DE2920637A1 - DEVICE FOR PROTECTING A STEERING GEARBOX AGAINST IMPULSE OVERLOAD - Google Patents

DEVICE FOR PROTECTING A STEERING GEARBOX AGAINST IMPULSE OVERLOAD

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DE2920637A1
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Description

VOLKSWAGENWERKVOLKSWAGENWERK

AKTIENGESELISCHAFI 2920637 SHARE COMPANY 2920637

3180 Wolfsburg 13180 Wolfsburg 1

— 3 —- 3 -

Unsere Zeichen: E 2728
1702pt-gn-klOur reference: E 2728
1702pt-gn-kl

Vorrichtung zum Schutz eines Lenkgetriebes gegen stoßartige ÜberlastungDevice for protecting a steering gear against sudden overload

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.That applied by the driver of a motor vehicle on the steering wheel As is known, steering torque is transmitted via a steering column to a steering gear, which converts this torque into one-sided pull and the other Converts pressure forces, which are passed on to track levers via tie rods. Me toe levers are on the swivel bearings of the steerable vehicle wheels fastened and rotate them around the steering axis of rotation, also known as the spread axis, until the desired steering angle is reached is reached.

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.When it comes to steering gears, a distinction is made between those with a Rotary movement in which the inner articulation of a central tie rod (intermediate steering rod) on one side via a steering column arm of the transmission and on the other hand via an intermediate steering lever, and those with sliding movements in which the rotary movements the steering column are transmitted via a pinion to a rack connected to the outer tie rods.

Lenkgetriebe sind aufgrund.ihrer Verzahnung konstruktiv relativ aufwendige Bauteile.Steering gears are structurally relatively complex due to their toothing Components.

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-It is therefore the object of the present invention to provide a device for Protection of the shock-sensitive and compared to the other components structurally complex steering gear of a steering linkage arranged between the steering column and steerable wheels of a motor vehicle against sudden overloading in order to

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Vorsitzender Vorstand: Tem Ssinuaer, Vorsi'.zendw · Piof. D?. team. Ernst Fiale - Dr. jur. Petc-r Frerk · Gunlc-r Hertw:c:>Chairman of the Board of Directors: Tem Ssinuaer, Chairman 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·!.of the Supervisory Board: Ksrs: '.'ünzner · Dr. rer. pole. Werner P. Scnmidt - Gottlieb M. StroDI · Prol. Dr. rer. pole. 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.prevent consequential damage to the toothing of the steering gear, if z. B. in minor accidents or slipping of curbs or the like. Suddenly larger forces from the vehicle wheel into the Steering linkage are initiated.

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. According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Within the steering linkage there is at least one in the event of an impact on the steering linkage Acting as a circuit breaker component switched on, through which too large shock-like forces are reduced and kept away from the more sensitive steering gear.

Torteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Refinements and developments of the invention that are part of the gate specified in the subclaims.

Anhand zweier schemätischer Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.The invention is based on two schematic exemplary embodiments explained in more detail.

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.Power transmission members are shown, which in the course of the steering linkage of a motor vehicle between the track levers and the steering gear, d. h, the rack or the pitman arm, arranged are and when a predetermined jerky force is exceeded, which is well above the operational maximum occurring Force, however, is lower than necessary to damage the steering gear, give in, this flexibility either through a plastic deformation, slipping or by overcoming a prestressed Spring device can be achieved. Depending on how the steering linkage is designed and depending on the installation location, either a or two such resilient power transmission members are used. In FIG. 1, a linkage part of the steering linkage which is located between the track lever and the steering gear and which transmits axial forces is shown as a resilient one Force transmission member formed. In the embodiment shown, it is one of the two outer tie rods, which Via an axial joint 4, a central one, not shown further, is shown Tie rod or a rack is connected. In this case, the other outer tie rod is also designed in the same way. This resilient power transmission element is designed in two parts.

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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.It consists of a first part 1 facing the track lever, not shown, and an axially adjoining part 1 second part 3, which is also not shown further Steering gear is facing. The end of one part, here part 1, is axially overlapped by the end of the other part 3. It is from this with the interposition of a prestressed elastic intermediate body 2 made of rubber, plastic or a Similar material firmly enclosed like pliers or a sleeve, so that an axial force is transmitted between the two parts There is a coupling. In the embodiment shown, the enclosed end of part 1 has radially outwardly extending Elevations 11, which can be formed, for example, as annular circumferential beads. By the type of training and by the number of these elevations can - taking into account the material of the intermediate body 2 - the strength of this Coupling can be adapted to the respective needs.

