DE2920637A1

DE2920637A1 - Vorrichtung zum schutz eines lenkgetriebes gegen stossartige ueberlastung

Info

Publication number: DE2920637A1
Application number: DE19792920637
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl Ing Braun; Siegfried Kriebel; Erhard Lehmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1979-05-22
Filing date: 1979-05-22
Publication date: 1980-12-04
Also published as: FR2457206A1; GB2050271A; FR2457206B3; GB2050271B

Description

VOLKSWAGENWERK

^{AKTIENGESELISCHAFI} 2920637

3180 Wolfsburg 1

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Unsere Zeichen: E 2728
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Vorrichtung zum Schutz eines Lenkgetriebes gegen stoßartige Überlastung

Das vom Fahrzeugführer eines Kraftfahrzeuges am Lenkrad aufgebrachte Lenkmoment wird bekanntlich über eine Lenksäule zu einem Lenkgetriebe übertragen, welches dieses Moment in einseitige Zug- und anderseitige Druckkräfte umsetzt, die über Spurstangen zu Spurhebeln weitergeleitet werden. Me Spurhebel sind an Schwenklagern der lenkbaren Kfaftfahrzeugräder befestigt und drehen diese um die auch als Spreizachse bezeichnete Lenkungsdrehachse, bis der gewünschte Lenkeinschlagwinkel erreicht ist.

Bei den Lenkgetrieben unterscheidet .man zwischen solchen mit einer Drehbewegung, bei denen die innere Anlenkung einer mittleren Spurstange (Lenkzwischenstange) auf der einen Seite über einen'Lenkstockhebel des Getriebes und auf der anderen Seite über einen Lenkzwischenhebel erfolgt, und solchen mit Schiebebewegungen, bei denen die Drehbewegungen der Lenksäule über ein Zahnritzel auf eine mit äußeren Spurstangen in Verbindung stehende Zahnstange übertragen werden.

Lenkgetriebe sind aufgrund.ihrer Verzahnung konstruktiv relativ aufwendige Bauteile.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Schutz des stoßempfindlichen und im Vergleich zu den übrigen Bauelementen konstruktiv aufwendigen Lenkgetriebes eines zwischen Lenksäule und lenkbaren Rädern eines Kraftfahrzeuges angeordneten Lenkgestänges gegen stoßartige Überlastung zu schaffen, um dadurch zu ver-

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Vorsitzender Vorstand: Tem Ssinuaer, Vorsi'.zendw · Piof. D?. team. Ernst Fiale - Dr. jur. Petc-r Frerk · Gunlc-r Hertw:c:>

des Aufsi'iitsrats: Ksrs: '.'ünzner · Dr. rer. pol. Werner P. Scnmidt - Gottlieb M. StroDI · Prol. Dr. rer. pol. Friedrich Tlicmi·!.

hindern, daß an der Verzahnung des Lenkgetriebes Folgeschäden auftreten, wenn z. B. bei leichten Unfällen oder Anrutschen von Bordsteinkanten o. ä. vom Fahrzeugrad stoßartig größere Kräfte in das Lenkgestänge eingeleitet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Es wird innerhalb des Lenkgestänges mindestens ein bei stoßartiger Beli-stung des Lenkgestänges als Überlastschalter wirkendes Bauelement eingeschaltet, durch welches zu große stoßartige Kräfte abgebaut und von dem empfindlicheren Lenkgetriebe ferngehalten werden.

Torteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand zweier schemätischer Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Dargestellt sind Kraftübertragungsglieder, welche im Zuge des Lenkgestänges eines Kraftfahrzeuges zwischen den Spurhebeln und dem Lenkgetriebe, d. h, der Zahnstange oder dem Lenkstockhebel, angeordnet sind und bei Überschreiten einer vorbestimmten stoßartigen Kraft, welche deutlich oberhalb der betriebsmäßig maximal auftretenden Kraft, jedoch tiefer als zu einer Lenkgetriebebeschädigung erforderlich, liegt, nachgeben, wobei diese Nachgiebigkeit entweder durch eine plastische Verformung, Rutschen oder durch Überwindung einer vorgespannten Federvorrichtung erzielt werden kann. Je nach dem wie das Lenkgestänge ausgebildet ist und je nach Einbauort werden entweder ein oder zwei derartige nachgiebige Kraftübertragungsglieder eingesetzt. In Figur 1 ist ein zwischen Spurhebel und Lenkgetriebe liegendes, Axialkräfte übertragendes Gestängeteil des Lenkgestänges als nachgiebiges Kraftübertragungsglied ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine der beiden äußeren Spurstangen, welche über ein Axialgelenk 4 rait einer nicht weiter gezeigten mittleren Spurstange oder einer Zahnstange verbunden ist. In gleicher Weise ist in diesem Falle auch die andere äußere Spurstange ausgebildet. Dieses nachgiebige Kraftübertragungsglie.d ist zweiteilig ausgebildet.

