DE3930372A1 - Hydropneumatisches verstellelement - Google Patents
Hydropneumatisches verstellelementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydropneumatisches Verstellelement zur
Verstellung eines mit einer Lenksäule verbundenen Lenkrades bei
einem Kraftfahrzeug entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es wurde vorgeschlagen, ein solches hydropneumatisches Verstell
element mit hydraulischer Blockierung außerhalb der Lenksäule an
zuordnen. Das Anbringen an der Lenksäule erfordert einen hohen
Bauaufwand, wobei die Verstelleinrichtung seitlich an der Lenk
säule absteht. Eine solche, wenig formschöne Befestigung erfor
dert wegen der seitlich exponierten Lage an der Lenksäule eine
spezielle Abdeckung, damit die Verletzungsgefahr bei einem Unfall
vermindert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein hydropneuma
tisches Verstellelement zur Verstellung eines mit einer Lenksäule
verbundenen Lenkrades bei einem Kraftfahrzeug so einzubauen, daß
seitlich keine vorstehenden Teile gebildet werden, wobei sowohl
die auf das Lenkrad einwirkenden axialen Kräfte als auch die
Lenkkräfte bzw. -momente vom Verstellelement übertragen werden.
Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung dadurch gelöst, daß
die Lenksäule ein mit dem Lenkrad verbundenes Innenrohr aufweist,
welches drehfest - aber axial verschiebbar - mit dem hydropneuma
tischen Verstellelement verbunden ist und das kolbenstangenferne
Ende des Zylinders in einem karosseriefesten Lager angeordnet
ist. Dadurch wird das hydropneumatische Verstellelement in die
Lenksäule integriert, steht also nicht seitlich ab und ermöglicht
gleichzeitig die Übertragung der auf das Lenkrad einwirkenden
Kräfte. Die auf die Lenksäule ausgeübten Belastungen in Zug- und
Druckrichtung werden am karosseriefesten Lager aufgenommen.
Entsprechend weiteren Merkmalen der Erfindung ist zur drehfesten
- aber axial verschiebbaren - Verbindung mit dem hydropneumati
schen Verstellelement zwischen dem Innenrohr und dem Zylinder
mindestens eine Längsnut und ein darin eingreifender Vorsprung
angeordnet. Hierdurch wird ein einfaches axiales Verschieben zwi
schen dem Innenrohr und dem Zylinder des Verstellelementes ermög
licht, wobei zur Vermeidung von Spiel in Umfangsrichtung der Vor
sprung der Breite der Längsnut exakt anzupassen ist.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist das Innen
rohr zum Eingriff in auf dem Zylinder angeordnete Längsnuten an
seinem dem Lenkrad entgegengesetzten Ende mit einer Vorsprünge
aufweisenden Hülse versehen. Die Längsnuten auf dem Zylinder kön
nen entweder in die Zylinderaußenfläche eingearbeitet sein oder
es wird ein entsprechendes, diese Längsnuten aufweisendes Mantel
rohr auf dem Zylinder befestigt. Andererseits ist es ohne weite
res möglich, auch das Innenrohr mit in Längsrichtung verlaufenden
Vorsprüngen zu versehen und die entsprechenden Nuten im Zylinder
in axialer Richtung kurz zu halten. Es muß lediglich sicherge
stellt sein, daß über den gesamten möglichen Verstellweg die
drehfeste - aber axial verschiebbare - Verbindung zwischen dem
Innenrohr und dem Zylinder des Verstellelementes wirksam ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform wird erfindungsgemäß dadurch
erhalten, daß das Kolbenstangenende im Bereich der Lenkradbefe
stigung am Ende des Innenrohres befestigt ist und ein der Ventil
betätigung dienender Stößel in Lenkradmitte angeordnet ist. Durch
Niederdrücken dieses Stößels wird die Blockierung aufgehoben und
das Lenkrad kann in die gewünschte Position gebracht werden. Der
Druck auf den Stößel kann über einen Betätigungshebel erfolgen,
so daß nach Loslassen des Betätigungshebels das Ventil wieder
schließt und die Lenksäule in der gewünschten Position fixiert
ist. Die Befestigung des karosseriefesten Lagers erfolgt erfin
dungsgemäß auf einfache Weise dadurch, daß dieses in einem mit
