gleithülse (7) erstreckende, lippenartige Leisten (9) aufweist, welche in einem zwischen den gepaarten Teilen (1, 2) ausgesparten, in Achsrichtung der Welle sich erstreckenden Freiraum (8) ragen und an dessen Wandung unter Verformung anliegen.

2. Längenveränderbare Lenkspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lippenartigen Leisten (9) an der Außenseite der Gleithülse (7) angeordnet sind (Fig. 1-5).

3. Längenveränderbare Lenkspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lippenartigen Leisten (9) an der Innenseite der Gleithülse (7) andgeordnet sind (Fig. 7).

4. Längenveränderbare Lenkspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren Stellen der Umfangskontur der Gleithülse (7) paarweise angeordnete Leisten (9) vorgesehen sind (Fig. 4).

5. Längenveränderbare Lenkspindel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise angeordneten Leisten (9) an diametralen Stellen der Gleithülse (7) vorgesehen sind (Fig. 4).

6. Längenveränderbare Lenkspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei, ein Paar bildenden Leisten (9) eine aus dauer- elastischem Material bestehende Einlage, beispielsweise eine Gummischnur (12) oder eine Federleiste angeordnet ist.

7. Längenveränderbare Lenkspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Enden (10) der Leisten (9) abgeschrägt sind (Fig. 5).

8. Längenveränderbare Lenkspindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Gummischnur (12) um ein geringes Maß größer ist als der Abstand zweier ein Paar bildender Leisten (9), so daß die Leisten (9) die zwischen ihnen angeordnete gummielastische Schnur klemmend fassen.

9. Längenveränderbare Lenkspindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Endbereich der Leisten (9) Querstege vorgesehen sind, die zusammen mit den Leisten (9) eine trogartige Rinne bilden, in welche eine Federleiste einlegbar ist.

10. Längenveränderbare Lenkspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleithülse (7) über ihren Umfang gesehen unterschiedliche Wandstärken (s) aufweist (Fig. 3).

11. Längenveränderbare Lenkspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung der Gleithülse (7) Vertiefungen oder Perforierungen vorgesehen sind, in welchen Schmiermittel oder Korrosionsschutzmittel eingebracht sind.