DE648165C - Federndes Lenkhandrad fuer Kraftwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein federndes Lenkhandrad für Kraftwagen mit einem Säulenteil und einem Radnabenteil, die durch ein oder mehrere nachgiebige, begrenzte Verschiebungen der verbundenen Teile gegeneinander zulassende elastische Glieder gekuppelt sind. Diese bekannten Lenkräder dieser Art weisen den Nachteil auf, daß sie bei den vielfältigen Anforderungen des neuzeitlichen Kraftwagen-Verkehrs nicht immer gleich gut verwendbar sind. Eine empfindliche Wagenlenkerin wird auf große Nachgiebigkeit der Kupplung zwischen Lenksäule und Lenkradnabe Wert legen, während einem kräftigen Berufskraft-Wagenführer ein Lenkrad mit geringer Nachgiebigkeit besser in der Hand liegen wird. Ähnliche Beschränkungen in der Brauchbarkeit eines nachgiebigen Lenkhandrades ergeben sich auch aus den verschiedenen Eigenschäften der einzelnen Kraftwagen (Grad der Abfederung des Wagenaufbaues, toter Gang der Lenkvorrichtung usw.).

Zur Behebung dieses Mangels sieht die Erfindung vor, daß der Nachgiebigkeitsgrad der durch festen Umschluß um den Hauptteil ihrer Oberfläche gegen Ausweichen gesicherten elastischen Glieder im fahrbereiten Zustande durch einstellbare Presseeinrichtungen veränderbar ist. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, durch- einfache Betätigung von Presseeinrichtungen, z. B. durch Anziehen bzw. Nachlassen von Druckschrauben, das Lenkhandrad im fahrbereiten Zustand, d. h. ohne irgendwelche Auswechselung von elastischen Gliedern'oder Montagearbeiten, den verschiedenen Anforderungen im Augenblick anzupassen, die jeweils durch die Person des Fahrers oder die Art des Kraftwagens gestellt werden.

Es sind nun schon Lenkräder bekannt, bei welchen der Hauptteil der Oberfläche der elastischen Glieder durch Teile aus unnachgiebigem Baustoff umschlossen sind; doch fehlt es bei diesen Lenkrädern an Einrichtungen, durch welche dieUmschlußteile gegeneinander verstellt werden können. Es ist darum dort der Nachgiebigkeitsgrad der elastischen Glieder im Lenkrad ein unveränderlicher. Das trifft auch für jene Ausführungsformen dieser bekannten Lenkräder zu, bei welchen der Zusammenbau durch Verschraubungen mit leicht zugänglichen Bolzenköpfen und Muttern vorgesehen ist.

Die verschiedenen, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung können in zwei Hauptgruppen geteilt werden: eine, bei der die Gummivenbindung aus einer Mehrzahl gesonderter Gummiglieder besteht, die in Abständen rund um die Radnabe verteilt sind; und eine, bei der ein oder mehrere Gummiringe (je für sich geschlossen) um den Radmittelpunkt herum vorhanden sind. Die elastischen Glieder können jeden geeigneten Querschnitt und Umriß haben; runde, quadratische, rechteckige, karoförmige, kugelige, eiförmige oder andersgeformte Stücke können mit einem Teil in der Lenkhandradnabe und mit dem andern Teil im Lenksäulenteil sitzen, wobei Nabe und Säulenteil mit geeigneten Vertiefungen zu ihrer Aufnahme versehen

sind. Zwischen den verbundenen Teilen des Lenkhandrades ist genügend Spielraum vorgesehen, um zwischen ihnen unter normalen Umständen volle Beweglichkeit gegeneinander 5 ohne Berührung zu sichern. Sofern die Vertiefungen bzw. Aussparungen, in welchen die Gummiglieder untergebracht werden, so tief sind, daß ein Auseinandernehmen der beiden verbundenen Teile verhindert ist, sind Einxo richtungen vorgesehen, durch welche die Vertiefungen zum Einführen oder Wegnehmen der Gummiglieder^zugänglich werden. Hierfür sind verschiedene Konstruktionen dargestellt.