der Karosserie fest verbundenen Außenrohr befestigt ist. Eine
vorteilhafte Ausführung wird dadurch geschaffen, daß dieses ka
rosseriefeste Lager axial fest auf einem zapfenförmigen Anschluß
teil des Zylinders angeordnet ist. Damit kann die Montage auf
einfache Weise dadurch erfolgen, daß die Lenksäule in das Außen
rohr eingeschoben wird und lediglich durch Anbringen eines Siche
rungsringes in einer Nut des zapfenförmigen Anschlußteiles fixiert
wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das
hydropneumatische Verstellelement eine bei Überlastung der Lenk
säule ansprechende Sicherheitseinrichtung auf. Dadurch wird er
reicht, daß bei zu starken, in Achsrichtung der Lenksäule auf das
Steuerrad einwirkenden Kräften die hydraulische Blockierung auf
gehoben wird und die Lenksäule in Kraftrichtung nachgeben kann.
Insbesondere bei Unfällen vermindert eine solche Sicherheitsein
richtung die Verletzungsgefahr.
Eine solche Sicherheitseinrichtung ist erfindungsgemäß durch eine
Berstscheibe gebildet, welche bei Überschreitung eines vorbestimm
ten Druckes in einem Hydraulikteilraum einen Durchlaß zu einem
Raum mit niedrigem Druck freigibt.
Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform für die Sicherheitsein
richtung des hydropneumatischen Verstellelementes wird erfindungs
gemäß dadurch erhalten, daß die Berstscheibe zwischen dem unte
ren, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Teilraum und einem gasge
füllten Raum angeordnet ist, wobei eine in einem Kolbenstangenan
satz vorgesehene Bohrung am Ende von der Berstscheibe abgesperrt
ist. Durch eine entsprechende Querschnittsbemessung der Bohrung
kann eine gedämpfte Einschubbewegung nach dem Ansprechen der Si
cherheitseinrichtung erzielt werden, so daß eine Energieabsorbtion
ermöglicht wird.
An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird
die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Lenksäule im Längsschnitt;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Lenksäule nach Fig. 1 gemäß
der Schnittlinie A-A;
Fig. 3 eine Ausführungsform eines in eine Lenksäule einbaubaren
hydropneumatischen Verstellelementes im Längsschnitt.
Die in Fig. 1 gezeigte Lenksäule 2 weist ein Innenrohr 3 auf,
welches am oberen Ende fest mit einem Steuerrad 1 verbunden ist.
Eine Kolbenstange 5 eines hydropneumatischen Verstellelementes 4
ist ebenfalls am oberen Ende im Innenrohr 3 im Bereich des Lenkra
des 1 befestigt. Ein Zylinder 6 des hydropneumatischen Verstell
elementes 4 ist drehfest - aber axial verschiebbar - zum Innen
rohr 3 angeordnet, wobei hierzu vorzugsweise der Zylinder 6 oder
eine mit dem Zylinder 6 fest verbundene Hülse mit Längsnuten 18
versehen ist, während eine mit dem Innenrohr 3 verbundene Hül
se 16 in diese Längsnuten 18 eingreifende Vorsprünge 17 aufweist,
wie dies insbesondere die Fig. 2 zeigt. Zur Aufnahme der aus In
nenrohr 3, hydropneumatischem Verstellelement 4 und Lenkrad 1 be
stehenden Lenksäule 2 ist ein Außenrohr 7 vorgesehen, welches an
karosseriefesten Teilen 8 und 9 befestigt ist. Eine im Außenrohr 7
am oberen Ende befestigte Lagerbuchse 10 führt das Innenrohr 3,
während ein karosseriefestes Lager 11 am unteren Ende im Außen
rohr 7 befestigt ist. Ein mit dem Zylinder 6 am unteren Ende ver
bundenes zapfenförmiges Anschlußteil 12 greift in das karosserie
feste Lager 11 ein und besitzt zur axial festen Verbindung des An
schlußteiles 12 mit dem karosseriefesten Lager 11 eine Nut 13, in
welche ein Sicherungsring 14 eingreift. Somit werden Axialkräfte
vom Zylinder 6 über das Lager 11 vom Außenrohr 7 aufgenommen. Ein
Stößel 15, der in der Mitte des Steuerrades 1 mündet, dient zur
Betätigung eines im hydropneumatischen Verstellelement 4 angeord
neten Ventiles. Die Betätigung des Stößels 15 kann beispielsweise
über einen nicht eingezeichneten Betätigungshebel erfolgen, da
üblicherweise in der Mitte des Steuerrades 1 die Betätigungsein
richtung für das Signalhorn vorgesehen ist.
