DE19505454C2 - Welle für zusammenschiebbare Lenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Welle für eine zusammen­ schiebbare Lenkvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 die in Kraftfahrzeugen für die Übertragung der Bewegung des Lenkra­ des an ein Lenkgetriebe verwendet wird.

In Fig. 5 ist eine herkömmliche Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge gezeigt. Dieser Mechanismus wird dazu verwendet, die Bewegung des Lenkrades 1 an ein Lenkgetriebe zu übertragen. Das Lenkrad 1 ist am hinteren Ende einer Lenkwelle 2 befestigt, die ihrerseits in einer Lenk­ säule 3 frei drehbar unterstützt ist. Diese Lenksäule 3 ist über eine obere und eine untere Halterung 4 bzw. 5 an der Unterseite eines Ar­ maturenbretts 21 befestigt. Das obere Ende einer Zwischenwelle 7 ist über ein erstes Universalgelenk 6 mit einem Abschnitt am unteren Ende der Lenkwelle 2 gekoppelt, der von einer Öffnung im unteren Ende einer Lenksäule 3 vorsteht. Ferner ist das unteres Ende der Zwischen­ welle 7 über ein zweites Universalgelenk 8 mit einer Eingangswelle 9 eines (nicht gezeigten) Lenkgetriebes gekoppelt. Bei dieser Anordnung wird die Bewegung des Lenkrades 1 über die durch die Lenksäule 3 verlaufende Lenkwelle 2, das erste Universalgelenk 6, die Zwischen­ welle 7 und das zweite Universalgelenk 8 zur Eingangswelle 9 des Lenkgetriebes übertragen, wodurch die lenkbaren Räder des Fahrzeu­ ges um einen der Drehung des Lenkrades 1 entsprechenden, gewünsch­ ten Winkel eingeschlagen werden.

Der so beschaffene Lenkmechanismus verwendet im allgemeinen eine zusammenschiebbare Anordnung, um bei einem Stoß auf die Lenksäule 3, die Lenkwelle 2 und die Zwischenwelle 7 deren Gesamtlänge zu verkürzen, um einen Fahrer bei einer Kollision zu schützen.

Die im Stand der Technik wohlbekannten herkömmlichen Wellen für eine zu diesem Zweck zusammenschiebbare Lenkvorrichtung sind beispiels­ weise aus der Patentanmeldung JP 2-286468-A und der Gebrauchsmu­ steranmeldung JP 58-51096-A bekannt. Von den in den obengenannten Veröffentlichungen beschriebenen Strukturen besitzt die in der JP 2-286468-A beschriebene Struktur eine geringe Wärmebeständigkeit, weil der Kopplungsträger zwischen einer äußeren Welle und einer inneren Welle lediglich auf einem Synthetikharz basiert. Die in der obengenannten JP 58-51096-A beschriebene Struktur ist so beschaffen, daß zwei Stahlkugeln mit inneren Oberflächen von entsprechenden Fußflächen in Sägezahnnuten in Kontakt sind und daß bei einer Kolli­ sion eine relative Verschiebung zwischen der äußeren Welle und der inneren Welle unter plastischer Verformung an den beiden Kontaktpo­ sitionen ermöglicht wird. Daher ist bei einer solchen Struktur eine hohe Kraft erforderlich (die sogenannte Zusammenschieblast), um die Ge­ samtlänge der Welle der zusammenschiebbaren Lenkvorrichtung zu verkürzen. Eine Zunahme der Zusammenschieblast würde bewirken, daß eine Rückwärtsbewegung des Lenkgetriebes im Verlauf eines Auffahrunfalls fehlerhaft absorbiert wird, so daß das Lenkrad 1 nach hinten geschoben wird oder die Stellung der Lenkwelle 2 verändert wird; wenn der Körper eines Fahrers auf das Lenkrad 1 auftrifft, kann ein in Vorwärtsrichtung wirkender Stoß auf das Lenkrad nicht absor­ biert werden, so daß auf den auf das Lenkrad auftreffenden Körper des Fahrers eine hohe Stoßkraft ausgeübt wird, die den Fahrer ernsthaft verletzen kann. Daher ist diese herkömmliche zusammenschiebbare Lenkvorrichtung nicht vorteilhaft.

