DE4231497A1 - Lenkanordnung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkanordnung nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Derartige Lenkanordnungen werden insbesondere bei Kraft­ fahrzeugen eingesetzt, um das Eindringen der Lenksäule in den Innenraum des Kraftfahrzeuges im Falle eines Zusam­ menstoßes zu begrenzen oder die Übertragung von Schwin­ gungen, die im Fahrbetrieb entstehen, auf die Lenksäule, insbesondere das Lenkrad, zu vermeiden.

Aus der EP-OS 0 440 898 ist eine Lenkanordnung der ge­ nannten Art bekannt, bei der zur Vermeidung des Lenkrad­ zitterns in kritischen Geschwindigkeitsbereichen die Lenksäule in Querrichtung des Fahrzeuges verschiebbar an der Halterung (Lenkkonsole) angeordnet ist und das Man­ telrohr der Lenksäule über ein mit ihm fest verbundenes Abstützelement an ein große Impedanz aufweisendes Aufbau­ teil (Längstunnel) angeschlossen ist. Durch die Entkoppe­ lung von Lenkkonsole und Mantelrohr kann sich die Lenk­ konsole in Querrichtung relativ zum Mantelrohr bewegen, wodurch keine Schwingungen des Vorderwagens in dieser Richtung über die Konsole an die Lenksäule bzw. das Man­ telrohr übertragen werden.

Eine weitere gattungsgemäße Lenkanordnung, bei der zur Erhöhung der Biegemomentsteifigkeit die Halterung der Lenksäule unterhalb der Lenkwelle zusätzlich über ein auf Zug beanspruchtes Glied (Seil) mit einem crashfesten Be­ reich des Fahrzeuges verbunden ist, beschreibt die DE-OS 26 25 756. Mit diesen Maßnahmen soll bei einem Aufprall die Bewegung der Lenkwelle in Richtung nach hinten in den Fahrgastraum verhindert werden.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei den bekannten Kon­ struktionen mit fest an der Halterung bzw. Lenksäule an­ geordneten Stützelementen zunehmend Toleranzprobleme bei der Befestigung der Stützelemente auftreten. Die Befesti­ gungsenden der Stützelemente oder die karosserieseitigen Anbindungspunkte müssen zum Beispiel zum Ausgleich der Herstellungs- bzw. Montagetoleranzen mit großen Bohrungen bzw. Langlöchern versehen werden und darüber hinaus ist noch oft bei der Montage ein Nachbiegen der Stützelemente erforderlich. Durch die feste Verbindung der Stützele­ mente mit der Lenksäule werden eigene bzw. karosseriesei­ tige Anregungen vom Fahrbetrieb auf die Lenksäule und da­ mit auf das Lenkrad übertragen, was sich auf den Fahrkom­ fort nachteilig auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkanord­ nung der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß die beim Einbau der Stützelemente auftretenden Toleranzen konstruktiv unaufwendig und mit einfachen Mitteln ausge­ glichen werden sowie keine zusätzlichen Schwingungen und Geräusche über die Stützelemente auf die Lenksäule über­ tragen werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merk­ male des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen haupt­ sächlich darin, daß die an der Halterung elastisch gela­ gerten Stützelemente jeweils um den Befestigungspunkt an der Halterung schwenken können. Dadurch können Herstel­ lungs- und Montagetoleranzen, insbesondere Winkelungenau­ igkeiten, bei der Befestigung der Stützelemente ausgegli­ chen und ein verhältnismäßig sattes und spannungsfreies Aufliegen der korrespondierenden Flächen erreicht werden.

Besonders einfach kann eine schwingungsmäßig entkoppelte und schwenkbare Befestigung erreicht werden, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Stützelemente mittels elastischer Buchsen gelagert sind. Als elastische Buchsen können z. B. Gummibuchsen verwen­ det werden. Diese können wie üblich zwischen dem Stütz­ element und der Halterung oder auch beidseitig des Stütz­ elementes angeordnet sind. Dadurch werden karosseriesei­ tige Anregungen und Geräusche nicht an die Lenksäule wei­ tergeleitet. Die notwendige Vorspannung des Gummielemen­ tes, die eine Schwenkung des Stützelementes zulassen, kann durch übliche bauliche Maßnahmen wie z. B. Abstands­ buchsen usw. bewerkstelligt werden.