In Fig. 3 ist ein Verstellelement 4 gezeigt, welches beispiels
weise in einer Lenksäule nach Fig. 1 anwendbar ist. Hierzu ist
entweder der Zylinder 6 mit Längsnuten versehen oder er ist dreh
fest mit einer nicht eingezeichneten Hülse verbunden, die die
Längsnuten aufweist. Am oberen Ende des Zylinders 6 ist eine Füh
rung und Dichtung für die Kolbenstange 5 vorgesehen. Der Innen
raum des Zylinders 6 weist einen mit Hydraulikflüssigkeit gefüll
ten Raum auf, der durch einen mit der Kolbenstange 5 verbundenen
Kolben 19 in zwei Teilräume 20 und 21 unterteilt wird. In den
oberen Teilraum 20 mündet ein im Kolben befindlicher Überströmka
nal 22, während dem unteren Teilraum 21 der Überströmkanal 23 zu
geordnet ist. über einen durch den Stößel 15 betätigbaren Ventil
stift 24 sind die beiden Überströmkanäle 22 und 23 und damit die
Teilräume 20 und 21 miteinander verbindbar. In der eingezeichne
ten Position des Ventilstiftes 24 ist das Verstellelement 4 hy
draulisch blockiert, da das geschlossene Ventil keine Verbindung
zwischen den Überströmkanälen 22 und 23 ermöglicht. Am unteren
Ende des Kolbens 19 ist ferner ein Kolbenstangenansatz 25 vorge
sehen, der eine den unteren Teilraum 21 begrenzende Trennwand ab
dichtend durchdringt und in einen Federraum 29 einfährt. Dieser
Kolbenstangenansatz 25 ist mit einer Längsbohrung 26 versehen, an
deren Ende eine Berstscheibe 27 mittels einer Befestigungsmut
ter 28 befestigt ist. Statt des gasgefüllten Federraumes 29 kann
ein druckloser Raum vorgesehen sein, so daß keinerlei Ausschub
kraft auf die Kolbenstange bei geöffnetem Ventilstift 24 ausge
übt wird. Die am Ende der Bohrung 26 befestigte Berstscheibe 27
ist so ausgelegt, daß diese ab einer vorbestimmten Druckdifferenz
zwischen dem flüssigkeitsgefüllten unteren Teilraum 21 und dem
Raum 29 diese zu Bruch geht und dadurch die Blockierwirkung des
Verstellelementes aufgehoben wird, so daß bei hohen Axialkräften
die Lenksäule axial einfährt und beispielsweise bei einem Unfall
zur Energieabsorbtion beträgt.
