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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeuglenksystem
gemäß dem Oberbegriff
der Ansprüche
1, 9 und 16 (siehe FR-A-2 775 036).
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Sie
betrifft insbesondere die Verbindung zwischen dem Endabschnitt der
Lenksäule
und der Nabe eines Lenkrades.
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Es
ist bekannt, dass eine solche Nabe herkömmlicherweise aufweist:
- – eine
Bohrung, die mit Rillen, die in einer axialen Richtung orientiert
sind, versehen ist und so beschaffen ist, dass sie durch Gleiten
in dieser Richtung an dem Endabschnitt der Säule, die ihrerseits mit entsprechenden
Rillen versehen ist, in Eingriff gelangt;
- – eine
Anschlagfläche,
die so beschaffen ist, dass sie an einer entsprechenden Haltefläche der
Säule anzuliegen
kommt, um die Absenkbewegung der Nabe gegenüber der Säule in der axialen Richtung
zu stoppen; und
- – eine
Abstützfläche, die
der Anschlagfläche
gegenüberliegt
und so beschaffen ist, dass sie von einer Mutter oder dem Kopf einer
Schraube, die dazu vorgesehen ist, an einer Gewindestange oder in
einem Gewinde, die bzw. das die Säule aufweist, in Eingriff zu
sein, kontaktiert zu werden, wobei das Anziehen der Schraube oder
der Mutter die Nabe zwischen der Haltefläche der Säule, auf der die Anschlagfläche der
Nabe ruht, und der Mutter oder dem Kopf der Schraube, die an der Abstützfläche der
Nabe anliegt, einspannt.
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Der
Nachteil der Vorrichtungen des Standes der Technik ist der, dass
die Unterdrückung
des Spiels zwischen der Lenksäule
und der Nabe des Lenkrades mit dem Anziehen einer Schraube verbunden
ist. Es gibt auch Systeme zur Befestigung eines Lenkrades an einer
Säule,
bei denen das Lenkrad an der Säule
eingerastet wird. Bei diesen Systemen wird das Spiel erst in jenem
Moment unterdrückt,
in dem ein Zwang ausgeübt
wird, um die Nabe des Lenkrades an der Lenksäule anzubringen. Auf Grund
dieser Tatsache besteht dann, wenn sich die Schraubverbindung löst oder
die mechanische Vorspannung nachlässt (Ermüdung einer Feder), die Gefahr,
dass ein Spiel zwischen der Lenksäule und dem Lenkrad auftritt.
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Die
vorliegende Erfindung hat folglich die Aufgabe, ein System bereitzustellen, das
das Verringern der Gefahr eines Spiels zwischen der Säule und ihrem
Lenkrad ermöglicht.
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Dazu
schlägt
sie eine Lenksäule
vor, die im Wesentlichen kreisförmig
zylindrisch ist und eine Längsachse
sowie ein Ende, das dazu bestimmt ist, mit einer Lenkradnabe zusammenzuwirken,
um das Lenkrad an der Säule
zu befestigen, umfasst.
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Gemäß der Erfindung
weist das Ende der Säule,
das dazu bestimmt ist, mit dem Lenkrad zusammenzuwirken, auf seiner äußeren Oberfläche wenigstens
zwei longitudinale Aussparungen auf, wobei jede Aussparung eine
in Umfangsrichtung gemessene Breite aufweist, die mit zunehmendem
Abstand vom freien Ende der Lenksäule abnimmt, so dass die Aussparung
in der Seitenansicht der Säule die
Form eines V aufweist.
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Die
geometrische Form dieser Lenksäule und
ihrer Aussparungen ermöglichen
das Verwirklichen einer Klemmung, wenn ein Teil mit einer komplementären Form
gleitend an der Säule
angefügt wird.
Dank dieser Klemmung sind die Spiele zwischen der Lenksäule und
dem komplementären
Teil, im Allgemeinen einer Lenkradnabe, unterdrückt. In dieser Weise wird eine
Klemmung verwirklicht, die jener, die mit einem Morsekonus erhalten
wird, vergleichbar ist. Um eine gute Klemmung zu ermöglichen,
liegt der von den Schenkeln des V gebildete Winkel vorteilhafterweise
im Bereich zwischen 5° und 25°.