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Es besteht aus einem dem nicht weiter dargestellten Spurhebel zugewandten ersten Teil 1 sowie einem daran axial anschließenden zweiten Teil 3, welches dem ebenfalls nicht weiter dargestellten Lenkgetriebe zugewandt ist. Das Ende des einen Teiles, hier des Teiles 1, wird vom Ende des anderen Teiles 3 axial übergriffen. Es wird von diesem unter Zwischenschaltung eines vorgespannten elastischen Zwischenkörpers 2 aus Gummi, Kunststoff oder einem ähnlichen Material zangenartig bzw. hülsenförmig fest umschlossen, so daß zwischen beiden Teilen eine Axialkräfte übertragende Kopplung besteht. In gezeigten Ausführun£-sbeispiel weist das eingeschlossene Ende des Teiles 1 sich radial nach außen erstreckende Erhebungen 11 auf, die beispielsweise als ringförmig umlaufende Wülste ausgebildet sein können. Durch die Art der Ausbildung und durch die Anzahl dieser Erhebungen kann - unter Berücksichtigung des Materials des Zwischenkörpers 2 - die Festigkeit dieser Kopplung den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden.

Die Terbindung zwischen beiden Teilen wird so bemessen, daß unter Berücksichtigung entsprechender Sicherheitszuschläge bei üblichen Beanspruchungen des Fahrbetriebes eine feste Verbindung besteht, die eine präzise Übertragung der aufgebrachten Lenkkräfte gewährleistet. Sobald jedoch - z. B. beim Anrui;schen eines der beiden lenkbaren Fahrzeugräder an eine Bordsteinkante - stoßartige Kräfte in das Lenkgestänge eingeleitet werden, die größer sind als die zuvor festgelegten Grenzwerte, wird die Haftkraft zwischen dem eingeschlossenen ersten Teil 1 des Kraftübertragungsgliedes und dem ihn umgebenden vorgespannten elastischen Körper 2 überwunden, so daß dieser Teil 1 innerhalb des elastischen Körpers axial verrutscht, wobei im elastischen Körper'2 bei Bedarf energieabsorbierend Walkärbeit verrichtet wird. Dadurch wird der in das Gestänge eingeleitete stoßartige Kraftimpuls bezüglich seiner Impulsflanke abgeflacht, so daß die auf das Lenkgetriebe einwirkende Stoßkraft infolge der nunmehr geringeren Beschleunigung der Massen auf unschädliche Werte verringert wird. In Figur -1 ist das nachgiebige Kraftübertragungsglied einseitig wirkend ausgebildet, d. h. der erste Teil 1 kann sich nur bei nach rechts einwirkenden Axial-

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kräften axial verlagern. Bas Kraftübertragungsglied kann jedoch in einfacher Weise auch symmetrisch ausgebildet werden, so daß es für beide Richtungen wirksam ist.

Anstelle von Axialkräfte übertragenden Gestängeteilen können auch im Lenkgestänge angeordnete Axialgelenke - beispielsweise zwischen Zahnstange und äußeren Spurstangen oder zwischen mittlerer Spurstange und äußeren Spurstangen - als nachgiebige Kraftübertragungsglieder ausgebildet sein. In Figur 2 >ist ein derartiges Axialgelenk schematisch dargestellt, wobei eine äußere Spurstange mit 5 angedeutet ist. Die nicht weiter dargestellte Zahnstange oder mittlere Spurstange wird im rechten Teil des Axialgelenkgehäuses 6 eingeschraubt. Ein Axialgelenk besteht üblicherweise aus einem mit der Spurstange in Verbindung stehenden Kugelkopf 51 sowie einer im Kugelgelenkgehäuse eingelassenen Lagerpfanne 61 aus gut gleitfähigem Kunststoffmaterial. TTm als bei zu hohen Kräfteeinwirkungen nachgiebiges Kraftübertragungsglied wirken zu können, ist die dem Kugelkopf 51 aufnehmende Lagerpfarms 61 im Ausführungsbeispiel über ein plastisch verformbares Deformationsglied in Form einer Hülse oder Buchse axial am Axialgelenkgehäuse 6 abgestützt. Dabei ist zwischen der Lagerpfanne 61 und dem Deformationsglied 7 eiⁿ Verschlußdeckel aus Stahlblech angeordnet. Anstelle eines plastisch verformbaren Deformationsgliedes könnte auch eine vorgespannte Federvorrichtung, beispielsweise eine Tellerfeder, eingebaut sein. Bei den üblichen betriebsmäßigen Beanspruchungen besteht zwischen Kugelkopf 51 und Axialgelenkgehäuse 6 und damit zwischen äußerer Spurstange 5 "und Zahnstange bzw. mittlerer Spurstange eine feste Verbindung , so daß eine präzise Übertragung der eingeleiteten Lenkkräfte gewährleistet ist. Erst bei Überschreitung der vorerwähnten Grenzwerte gibt das Deformationsglied 7 bzw. die vorgespannte Federvorrichtung axial nach, so daß die an das Lenkgetriebe weitergeleiteten stoßartigen Kräfte in gewünschter Weise abgebaut werden.

