DE4038010A1

DE4038010A1 - Hydraulisch verstellbare lenksaeule

Info

Publication number: DE4038010A1
Application number: DE4038010A
Authority: DE
Inventors: Reiner Dipl Ing Wendling
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-06-04
Also published as: US5242195A; EP0488332A3; AU8804991A; JPH04266568A; EP0488332A2

Description

Hydraulische oder hydropneumatische Verstellelemente für Lenkrad säulen bieten einen hohen Bedienungskomfort und gleichzeitig den Vorteil, daß sie zur Energieabsorption genutzt werden können.

Das in der DE 39 30 372 beschriebene hydropneumatische Verstell element stellt ein Prinzip dar, bei dem das Verstellelement als eine unabhängige Einheit in die Lenksäule eingebaut ist. Es ver langt einen sehr großen fertigungstechnischen Aufwand, den man an der Kompliziertheit der Teile erkennt aber auch an deren Anzahl. Desweiteren ergibt sich der Nachteil, daß der Absorptionsweg bei einem Unfall von der Ausfahrstellung des Verstellelementes ab hängig ist. Zusätzlich muß der Hebel zum Blockieren bzw. Lösen der Verstelleinrichtung im Lenkerbereich angebracht sein.

Beim Herausziehen des hydraulischen Verstellelementes müssen die Drosselkräfte per Handkraft überwunden werden. Wenn das Verstell element ein Gasfederpolster aufweist, bewegt sich das Verstell element mit einer ungleichmäßigen Geschwindigkeit und damit wenig benutzerfreundlich. Das Hineinschieben wird ebenfalls behindert. Die in den Gasraum eindringende Kolbenstange erhöht die Gasgegen druckkräfte und gleichzeitig treten Drosselkräfte am Kolben auf.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Lenksäule in integraler Bauweise zu konstruieren, bei der ein hydraulisches Druckmedium anschließbar ist und zur Längsverstellung und Energieabsorption verwendet werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem die hy draulische Lenksäule mindestens einen Hydraulikanschluß auf weist.

Die Lenksäule ist Bestandteil eines im Fahrzeug befindlichen Hy drauliksystems. In diesem System ist ein Ventil zum Längsverstel len bzw. Blockieren der Lenksäule eingebaut. Dadurch erhält man den Vorteil, daß der Schaltmechanismus zur Positionsänderung des Lenkrades an einem günstigen Platz angeordnet werden kann und man auf Hebel o. ä. am Lenkrad verzichtet. Diese Anordnung der Schalteinrichtung außerhalb der Lenksäule sorgt für eine geringe Anzahl abzudichtender Bauteile und bringt zusätzlich einen einfa chen und damit kostengünstigen Fertigungsaufwand mit sich. Des weiteren sorgt ein Stromregelventil für eine gleichmäßige Hubver stellung in Ausschubrichtung.

Der Anschluß an das hydraulische System befindet sich platzspa rend im Bodenstück. Bei Betätigen des Schaltventiles in die ent sprechende Stellung führt die Lenksäule selbständig die Verstell bewegung aus. Der Kolben an der Kolbenstange wird von der Druck feder und dem hydraulischen Medium so verspannt, daß die beim Lenken auftretenden Zugkräfte sicher aufgenommen werden können. Beim Einfahren der Lenksäule verschiebt die Druckfeder den Kolben und überschüssiges hydraulisches Medium wird aus dem Arbeitsraum verdrängt. Bei diesem Vorgang müssen ebenfalls keinerlei Unter stützungen vom Fahrer geleistet werden. Ein weiterer großer Vor teil liegt in einem konstanten Einschubweg bei einem Unfall. Das Überdruck ventil, z. B. Berstscheibe, öffnet bei einem vorberechneten Spitzendruck und öffnet damit die hohle Kolbenstange, die ein definiertes Volumen an hydraulischem Druckmittel aufnimmt.

An Hand des folgenden Ausführungsbeispieles soll die Erfindung hinsichtlich ihrer Wirkungsweise mit deren Vorteilen erklärt wer den. Es zeigt:

Fig. 1 das Schaltbild des integrierten Verstellelementes;

Fig. 2 die Schnittdarstellung der Lenkradsäule;

Fig. 3 den Schnitt durch die Führungseinrichtung.

