DE3930372A1 - Hydropneumatisches verstellelement - Google Patents

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.