Die Anbindung mittels elastischer Buchsen kann noch wei­ ter vereinfacht werden, wenn die elastischen Buchsen aus Kunststoff, insbesondere aus thermoplastischem Elastomer wie z. B. Polyurethan oder Polyamid, bestehen. Diese Werkstoffe weisen bei einer mittleren Härte eine für die schwenkbare Befestigung notwendige Elastizität und Fe­ stigkeit auf und können direkt im abgeflachten Endbereich des Stützelementes, z. B. in eine Bohrung, eingesetzt werden. Dabei werden keine weiteren zusätzlichen Mittel wie z. B. Abstandsbuchsen zur Vorspannung des Kunststof­ fes benötigt.

In Abhängigkeit von Einbauverhältnissen im Kraftfahrzeug, den Transportbedingungen und der Montage kann die Ein­ baubreite einer vormontierten Lenkanordnung dadurch redu­ ziert werden, daß die Schwenkachse des Stützelementes in Fahrzeuglängsrichtung verläuft, wobei das Stützelement in Fahrzeugquerrichtung, z. B. zur Lenksäule, geschwenkt wird.

Die erfindungsmäßige Lenkanordnung kann sehr einfach her­ gestellt und in das Kraftfahrzeug eingebaut werden, wenn die Schwenkachse des Stützelementes gemäß einer weiteren Ausbildungsform in Fahrzeugquerrichtung verläuft. Dabei werden insbesondere die Herstellungs- und Montagetoleran­ zen in der Längsrichtung des Kraftfahrzeuges aufgefangen.

Eine bessere Abstützung der Lenksäule im Falle eines Zu­ sammenstoßes kann dadurch erreicht werden, daß die Halte­ rung zwei beidseitig der Lenksäule angeordnete Stützele­ mente aufweist. Das der Fahrzeugmitte zugewandte Stütz­ element kann z. B. mit dem Längstunnel und das der Fahr­ zeugaußenseite zugewandte Stützelement z. B. mit der A- Säule des Kraftfahrzeuges fest verbunden sein. Durch die auf diese Weise erreichte höhere Steifigkeit der Lenk­ säule können bei dieser Weiterbildung der Lenkanordnung Schwingungen der Lenksäule oder das sogenannte Lenkrad­ zittern vermieden werden.

Zur Vereinfachung der Montage können die Stützelemente an einem in Fahrzeugquerrichtung angeordnetem und mit der Halterung verbundenem Lagerelement befestigt werden, das an seinen beiden Enden Gewindeabschnitte zur Aufnahme der Stützelemente aufweist. Das Lagerelement kann durch Schweißen, Pressen, Schrauben oder mittels elastischer Elemente mit der Halterung der Lenksäule verbunden sein.

Die Sicherheit und der Komfort beim Betrieb des Kraft­ fahrzeuges können weiter erhöht werden, wenn sich die Stützelemente an beiden auf der rechten und linken Seiten des Kraftfahrzeuges angeordneten A-Säulen sowie am Längs­ tunnel des Kraftfahrzeuges abstützen. Dabei kann sich das der Fahrzeugmitte zugewandte Stützelement z. B gleichzei­ tig am Längstunnel des Kraftfahrzeuges und an der A-Säule auf der Beifahrerseite abstützen, indem es im Bereich der elastischen Befestigung an der Halterung mit einem an­ nähernd in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden weiteren Stützelement verbunden wird.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Stützelement allseitig schwenkbar an der Halterung angeordnet sein. Für eine derartige Befestigung des Stüt­ zelementes eignen sich besonders an sich bekannte Kugel­ gelenke, deren Lagerschalenhälften aus elastischem Kunst­ stoff oder einem anderen elastischen Werkstoff bestehen. Diese Ausführung erlaubt dem Stützelement eine größere Schwenkfreiheit und kann z. B. eine Teilevielfalt beim Einbau in verschiedene Modelle mit unterschiedlichen Ein­ bauverhältnissen vermeiden.

Eine vorteilhafte Abstützung der Lenksäule wird dadurch erreicht, daß mindestens ein Stützelement in einer Ebene annähernd senkrecht der Mittelachse der Lenksäule ange­ ordnet ist. Durch diese direkte Verbindung mit der Karos­ serie, z. B. dem Längstunnel, wird im Falle eines fronta­ len Zusammenstoßes die Lenksäule mit dem Lenkrad bei ei­ ner Verlagerung nach hinten gezielt geführt und zwar in einer Richtung, die annähernd der Fahrzeuglängsrichtung entspricht, und wirksam gegen eine Schwenkung um die Halterung nach oben abgestützt.