Fig. 1 verdeutlicht die Anordnung der Lenksäule in einem sehr einfachen hydraulischen System. Der Antriebsmotor 1 des Kraft fahrzeuges treibt eine Pumpe 2 an, die aus dem Vorratsbehälter 3 das hydraulische Druckmedium fördert. Ein Druckbegrenzungsven til 5 schützt das gesamte System vor Überlastung. Das Stromregel ventil 4 hat die Aufgabe, die Fließgeschwindigkeit des Mediums konstant zu halten. Damit erzielt man den Effekt, daß die Lenk säule 7 sich immer mit der gleichen Geschwindigkeit ausschiebt. Das Schaltventil 8 verfügt über drei Schaltstellungen. In der Stellung A fließt das hydraulische Druckmedium in die Lenksäule 7 und erreicht eine in Ausschubrichtung geänderte Position. Die Stellung 0 sorgt für eine Blockierung der Lenksäule 7 und zeigt die Dauerstellung des Schaltventiles 6. Vor dem Einschieben der Lenksäule 7 bringt man das Schaltventil 6 in die Position B, so daß das hydraulische Druckmittel aus der Lenksäule 7 in den Vorratsbehälter 3 abfließen kann.

Denkbar wäre auch ein Druckspeicher zwischen Pumpe 2 und Strom regelventil 4. Man erhielte den Vorteil, daß sich die Lenksäule 7 bei stehendem Motor verstellen ließe. Desweiteren könnte ein zu sätzliches Druckbegrenzungsventil zwischen Schaltventil 6 und Lenksäule 7 im Notfall den Einschubweg nochmals vergrößern oder als zusätzliche Sicherheitseinrichtung dienen.

Fig. 2 stellt die hydraulische Lenksäule 7 im Schnitt dar. Das Verstellelement der Lenksäule 7 ist innerhalb des von Karosserie trägern 23 gehaltenen Mantelrohres 24 angeordnet. Ein Kunststoff lager 11 und das Lager 21 zwischen Bodenstück 18 und Mantelrohr 24 sorgen für eine exakte Führung. Als axiale Sicherung 22 des Verstellelementes dient ein Sicherungsring. Am Mantelrohr 24 befindet sich ein Hydraulikanschluß 19, der in das Bodenstück 18 führt. Zwei Dichtungen 20 sorgen für einen leckfreien Zu- und Ab fluß des hydraulischen Mediums. Das Dichtungspaket wird zwischen einer umlaufenden Sicke des Mantelrohres 24 und dem Lager 21 ver spannt.

Das Bodenstück 18 schließt das Druckrohr 12 ab. Lenkradseitig be findet sich eine Führung 10, die keinerlei Dichtfunktion über nimmt. Das Druckrohr 20 verfügt über einen Schwimmkolben 17, der den mit Druckmittel gefüllten Arbeitsraum zweiteilt. Kolben 15 und Kolbenstange 13 schließen dichtend den Arbeitsraum ab und be grenzen damit ein definiertes Volumen 26 zwischen Kolben 15 und Schwimmkolben 17. Der Kolben 15 weist eine Berstscheibe 16 auf, die die hohle Kolbenstange 13 kolbenseitig verschließt. Lenkrad seitig begrenzt das Lenkrad-Anschlußstück 9 das Volumen 27 der Kolbenstange 13. Erfindungsgemäß entspricht das Volumen 27 in etwa dem Volumen 26 zwischen Kolben 15 und Schwimmkolben 17. Zum Hinaus schieben des Lenkrades 8 wird ein hydraulisches Druckmedium über den Anschluß 19 im Bodenstück 18 in den Druckbehälter 12 geför dert. Das hereinströmende Volumen verdrängt den Schwimmkolben 17 und das Volumen 26. Kolbenstange 13 und Lenkrad 8 bewegen sich in Richtung Fahrer. Ist das entsprechende Schaltventil 6 gesperrt, tritt die hydraulische Blockierung in Kraft. Das Hineinschieben des Lenkrades 8 geschieht durch das Abfließen des hydraulischen Druckmediums durch das Schaltventil 6 (Stellung B). Die zwischen Kolben 15 und Führung 10 verspannte Druckfeder 14 erzeugt die nö tigen Verdrängungskräfte, so daß dieser Vorgang selbständig ab läuft. In der gewünschten Stellung des Lenkrades 8 muß das Schaltventil 6 wieder die Blockierstellung 0 einnehmen.