In der Zeichnung ist die Erfindung durch Anwendungsbeispiele bildlich erläutert. Es zeigen

Fig. ι den Schnitt und
Fig. 2 den Grundriß eines erfindungsmäßigen Lenkhandrades, wobei Radkranz und Speichen als bekannte Teile nicht dargestellt sind,

Fig. 3 und 4 Teilgrundrisse von Segmenten zum Zusammendrücken der Gummiglieder, Fig. 5 ein Glied von zylindrischem, Querschnitt mit Einrichtung zur Vergrößerung seines Durchmessers,

Fig. 6 den Querschnitt und Fig. 7 den Grundriß des Zylinders nach Fig. 5 vor der Durchmesservergrößerung,

Fig. 8 ein ähnliches Gummiglied wie Fig. 5, jedoch von kugeliger Gestalt,

Fig. 9 die Teilansicht einer Ausführungsform, bei welcher das bewegliche Zusammendrückungselement ein Teil der Lenkhandradnabe ist,

Fig. 10 und 11 Außenansicht und Querschnitt eines eiförmigen Gummigliedes,

Fig. 12 den Querschnitt eines Lenkhandradmittelteiles, in welchem der elastische Stoff die Form geschlossener Ringe aufweist, Fig. 13 den halben Grundriß von Fig. 12, Fig. 14 den Teilquerschnitt einer Abändeiiing mit nur einem Gummiring, Fig. 15 den Querschnitt eines hohlen elastischen Ringes, der durch inneren Gasoder Luftdruck aufblasbar ist,

Fig. 16 den Querschnitt einer Ausführungsform mit einem einzigen Gummiring und ringförmigen, beweglichen, auf Säulenteil und Radnabe angeordneten Elementen, die den Ring halten und eine Veränderung des auf den Ring ausgeübten Druckes gestatten, Fig. 17 den Teilgrundriß einer Ausführungsform mit Zahnung der Anliegeflächen für den Gummiring, anwendbar bei Gummi- und Metallringen nach Fig. 12, 14 und 16,

Fig. 18 Querschnitte von Vorsprüngen und Vertiefungen in den beiden verbundenen Teiöo len des Rades, welche das Maß der Nachgiebigkeit des Gummigliedes begrenzen und eine mechanische Kupplung bei Sdiadhaftwerden des Gummis sichern, anwendbar bei Rädern mit mehreren gesonderten Gummi-. Verbindungsgliedern,

Fig. 19 eine gegenüber Fig. 18 geänderte Ausführungsform ähnlicher Art,

Fig. 20 den Querschnitt einer weiteren .Ausführungsform der Erfindung mit einem geschlossenen Gummiring,

Fig. 21 und 22 Schnitt und Grundriß für ein Ausführungsbeispiel, in dem Lenksäulenteil und Lenkhandradnabe übereinanderliegen statt konzentrisch zueinander,

Fig. 23 und 24 Teilschnitt und Teilgnundriß einer Ausführungsform mit zwei elastischen Zonen,

Fig. 25 und 26 andere Ausführungsformen mit ebenfalls zwei elastischen Zonen.

In Fig. ι und 2 sind kugelförmige Glieder ι in halbkugelförmigen Höhlungen angeordnet. Der Lenksäulenteil 2 ist an der Lenksäule durch den Hülsenteil 3 befestigt und erweitert sich nach oben zum Ring 4. Am Umfang des Ringes 4 sind in geeigneten Abständen drei oder mehrere Höhlungen 5 angeordnet, die in der Zahl den einzuschließenden Gummigliedern entsprechen und in der Form annähernd mit den in ihnen zu sitzen kommenden Teilen der Glieder übereinstimmen, obgleich, wie später gezeigt, der hohe Grad der elastischen Verschiebbarkeit des Gummis ermöglicht, daß die Form der Höhlung von der des Gummigliedes vor seiner Einbringung abweicht. Halbkugelige Aushöhlungen 6 sind auch im Kranz der Radnabe 7 vorgesehen und an jene Stellen gelegt, wo die Speichen 8 der Nabe 7 angesetzt sind. Der Säulenteil 2 ist aus zwei Stücken zusammengesetzt, die mittels Kopfschrauben 9 miteinander verschraubt sind und in der Mittelebene der Gummikugeln aufeinanderstoßen. In dem oberen wegnehmbaren Ring 10 und dem unteren Ring sind Höhlungen von Viertelkugelform angeordnet, welche beim Zusammenbringen der Ringe durch die Kopfschrauben 9 einen Druck auf die Kugeln ausüben, wobei zum Ausweichen des Gummis eine rundum laufende Vertiefung 11 an der Stoßfläche der Ringe vorgesehen ist.