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Um
eine Zentrierung des Teils, das an dem Endabschnitt der Lenksäule in Bezug
auf die Letztere gleitet, zu ermöglichen,
nimmt die Breite jeder Aussparung gemessen in Umfangsrichtung auch
bei Annäherung
an die Achse der Säule
ab. In diesem Fall sind die Wände
der Aussparung, die einander zugewandt sind, vorteilhafterweise
in der Weise geneigt, dass sie im Querschnitt ein abgeschnittenes
V bilden, dessen Spitze sich zwischen der Achse der Säule und
der Aussparung befände.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist jede Aussparung in Bezug auf eine radiale Ebene, die die Achse
der Lenksäule
enthält,
symmetrisch. Diese Aussparungen sind auf dem Umfang des Endes der
Lenksäule
gleich verteilt, um eine bessere Verteilung der Kräfte, wenn
von dem Lenkrad ein Drehmoment auf die Lenksäule übertragen werden muss, zu ermöglichen.
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Um
die Befestigung eines Lenkrades an der Lenksäule zu ermöglichen, besitzt diese beispielsweise
auf Seiten ihres freien Endes einen Einrastansatz, der eine Stirnfläche aufweist,
die mit einer kegelstumpfförmigen
seitlichen Oberfläche
verbunden ist, deren Basis mit größerem Durchmesser sich auf Seiten
des freien Endes der Lenksäule
befindet. Das Lenkrad ist dann mit komplementären Verriegelungsmitteln versehen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die erfindungsgemäße Lenksäule durch
Hämmern erhalten.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Lenkrad für Fahrzeug,
das eine Nabe umfasst, die aufweist:
- – eine Bohrung,
die in die äußere Umgebung
des Lenkrades mündet
und so beschaffen ist, dass sie von außen und in einer axialen Richtung
einen Endabschnitt einer Lenksäule,
die das Fahrzeug aufweist, gleitend aufnimmt, und
- – Mittel,
die die Befestigung des Lenkrades an der Lenksäule ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung
weist die Bohrung wenigstens zwei Rippen auf, die in der Bohrung
axial verlaufen, wobei jede Rippe eine in Umfangsrichtung gemessene
Breite aufweist, die mit zunehmendem Abstand vom freien Ende der
Lenksäule
abnimmt, derart, dass die Rippe in einer Seitenansicht der Säule die
Form eines V aufweist. Ein solches Lenkrad ist zu einer Lenksäule, wie
sie oben beschrieben worden ist, komplementär. Zu Gunsten einer guten Klemmung
des Lenkrades an einer Lenksäule
liegt der von den Schenkeln des V gebildete Winkel vorzugsweise im
Bereich von 5° bis
25°.
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Um
die Zentrierung des Lenkrades auf die Lenksäule zu verwirklichen, sieht
eine Ausführungsform
vor, dass die Breite jeder Rippe gemessen in Umfangsrichtung auch
bei Annäherung
an die Achse der Bohrung abnimmt. In diesem Fall sind die Wände der
Rippe, die einander zugewandt sind, vorteilhafterweise in der Weise
geneigt, dass diese Wände
im Querschnitt ein abgeschnittenes V bilden, dessen Spitze sich
zwischen der Achse der Bohrung und der Rippe befände.
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Vorzugsweise
ist jede Rippe in Bezug auf eine radiale Ebene, die die Achse der
Bohrung enthält,
symmetrisch, wobei die Rippen vorteilhafterweise auf dem Umfang
der Bohrung gleich verteilt sind.
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Zu
Gunsten einer guten Befestigung des Lenkrades an der Lenksäule umfassen
die Mittel, die die Befestigung des Lenkrades an der Lenksäule ermöglichen,
beispielsweise wenigstens einen Einrastkeil, der dazu bestimmt ist,
mit einem Endabschnitt der Lenksäule
zusammenzuwirken, wobei ein elastisches Mittel auf Höhe jedes
Einrastkeils vorgesehen ist, um ihn in der verriegelten Position
zur Lenksäule vorzubelasten.