Die notwendige Steifigkeit des Stützelementes kann da­ durch erreicht werden, daß das Stützelement aus einem me­ tallischen Profilstab besteht. Der Querschnitt des Pro­ filstabs kann ein geschlossenes, offenes oder rohrförmi­ ges Profil aufweisen, wodurch das Stützelement eine für die Einbauverhältnisse günstige Raumform erhalten kann.

Besonders einfach kann das Stützelement hergestellt wer­ den, wenn es durch ein Rohr mit abgeflachten Endbereichen gebildet ist. Der zur Befestigung an der Halterung be­ stimmte Endbereich des Stützelementes ist mit einer Boh­ rung versehen und der zur Karosserie zugewandte Endbe­ reich weist ein Langloch in Achsrichtung des Stützelemen­ tes auf. Die karosserieseitige Anbindung des Stützelemen­ tes kann mit üblichen Befestigungsmitteln erfolgen.

Das Stützelement kann zur schwingungsmäßig besseren Ent­ koppelung und Erhöhung des Fahrkomforts auch an seinem karosserieseitigen Ende elastisch gelagert sein. Die ela­ stische Lagerung kann wie bei der Befestigung an der Hal­ terung mittels elastischer Buchsen erfolgen.

Es bleibt auch im Rahmen der Erfindung, wenn die schwin­ gungsmäßige Entkoppelung des Stützelementes mittels ela­ stischer Buchsen nur an seinem karosserieseitigen Ende erfolgt.

Die erfindungsgemäße Lenkanordnung ermöglicht die Lenk­ säule und/oder die Halterung mit den Stützelementen zu­ sammen mit dem Cockpit des Kraftfahrzeuges vorzumontieren und als eine Baueinheit sowohl manuell als auch automa­ tisch in das Kraftfahrzeug einzubauen. Die schwenkbaren Stützelemente können dabei aus Montagegründen einfach zu­ sammen- oder weggeklappt werden. Bei dieser Weiterbildung der Erfindung entfällt insbesondere die umständliche ma­ nuelle Befestigung der Stützelemente an der Halterung, da die Befestigungsstellen im Kraftfahrzeug schwer zugäng­ lich sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu­ tert.

Teilweise schematisch zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Lenkanordnung mit einer Halterung der Lenksäule und daran befestigten Stützelementen;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für die elastische Befestigung von zwei Stützelementen mit­ tels Kunststoffbuchsen an einem in Fahr­ zeugquerrichtung verlaufendem Lagerele­ ment;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der Befesti­ gung eines Stützelementes am Lagerelement nach Fig. 2;

Fig. 4 eine alternative Befestigung eines Stütz­ elementes mittels einer Gummibuchse an der Halterung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht auf die Lenk­ anordnung ohne Lenkrad mit Stützelementen, die sich an beiden nicht näher gezeigten A-Säulen sowie am Längstunnel des Kraft­ fahrzeuges abstützen.

Die mit dem Vorderbau 1 des Kraftfahrzeuges verbundene Lenkanordnung nach Fig. 1 besteht aus einer Lenksäule 2 mit einem Lenkrad 3, die mittels Schrauben fest mit der Halterung 4 verbunden ist. Die Halterung 4 ist mit dem Vorderbau 1 des Kraftfahrzeuges verschraubt. Im Bereich der Befestigung der Lenksäule an der Halterung sind zwei Stützelemente 5 und 6 elastisch und um eine gemeinsame in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Achse 7 schwenkbar gela­ gert. Das Stützelement 5 erstreckt sich annähernd senk­ recht zu der Mittelachse 8 der Lenksäule 2 und ist mit seinem karosserieseitigen Ende am Längstunnel 9 befe­ stigt. Das Stützelement 6 ist mit seinem karosserieseiti­ gen Ende an einer nicht näher gezeigten A-Säule befe­ stigt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und Fig. 3 sind die beidseitig der Halterung 4 angeordneten Stützelemente 5 und 6 an einem in Fahrzeugquerrichtung angeordneten und mit der Halterung 4 verbundenen Lagerelement 11 mittels einer in eine Bohrung 20 im abgeflachten Bereich des Stützelementes 6 eingesetzten Kunststoffbuchse 14 ela­ stisch und schwenkbar gelagert. Zur Befestigung der Stützelemente kann, wie in Fig. 3 gezeigt z. B. das Stützelement 6 unter Verwendung zweier Scheiben 15 mit einer selbstsichernden Mutter 16 am Gewindeabschnitt 21 des Lagerelementes 11 fest angezogen sein.