Der Grad der Anfangspressung des Gummis und dessen Widerstand gegen eine Deformation bei gegebener Druckbeanspruchung hängt vom Abstand der beiden Ringe und der Stellung der Kopfschrauben 9 ab. Ein Spielraum 12 ist zwischen dem Umfang des Säulenteils und der ihn umgebenden Radnabe 7 belassen, um ein genügendes Nachgeben ohne Berührung zu ermöglichen, obgleich man auch, wie später beschrieben, hemmende Anschläge in diesen Spielraum iao insetzen kann. Der zwecks Druckveränderung relativ verschiebbare Teil kann ein Teil

der Lenkhandxadnabe sein (anstatt des Säulenteils) wie in Fig. 9, wo der innere Ring 2 aus einlm einheitlichen Stück besteht und die Radnabe einen einstellbaren Ring 14 S aufweist, der Viertelhöhlungen für dieGummiglieder besitzt und durch Schrauben 9 an der Nabe 7 gehalten ist.

Nach Fig. 3 sind die einstellbaren Teile als besondere Segmente 15 ausgebildet, die durch Schrauben 9 am Säulenteil 2 gehalten sind. Jedes Gummiglied kann mittels eines eigenen Segmentes für sich zusammendrückbar gemacht werden, oder es können zwei Segmente mit einem nichteinstellbaren Einrichtungsteil, in den die Kugel hineingedrängt wird, zusammenarbeiten. Es ist auch eine Konstruktion möglich, in der von einer Druckeinstellung abgesehen wenden kann, indem man den Durchmesser der Gummikugeln und ihrer Sitzteile etwas geringer als gezeichnet nimmt und die Kugeln mit Hilfe eines Schmiermittels in Stellung drückt.

Um den auf die Gummiglieder ausgeübten Druck zu begrenzen, sind nach Fig. 3 bis 19 Vorsprünge 21 vorgesehen, die sich von der Radnabe radial nach innen erstrecken, um den ringförmigen Spielraum 12 überbrückend in Höhlungen 22 des Säulenteiles- hineinzuragen, die an den Gummigliedern benachbarten Stellen vorgesehen sind, wobei normaler Weise zwischen Vorsprängen 21 und Höhlungen 22 keine Berührung vorhanden ist. Bei hohem Druck kommt einer oder mehrere Vörsprünge mit der Wandung seiner zugehörigen Höhlung in Berührung, wodurch die Nachgiebigkeit der Verbindung nach jeder Richtung- hin begrenzt ist. Diese Anschläge verhüten auch die völlige Trennung der beiden verbundenen Teile, übertragen das Drehungsmoment und erhalten die Steuerfähigkeit bei Ausfall des Gummis. Mit den beschriebenen einstellbaren Segmenten 15 werden die Anschläge innerhalb der Höhlungen in Stellung gebracht und dann die Höhlungen durch Aufschrauben des Segmentes geschlossen.

Fig. 4 zeigt ein Segment 15 mit radialen Kanten 36, die quer über den Spielraum 12 reichen und als Anschlag wirken, wenn sie mit den radialen Flächen 37 einer zugehörigen Vertiefung der Radnabe in Berührung kommen·. Die Gummiglieder sind radial weiter heraus gesetzt, um nach innen gehende Vorsprünge wie bei 13 in Fig. 2 zu vermeiden.