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Schließlich betrifft
die Erfindung noch ein Lenksystem für Fahrzeug, das umfasst:
- – eine
Lenksäule,
die eine im Wesentlichen kreisförmig
zylindrische allgemeine Form aufweist und eine Längsachse sowie ein Ende, das
dazu bestimmt ist, mit einer Lenkradnabe zusammenzuwirken, um das
Lenkrad an der Säule
zu befestigen, umfasst, und
- – ein
Lenkrad, das eine Nabe umfasst, die aufweist:
- – eine
Bohrung, die in die äußere Umgebung
des Lenkrades mündet
und so beschaffen ist, dass sie von außerhalb und in einer axialen
Richtung einen Endabschnitt einer Lenksäule, die das Fahrzeug aufweist,
gleitend aufnehmen kann, und
- – Mittel,
die die Befestigung des Lenkrades an der Lenksäule ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung
sind die Lenksäule und
das Lenkrad eine Säule
und ein Lenkrad, wie sie oben beschrieben worden sind.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
sieht vor, dass bei dem erfindungsgemäßen Lenksystem für Fahrzeug
die an der Lenksäule
ausgebildeten Aussparungen und die in der Bohrung der Nabe des Lenkrads
ausgebildeten Rippen derart sind, dass einerseits die Rippen nicht
mit dem Boden der Aussparungen in Kontakt gelangen und andererseits
die Vollzonen zwischen den Aussparungen nicht mit der Wand der Bohrung,
auf der die Rippen angeordnet sind, in Kontakt gelangen. In dieser
Weise sind allein die Seitenwände
der Aussparungen und der Rippen in Kontakt. Dies ermöglicht das
perfekte Beherrschen der Verbindung zwischen der Nabe des Lenkrades und
der Lenksäule
und vermeidet das Erzeugen einer Klemmung anderswo als auf Höhe der Seitenwände der
Aussparungen und Rippen.
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Die
folgende Beschreibung ermöglicht
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung ein besseres Verständnis
der Aufgaben und Vorteile der Erfindung. Selbstverständlich wird
diese Beschreibung lediglich beispielhalber gegeben und besitzt
keinerlei einschränkenden
Charakter.
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1 ist
eine teilweise aufgeschnittene, perspektivische Ansicht einer Verbindung
zwischen einer Lenksäule
und einer Lenkradnabe gemäß der Erfindung,
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2 ist
eine perspektivische Ansicht der in 1 in einem
Schnitt gezeigten Lenkradnabe von unten,
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3 ist
eine Vorderansicht des in 1 gezeigten
Lenksäulenendes,
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4 ist
eine Schnittansicht längs
der Schnittlinie IV-IV in 3 und
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5 ist
eine Schnittansicht längs
der Schnittlinie V-V in 3.
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1 zeigt
ein Lenksystem, das eine Lenksäule,
deren Endabschnitt 2 in den 3 bis 5 genau
gezeigt ist, sowie ein Lenkrad, von dem im Wesentlichen die Nabe 4 gezeigt
ist, umfasst.
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Der
Endabschnitt 2 der Lenksäule umfasst eine Verbindungszone 6,
die dazu bestimmt ist, mit einer Bohrung 8 zusammenzuwirken,
die in der Nabe ausgebildet ist, um eine Verbindung ohne Spiel zwischen
der Lenksäule
und dem Lenkrad zu gewährleisten.
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Neben
der Verbindungszone 6 weist die Lenksäule auf Seiten ihres entsprechenden
freien Endes einen Einrastansatz 10 auf, der dazu bestimmt ist,
die Verrieglung des Lenkrades an der Lenksäule zu ermöglichen.
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Die
Lenksäule
besitzt in ihrer Endzone die Form eines kreisförmig zylindrischen Stabs mit
einer Achse 12. Die Verbindungszone 6 weist an
ihrem Umfang sechs Aussparungen 14 auf, die um die Lenksäule gleich
verteilt sind.