Die Fig. 4 zeigt eine mittels einer Gummibuchse 19 ausge­ führte alternative Befestigung eines Stützelementes 5 an der Halterung 4. Die Gummibuchse 19 ist unmittelbar zwi­ schen einer Auflagefläche 22 der Halterung 4 und dem Stützelement 5 angeordnet. Der Bolzen 17, der das Stütz­ element 5, die Gummibuchse 19 und die Halterung 4 durch­ setzt, weist in seinem mittleren Abschnitt 18, dessen Breite etwas geringer ist als die Breite der Gummibuchse 19, einen größeren Durchmesser als die Bohrung in der Halterung 4 zur Befestigung des Stützelementes auf. Da­ durch wird beim Anziehen der selbstsichernden Mutter 16 sowohl der Bolzen 17 fest mit der Halterung 4 verbunden als auch die notwendige Vorspannung der Gummibuchse 19 ereicht. Der Bolzen 17 ist dabei lösbar mit dem Stützele­ ment 5 verbunden. Durch übliche konstruktive Mittel kann er sich in der gezeigten Lage nicht gegenüber dem Stütz­ element 5 verdrehen. Der Bolzen 17 kann auch mit dem Stützelement 5 verschweißt sein.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das Stützelement 5, das einerseits elastisch mit der Halterung 4, andererseits mit dem Längstunnel 9 des Kraftfahrzeuges verbunden ist, im Bereich seiner oberen Befestigung an der Halterung 4 fest mit einer Querstrebe 12 verbunden. Die Verbindung zwischen der Querstrebe 12, die mit der Karosserie an der nicht näher gezeigten A- Säule auf der Beifahrerseite fest verbunden ist und dem Stützelement 5 erfolgt über ein Knotenblech 13, das mit dem Stützelement 5 verschweißt ist. Das Stützelement 6 ist mit der Karosserie an der nicht näher gezeigten A- Säule auf der linken Seite des Kraftfahrzeuges fest ver­ bunden.

Claims (16)

1. Lenkanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer eine Lenksäule aufnehmenden Halterung, die mit dem Vorderbau des Kraftfahrzeuges fest verbunden ist und ein oder mehrere mit der Karosserie, vorzugswei­ se mit einer A-Säule oder einem Längstunnel verbun­ dene, auf Druck und/oder Zug beanspruchbare Stütz­ elemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ mindest ein Stützelement (5, 6) elastisch gelagert und schwenkbar an der Halterung (4) angeordnet ist.

2. Lenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die elastische Lagerung des Stützelementes (5, 6) durch elastische Buchsen (14, 19) erfolgt.

3. Lenkanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elastischen Buchsen (19) Gummi­ buchsen sind.

4. Lenkanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elastischen Buchsen (14) aus einem Kunststoff bestehen.

5. Lenkanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwenkachse des Stützelementes in Fahrzeuglängsrichtung verläuft.

6. Lenkanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwenkachse (7) des Stützelemen­ tes (5, 6) in Fahrzeugquerrichtung verläuft.

7. Lenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Hal­ terung (4) Stützelemente (5, 6) angeordnet sind.

8. Lenkanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützelemente (5, 6) an einem in Fahr­ zeugquerrichtung angeordnetem und mit der Halterung (4) verbundenen Lagerelement (11) befestigt sind.

9. Lenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stützele­ mente (5, 6) an beiden Seiten des Kraftfahrzeuges angeordneten A-Säulen sowie am Längstunnel (9) des Kraftfahrzeuges abstützen.

10. Lenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützele­ ment (5, 6) um einen Befestigungspunkt an der Halte­ rung (4) allseitig schwenkbar ist.

11. Lenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Stützelement (5) in einer Ebene annähernd senkrecht der Mittelachse (8) der Lenksäule (2) angeordnet ist.

12. Lenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (5, 6) aus einem metallischen Profilstab besteht.

13. Lenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (5, 6) durch ein Rohr mit abgeflachten Endbereichen gebildet ist.

14. Lenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Karosserie zugewandte Endbereich des Stützelementes (5, 6) ein Langloch in Achsrichtung des Stützelementes (5, 6) aufweist.

15. Lenkungsanordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Stützelement (5, 6) an seinem karosserieseitigen Ende elastisch gelagert ist.

16. Lenkanordnung nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (4) zusammen mit der Lenksäule (2) und mindestens einem Stützelement (5, 6) zusammen mit dem Cockpit vormon­ tiert sind.