DE69309045T2

DE69309045T2 - Kupplungsglied für eine fahrzeuglenksäule

Info

Publication number: DE69309045T2
Application number: DE69309045T
Authority: DE
Inventors: Berci Cherpician
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Timken US LLC
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1993-01-15
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2013-01-16
Also published as: WO1993016907A1; JPH07509417A; EP0626915A1; ES2102016T3; AU3584193A; DE69309045D1; EP0626915B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Kupplungen für Lenksäulen und insbesondere auf Kupplungen die in Lenksäulen mit größeren Beträgen von Winkelfehlausrichtung benutzt werden.
US-A-3 926 069 offenbart eine abbrechbare Universalgelenk-Anordnung für eine Lenksäule, die aus einem Kreuz besteht, das vier Arme hat, die in einer kreuzartigen Gestalt angeordnet sind, sowie aus einem Paar von Jochen, die mit entgegengesetzten Armen des Kreuzes gekuppelt sind. FR-A-2 515 129 lehrt eine Kupplung für zwei nicht ausgerichtete Abschnitte einer Lenksäule, wobei jeder Abschnitt einen Schwenkbolzen hat, der in einer Gabel getragen ist. Ein zentraler Körper mit zwei Ausnehmungen, die senkrechte Achsen haben, verbindet die beiden Abschnitte unter Verwendung starrer Dübel.
Lenksäulen werden oft unter Verwendung von zwei Wellengliedern hergestellt, die durch eine Gummikupplung miteinander verbunden sind. Die Gummikupplung bietet eine axiale und eine Torsions-Dämpfung.
Wenn die winkelmäßige Fehlausrichtung zwischen den beiden Wellengliedern zunimmt, nimmt die Biegebelastung auf die Gummikupplung zu. Dies erhöht die Ermüdung an der Gummikupplung und vermindert ihre wirksame Lebensdauer.
US-A-3 926 069 offenbart eine untere Wellenanordnung einer Lenksäule gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, mit einem starren Querglied.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kupplungsanordnung für eine Fahrzeuglenksäule der Art geschaffen, die ein unteres Säulenglied und ein oberes Säulenglied hat, wobei die Kupplung eine Drehachse, ein Querglied und ein Paar von Verbindungsmitteln hat, um das obere Säulenglied und das untere Säulenglied mit dem Querglied schwenkbar zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das Querglied ein flexibles, elastomeres Querglied ist.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun beispielsweise auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen:
Fig. 1 ist eine vereinfachte Ansicht einer Lenksäulenanordnung, die die vorliegende Erfindung aufweist;
Fig. 2 ist eine Draufsicht, die die in Fig. 1 gezeigte Kupplung für die untere Wellenanordnung der Lenksäule veranschaulicht;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten Kupplung für die untere Wellenanordnung der Lenksäule;
Fig. 4 ist eine Draufsicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kupplung für eine untere Wellenanordnung einer Lenksäule der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
Fig. 5 ist eine Seitenansicht der in Fig. 4 gezeigten Kupplung für eine untere Wellenanordnung einer Lenksäule.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Fig. 1 zeigt eine Lenksäule, die eine obere Welle 31 und eine obere Welle 30 aufweist. Die untere Welle 30 ist mit einem Lenkgehäuse 1 verbunden. Ein Lenkrad 9 ist mit der oberen Welle 31 verbunden. Die obere Welle 31 ist durch ein oder mehrere Lager 5 abgestützt. Die obere Welle 31 der Lenksäule ist mit der unteren Welle 30 der Lenksäule durch eine Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung der Lenksäule verbunden. Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung der Lenksäule gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 und 3 zeigen die Einzelheiten des ersten Ausführungsbeispiels der Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung der Lenksäule. Die Kupplung für die untere Wellenanordnung der Lenksäule besteht aus unteren und oberen Wellengliedern 30 und 31, die schwenkbar mit einem elastomeren Glied 20 verbunden sind. Das obere Wellenglied 31 ist das Antriebsglied und das untere Wellenglied 30 ist das angetriebene Glied. Die Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung der Lenksäule rotiert um eine Drehachse 40.
Das elastomere Glied 20 bietet eine axiale und eine Torsions-Dämpfung zwischen den Wellengliedern 30 und 31. Das elastomere Glied 20 bewältigt auch eine gewisse winkelmäßige Fehlausrichtung zwischen den Wellengliedern 30 und 31.
Ein Paar von Stützen 32 verbindet jedes Wellenglied 30, 31 mit dem elastomeren Glied 20. Jede Stütze 32 ist unter Verwendung von Schrauben 54 an dem elastomeren Glied 20 angebracht. Die Schrauben 54 gehen durch eine Stützplatte 50 hindurch, die nach Art eines Hundeknochens gestaltet ist. Es werden zwei Stützplatten 50 verwendet, eine für jedes Glied 30, 31. Die Stützplatten 50 hindern die Schrauben 54 daran, sich durch das elastomere Glied 20 hindurchzuarbeiten. Das elastomere Glied 20 hat erhabene Vorsprünge 52 unter jeder Stützplatte 50 dort, wo die Schrauben 54 die Stützplatte 50 mit dem elastomeren Glied 20 verbinden. Dies hebt die Stützplatten 50 weg von dem elastomeren Glied 20 und gestattet, daß ein gewisses Verbiegen auftreten kann.
Jedes Wellenglied 30, 31 endet in einem Joch 22. Die Enden jedes Jochs 22 sind schwenkbar mit dem elastomeren Glied 20 durch die Stützen 32 verbunden. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Lager 26 zwischen dem Jochende und der Stütze 32 zwischengeschaltet. Nicht alle Anwendungen der Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung der Lenksäule erfordern ein Lager 26 in der Schwenkverbindung.
Jedes Joch 22 rotiert um eine Schwenkachse 42. Jede Schwenkachse 42 liegt unter einem Winkel von 90º zu der Drehachse 40. Jede Schwenkachse 42 liegt in einer Ebene. Die beiden Ebenen für die Schwenkachsen 42, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, sind parallel zueinander.
Die Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung der Lenksäule ist ein Mechanismus für die Übertragung von Torsionsbewegung der Lenksäule über einen Winkel mit Schwingungsdämpfung in den axialen und Torsions-Richtungen der miteinander verbundenen Wellenglieder. Die Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung der Lenksäule ist gegenüber einem klassischen Universalgelenk unterschiedlich, hauptsächlich wegen der Torsionssteilheit des elastomeren Glieds 20, das die starre Kreuzkomponente ersetzt. Ohne die Schwenkverbindungen würde das elastomere Glied 20 großen Verformungen unterliegen, wenn es unter Drehmoment steht, wodurch der relative Winkel von 90º zwischen den beiden Jochen sich ändern würde und wodurch sich daher die Verteilung der Lastkomponenten verändern würde.
Für Anwendungen mit kleineren zulässigen winkelmäßigen Fehlausrichtungen und bei längeren verbundenen Wellen, ist die oben beschriebene Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung einer Lenksäule geeignet. Für Anwendungen, wo der Winkel der Fehlausrichtungen größer ist und die Wellenglieder kurz sind, kann das Drehzentrum der Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung der Lenksäule sich verschieben und einen nicht annehmbaren Anstieg in der Auslenkung verursachen. Für diese Anwendungsfälle wird das unten beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel benutzt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung einer Lenksäule ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei Paare von Stiften 28 mit dem äußeren Rand des elastomeren Glieds 20 verbunden. Jeder Stift 28 erstreckt sich von dem elastomeren Glied 20 nach außen unter einem Winkel von 90º gegenüber den benachbarten Stiften 28. Jeder Stift steht auch unter einem Winkel von 90º gegenüber der Drehachse 40. Jede Welle 30, 31 endet in einem Joch 22'. Die Enden jedes Jochs 22' sind schwenkbar mit den Stiften 28 verbunden. Wie in Fig. 4 (5) gezeigt ist, ist ein Lager 26 zwischen dem Jochende und dem Stift 28 zwischengeschaltet. Nicht alle Anwendungen der Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung der Lenksäule erfordern ein Lager 26 in der Schwenkverbindung.
Jedes Joch 22' rotiert um eine Schwenkachse 42'. Jede Schwenkachse 42' steht unter einem Winkel von 90º gegenüber der Drehachse 40. Die beiden Schwenkachsen 42' liegen in der gleichen Ebene.
Wenn die beiden Joche 22' schwenkbar mit dem elastomeren Glied 20 in der gleichen Ebene verbunden sind, bleibt das Drehzentrum der Kupplung 10 für die untere Wellenanordnung der Lenksäule an dem gleichen Punkt, wenn der winkelmäßige Versatz zwischen den Wellengliedern 30, 31 zunimmt. Dies vermindert eine Auslenkung der Lenksäule.