Die Gebrauchsmusteranmeldung JP 4-18149-A beschreibt die in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Strukturen, mit denen das obige Problem gelöst werden soll. Die Fig. 6 und 7 zeigen ein erstes Beispiel einer in dieser Anmeldung beschriebenen Struktur. Die Welle 10 für die zusammen­ schiebbare Lenkvorrichtung ist so beschaffen, daß die Gesamtlänge bei Einwirkung einer Stoßkraft in axialer Richtung verkürzt wird, wenn die äußere Welle 11 und die innere Welle 12 wie in Fig. 6 und 7 gezeigt angeordnet sind und sich in axialer Richtung relativ zueinander ver­ schieben können. In der gezeigten Kombination besitzt die äußere Welle 11 über ihre gesamte Länge einen kreisförmigen, zylindrischen Querschnitt, wobei an einem Ende der äußeren Welle 11 in deren innerer Oberfläche Sägezahnnuten 13 ausgebildet sind. Die innere Welle 12 ist über ihre gesamte Länge aus einem kreisförmigen Stab gebildet, wobei an einem Ende der Welle 12 in deren äußerer Oberflä­ che Sägezahnkeile 14 ausgebildet sind, die mit den oben erwähnten Sägezahnnuten 13 in Eingriff gelangen können.

In einer Fußfläche 15 in den Sägezahnkeilen 14 in der äußeren Oberflä­ che ist an einem einem Ende der inneren Welle 12 entsprechenden Abschnitt eine Aussparung 16 ausgebildet. In diese Aussparung 16 ist eine ein hartes Element bildende Stahlkugel 17 eingesetzt. Dann gelan­ gen die Sägezahnnuten 13 mit den Sägezahnkeilen 14 in Eingriff, wo­ durch die äußere Welle 11 mit der inneren Welle 12 gekoppelt wird und ein Teil der Stahlkugel 17 in einen oberen Teil 18 eines Rück­ sprungs in den Sägezahnnuten 13 eingezwängt wird. Im Fall der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Welle 10 sind nämlich die äußere Welle 11 und die innere Welle 12 durch Einzwängen eines Teils der Stahlkugel 17, die in die in der äußeren Oberfläche an einem Ende der inneren Welle 12 ausgebildete Aussparung 16 eingesetzt ist, in den oberen Teil 18 des Rücksprungs in den Sägezahnnuten 13, die in der inneren Oberfläche der äußeren Welle 11 ausgebildet sind, miteinander gekoppelt. Da wie beschrieben die Kopplung zwischen der äußeren Welle 11 und der inneren Welle 12 auf der Stahlkugel 17 basiert, ist die Wärmebestän­ digkeit des Kopplungsabschnitts im Vergleich zu der obenerwähnten Struktur mit auf einem Synthetikharz basierenden Kopplungsträger ausreichend hoch, so daß verhindert wird, daß die Tragkraft des Kopplungsabschnitts in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen unzureichend wird.

In dem Fall, in dem bei der primären Kollision eines Fahrzeugs mit einem weiteren Fahrzeug oder mit einem anderen Gegenstand das Lenkgetriebe nach hinten geschoben wird (im Falle der Verwendung der Zwischenwelle 7) oder in dem Fall, in dem bei der sekundären Kollision der Körper des Fahrers auf das Lenkrad auftrifft (im Falle der Verwendung der Lenkwelle 2) wird auf die Welle 10 in axialer Richtung eine hohe Kraft ausgeübt, so daß die Stahlkugel 17 den obe­ ren Teil 18 des Gewindes in den Sägezahnnuten 13 verformt und eine relative Verschiebung zwischen der äußeren Welle 11 und der inneren Welle 12 möglich ist, so daß die Gesamtlänge 10 verkürzt wird. Da im Fall der Welle 10 die Stahlkugel 17 mit den Sägezahnnuten 13 im obe­ ren Teil 18 des Rücksprungs der Sägezahnnuten 13 in Kontakt ist, genügt für die plastische Verformung eine verhältnismäßig kleine Kraft. Wenn daher diese Welle 10 als Lenkwelle 2 oder als Zwischen­ welle 7 (Fig. 5) verwendet wird, kann mit der Anordnung vermieden werden, daß die Zusammenschieblast, die für die Verkürzung der Gesamtlänge der Wellen 2, 7 notwendig ist, groß wird, außerdem kann die Wirkung erhöht werden, mit der verhindert wird, daß auf den bei einem Auffahrunfall auf das Lenkrad auftreffenden Körper des Fahrers eine große Stoßkraft ausgeübt wird.