Bei einem Unfall steigt der Druck unter Einwirkung der axialen Kräfte im Arbeitsraum 25, 26 so stark an, daß die Berstscheibe 18 im Kolben 15 zerbricht. Die Kolbenstange 13 verliert ihre hydrau lische Blockierung und fährt unter Mitwirkung der Druckfeder 14 in den Arbeitsraum 25, 26 und nimmt das Volumen 26 auf. Das Lenk rad 8 legt den genau definierten Einschubweg 29 zurück. Dieser ist entsprechend einem Unteranspruch unabhängig von der momentanen Blockierstellung des Verstellelementes.

Die Druckfeder 14 ist so ausgelegt, daß die Kolbenstange 13 und damit das Lenkrad 8 die vom Fahrer ausgehenden Zugkräfte aufnehmen kann, wobei der Kolben 15 zwischen Druckfeder 14 und hydrauli schem Medium verspannt ist.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt gemäß der Linie A-A. Man erkennt, wie zwischen Kolbenstange 13 und Führung 10 am lenkradseitigen Ende das Nutprofil des Verstellelementes für eine axiale Beweglichkeit der Kolbenstange 13 sorgt. Das Kunststofflager 11 muß im Ideal falle nur radiale Kräfte aufnehmen, denn die axialen Kräfte wir ken vornehmlich zwischen Führung 10 und Kolben 15 bzw. am Mantel rohr 24 beim Sicherungsring. Das Kunststofflager 11 sorgt für eine Drehbeweglichkeit zwischen Mantelrohr 24 und Druckrohr 10.

Claims

1. Hydraulisch blockierbare Lenksäule als Positionseinrichtung eines Lenkrades in einem Kraftfahrzeug, die in karosseriesei tig fixierten Lagern drehbar angeordnet ist und einen mit ei ner hohlen Kolbenstange verbundenen Kolben aufweist, dessen axial bewegliche Kolbenstange über ein Nutprofil verfügt, das in Wirkverbindung mit einer Führung steht, die als Sicherheits einrichtung eine Berstscheibe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Lenksäu le (7) mindestens einen Hydraulikanschluß (19) aufweist.

2. Hydraulische Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß sie in einem geschlossenen hydraulischen System inte griert ist.

3. Hydraulische Lenksäule nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein außerhalb angeordnetes Schaltventil (6) die Lenksäule (7) hydraulisch blockiert.

4. Hydraulische Lenksäule nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (19) an das hydraulische System im Bodenstück (18) angebracht ist.

5. Hydraulische Lenksäule nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwimmkolben (17) das Druckrohr (12) in zwei Volumen (25, 26) aufteilt.

6. Hydraulische Lenksäule nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen (26) immer konstant bleibt.

7. Hydraulische Lenksäule nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschubweg (29) in jeder Position gleich bleibt.

8. Hydraulische Lenksäule nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen (26) in etwa dem Volumen (27) der hohlen Kolbenstange (13) ausgelegt ist.

9. Hydraulische Lenksäule nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen (27) der hohlen Kolbenstange (13) von der Berstscheibe (16) und dem Lenkradanschluß (9) beiderseits abgeschlossen wird.

10. Hydraulische Lenksäule nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (15) von einer Druckfeder (14) beaufschlagt wird.

11. Hydraulische Lenksäule nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (14) zwischen Kolben (15) und Führung (10) verspannt ist.

12. Hydraulische Lenksäule nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Druckfeder (14) und die Druckkraft im Druckraum (12) im Kräftegleichgewicht ste hen.

13. Hydraulische Lenksäule nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (28) zwischen Kolbenstange (13) und Druckrohr (12) druckmittellos ist.