Die Gummiglieder können gegen die sie umschließende Wandung gepreßt werden, nachdem sie in die Höhlungen gebracht wurden, indem sowohl Halte- als auch Einstelleinrichtungen vorgesehen, sind. In Fig. 5 besteht die Zusammendrückeinrichtung aus zwei Metallpfropfen 16, die in axial- gerichteten Höhlungen 17 (Fig. 6) des Gummigliedes 18 angeordnet sind, von denen der eine Pfropfen mit Gewinde versehen ist und der andere als Sitz für den Kopf einer Druckschraube 19 dient. Die Gummihülse 18 ist im freien Zustand axial länger als im zusammengepreßten Zustand nach Fig. 5. Die Gummiglieder werden lose in ihre Höhlungen eingebracht, und dann werden die Schrauben angezogen, wodurch die paarweise angeordneten Metallpfropfen einander genähert werden und die Gummiglieder zunächst ihren Durch-

• messer bis zum Ausfüllen der Höhlungen ausdehnen, worauf dann der Druck im Gummi und sein Widerstand gegen Verformung zu wachsen beginnen. Man kann solche Ausdehnungsmittel entweder allein . verwenden oder zusammen mit den beschriebenen Ein- 8c richtungen zur Einstellung der die Gummiglieder umgebenden Wandungen.

In Fig. 10 und n ist ein Gummiglied von eiförmiger Gestalt dargestellt. Bei der Anwendung kann die größere Achse des Gliedes radial, tangential oder achsenparallel zur Radachse liegen. Man kann auch, den Querschnitt des Gliedes eiförmig machen.

Wo der elastische Körper eine Form besitzt, die ihm eine Bewegung gestattet und zugleich die Zugänglichkeit der Ausdehnungsmittel behindert, wie in Fig. 4 oder 8, kann eine solche Bewegung durch eine Ausbuchtung

• 20, die äquatorial auf der Gummikugel 1 liegt und mit einer Vertiefung 11 in den beiden Teilen der Höhlung korrespondiert, verhindert werden.

Bei der anderen Hauptgruppe von Ausführungsformen der Erfindung nimmt die elastische Verbindung die Form einer oder mehrerer geschlossener Gummiringe an, die an den verbundenen Teilen rundherum gehen. Hiervon sind verschiedene Ausführungsarten dargestellt. In Fig. 12 bis 13 besteht die Gummiverbindung aus einem inneren Ring 23 und einem äußeren Ring 24, welche durch ein Paar Metalldruckringe 25, 26 von keilförmigem Querschnitt voneinander getrennt sind, die durch Schrauben 19 aneinandergezogen werden können. Die Radnabe umgibt den Säulenteil konzentrisch, und der ringförmige Zwischenraum ist durch die erwähnten elastischen Ringe ausgefüllt, von denen der eine nach innen gegen den Säulenteil, der andere nach außen gegen den Radnabenkranz gedrückt wird, wenn die Schrauben 19 angezogen werden. Die Gummiringe haben im entlasteten Zustand einen "leicht V-förmigen oder rechteckigen Querschnitt. Beim Ausweiten . wird wegen des V-förmigen Querschnittes der beiden verbundenen Teile 2, 7 der Mittelteil des Ringe? besonders stark ge-

drückt, wodurch ein axiales Austreten des Ringes nach oben oder unten verhütet wird. In Fig. 14 ist ein elastischer Ring mit parallelen Seitenflächen und einem erweiterten Gürtel 27 vorgesehen, welch letzterer von der Mitte ausgeht und in Vertiefungen 28, 29 im Umfang des Säulenteils 2 und in der Höhlung des äußeren Teils 7 hineinreicht, um diese zwei Teile vor axialer Verschiebung gegeneinander zu sichern. Der elastische Ring 30 wird durch Druckschrauben 19 und Endabstützungen 16, von welchen eine mit Schraubengewinde versehen ist, gegen die Grenzflächen der beiden Teile 2, 7 gedruckt. Die gummiberührenden Flächen der beiden Endabstützungen sind schräg, um den radialen Druck auf den Gummi an den oberen und den unteren Flächen des Gummiringes zu verstärken. Die Schrauben sind in passenao der Weise rund um den Ring herum verteilt. Das Drehmoment wird auf bzw. von dem Gummiring durch eine Verzahnung 31 an seinem Innen- und Außenumfang übertragen, die mit einer korrespondierenden Verzahnung 32 am Umfang des Säulenteils und am Radnabenkranz zusammenarbeitet. Die gleiche Verzahnung kann auch bei jeder beliebigen anderen Ringausführungsform der Erfindung verwendet werden.