In dem in den Fig. 6 und 7 gezeigten Strukturbeispiel ist die Kombina­ tion der Aussparung 16 mit der Stahlkugel 17 in axialer Richtung nur an einem einzigen Punkt vorgesehen, es können jedoch bei Anordnun­ gen mit langem Sägezahneingriffabschnitt an mehreren Bereichen derartige Kombinationen vorgesehen sein. Die erwähnte Anmeldung beschreibt außerdem das in Fig. 8 gezeigte zweite Beispiel, bei dem in Umfangsrichtung an mehreren Abschnitten Aussparungen 16 und Stahlkugeln 17 vorgesehen sind. Durch eine solche Anordnung, bei der in Umfangsrichtung an mehreren Abschnitten Aussparungen 16 und Stahlkugeln 17 vorgesehen sind, ist eine zwischen der inneren Oberflä­ che der äußeren Welle 11 und der äußeren Oberfläche der inneren Welle 12 wirkende Unterstützungskraft im wesentlichen auf dem ge­ samten Umfang gleichmäßig, so daß eine Verschiebung der Wellen 11, 12 relativ zueinander bei einer Kollision gleichmäßiger erfolgt.

Die in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Strukturen des Standes der Technik weisen jedoch noch immer einen verbesserungswürdigen Punkt auf, der im folgenden beschrieben wird. In den in den Fig. 6 bis 8 gezeigten Wellen 10 wird ein Spiel zwischen der äußeren Welle 11 und der inne­ ren Welle 12 durch Einzwängen der in der (den) Aussparung(en) 16 in der äußeren Oberfläche der inneren Welle 12 gehaltenen Stahlkugel(n) 17 in den (die) oberen Teil(e) 18 des Rücksprungs (der Rücksprünge) in den Sägezahnnuten 13, die in der inneren Oberfläche der äußeren Welle 11 ausgebildet sind, verhindert. Somit wird ein Abschnitt des oberen Teils 18, der einen durch die Stahlkugel 17 in der inneren Oberfläche stark gepreßten Abschnitt darstellt, plastisch verformt, so daß die Breite des verformten oberen Teils ansteigt. Dann wirkt auf den Eingriffbereich eine große Reibungskraft, wenn der auf diese Weise plastisch verformte Abschnitt mit der Fußfläche 15 in den in der Außenfläche der inneren Welle 12 ausgebildeten Sägezahnkeilen 14 in Eingriff ist. Dadurch wird der Hub, auf dem eine große Last erforder­ lich ist, um die Gesamtlänge der Welle 10 zu verkürzen, verlängert, so daß die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, daß auf den Körper des Fah­ rers eine große Stoßkraft ausgeübt wird, wenn dieser bei einer Kolli­ sion auf das Lenkrad auftrifft.

Wenn im ursprünglichen Entwurf der Welle 10 deren Gesamtlänge um die Länge L₁ in Fig. 6 verkürzt wird, die durch die Strecke zwischen dem Einsetzabschnitt der Stahlkugel 17 und einem Ende der Sägezahn­ nuten 13 gegeben ist, und wenn die Stahlkugel 17 die Sägezahnnuten 13 verlassen hat, wird eine Last, die für eine weitere Verkürzung der Gesamtlänge der Welle 10 notwendig ist, äußerst gering. Mit anderen Worten, der ursprüngliche Entwurf ist so beschaffen, daß für den ersten Hub L₁ der Verkürzung der Gesamtlänge der Welle 10 durch eine sekundäre Kollision eine gewisse Last notwendig ist, daß jedoch die weitere Verkürzung über den Hub L₁ mit einer sehr geringen Last erfolgen kann.