Claims

1. Kupplungsanordnung für eine Fahrzeuglenksäule der Art, die ein unteres Säulenglied (30) und ein oberes Säulenglied (31) hat, wobei die Kupplung eine Drehachse, ein Querglied und ein Paar von Verbindungsmitteln (32) hat, um das obere Säulenglied (31) und das untere Säulenglied (30) mit dem Querglied schwenkbar zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das Querglied ein flexibles, elastomeres Querglied (20) ist.

2. Säulenanordnung nach Anspruch 1, die ferner zwei Paare von Stiften (28) aufweist, die mit dem flexiblen Querglied (20) verbunden sind, wobei jedes Verbindungsmittel (32) ein Joch (22) aufweist, das schwenkbar mit einem Stift des Stiftpaares verbunden ist, wobei jedes Joch (22) um eine Achse schwenkbar ist, wobei die Schwenkachsen (42) der Joche (22) in einer gemeinsamen Ebene liegen und die Schwenkachsen der Joche senkrecht zueinander sind.

3. Säulenanordnung nach Anspruch 2, bei der die Schwenkachsen der Joche (22) und die Drehachse der Kupplung sich an einem Punkt schneiden.

4. Säulenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, die ferner eine Lageranordnung (26) aufweist, die in jeder Schwenkverbindung des flexiblen Querglieds angeordnet ist.

Säulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schwenkachse des oberen Säulenverbindungsmittels (32) um 90º gegenüber der Drehachse der Kupplung versetzt ist und die Schwenkachse des oberen Säulenverbindungsmittels in einer ersten Ebene angeordnet ist; und bei der die Schwenkachse des unteren Säulenverbindungsmittels (32) um 90º gegenüber der Drehachse der Kupplung versetzt ist und die Schwenkachse des unteren Säulenverbindungsmittels in einer zweiten Ebene angeordnet ist, wobei die erste Ebene parallel zu der zweiten Ebene ist.

6. Säulenanordnung nach Anspruch 1, die ferner zwei Paare von Stiften aufweist, die mit dem flexiblen Querglied (20) verbunden sind, wobei sich jeder Stift nach außen unter einem Winkel von 90º zu den benachbarten Stiften erstreckt, wobei jedes Verbindungsmittel ein Joch (22') aufweist, das um eine Achse schwenkbar ist, wobei die Schwenkachsen der Joche in einer gemeinsamen Ebene liegen und die Schwenkachsen der Joche senkrecht zueinander sind.

7. Säulenanordnung nach Anspruch 6, bei der die Schwenkachsen der Joche (22') unter 90º zu der Drehachse der Kupplung liegen.