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Diese
Aussparungen verlaufen in Längsrichtung
und münden
in eine Wange 16 des Endabschnitts 2. Diese Wange 16 ist
diejenige Wange des Endabschnitts, die den Einrastansatz 10 trägt. Jede
Aussparung 14 weist zwei Seitenwände 18 und einen Boden 20 auf.
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Die
Seitenwände 18 weisen
eine doppelte Neigung auf. Zuallererst sind sie in der Weise geneigt,
dass sie zueinander konvergieren und in der Seitenansicht die Form
eines V besitzen (siehe 3). Es lässt sich somit feststellen,
dass die Kanten, die der Schnittlinie der Seitenwände 18 mit
dem Boden 20 oder mit der äußeren Oberfläche der
Lenksäule
entsprechen, zwei V bilden. Die V sind in Bezug auf die Achse 12 symmetrisch
und divergieren auf Seiten der Endwange 16. Somit nimmt
die Breite der Aussparung 14 mit zunehmendem Abstand von der
Endwange 16 ab.
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Der
Querschnitt der Verbindungszone 6, der in 4 gezeigt
ist, zeigt, dass die Seitenwände 18 keine
radialen Wände
sind, sondern eine Konvergenz zu einem Punkt, der sich zwischen
der Achse 12 und der Aussparung 14 befindet, aufweisen.
In 4 ist in gestrichelten Linien die Verlängerung
der Spur von zwei Seitenwänden 18 einer
Aussparung 14 in der Schnittebene gezeigt. Die Verlängerungen dieser
Spuren schneiden sich in einem Punkt 22, der sich auf einer
Symmetrieachse 24 der Verbindungszone zwischen der Achse 12 und
dem Boden 20 der Aussparung befindet.
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Die
Nabe 4 weist auf Höhe
ihrer Bohrung 8 Rippen 26 auf, die den Aussparungen 14 entsprechen
und dazu bestimmt sind, mit diesen zusammenzuwirken.
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Die
Bohrung 8 weist folglich an ihrem Umfang sechs Rippen 26 auf,
die gleich verteilt sind und sich in Längsrichtung erstrecken. Diese
Rippen 26 stehen zur Innenseite der Bohrung 8 vor.
Jede Rippe 26 weist folglich auf der Innenseite der Bohrung 8 einen
Scheitel 28 auf, an den zwei seitliche Oberflächen 30 anschließen. Wie
die Seitenwände 18 der Aussparungen 14 sind
diese seitlichen Oberflächen 30 in
Bezug auf die Achse der Bohrung 8 und in Bezug auf eine
radiale Oberfläche
geneigt. Die Achse der Bohrung 8 ist in der Zeichnung nicht
gezeigt, jedoch deckt sich diese mit der Achse 12 der Lenksäule 2,
wenn die Nabe an der Lenksäule
in Eingriff ist, wie in 1 gezeigt ist. Bei den seitlichen
Oberflächen
finden sich dieselben Neigungen wie bei den Seitenwänden 18 der Aussparungen 14.
Somit vergrößert sich
die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Rippen 26 mit
zunehmendem Abstand von der Außenseite
des Lenkrades. Es wird hier berücksichtigt,
dass das Lenkrad an der Lenksäule
von deren Außenseite,
die in der Zeichnung das Bezugszeichen 32 trägt, ausgehend
in Eingriff gelangt.
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Das
Lenkrad wird durch Schieben an der Lenksäule angefügt. Um diese Montage zu verwirklichen,
ist die äußere Oberfläche 32 der
Nabe 4 gegenüber
der Endwange 16 der Lenksäule angeordnet. Das Lenkrad
ist in der Weise um die Achse 12 orientiert, dass sich
eine Rippe 26 stets gegenüber einer Aussparung 14 befindet,
so dass das Lenkrad in dem Karosseriegehäuse des Fahrzeugs korrekt orientiert
ist. Der schmale Abschnitt einer Rippe 26 befindet sich
dann gegenüber
dem breiten Abschnitt einer Aussparung 14. Wenn die Nabe 4 dann
entlang der Verbindungszone 6 des Endabschnitts der Lenksäule geschoben
wird, dringen die Rippen 26 in die entsprechenden Aussparungen 14 ein.