Dagegen ist bei einer tatsächlichen Welle 10 die für die Verkürzung ihrer Gesamtlänge erforderliche Last groß, bevor der durch die Stahl­ kugel 17 plastisch verformte Abschnitt der äußeren Welle 11 die Säge­ zahnkeile 14 auf der äußeren Oberfläche der inneren Welle 12 verläßt. Obwohl der plastisch verformte Abschnitt normalerweise ein Abschnitt ist, der an die Stahlkugel 17 anstößt, nimmt der Bereich des durch die Stahlkugel 17 plastisch verformten Abschnitts im Bereich des Hubs L₁ zu, wenn die Gesamtlänge der Welle 10 bei einer Kollision verkürzt wird. Dann bleibt die für die Verkürzung der Gesamtlänge der Welle 10 erforderliche Last hoch, bevor der gesamte im Bereich von L₁ pla­ stisch verformte Abschnitt die Sägezahnnuten 13 verläßt.

Daher kommt die Länge L₂ in Fig. 6, die eine Strecke zwischen dem Einsetzabschnitt der Stahlkugel 17 und dem anderen Ende der Säge­ zahnnuten 13 bezeichnet, zur Länge des Hubs L₁ hinzu, wobei die Summe den Bereich definiert, für den die große Last erforderlich ist, um die Gesamtlänge der Welle 10 zu verkürzen. Beispielsweise haben Messungen der Erfinder ergeben, daß sich die axiale Last wie in Fig. 9 gezeigt verändert, wenn in axialer Richtung der Welle 10 eine starke Kraft ausgeübt wird, um die Gesamtlänge der Welle 10 zu verkürzen. In Fig. 9 ist auf der vertikalen Achse die Amplitude der Last aufgetra­ gen, während auf der horizontalen Achse der Verkürzungsbetrag der Welle 10 aufgetragen ist. Die Länge L₃, auf der die große Last erfor­ derlich ist, um die Gesamtlänge der Welle 10 zu verkürzen, stimmt ungefähr mit dem folgenden Ausdruck überein:

L₃ = L₁ + L₂.

Wenn die für die Verkürzung der Gesamtlänge der Welle 10 erforderli­ che Last im langen Hubbereich (L₃) oder während einer langen Zeitpe­ riode wie oben beschrieben groß bleibt, wird auf den Körper des Fah­ rers, der bei einer Kollision auf das Lenkrad auftrifft, eine große Stoß­ kraft ausgeübt, die im Hinblick auf den Schutz des Fahrers nachteilig ist. Die obenerwähnte Anmeldung beschreibt eine Technik, bei der die Welle 10 einmal expandiert und kontrahiert wird, bevor sie in die Lenksäule 3 eingebaut wird, um die für die Verkürzung der Gesamt­ länge der Welle 10 bei einer Kollision erforderliche Last zu stabilisie­ ren. Bei dieser Technik kann eine gewisse Verbesserung erwartet wer­ den, sie ist jedoch keine sichere Lösung, weil sich die bei der Herstel­ lung ausgeübten Lasten hinsichtlich der Richtung oder des Betrages von den Lasten unterscheiden, die bei einer Kollision auftreffen, so daß sich die plastischen Verformungen durch die Stahlkugel 17 voneinander unterscheiden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Welle für eine zusammenschiebbare Lenkvorrichtung für Fahrzeuge zu schaffen, bei der für die Verkürzung ihrer Gesamtlänge eine geringe und stabile Last erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Welle für eine zusammenschiebbare Lenkvorrichtung der gattungsgemäßen Art, die die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale besitzt.