So wie bei den Konstruktionen der ersten Gruppe von Ausführungsbeispielen der Erfindung können auch bei der Ringausführungsform die verbundenen Teile aus zwei zusammengeschraubten Stücken bestehen. In Fig. 16 hat der Säulenteil 2 zur Aufnahme des Gummiringes 33 einen entsprechenden Ausschnitt, der an der oberen Seite durch den losen Ring 10 und die Schrauben 9 zur V-Form vervollständigt wird. Ersatzweise kann die Lenkhandradnabe 7 mit einem wegnehmbaren Ring 14 und Schrauben 9 ausgestattet sein, um den auf den Ring ausgeübten Druck und damit seinen Verformungswiderstand zu ändern. Man kann auch durch Veränderung des Luft- oder Gasdruckes im Innern eines hohlen Gummiringes den Verformungswiderstand des Ringes verändern. Fig. 15 zeigt einen Gummischlauch 34, der zwischen dem mit halbkreisförmiger Vertiefung 35 ausgestatteten Säulenteil 2 und dem mit ähnlicher Vertiefung 38 versehenen Radteil 7 eingelegt ist. Im Schlauch ist an passender Stelle ein Aufblaseventil vorgesehen, oder es kann der Schlauch während der Vulkanisierung durch Gase aufgeblasen werden, die von einer vor dem Vulkanisieren in den Schlauch eingebrachten chemischen Verbindung entwickelt werden, wobei der Schlauch in einem geeigneten, an einem der zu verbindenden Teile befindlichen Ring sitzt.

In Fig. 18 und 19 ist dargestellt, wie Grenzvorsprünge 21 des Radteiles zu Sicherungszwecken in Vertiefungen 22 eines Ringes 39 (Fig. 18) hineinreichen, der rundherum geht und mit Schrauben an dem Säulenteil befestigt ist.

In Fig. 20 sitzt der Gummiring in Vertiefungen von V-förmigem oder ähnlich geartetem Querschnitt. Das untere Stück 40 des Säulenteils weist eine Schrägfläche auf, deren Umriß den einen Schenkel eines V bildet. Ein Flansch 41 bildet die Aufsitzstütze für den Ring 42 und eine mit Schraubengewinde versehene Hülse 43 den Aufsteckteil für die Steuersäule 44. Auf dieser Hülse ist der Druckring 10 axial verschiebbar. Über dem Ring 10 liegen eine ringförmige Einstellmutter 45 und eine Verschlußkappe 46. Der V-förmig gebrochene Querschnitt der Radnabe 7 ist nach auswärts konvex, und der Gummi hat quadratischen, karoförmigen oder rechteckigen Querschnitt.

Die Einstellung der Gummipreßeinrichtung kann während der Fahrt mittels einer erweiterten Einstellmutter 45 erfolgen, wobei ein Anschlag zur Verhinderung der Rückbewegung der Preßmutter über eine Sicherheitsstellung hinaus vorgesehen ist.

Statt der konzentrischen Lage von Radteil und Säulenteil zueinander können diese Teile übereinander in benachbarten Ebenen liegen. In Fig. 21 und 22 ist eine solche Ausführungsform dargestellt, wobei die Gummipreßeinrichtung ähnlich jener nach Fig. 12 ist. Der Säulenteil 47 und der Radteil 48 haben die Form von Scheiben, die mit einem Zwischenraum 49 durch H-förmig gestaltete, diesen Zwischenraum überbrückende Gummizylinder verbunden sind. Durch Schrauben 19 können zwei Ringeso, 51 von konischem Querschnitt einander genähert werden, wobei sie die senkrechten Teile des Gummis divergierend formen und damit diese Gummiteile gegen axiale Verschiebung sichern, indem· sie 105· sie in ihren unterschnittenen Sitz hineindrängen.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung haben zwei Gummizonen, wobei'die zweite Zone zur Übertragung des Pressungsdruckes auf die andere Zone dient. In Fig. 23 und 24 besteht die Hauptzone aus in Abständen verteilten Gummikugeln 53, die zweckmäßig zur Hälfte in Höhlungen des Säulenteiles und des Steuerrades sitzen, welches auf den Kugeln ruht. An der Radnabe ist über den Gummikugeln ein Gummiring 54 vorgesehen, der von einer gekrümmten Sitzfläche 56 durch einen flachen Metallring 55.getrennt ist, was dem Steuerrad ein gewisses Schaukeln um die iao gemeinsame Mittellinie der Kugeln gestattet. Die ringförmige Mutter 57 am Säulenteil 2

