DE4029696A1

DE4029696A1 - Fahrzeuglenksaeule

Info

Publication number: DE4029696A1
Application number: DE4029696A
Authority: DE
Inventors: Michael Thomas Hancock
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1989-09-21
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1991-04-04
Also published as: GB2236168A; GB2236168B; GB8921321D0; CH682066A5; US5086661A; JPH03118272A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenksäule und insbesondere auf eine solche mit einer Einrichtung zur Axialverstellung des Lenkrads in bezug auf die Lenksäule.

Durch die Erfindung wird eine Lenksäule geschaffen, bei der ein Totgang in Drehrichtung ausgeschlossen ist, und zwar insbesondere für Automobile oder Lastkraftwagen mit axial verstellbaren Lenksäulen.

An einer axial verstellbaren Lenksäule kann das Lenkrad in axialer Richtung von der Instrumententafel des Fahrzeugs weg oder zu dieser hin verstellt werden. Um eine annehmbare Konstruktion zu erreichen, sollte das System eine Axialeinstellung unter geringer Reibung ermöglichen, wobei trotzdem eine hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit und kein wesentlicher Totgang in Drehrichtung gegeben sein sollen.

Die Erfindung ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung bezieht sich also sowohl auf die Lenksäule als solche als auch auf eine Lenksäule mit axial einstellbarem Lenkrad.

Bei der Erfindung wird eine Drehmomentwiderstandsfähigkeit unter Vorspannung erzeugt, die vorzugsweise durch ein nachgiebiges Material erzielt wird, das um eine innere Hülse oder ein Rohr der Lenksäule herum eine ungleichförmige Dicke hat. Dabei ist im unbelasteten Zustand das innere Rohr oder die Hülse unter einem kleinen Winkel vorzugsweise von etwa 3 bis 5 Grad gegen über einer äußeren Hülse oder einem äußeren Rohr der Lenksäule versetzt. Wenn eine Kupplung zwischen diesen Teilen hergestellt wird, wird die innere Hülse oder das innere Rohr verdreht, um sie oder es mit der äußeren Hülse oder dem äußeren Rohr in Ausrichtung zu bringen. Diese Verdrehung gegenüber der nachgiebigen Vorspannung des elastischen Materials schafft die vorbelastete Drehwiderstandsfähigkeit in einer Drehrichtung, um eine Übertragung eines Totgangs in Drehrichtung durch die Lenksäule hindurch zu unterbinden.

Die äußere Hülse kann mit einem der Teile der Lenksäule beispielsweise durch Schweißen verbunden sein, oder sie kann einen einstückigen Teil damit bilden. Dieser Teil der Lenksäule liegt demgemäß in dem Bereich der Kupplung mit rohrförmigem Querschnitt. Der andere Teil der Lenksäule im Bereich der Kupplung, d.h. derjenige Teil, der durch die innere Hülse oder das innere Rohr hindurchgeht, kann eine nicht kreisförmige Welle oder ein ent sprechendes Rohr sein. Das innere Rohr oder die innere Hülse können aus Kunststoffmaterial bestehen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der fol genden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Fahrzeuglenksäule mit einer Einrichtung zum Einstellen eines Lenkrads in einer axialen Richtung in bezug auf die Lenksäule;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Lenksäule und zeigt eine Kupplung zwischen deren Teilen;

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht durch einen Teil der Kupplung, im wesentlichen längs der Linie IV-IV in Fig. 2, veranschaulicht aber in übertriebener Weise, wie der Kupplung die vorbelastete Drehmo mentwiderstandsfähigkeit gegeben wird;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht nach der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht nach der Linie V-V in Fig. 2;

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht ähnlich der Fig. 2, zeigt aber ein anderes Ausführungsbeispiel;

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie VIII-VIII in Fig. 6;

Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie IX-IX in Fig. 6.

Wie Fig. 1 zeigt, weist die Lenksäule eine Lenkzahnstange 1, einen unteren Lagerpunkt 2, eine innere Welle 3, die einen wesentlichen Teil der Lenk säule darstellt, ein äußeres Rohr 4, das einen zweiten wesentlichen Teil darstellt, einen oberen Lagerpunkt 5 und eine Kupplung 6 auf, die eine Einstellvorrichtung 7 für das Lenkrad mit einem Klemmhandgriff 8 aufweist. Ein Lenkrad 9 ist am oberen Ende des äußeren Rohrs 4 befestigt. Der Doppel pfeil deutet die Richtung der axialen Einstellung des Lenkrads 9 an.

Fig. 2 zeigt deutlicher, wie die Kupplung 6 zwischen den beiden Teilen 3 und 4 der Lenksäule eine Einrichtung aufweist, die eine vorbelastete Widerstandsfähigkeit gegen Drehmomentübertragung schafft um eine Übertra gung eines Totgangs in Drehrichtung durch die Lenksäule zu verhindern. Es ist Absicht, daß dieses vorbelastete Drehmoment konstant in einer Rich tung wirkt, um auf diese Weise irgendein Spiel in dem System auf eine Nachgiebigkeit an der Kupplung zu übertragen, die einen Teil der Einrich tung 7 für die axiale Einstellung des Lenkrads bildet.

Wie dargestellt, hat die untere innere Welle 3 einen Querschnitt entspre chend etwa einem doppelten "D" (zwei gerade Seiten und zwei abgerundete Seiten) an ihrem in der Kupplung 6 liegenden Ende, wobei eine Kunststoff hülse 10 auf dieses Ende aufgeklemmt ist. Sowohl die Welle 3 als auch die Hülse 10 sind innerhalb des oberen äußeren Rohrs 4 angeordnet, das eben falls einen doppelt "D"-förmigen Querschnitt hat. Der Hauptantrieb durch die Lenksäule wird durch diese Teile aufgenommen und übertragen, wobei der Sicherheitsaspekt durch die mechanische Antriebsverbindung der doppelt "D"-förmigen Querschnitte abgedeckt ist. Die Hülse 10 sitzt in einem Schlitz 3A in der Welle 3, und das Rohr 4 und die Hülse 10 sind relativ in bezug aufeinander gleitfähig, wobei die Hülse 10 als ein gleitendes Führungselement für die Welle 3 in dem Rohr 4 dient.

Um die vorbelastete Widerstandsfähigkeit gegen Drehmoment zur Verhinderung einer Übertragung eines Totgangs in Drehrichtung durch die Lenksäule zu schaffen, weist die Kupplung 6 eine Kunststoffhülse 11 mit einem Quer schnitt auf, der zu demjenigen der Welle 3 paßt und der diese dicht, je doch gleitfähig, umgreift, sowie ein nachgiebiges Glied in Form einer Spann hülse 12 aus Gummi oder elastomerem Material, die die Kunststoffhülse 11 umgibt und mit dieser verbunden ist, sowie schließlich eine äußere Hülse 13, die sowohl mit der Gummihülse 12 als auch mit dem Rohr 4 verbunden ist. Die Hülse 13 kann mit dem Rohr 4 durch Schweißen verbunden sein, wie es bei 13A gezeigt ist, oder sie kann einen einstückigen Teil des Rohrs 4 bilden, wie es als alternative Konstruktion bei 13B gezeigt ist.

Fig. 3 zeigt denjenigen Teil der Kupplung, der das nachgiebige Glied aufweist, bevor es um die Welle 3 herum mit dieser zusammengebaut ist. Daher zeigt

Fig. 3 die Stellung vor der Vorbelastung. Wie in dieser übertriebenen Darstellung erkennbar ist, ist die Dicke der Gummihülse 12 um die Hülse 11 herum und zwischen der Hülse 11 und der Hülse 13 nicht gleichförmig, so daß die Hülse 11 in ihrer Winkelstellung nicht mit der Hülse 13 ausgerichtet ist. Wenn die Kupplung hergestellt wird, wird die Hülse 11 gegen die nach giebige Vorbelastung der Gummihülse 12 in eine Stellung in Ausrichtung mit dieser verdreht, wodurch die vorbelastete Drehmomentwiderstandsfähig keit geschaffen wird.

Der Grad der Vorbelastung kann eingestellt werden durch Variation der Härte des Gummis oder des stattdessen verwendeten Kunststoffs und/oder des Grads der Auslenkung der Hülse 11.

Fig. 6 zeigt eine Abwandlung der in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Konstruktion, wobei diese Abwandlung eine äußere Hülse 14 aufweist, die mit dem äußeren Rohr 4 durch eine Spannhülse 15 aus Gummi verbunden ist, die um den äuße ren Umfang des Rohrs 4 herum angeordnet ist. Die Gummihülse 15 hat eine ähnliche Konstruktion und den gleichen Zweck wie die Gummihülse 12 des ersten Ausführungsbeispiels. Eine Kunststoffhülse 16 ist zwischen der äuße ren Hülse 14 und der Welle 3 eingepaßt, und diese Kunststoffhülse 16 soll die Hauptdrehkraft zwischen den beiden Teilen der Lenksäule vom Lenkrad her übertragen, während es der Welle 3 gestattet ist, durch diese Hülse zu gleiten. Nach dem Einpassen der Kunststoffhülse 16 wird das System aus gerichtet, und dadurch wird die Drehmomentwiderstandsfähigkeit unter Vor last sowohl auf die Kunststoffhülse 16 als auch auf die Spannhülse 15 auf gebracht, und zwar wegen der winkelförmigen Versetzung zwischen der Hülse 14 und dem Rohr 4, die durch die Hülse 15 aufgebracht wird.

Es ist auch möglich, die beschriebenen Kupplungen in eine Lenksäule einzu bauen, die keine Einrichtung zur Axialeinstellung aufweist.

Claims

1. Fahrzeuglenksäule mit einer Kupplung zwischen zwei Teilen der Lenksäule, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (6) eine Einrichtung zum Aufbringen einer Drehmomentwiderstandsfähigkeit unter Vorlast aufweist, um die Übertragung eines Totgangs in Drehrichtung durch die Lenksäule zu unterbinden, wobei diese Einrichtung ein nachgiebiges Glied ist, das eine äußere Hülse (13) oder ein entsprechendes Rohr und eine koaxiale innere Hülse (11) oder ein entsprechendes Rohr aufweist, wobei ein nachgiebiges Material (12) zwischen diesen beiden angeordnet ist, wobei das nachgiebige Material (12) eine nicht gleichförmige Dicke um die innere Hülose (11) herum hat und wobei die innere Hülse (11) rela tiv zu der äußeren Hülse (13) winkelmäßig versetzt ist, so daß, wenn die beiden Teile (3, 4) der Lenksäule miteinander ausgerichtet sind und die Kupplung (6) zusammengefügt ist, das nachgiebige Material (12) eine nachgiebige Vorspannung in einer Richtung liefert, um die Übertra gung eines Totgangs in Drehrichtung zwischen den beiden Teilen (3, 4) zu verhindern.

2. Fahrzeuglenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Einrichtung zum Einstellen des Lenkrads (9) in axialer Rich tung in bezug auf die Lenksäule (3, 4) ausgestattet ist.

3. Fahrzeuglenksäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (6) in der Einrichtung oder in Verbindung mit der Einrichtung zur axialen Einstellung des Lenkrads (9) angeordnet ist.

4. Fahrzeuglenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Material (12) ein gummiartiges Mate rial ist.

5. Fahrzeuglenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hülse (11) oder das entsprechende Rohr einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat.

6. Fahrzeuglenksäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die innere Hülse (11) als auch die äußere Hülse (13) oder die entspre chenden Rohre das gleiche allgemeine Querschnittsprofil haben.

7. Fahrzeuglenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülse (13) oder das entsprechende Rohr mit einem der Teile (4) der Lenksäule verbunden ist.

8. Fahrzeuglenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülse (13) oder das entsprechende Rohr einen einstückigen Abschnitt eines der Teile (4) der Lenksäule bildet.

9. Fahrzeuglenksäule nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil (4) der Lenksäule rohrförmig ist und daß der andere Teil (3) eine Welle ist.

10. Fahrzeuglenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) gleitfähig in dem einen Teil (4) und dem nachgiebigen Glied (12) gelagert ist.

11. Fahrzeuglenksäule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) gleitfähig in dem einen Teil (4) mittels einer Kunststoffhülse (10) gelagert ist, die auf das Ende der Welle (3) aufge klemmt ist, das in dem Bereich der Kupplung (6) liegt.

12. Fahrzeuglenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Hülse vorgesehen ist, daß das nachgie bige Glied diese weitere Hülse mit dem einen Teil der Lenksäule verbindet, und daß eine Buchse zwischen dieser weiteren Hülse und dem anderen Teil der Lenksäule angeordnet ist, durch die dieses gleiten kann.