Die erfindungsgemäße Welle für eine zusammenschiebbare Lenkvor­ richtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist ähnlich wie Wellen des Standes der Technik für zusammenschiebbare Lenkvorrich­ tungen, die in der obenerwähnten Anmeldung beschrieben worden sind, konstruiert und enthält somit eine äußere Welle mit Sägezahnnuten, die an einer inneren Oberfläche derselben ausgebildet sind, eine innere Welle mit Sägezahnkeilen, die an einer äußeren Oberfläche derselben ausgebildet sind und mit den Sägezahnnuten in Eingriff sind, eine in der äußeren Oberfläche der inneren Welle in einem einer Fußfläche in den Sägezahnkeilen entsprechenden Bereich ausgebildete Aussparung, die eine Strecke beabstandet von einem Ende des Sägezahnprofils vorgesehen ist, sowie ein in die Aussparung gesetztes hartes Element, wobei die Säge­ zahnnuten mit den Sägezahnkeilen in Eingriff sind und wobei ein Teil des harten Elements in einen oberen Teil eines Rücksprungs in den Sägezahnnuten eingezwängt ist.

Insbesondere ist die Welle für eine zusammenschiebbare Lenkvorrich­ tung gemäß Anspruch 1 so beschaffen, daß auf einem Teil der äußeren Oberfläche der inneren Welle und in einem Abschnitt, der sich in axialer Richtung der inneren Welle auf einer Strecke zwischen der Aussparung und dem anderen Ende des Sägezahnprofils befindet, zwischen dem oberen Teil des Rücksprungs, in den das harte Element eingezwängt ist, und der äußeren Oberfläche der inneren Welle eine Abflachung vorgesehen ist, die Reibung vermeidet.

Ferner ist die Welle für die zusammenschiebbare Lenkvorrichtung nach Anspruch 2 so konstruiert, daß sie eine äußere Weile, an deren innerer Oberfläche Sägezahnnuten ausgebildet sind, eine innere Welle, an deren äußerer Oberfläche Sägezahnkeile ausgebildet sind und mit den Sägezahnnuten in Eingriff sind, eine Aussparung, die an der äußeren Oberfläche der inneren Welle und in einem Abschnitt, der einer Fuß­ fläche in den Sägezahnkeilen entspricht, ausgebildet ist, sowie ein hartes Element enthält, das in die Aussparung eingesetzt ist, wobei die Sägezahnnuten mit den Sägezahnkeilen in Eingriff sind und wobei ein Teil des harten Elements in die innere Oberfläche der äußeren Welle eingezwängt ist.

Insbesondere ist die Welle für eine zusammenschiebbare Lenkvorrich­ tung nach Anspruch 2 so beschaffen, daß die Rücksprünge, die einen Teil der Sägezahnnuten bilden und in Umfangsrichtung an der gleichen Phasenposition wie die Aussparung vorhanden sind, beseitigt sind und eine Abflachung, die Reibung zwischen den Sägezahnkeilen und den Sägezahnnuten vermeidet, über die gesamten Länge der Sägezahnnuten vorhanden ist.

Die erfindungsgemäße Welle für eine zusammenschiebbare Lenkvor­ richtung nach Anspruch 1 kann verhindern, daß der Abschnitt, in dem die Abflachung in der äußeren Oberfläche der inneren Welle vorgese­ hen ist; mit dem plastisch verformten Abschnitt in reibschlüssigen Kontakt gelangt, welcher durch die Pressung des harten Elements im oberen Teils des Rücksprungs in den Sägezahnnuten hervorgerufen würde. Somit wird die Last, die für die Verkürzung der Gesamtlänge der Welle erforderlich ist, kürzer, nachdem das harte Element die Sä­ gezahnnuten verlassen hat.

Da in der Welle für eine zusammenschiebbare Lenkvorrichtung nach Anspruch 2 die Abflachung durch Beseitigen der Rücksprünge gebildet wird, welche einen Teil der Sägezahnnuten und einen durch das harte Element gepreßten Teil bilden, besitzt die innere Oberfläche keinerlei plastisch verformten Abschnitt, der mit hoher Reibung mit den Säge­ zahnkeilen in Eingriff gelangen kann, selbst wenn sich bei einer Kon­ traktion der Welle das harte Element in axialer Richtung auf der inne­ ren Oberfläche der äußeren Welle bewegt hat. Daher wird die Last, die für die Verkürzung der Gesamtlänge der Welle notwendig ist, geringer, wenn das harte Element die Sägezahnnuten verlassen hat.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh­ rungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigt

Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Welle;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Endabschnitts einer inne­ ren Welle, die Bestandteil der ersten Ausführungsform ist;