Die seitlichen Oberflächen 30 der
Rippen 26 gelangen dann mit den Seitenwänden 18 der Aussparungen 14 in
Kontakt. Die Positionierung der Nabe 4 in Bezug auf den Endabschnitt
geschieht dank der Neigung der Seitenwände 18 und der seitlichen
Oberflächen 30 automatisch.
Dank der Verengung der Seitenwände 18 in der
Längsrichtung
wird die Klemmung der Rippen 26 in den Aussparungen 14 verwirklicht.
Die Neigung der Seitenwände 18 in
Querrichtung (siehe 4) ermöglicht das Zentrieren der Lenkradnabe 4 auf
die Lenksäule.
Damit fällt
die Achse der Nabe 4 mit der Achse des Endabschnitts 2 zusammen.
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Die
radial gemessene Tiefe der Aussparungen 14 und die ebenfalls
radial gemessene Höhe
der Rippen 26 sind derart, dass die Scheitel 28 der
Rippen 26 nicht mit den Wänden des Bodens 20 Aussparungen 14 in
Kontakt kommen. Ebenso kommt die äußere Oberfläche des Endabschnitts 2,
die sich zwischen den Aussparungen 14 befindet, nicht mit der
Oberfläche
der Bohrung 8, die sich zwischen den Rippen 28 befindet,
in Kontakt. Der Kontakt zwischen der Nabe 4 des Lenkrades
und dem Endabschnitt 2 der Lenksäule erfolgt dann nur zwischen
den Seitenwänden 18 der
Aussparungen 14 und den seitlichen Oberflächen 30 der
Rippen 26. Desgleichen ist zur Begrenzung der Verschiebung
der Nabe 4 an der Verbindungszone 6 keinerlei
Anschlag erforderlich. Die Breite der Rippen und der Aussparungen 14 in Umfangsrichtung
gemessen ist derart, dass die Rippen 26 die Basis des durch
die Seitenwände 18 gebildeten
V nicht erreichen. Der Anschlag der Nabe 4 an der Lenksäule erfolgt
folglich an den Seitenwänden 18.
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Sobald
die Lenkradnabe 4 an der Lenksäule angebracht ist, ist keinerlei
Einspannung erforderlich. Der durch die Seitenwände verwirklichte Winkel, der beispielsweise
in 3 in einer Vorderansicht zu sehen ist, ermöglicht das
Sicherstellen einer Klemmung der Rippen 26. Der von den
sich gegenüberliegenden Seitenwänden 18 einer
Aussparung 14 gebildete Winkel beträgt beispielsweise etwa 15°. Dieser
Winkel kann beispielsweise der Winkel sein, der zwischen den beiden
Kanten, die die Schnittlinie zwischen der Wand des Bodens 20 einer
Aussparung und deren Seitenwänden 18 oder
auch den Kanten, die die Schnittlinie zwischen den Seitenwände 18 und
der zylindrischen äußeren Einhüllenden
der Lenksäule
auf Höhe
ihres Endabschnitts 2 bilden, hergestellt ist. Selbstverständlich lässt sich
ein vergleichbarer Winkel auf Höhe
der seitlichen Oberflächen 30 der
Rippen 26 finden.
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Nachdem
das Lenkrad an der Lenksäule
angebracht ist, wird eine Klemmung verwirklicht, sobald die seitlichen
Oberflächen
der Rippen 26 mit den Seitenwänden 18 der Aussparungen 14 in
Kontakt sind. Zwischen dem Lenkrad und der Lenksäule besteht dann keinerlei
Spiel. Um jegliches Spiel zu unterdrücken, ist keinerlei Einspannung
erforderlich. Die oben beschriebene Geometrie ermöglicht das
Beseitigen sämtlicher
Spiele zwischen der Lenksäule
und dem Lenkrad.