Auch durch die vorgeschlagenen Maßnahmen werden durch Überbeanspruchung hervorgerufene Schaden innerhalb des Lenkungsübertragungs-

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systems natürlich nicht ausgeschlossen. Die schädlichen Folgen werden jedoch in entscheidender Weise gesenkt, da die hochwertigen Bauteile, nämlich die Verzahnungen aufweisenden Lenkgetriebe vor einer Beschädigung geschützt werden. Im Schadensfalle ist es daher lediglich nötig, die relativ leicht zugängigen defekten nachgiebigen Kraftübertragungsglieder auszuwechseln.

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Claims

VO LK S WAG E N WE R K

AKTIENGESELLSCHAFT ? Q ? Π R

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21. Hai 1979

Unsere Zeichen; K 2728
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ANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Schutz des relativ stoßempfindlichen und im Vergleich zu den übrigen Bauelementen des Lenkgestänges bezüglich der Lenkfähigkeit die schwächste Stelle darstellenden und konstruktiv aufwendigen Lenkgetriebes eines zwischen Lenksäule und lenkbaren Rädern eines Kraftfahrzzeuges angeordneten Lenkgestänges gegen stoßartige Überlastung,

dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge des Lenkgestänges zwischen den Spurhebeln und dem Lenkgetriebe (Zahnstange, Lenkstockhebel)-mindestens ein bei Überschreiten einer oberhalb der betriebs-. mäßig maximal auftretenden Kraft.liegenden, vorbestimmten stoßartigen Kraft nachgiebiges Kraftübertragungsglied angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Spurhebel und Lenkgetriebe liegende, Axialkräfte übertragende Gestängeteile, insbesondere die äußeren Spurstangen oder die mittlere Spurstange eines Lenktrapezes, als nachgiebige Kraftübertragungsglieder ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Kraftübertragungsglieder jeweils aus einem dem Spurhebel zugewandten ersten Teil (1) und einem daran axial anschließenden, dem Lenkgetriebe zugewandten zweiten Teil (3) bestehen* wobei, das Ende des einen Teiles (1) unter Zwischenschaltung eines vorgespannten elastischen Zwischenkörpers (2) vom.ihn axial übergreifenden Ende des anderen Teils (3) fest umschlossen ist.

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s'orsitzenaer ■ Vorsiand: Tont Scnmücxer, Vorsitzender - Prof. Dr. !-.-crsn. Ernst Fiafa · Dr. jur. Peter Frerk · Gunter Hsriwicri

des Auisicftisrals: Hers! ,'.'jnzner · Dr. rer.pol. Werner P. Schmidt - Got'.Iteb M. Strobt · Prnf Dr ^r nm ΡπργΙγϊγ*. τ>-πιώ*.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, 292ObJ/ dadurch gekennzeichnet, daß das umschlossene Ende des einen Teils

. (1) mindestens eine sich radial nach außen erstreckende Erhebung (11) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4»

dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (11) als ringförmig umlaufende Wulst ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5»

dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Kraftübertragungsglied derart ausgebildet ist, daß es für beide Kraftangriffsrichtungen wirksam ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit über innere Axialgelenke an einer Zahnstange oder einer mittleren Spurstange angeschlossenen äußeren Spurstangen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Axialgelenke als - axial - nachgiebige Kraftübertragungsglieder ausgebildet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7»

dadurch gekennzeichnet, daß eine einen Kugelkopf (51) des Axial- . gelenkes aufnehmende Lagerpfanne (61) axial über ein plastisch verformbares Deformationsglied (7) oder über eine vorgespannte Federvorrichtung am Axialgelenkgehäuse (6) abgestützt ist.

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