Fig. 3 einen Graphen, der die Änderung der Stoßlast beim Zusam­ menschieben der Welle in der ersten Ausführungsform zeigt;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Welle längs der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 5 die bereits erwähnte Seitenansicht einer beispielhaften Lenk­ vorrichtung, in der die Welle für eine zusammenschiebbare Lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist;

Fig. 6 die bereits erwähnte, teilweise im Schnitt gezeigte Seitenan­ sicht eines ersten Beispiels einer herkömmlichen Struktur;

Fig. 7 eine Schnittansicht längs der Linie B-B in Fig. 6;

Fig. 8 ein zweites Beispiel einer herkömmlichen Struktur im Quer­ schnitt ähnlich Fig. 7; und

Fig. 9 einen Graphen, der die Änderung der Stoßlast beim Zusam­ menschieben der herkömmlichen Welle zeigt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die dem Anspruch 1 entspricht. Ein besonderes Merkmal der erfindungsgemäßen Welle für eine zusammenschiebbare Lenkvor­ richtung besteht darin, daß die erforderliche Last für die Verkürzung der Gesamtlänge bei einer Kollision nach Verstreichen einer kurzen Zeitdauer im Vergleich zum Stand der Technik kleiner ist. Da der Aufbau und die Wirkungen der anderen Teile gleich wie in der her­ kömmlichen Struktur sind, die in der obenerwähnten Anmeldung beschrieben ist, sind gleiche oder äquivalente Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, ferner wird eine wiederholte Beschreibung entweder weggelassen oder abgekürzt. Daher wird hauptsächlich der kennzeichnende Teil der vorliegenden Erfindung beschrieben.

An einem Endabschnitt der inneren Welle 12 ist durch Abschneiden eines Teils der im Endabschnitt ausgebildeten Sägezahnkeile 14 ein flacher Abschnitt 19 gebildet, der als Abflachung dient, mit der Rei­ bung zwischen dem oberen Teil 18 des Rücksprungs, in den die Stahl­ kugel 17 eingezwängt ist, und der äußeren Oberfläche der inneren Welle 12 vermieden wird. Daher ist der flache Abschnitt 19 in Um­ fangsrichtung an der gleichen Phasenposition wie die Aussparung 16, in die die als hartes Element dienende Stahlkugel 17 eingesetzt ist, ausgebildet und befindet sich in einem Bereich, der sich in axialer Richtung der inneren Welle 12 näher in der Mitte (auf der linken Seite in den Fig. 1 und 2) als die Aussparung 16 befindet. Wenn die Säge­ zahnnuten 13, die in der inneren Oberfläche im Endabschnitt der äuße­ ren Welle 11 ausgebildet sind, mit den Sägezahnkeilen 14 in Eingriff sind, die auf der äußeren Oberfläche im Endabschnitt der inneren Welle 12 ausgebildet sind, ist ein Teil der Sägezahnnuten 13, die dem flachen Abschnitt 19 gegenüberliegen, von den Sägezahnkeilen 14 getrennt.

Bei so beschaffener erfindungsgemäßer Welle für die zusammenschieb­ bare Lenkvorrichtung ist der Bereich, in dem der flache Abschnitt 19 als Abflachung auf der äußeren Oberfläche der inneren Welle 12 aus­ gebildet ist, ohne reibschlüssigen Eingriff mit dem plastisch verformten Abschnitt, der durch die Pressung der Stahlkugel 17 im oberen Teil 18 des Rücksprungs in den Sägezahnnuten 13 hervorgerufen wird. Wenn die Gesamtlänge der Welle 10a bei einer Kollision verkürzt wird, wei­ tet zunächst die Stahlkugel 17 den oberen Teil 18 im gesamten Bereich L₄ in Fig. 1 auf, so daß dieser obere Teil 18 plastisch verformt, d. h. verbreitert wird. Wenn die Verkürzung der Gesamtlänge der Welle 10a den Wert L₄ übersteigt, entfernt sich die Stahlkugel 17 aus den Säge­ zahnnuten 13, so daß der plastisch verformte Abschnitt gegenüber dem flachen Abschnitt 19 zu liegen kommt.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, befindet sich der mittlere Bereich des flachen Abschnitts 19, der sich in Umfangsrichtung an der gleichen Phasenposition wie die Aussparung 16 befindet, in Richtung des Durchmessers des Querschnitts der inneren Welle weiter innen als die Bodenfläche der Sägezahnkeile 14. Wenn daher die Gesamtlänge der Welle 10a um mehr als L₄ verkürzt worden ist und wenn die Stahlkugel 17 die Sägezahnnuten 13 verlassen hat, wird die Last, die für die Ver­ kürzung der Gesamtlänge der Welle 10a notwendig ist, kleiner. Die Stahlkugel 17 und der plastisch verformte Abschnitt befinden sich nämlich in diesem Zustand nicht in reibschlüssigem Eingriff, so daß die Welle 10a mit geringer Kraft zusammengeschoben werden kann.