ist vom Gummiring 54 durch einen Ring 58 von gekrümmtem Querschnitt getrennt, der jedoch wegbleiben kann, wenn sich beim Aufschrauben der Ring 55 auf seiner Sitzfläche 56 drehen kann. Das Drehmoment, wird durch, die Gummikugeln, aber nicht durch den Gummiring übertragen. In axialer Richtung ist das Rad zwischen den Gummikugeln und dem Gummiring gehalten. Der Spielraum 12 kann geneigt oder waagerecht vorgesehen sein.

In Fig. 25 ist die Sitzfläche 59 für den sekundären Gummiring ein Kegelstumpf mantel mit einer Neigung entgegengesetzt derjenigen des Spielraumes 12. Die obere Fläche des Gummiringes 54 liegt an einem kegelförmig gekrümmten Ring 60 an, auf den die ringförmige Einstellmutter 62 drückt. Der Ring 60 ist mit einer Anzahl Auftreibungen 61 versehen, die in Löcher 63 der Einstellmutter 62 hineingreifen, um eine Art Sperrklinkenverschluß für die Rückwirkung des gepreßten Gummis zu bilden.

Nach Fig. 26 ist der Hauptgummiring 64 von zwei gezahnten Metallflächen 65, 66 an den verbundenen Teilen 7 und 2 gefaßt. Wenn die Metallzähne Wellenform aufweisen, so kann der Gummiring rechteckigen Querschnitt haben, so daß sich eine, besondere Oberflächenformung des Gummiringes erübrigt. Unter den radialen Flanschen 67 des Teiles 2 sind der flache Metallring 69 und der sekundäre Gummiring 68 angeordnet, die durch die . ringförmige Schraubenmutter 70 an der Radnabe unter Preßdruck gesetzt werden.

Alle erfindungsmäßigen Konstruktionen können so ausgeführt werden, daß das Lenkhandrad bei einem Unfall von der Lenksäule loskommen kann.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   I. Federndes Lenkhandrad für Kraftwagen mit einem Säulenteil und einem Radnabenteil, die durch ein oder mehrere nachgiebige, begrenzte Verschiebungen der verbundenen Teile gegeneinander zulassende elastische Glieder, z. B. aus Gummi, gekuppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachgiebigkeitsgrad der, in an sich bekannter Art durch festen Umschluß um den Hauptteil ihrer Oberfläche gegen Ausweichen gesicherten elastischen Glieder. (18) im fahrbereiten Zustande durch einstellbare Preßeinrichtungen (16, 19) veränderbar ist.
2. 2. Lenkhandrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck auf die elastischen Glieder durch Druckmittel· (16, 26, Preßluft) erfolgt, die im Innern der elastischen Glieder angreifen und diese gegen ihre Sitzstützflächen (2, 7, 35, 38) drücken.
3. 3. Lenkhandrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastisches Kupplungsglied zwischen Säulenteil (2) und Radnabenteil (7) durch einen hohlen Körper (34) gebildet wird, der durch Gasoder Luftdruck in seinem Innern ausdehnbar ist.
4. 4. Lenkhandrad nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anordnung von keilförmigen Stücken (16) im elastischen Glied (18) bzw. in den elastischen Gliedern und durch das Zusammenziehen dieser Stücke mittels Verschraubungen (19).
5. 5. Lenkhandrad nach'Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine zweite elastische Zone (54), die bei Anwendung des Druckes auf das elastische Hauptglied bzw. die elastischen Hauptglieder (53) mitwirkt.
6. 6. Lenkhandrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Hauptglied (53) zur Übertragung des Drehmomentes und die zweite elastische Verbindung (54) zur Aufnahme der Drücke in Richtung der Achse des Lenkhantirades, aber nicht des Drehmomentes eingerichtet ist.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen