DE4000994A1 - Kraftfahrzeuglenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeuglenkung der im Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie allgemein bekannt ist.

Der Lenkrohrstrang eines Kraftfahrzeuges muß generell so ausge­ bildet sein, daß sich eine möglichst drehmomentenstarre Verbin­ dung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe ergibt, um eine unver­ fälschte Übertragung der Lenkbefehle des Fahrers auf die gelenkten Räder sicherzustellen.

Aus diesem Grunde tragen die Nabe des Lenkrades einerseits sowie der die Nabe axial durchgreifende Endbereich des Lenkrohrs andererseits häufig ein Zahnprofil sowie ein damit in Eingriff befindliches Zahngegenprofil mit parallel zur Lenkrohrachse verlaufenden Zahnflanken.

Eine solche Ausbildung der Lenkrohr/Lenkrad-Verbindung weist zwar den Vorteil auf, daß wegen des vorliegenden Formschlusses Verdrehungen des Lenkrades relativ zum Lenkrohr mit Sicherheit verhindert werden, doch besteht andererseits der Nachteil, daß nur sehr beschränkte und mitunter sogar unzureichende Mög­ lichkeiten bestehen, das Lenkrad relativ zum Lenkrohr in Umfangs­ richtung exakt und definiert auszurichten.

Eine solche definierte Ausrichtung in Umfangsrichtung ist jedoch erforderlich oder aber zumindest wünschenswert, weil sowohl aus optischen als auch aus Handhabungsgründen der allgemeine Wunsch besteht, daß das Lenkrad bei Geradeausfahrt, also bei nichteingeschlagenen gelenkten Rädern so ausgerichtet ist, daß die üblicherweise vorhandenen Speichen des Lenkrades symme­ trisch zu der die Achse des Lenkrades enthaltenden senkrechten Ebene verlaufen.

Die zusammenwirkenden Zähne von Zahnprofil und Zahngegenprofil lassen jeweils nur eine sprungweise Änderung der Ausrichtung des Lenkrades in Umfangsrichtung zu, wobei die Größe des Sprunges von der Zähnezahl der Verzahnung abhängt, die aus Festigkeits­ gründen begrenzt ist. Bei einer üblichen Verzahnung mit z. B. 40 Zähnen definieren die einzelnen Zähne der Verzahnung beispiels­ weise Schwenkwinkel von 9°, so daß bezüglich der Ausrichtung des Lenkrades relativ zum Lenkrohr jeweils Ausrichtungsfehler bis zu 4° 30′ auftreten können.

Um unter prinzipieller Beibehaltung einer formschlüssigen Kraft­ übertragung mittels Zahnprofil und Zahngegenprofil die Möglich­ keit einer Feinausrichtung des Lenkrades in Umfangsrichtung zu bieten, ist bei einer bekannten Kraftfahrzeuglenkung (DE-OS 34 00 609) das mit dem am Lenkrohr-Endbereich angeordneten Zahnprofil zusammenwirkende Zahngegenprofil nicht unmittelbar an der Lenkradnabe, sondern an einem vom Lenkrohr-Endbereich ebenfalls durchsetzten Mitnehmer vorgesehen, welcher seiner­ seits in eine Ausnehmung der Nabe in axialer Richtung mittels einer Schraube eingespannt ist, in der Ebene der Lenkradnabe dagegen - wie auch die Ausnehmung der Lenkradnabe selbst - eine derart von der auf die Lenkradnabenachse bezogene Rotations­ symmetrie abweichende Form besitzt, daß vor dem Anziehen der Mutter begrenzte, in der Größenordnung des vorerwähnten Zahn­ sprunges liegende Drehbewegungen des Lenkrades relativ zu dem formschlüssig auf den Lenkrohr-Endbereich aufgezogenen Mitnehmer möglich sind, so daß das Lenkrad in jedem Falle exakt ausge­ richtet werden kann. Im übrigen tragen sowohl der Lenkrohr-End­ bereich als auch die Lenkradnabe konische Zonen, die beim An­ ziehen der Lenkradmutter reibschlüssig fest miteinander ver­ spannt werden und die eigentliche Übertragung des aufgebrach­ ten Lenkmomentes übernehmen. Wenn während des Betriebes ein so großes Drehmoment auf das Lenkrad aufgebracht werden sollte, daß diese reibschlüssige Verbindung zwischen Lenkradnabe und Lenkrohr aufgehoben wird, kann natürlich - je nach dem, welche Lage Lenkradnabe und Mitnehmer zueinander gerade einnehmen - eine gewisse Relativverdrehung zwischen Lenkrad und Lenkrohr auftreten, so lange, bis der Mitnehmer in der Ausnehmung der Lenkradnabe formschlüssig zur Anlage kommt.