Die übliche Verstellung erfolgt dadurch, daß über einen Betätigungs
hebel der Stößel 15 und damit der Ventilstift 24 eingeschoben
wird, so daß eine Verbindung zwischen dem oberen Teilraum 20 und
dem unteren Teilraum 21 entsteht. In einem vorbestimmten Bereich
kann nun die Lenksäule 2 und damit das Steuerrad 1 axial verscho
ben werden, bis die gewünschte Position erreicht ist. Durch Los
lassen des Betätigungshebels wird durch die Kraft einer Feder der
Ventilstift 24 wieder in die eingezeichnete Position gedrückt, so
daß die eingestellte Position des Steuerrades fixiert wird. Be
dingt durch die axiale Fixierung des Zylinders 6 im Außenrohr 7
mittels des karosseriefesten Lagers 11 wird das zapfenförmige An
schlußteil 12, an welchem sich die Lenkungsteile anschließen,
nicht axial verstellt. Somit findet bei der Verstellbewegung le
diglich eine Relativbewegung zwischen dem Innenrohr 3 und dem Zy
linder 6 des hydropneumatischen Verstellelementes 4 statt, wobei,
wie bereits erwähnt, das Innenrohr 3 drehfest - aber axial ver
schiebbar - auf dem Zylinder 6 angeordnet ist. Somit wird die über
das Steuerrad 1 eingeleitete Lenkbewegung direkt auf das zapfen
förmige Anschlußteil 12 übertragen.
Claims (9)
1. Hydropneumatisches Verstellelement zur Verstellung eines mit
einer Lenksäule verbundenen Lenkrades bei einem Kraftfahrzeug,
wobei die Lenksäule in karosseriefesten Lagern drehbar ange
ordnet ist und das hydropneumatische Verstellelement einen mit
einer Kolbenstange verbundenen Kolben aufweist, welcher einen
in einem Zylinder befindlichen Hydraulikraum in zwei Teilräume
trennt, die durch ein von außen betätigbares Ventil miteinan
der verbindbar sind, dadurch gekennzeich
net, daß die Lenksäule (2) ein mit dem Lenkrad (1) ver
bundenes Innenrohr (3) aufweist, welches drehfest - aber axial
verschiebbar - mit dem hydropneumatischen Verstellelement (4)
verbunden ist und das kolbenstangenferne Ende des Zylinders
(6) in einem karosseriefesten Lager (11) angeordnet ist.
2. Verstellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur drehfesten - aber axial verschiebbaren - Verbindung mit
dem hydropneumatischen Verstellelement (4) zwischen dem Innen
rohr (3) und dem Zylinder (6) mindestens eine Längsnut (18)
und ein darin eingreifender Vorsprung (17) angeordnet ist.
3. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Innenrohr (3) zum Eingriff in auf dem Zylin
der (6) angeordnete Längsnuten (18) an seinem dem Lenkrad (1)
entgegengesetzten Ende mit einer Vorsprünge (17) aufweisenden
Hülse (16) versehen ist.
4. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ende der Kolbenstange (5) im Bereich der
Lenkradbefestigung am Ende des Innenrohres (3) befestigt ist
und ein der Ventilbetätigung dienender Stößel (15) in Lenkrad
mitte angeordnet ist.
5. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das karosseriefeste Lager (11) in einem mit der
Karosserie (karosseriefeste Teile 8 und 9) fest verbundenen
Außenrohr (7) befestigt ist.
6. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das karosseriefeste Lager (11) axial fest mit
einem zapfenförmigen Anschlußteil (12) des Zylinders (6) ver
bunden ist.
7. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das hydropneumatische Verstellelement (4) eine
bei Überlastung der Lenksäule (2) ansprechende Sicherheitsein
richtung aufweist.
8. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sicherheitseinrichtung durch eine Berstschei
be (27) gebildet ist, welche bei Überschreitung eines vorbe
stimmten Druckes in einem Hydraulikteilraum einen Durchlaß zu
einem Raum mit niedrigerem Druck freigibt.
9. Verstellelement nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Berstscheibe (27) zwischen dem unteren, mit
Hydraulikflüssigkeit gefüllten Teilraum (21) und einem gasge
füllten Raum (29) angeordnet ist, wobei eine in einem Kolben
stangenansatz (25) vorgesehene Bohrung (26) am Ende von der
Berstscheibe (27) abgesperrt ist.
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