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Selbstverständlich ist
jedoch ein Verriegelungssystem erforderlich. Tatsächlich könnte sich
das Lenkrad, wenn auf dieses eine Zugkraft in Längsrichtung ausgeübt wird,
von der Lenksäule
lösen.
Hier kann ein Verriegelungssystem, wie es beispielsweise in dem
Dokument FR-A-2 775 036 beschrieben ist, verwendet werden.
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Der
Einrastansatz 10 weist eine Stirnfläche 34 auf, deren
Außendurchmesser
kleiner ist als der Abstand, der zwei Rippen oder genauer die Scheitel 28 zweier
diametral entgegengesetzter Rippen 26 trennt. Die Mitte
der Stirnfläche 34 ist
eben, während ihre
Ränder
gerundet sind. Diese Oberfläche 34 schließt an eine
seitliche Oberfläche 36,
die in Bezug auf die Oberfläche 34 zurückversetzt
ist, an.
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Genauer
gesagt ist die seitliche Oberfläche 36 kegelstumpfförmig und
ist mit ihrem großen Durchmesser
mit der Stirnfläche 34 verbunden.
Im Gegensatz zu dieser Letzteren ist die seitliche Oberfläche 36 mit
ihrem kleinen Durchmesser mit der Endwange 16 verbunden.
Der Einrastansatz 10 ist dazu bestimmt, mit drei Keilen 38,
die in der Lenkradnabe 4 angeordnet sind, zusammenzuwirken.
Jeder der Keile 38 weist eine Innenfläche derselben Form wie die
seitliche Oberfläche 26 des
Einrastansatzes 10 und eine äußere Oberfläche, die an die Innenfläche der
Nabe 4 angepasst ist, auf. Die Seitenwände der Keile 38 sind
an die Form von Stufen oder Sheds, die in der Nabe 4 gebildet
sind, um die Keile 38 an Ort und Stelle zu halten, angepasst.
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Die
Ausführungsdetails
der Vorrichtung betreffend, die das Einrasten der Nabe 4 am
Endabschnitt 2 der Lenksäule ermöglicht, wird auf das Dokument
FR-2 775 036, insbesondere auf die 1 bis 4 und
die entsprechende Beschreibung, verwiesen. Selbstverständlich kann
auch ein Verriegelungsring, wie er ebenfalls in diesem Dokument
beschrieben ist, vorgesehen sein.
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Die
Form der Ausführung
durch Einrasten, wie sie oben beschrieben worden ist, ist für die hier beschriebene
erfindungsgemäße Verbindung
gut geeignet. Tatsächlich
erfolgt dieses Einrasten gleichzeitig mit dem Anbringen der Nabe 4 an
der Lenksäule. Die
Verriegelung und die Positionierung erfolgen somit simultan.
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Ferner
ist es möglich,
den Endabschnitt 2, wie er in den 3 bis 5 gezeigt
ist, durch Hämmern
auszuführen.
Es erübrigt
sich dann, das Teil wieder aufzunehmen, um ein Außengewinde
oder ein Innengewinde auszuführen,
das für
eine Befestigung mittels einer Schraube oder einer Mutter erforderlich
wäre.
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Der
Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten
der oben als nicht einschränkendes
Beispiel betrachteten Ausführungsform
begrenzt, sondern erstreckt sich Gegenteil im Rahmen der nachstehend
angeführten
Ansprüche auf
Modifikationen, die im Ermessen des Fachmanns liegen.
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So
könnte
sich beispielsweise die Anzahl von Aussparungen und Rippen von sechs
unterscheiden. Die Anzahl dieser Rippen und Aussparungen hängt von
dem zwischen dem Lenkrad und der Lenksäule zu übertragenden maximalen Drehmoment
ab.
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Die
Mittel zur Verriegelung der Nabe an der Lenksäule können einfach eine Schraube
oder eine Mutter sein. Es ist nicht erforderlich, einen Einrastansatz
und die entsprechende Verriegelungsvorrichtung vorzusehen. Jedes
Befestigungsmittel kann hier in Betracht gezogen werden.