Bei einer anderen bekannten Kraftfahrzeuglenkung (EP-OS 01 48 794) ist innerhalb der Lenkradnabe eine mehrteilige Einstellvorrichtung angeordnet, welche unter Gewährleistung eines ständigen Form­ schlusses eine exakte Feinausrichtung des Lenkrades relativ zum Lenkrohr ermöglicht.

Diese Einstellvorrichtung besteht aus einem konzentrisch zwischen der Lenkradnabe und dem diese axial durchdringenden Lenkrohrende angeordneten ringförmigen Stellglied sowie einer zur Lenkrohr­ achse gleichachsig bzw. parallelachsig ausgerichteten Justier­ mutter bzw. Justierschraube, mittels der das Stellglied axial relativ zur Lenkradnabe und zum Lenkradrohr verschoben werden kann. Da das ringförmige Stellglied mit einem der beiden Teile, nämlich dem Lenkrohrende oder der Lenkradnabe, über eine entlang seinem Außen- oder Innenumfang angeordnete Geradverzahnung und mit dem anderen der beiden Teile über eine entsprechende schräg- oder schraubenförmige Verzahnung in formschlüssiger Verbindung steht, ruft eine durch die Justierschraube bzw. -mutter bewirkte Axialverschiebung des Stellgliedes eine ent­ sprechende Relativverdrehung zwischen Lenkrohr und Lenkradnabe hervor.

Diese bekannte Anordnung erfordert jedoch einen vergleichsweise hohen fertigungstechnischen Aufwand sowie in axialer Richtung zusätzlichen Bauraum.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraft­ fahrzeuglenkung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art in anderer Weise so auszubilden, daß unter Beibehaltung einer formschlüssigen Drehmomentenübertragung und ohne Mehrbedarf an Bauraum eine Feineinstellung des Lenkrades relativ zum Lenk­ rohr möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist für die Gewährleistung des Formschlusses in Umfangsrichtung sowie für die eigentliche Feineinstellung eine quer und im Abstand zur gemeinsamen Achse zweier gleich­ achsig ineinandersteckender Teile des Lenkrohrstranges verlaufende Schrauben- oder Bolzenanordnung vorgesehen, welche im radial äußeren der beiden Teile, z. B. der Lenkradnabe, drehbar gelagert ist und mit ihrem Gewinde mit einer auf zumindest einem Teil des Außenumfangs des radial inneren Teils, z. B. dem Lenkrohr­ ende, angeordneten gerad- oder schraubenförmigen o. ä. Schräg­ verzahnung kämmend in Eingriff steht.

Anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen in zum Teil prinzipienhafter Darstellung

Fig. 1 die Lenksäule einer Kraftfahrzeuglenkung gemäß der Erfindung,

Fig. 2a bis Fig. 2c ein im in Fig. 1 mit II bezifferten Bereich der Lenkrohr/Lenkradverbindung realisiertes erstes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung,

Fig. 3a und Fig. 3b verschiedene Ansichten eines im in Fig. 1 mit III bezifferten Kardan­ gelenkbereich der Lenksäule reali­ sierten zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 4 die perspektivische Ansicht einer hierbei eingesetzten erfindungsgemäßen Schrauben- oder Bolzenanordnung und

Fig. 5 eine Seiten- sowie eine Draufsicht des mit dieser Schraubanordnung zusammenwirkenden Lenkrohrendes.