Beispielsweise haben Messungen der Erfinder ergeben, daß sich bei Ausübung einer starken Kraft auf die Welle 10a in axialer Richtung, um deren Gesamtlänge zu verkürzen, die axiale Last wie in Fig. 3 ge­ zeigt ändert. Ähnlich wie in Fig. 9 ist in Fig. 3 auf der vertikalen Achse die Größe der Last aufgetragen, während auf der horizontalen Achse der Kontraktionsgrad der Welle 10a aufgetragen ist. Die Länge L₄, auf der für die Verkürzung der Gesamtlänge der Welle 10a eine große Last erforderlich ist, stimmt mit der Länge L₄ des Abschnitts überein, in dem im Endabschnitt der Sägezahnkeile 14 kein flacher Abschnitt ausgebildet ist. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, besitzt die Welle 10a der vorliegenden Erfindung einen kürzeren Hub, was mit anderen Worten bedeutet, daß die Zeit, während der für die Verkürzung der Gesamtlänge eine große Last erforderlich ist, kürzer als in der obenbe­ schriebenen herkömmlichen Struktur ist. Daher wird durch die Kon­ trolle der Änderung der Stellung der Lenkwelle 2 bei einer Kollision auf den auf das Lenkrad auftreffenden Körper des Fahrers keine große Stoßkraft ausgeübt, so daß der Fahrer geschützt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die Aussparung 16, die Stahlkugel 17 und der flache Abschnitt 19 in Umfangsrichtung an mehreren Stellen vorgesehen sein können, ähnlich wie in den in den Fig. 6 bis 8 gezeigten herkömmli­ chen Strukturen.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Anspruch 2 entspricht. In dieser Ausführungsform ist über die gesamte Länge der Sägezahnnuten 13 ein zylindrischer Oberflächenab­ schnitt 20 ausgebildet, der durch Entfernen eines Rücksprungabschnitts geschaffen wird, der in Umfangsrichtung an der gleichen Phasenpositi­ on wie die Aussparung 16 vorhanden ist, welche die Stahlkugel 17 in einem Teil der in der inneren Oberfläche am Endabschnitt der äußeren Welle ausgebildeten Sägezahnnuten 13 aufnimmt. Die Stahlkugel 17 wird gegen den zylindrischen Oberflächenabschnitt 20 gezwungen. Dieser zylindrische Oberflächenabschnitt 20 wird zu einer Abflachung, die eine Reibung zwischen den Sägezahnkeilen 14, die an der äußeren Oberfläche im Endabschnitt der inneren Welle 12 ausgebildet sind, und den Sägezahnnuten 13 vermeidet.

Wenn die Verkürzung der so beschaffenen Welle 10b die Stahlkugel 17 in axialer Richtung (in der Zeichenebene von Fig. 4) auf der inneren Oberfläche der äußeren Welle 11 bewegt, besitzt die innere Oberfläche keinerlei plastisch verformten Abschnitt, der in einen Kontakt mit hoher Reibung mit den Sägezahnkeilen 14 treten könnte. Beim Zusam­ menschieben der Welle 10b wird nämlich in axialer Richtung über die gesamte Länge des zylindrischen Oberflächenabschnitts 20, der durch die Stahlkugel 17 stark gepreßt wird, nur eine zusammengedrückte Nut mit gekrümmtem Querschnitt gebildet. Wenn die Stahlkugel 17 die Sägezahnnuten 13 verlassen hat, wird die Last, die für die Verkürzung der Gesamtlänge der Welle 10b notwendig ist, kleiner. Es wird darauf hingewiesen, daß in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung die Aussparung 16, die Stahlkugel 17 und der zylindrische Oberflä­ chenabschnitt 20 in Umfangsrichtung an mehreren Positionen vorgese­ hen sein können.

Die Wellen für die zusammenschiebbare Lenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind konstruiert und werden betrieben, wie oben beschrieben worden ist. Daher wird die Zusammenschieblast abgesenkt, während eine ausreichende Wärmebeständigkeit wie in herkömmlichen Strukturen, die in der obenerwähnten Anwendung beschrieben worden sind, beibehalten wird. Daher kann die Sicherheit des Fahrers bei einem Auffahrunfall wirksam gewährleistet werden. Insbesondere können die Wellen für die zusammenschiebbare Lenk­ vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Zeitperiode verkür­ zen, in der die Zusammenschieblast hoch ist, so daß die Leistungsfä­ higkeit hinsichtlich der Sicherheit weiter verbessert wird.

Claims (2)

1. Welle für zusammenschiebbare Lenkvorrichtung, mit
einer äußeren Welle (11) mit Sägezahnnuten (13), die an deren innerer Oberfläche ausgebildet sind,
einer inneren Welle (12) mit Sägezahnkeilen (14), die an deren äußerer Oberfläche ausgebildet sind und mit den Sägezahnnuten (13) in Eingriff sind,
einer Aussparung (16), die in der äußeren Oberfläche der inneren Welle (11) in einem Abschnitt ausgebildet ist, der einer Fußfläche der Sägezahnkeile (14) entspricht, wobei die Aussparung eine Strecke beabstandet von einem Ende des Sägezahnprofils vorgesehen ist,
einem harten Element (17), das in die Aussparung (16) eingesetzt ist, wobei die Sägezahnnuten (13) mit den Sägezahnkeilen (14) in Eingriff sind,
dadurch gekennzeichnet,daß ein Teil des harten Elements (17) in einen oberen Teil eines Rücksprungs in den Sägezahnnuten (13) gezwängt ist und auf einem Teil der äußeren Oberfläche der inneren Welle (12) in einem Abschnitt, der sich in axialer Richtung der inneren Welle (12) auf einer Strecke zwischen der Aussparung (16) und dem anderen Ende des Sägezahnprofils befindet, eine Abflachung (19) vorgesehen ist, wobei ein zwischen dem oberen Teil des Rücksprungs, in den das harte Element (17) eingezwängt ist, und der äußeren Oberfläche der inneren Welle (12) gebildeter, Reibung dazwischen vermeidender Abstand vorgesehen ist.

2. Welle für zusammenschiebbare Lenkvorrichtung, mit
einer äußeren Welle (11) mit Sägezahnnuten (13), die auf deren innerer Oberfläche ausgebildet sind,
einer inneren Welle (12) mit Sägezahnkeilen, die auf deren äußerer Oberfläche ausgebildet sind und mit den Sägezahnnuten (13) in Eingriff sind,
einer Aussparung (16), die in der äußeren Oberfläche der inneren Welle (12) in einem Abschnitt ausgebildet ist, der einer Fußfläche der Sägezahnkeile (14) entspricht, und
einem harten Element (17), das in die Aussparung (16) eingesetzt ist, wobei die Sägezahnnuten (13) mit den Sägezahnkeilen (14) in Eingriff sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil des harten Elements (17) in die innere Oberfläche der äußeren Welle (11) eingezwängt ist und
durch Entfernen der Rippen, die einen Teil der Sägezahnnuten (13) bilden und in Umfangsrichtung im wesentlichen an derselben Phasenposition wie die Aussparung (16) vorhanden sind, über die gesamte Länge der Sägezahnnuten (13) eine Abflachung (19) ausgebildet ist, wobei ein zwischen den Sägezahnkeilen (14) und den Sägezahnnuten (13) gebildeter, Reibung dazwischen vermeidender Abstand vorgesehen ist.