Die in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeuglenkung entspricht im wesentlichen üblichen Anordnungen, bei denen das vom Fahrzeug­ lenker am Lenkrad 1 aufgebrachte Lenkmoment über ein Lenkrohr 2 auf ein nicht weiter dargestelltes, mit dem üblichen Lenkge­ stänge in Verbindung stehendes Lenkgetriebe übertragen wird. Das im Ausführungsbeispiel mehrteilige Lenkrohr 2 ist mehrfach geknickt, wobei die einzelnen Teillenkrohre 2 a, 2 b und 2 c über Kardan- bzw. Kreuzgelenke 10 und 14 drehmomentenschlüssig mitein­ ander verbunden sind.

Um eine exakte Feinausrichtung des Lenkrades 1 relativ zum Lenkrohr 2 durchführen zu können, d. h. um das Lenkrad insbe­ sondere so ausrichten zu können, daß die Lenkradspeichen bei in Geradeausstellung befindlichen Vorderrädern gerade stehen, ist eine im Bereich zweier gleichachsig ineinandersteckender Teile des Lenkrohrstranges angeordnete Schrauben- oder Bolzen­ anordnung vorgesehen, welche - quer und im Abstand zur gemein­ samen Achse dieser beiden Teile verlaufend - im aufnehmenden radial äußeren Teil drehbar gelagert und mit diesem fest ver­ schraubbar ist und welche ein Gewinde trägt, das mit einer entlang zumindest eines Teils des ansonsten kreisrunden Außenum­ fangs des einsteckenden radial inneren Teils angeordneten Gerad­ oder schraubenförmigen o. ä. Schrägverzahnung kämmend in Eingriff steht.

Diese Schrauben- oder Bolzenanordnung kann beispielsweise im Bereich der Lenkrohr/Lenkrad-Verbindung II oder aber z. B. im Bereich der Kardangelenkgabel/Lenkrohr-Verbindung III bzw. IV angeordnet sein. Es versteht sich, daß üblicherweise nur eine solche Schrauben- oder Bolzenanordnung im Zuge des Lenkrohr­ stranges angeordnet ist; grundsätzlich wäre es natürlich auch möglich zwei solche Anordnungen vorzusehen, z. B. eine im Bereich der Lenkradbefestigung und eine zweite im Bereich eines der Kardangelenke.

Im in den Fig. 2a bis 2c dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Schrauben- und Bolzenanordnung 6 im Bereich der Lenk­ rohr/Lenkrad-Verbindung angeordnet.

Bei dieser Anordnung ist die Nabe 1 a des Lenkrades 1 in sonst an sich üblicher Weise auf dem die Nabe axial durchgreifenden Endbereich 7 des Lenkrohres 2 aufgesteckt und mittels einer auf den Endbereich aufgeschraubten Mutter 3 mit diesem drehfest verbunden sowie gegen ein Abziehen vom Lenkrohr 2 gesichert. Der Lenkrohr-Endbereich 7 sowie die den Endbereich aufnehmende Ausnehmung der Nabe 1 a weisen dabei miteinander korrespondierende Konusbereiche 8/8′ sowie 9/9′ auf, welche bei angezogener Mutter 3 miteinander reibschlüssig verspannt sind.

Die Schrauben- bzw. Bolzenanordnung 6 ist in der Nabe 1 a - im Abstand und quer zur gemeinsamen Mittelachse von Lenkrohr 2 und Nabe 1 a verlaufend - drehbar gelagert. Sie ist dabei räumlich derart positioniert, daß ein zumindest entlang eines Teils ihres Schrauben- bzw. Bolzenschafts angeordnetes Gewinde 5 kämmend mit einer Gerad- oder z. B. schraubenförmigen Schrägver­ zahnung 4 in Eingriff steht, welche entlang eines Teils des ansonsten kreisrunden Außenumfangs des in der Nabe einsteckenden Lenkrohr-Endbereichs 7 angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungs­ beispiel erstreckt sich die nur schematisch angedeutete Geradver­ zahnung 4 über nur etwa 90° des Gesamtumfanges; grundsätzlich wäre es natürlich auch denkbar, diese - axial nur begrenzte - Verzahnung entlang dem ganzen Umfang des Endbereichs 7 anzu­ ordnen.

Die Schrauben- bzw. Bolzenanordnung 6 ist derart ausgebildet, daß sie mittels einer im Ausführungsbeispiel als Hutmutter ausgebildeten Mutter 6 a fest mit der Nabe 1 a verschraubt werden kann.

Man erkennt, daß mit Hilfe der Schrauben- bzw. Bolzenanordnung 6 einerseits, nämlich bei angezogener Hutmutter 6 a, in Umfangsrich­ tung eine formschlüssige Verbindung zwischen Lenkrohr-Endbereich 7 und Nabe 1 a gegeben ist, und daß andererseits, nämlich bei nur leicht angezogener bzw. bei leicht gelöster Hutmutter 6 a, durch Verdrehen der Schraube 6 eine stufenlose Verdrehung der Nabe 1 a relativ zum Endbereich 7 vorgenommen werden kann. Es versteht sich, daß zum stufenlosen Feineinstellen des Lenkrades die Mutter 3 gelöst sein bzw. gelöst werden muß, um zuvor die reibschlüssige Verspannung der Konusbereiche 8, 8′ bzw. 9, 9′ zu beseitigen.

Wenn der Abstand der Schrauben- bzw. Bolzenanordnung 6 von der Mittelachse des Lenkrohr-Endbereichs 7 abweichend vom darge­ stellten Ausführungsbeispiel verringert wird, derart, daß die Gerad- oder Schrägverzahnung 4 nach Art einer umlaufenden oder teilumlaufenden Nut ausgebildet ist, dann gewährleistet die Schrauben- und Bolzenanordnung 6 bei angezogener Hutmutter 6 a nicht nur in Umfangsrichtung, sondern - zusätzlich zur Mutter 3 - auch in axialer Richtung eine formschlüssige Verbindung zwischen Nabe 1 a und Lenkrohr 2.

Eine solche formschlüssige Verbindung in Umfangs- wie in Axial­ richtung ist beispielsweise bei dem in den Fig. 3a bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel gewährleistet. Bei dieser Anordnung ist eine der beiden Gelenkgabeln 12, 13 des die beiden Teillenkrohre 2 a und 2 b gelenkig miteinander verbindenden Kardan­ bzw. Kreuzgelenks 10 mit dem benachbarten Teillenkrohr durch eine in besonderer Weise modifizierte, ansonsten bekannte Klemm­ verbindung verbunden.

Das in die üblicherweise geschlitzte hohle Gelenkgabelende 11 eingesteckte Ende des Teillenkrohrs 2 a ist entlang eines Teils seines kreisrunden Umfangs mit einer ringnutartig eingearbei­ teten Gerad- oder Schrägverzahnung 4′ versehen, in die das Gewinde 5′ der im Abstand und quer zur gemeinsamen Mittelachse des Teillenkrohrs 2 a und des hohlen Gelenkgabelendes 11 verlau­ fenden Schrauben- bzw. Bolzenanordnung 6′ kämmend in Eingriff steht.

Bei angezogener Klemmutter 6 a′ wird das geschlitzte Gelenkgabel­ ende 11 in üblicher Weise zusammengezogen und dadurch das Ende des Teillenkrohrs 2 a fest in die Gelenkgabel 12 eingespannt, wobei durch den mit seinem Gewinde 5′ radial in die ringnut­ ähnliche Gerad- bzw. Schrägverzahnung 4′ eingreifenden Schaft der Schrauben- bzw. Bolzenanordnung 6′ sowohl in Umfangs- als auch in Axialrichtung eine formschlüssige Verbindung der beiden Teile sichergestellt ist.

Es ist leicht erkennbar, daß bei leicht gelöster bzw. nur leicht angezogener Klemmutter 6 a′ durch Drehen der Schrauben- bzw. Bolzenanordnung 6′ Gelenkgabel 12 und Teillenkrohr 2 a stufenlos relativ zueinander verdreht werden können.

Es versteht sich, daß statt am Kardangelenk 10 natürlich auch am Kardangelenk 14 eine der beiden Gelenkgabeln in entsprechender Weise stufenlos verdrehbar mit dem benachbarten Teillenkrohr verbunden sein kann. Im übrigen ist darauf hinzuweisen, daß in den Fig. 1 und 3a das die beiden Gelenkgabeln miteinander verbindende Zapfenkreuz der Kardan- bzw. Kreuzgelenke der besseren Übersicht wegen nicht dargestellt ist.

Claims (3)

1. Kraftfahrzeuglenkung, enthaltend ein Lenkrad, ein Lenkgetriebe und ein das am Lenkrad aufgebrachte Lenkmoment zum Lenkgetriebe übertragendes, ggf. geknicktes und Kardangelenke enthaltendes Lenkrohr, gekennzeichnet durch eine im Bereich zweier gleichachsig ineinandersteckender Teile (1 a, 7; 11, 2 a) des Lenkrohr­ stranges angeordnete Schrauben- oder Bolzenanordnung (6, 6′), welche - quer und im Abstand zur gemeinsamen Achse beider Teile (1 a, 7; 11, 2 a) verlaufend - im aufnehmenden radial äußeren Teil (1 a, 11) drehbar gelagert und mit diesem fest verschraubbar ist, und welche zumindest entlang eines Teils ihres Schraub­ bzw. Bolzenschafts ein Gewinde (5, 5′) trägt, das mit einer entlang zumindest eines Teils des ansonsten kreisrunden Außenumfangs des einsteckenden inneren Teils (7, 2 a) ange­ ordneten Gerad- oder Schrägverzahnung (4, 4′) kämmend in Eingriff steht.

2. Kraftfahrzeuglenkung nach Anspruch 1, bei der die Nabe des Lenkrades auf dem die Nabe axial durchgreifenden Endbereich des Lenkrades mittels einer auf den Endbereich aufgeschraubten Mutter drehfest befestigt und gegen ein Abziehen vom Lenkrohr gesichert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nabe (1 a) und der Endbereich (7) des Lenkrohrs (2) in an sich bekannter Weise miteinander korrespondierende und durch die angezogene Mutter (3) reib­ schlüssig verbundene Konusbereiche (8, 8′; 9, 9′) aufweisen, daß die Gerad- oder Schrägverzahnung (4) entlang eines Teils des ansonsten kreisrunden Endbereichs (7) des Lenkrohrs (2) angeordnet ist
und daß die mit ihrem Gewinde (5) kämmend mit der Gerad- oder Schrägverzahnung (4) in Eingriff stehende Schrauben- oder Bolzenanordnung (6) drehbar in der Nabe (1 a) gelagert ist.

3. Kraftfahrzeuglenkung nach Anspruch 1, mit geknicktem und mindestens ein Kardangelenk mit Zapfenkreuz und Gelenkgabeln enthaltendem Lenkrohr, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest eine der Gelenkgabeln (z. B. 12) auf dem sie tragenden Ende des einen Teillenk­ rohrs (2 a) in an sich bekannter Weise mit Hilfe einer das geschlitzte hohle Gelenkgabelende (11) zusammenziehenden Klemmschraube (6′) befestigt ist,
daß die Gerad- oder Schrägverzahnung (4′) ringnutartig entlang zumindest eines Teils des ansonsten kreisrunden Endes des Teillenkrohrs (2 a) angeordnet ist
und daß der Schaft der Klemmschraube (6′) das mit der Gerad- oder Schrägverzahnung (4′) kämmend in Eingriff stehende Gewinde (5′) trägt.