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-The connection between the two parts is dimensioned in such a way that, taking into account appropriate safety margins for normal There is a fixed connection under the stresses of driving, which ensures precise transmission of the steering forces applied. However, as soon as - z. B. when calling one of the two steerable vehicle wheels on a curb - shock-like forces are introduced into the steering linkage, which are greater than the previously set limit values, the adhesive force between the enclosed first part 1 of the force transmission member and the prestressed elastic body 2 surrounding it overcome, so that this part 1 slips axially within the elastic body, with energy absorbing in the elastic body if necessary Fulling is done. This is the one introduced into the boom shock-like force pulse flattened with respect to its pulse flank, so that the impact force acting on the steering gear is reduced to harmless values due to the now lower acceleration of the masses. In Figure -1 this is compliant Force transmission member designed to act on one side, d. H. the first part 1 can only move with axial forces acting to the right

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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.shift forces axially. Bas power transmission link can, however can also be designed symmetrically in a simple manner, so that it works both ways.

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.Instead of linkage parts that transmit axial forces, axial joints arranged in the steering linkage - for example between the rack and outer tie rods or between the middle tie rod and outer tie rods - can be designed as flexible force transmission members. Such an axial joint is shown schematically in FIG. 2, an outer tie rod being indicated by 5. The toothed rack or middle tie rod (not shown) is screwed into the right-hand part of the axial joint housing 6. An axial joint usually consists of a ball head 51 connected to the tie rod and a bearing socket 61 made of plastic material with good sliding properties, which is embedded in the ball joint housing. To be able to act as a resilient force transmission member when the forces act too high, the bearing arm 61 receiving the ball head 51 is axially supported on the axial joint housing 6 via a plastically deformable deformation member in the form of a sleeve or bushing in the exemplary embodiment. Here, between the bearing socket 61 and the deformation member 7 egg n closure cover made of sheet steel is arranged. Instead of a plastically deformable deformation member, a pretensioned spring device, for example a plate spring, could also be installed. Under normal operational stresses, there is a firm connection between the ball head 51 and the axial joint housing 6 and thus between the outer tie rod 5 ″ and the rack or the middle tie rod, so that precise transmission of the steering forces introduced is guaranteed or the pretensioned spring device axially so that the shock-like forces transmitted to the steering gear are reduced in the desired manner.

Auch durch die vorgeschlagenen Maßnahmen werden durch Überbeanspruchung hervorgerufene Schaden innerhalb des Lenkungsübertragungs-Also, the proposed measures will avoid overuse caused damage within the steering transmission

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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.systems of course not excluded. However, the harmful consequences are significantly reduced because the high quality Components, namely the steering gear having teeth be protected from damage. In the event of damage it is therefore only necessary to replace the relatively easily accessible defective, resilient power transmission links.

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Claims (8)

VO LK S WAG E N WE R KVO LK S WAG E N WE R K AKTIENGESELLSCHAFT ? Q ? Π RAktiengesellschaft? Q? Π R 3180 Wolfsburg 13180 Wolfsburg 1 21. Hai 197921st Shark 1979 Unsere Zeichen; K 2728
1702pt-gn-klOur signs; K 2728
1702pt-gn-kl ANSPRÜCHEEXPECTATIONS 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,Device to protect the relatively shock-sensitive and in comparison to the other components of the steering linkage with regard to the steerability of the weakest point and constructive complex steering gear of a steering linkage arranged between the steering column and steerable wheels of a motor vehicle against sudden overload, 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.characterized in that in the course of the steering linkage between the track levers and the steering gear (rack, pitman arm) - at least on when exceeding one above the operational. moderate maximum occurring force. lying, predetermined jerky Force resilient power transmission member is arranged. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,2. Device according to claim 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.characterized in that between the track lever and steering gear horizontal linkage parts that transmit axial forces, in particular the outer tie rods or the middle tie rod of a steering trapezoid, are designed as resilient power transmission members. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2,3. Device according to claim 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.characterized in that the resilient power transmission members each of a first part (1) facing the track lever and an axially adjoining part (1) facing the steering gear second part (3) consist of * where, the end of one part (1) with the interposition of a prestressed elastic intermediate body (2) vom.ihn axially overlapping end of the other Part (3) is tightly enclosed. 030049/0123030049/0123 s'orsitzenaer ■ Vorsiand: Tont Scnmücxer, Vorsitzender - Prof. Dr. !-.-crsn. Ernst Fiafa · Dr. jur. Peter Frerk · Gunter HsriwicriThe chairman ■ Chairman: Tont Scnmücxer, Chairman - 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*.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 Teils4. Apparatus according to claim 3, 292ObJ / characterized in that the enclosed end of one part . (1) mindestens eine sich radial nach außen erstreckende Erhebung (11) aufweist.. (1) at least one elevation extending radially outward (11). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4»5. Device according to claim 4 » dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebung (11) als ringförmig umlaufende Wulst ausgebildet ist.characterized in that the elevation (11) as an annular circumferential Bead is formed. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5»6. Device according to one of claims 2 to 5 » dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Kraftübertragungsglied derart ausgebildet ist, daß es für beide Kraftangriffsrichtungen wirksam ist.characterized in that the resilient power transmission member is designed such that it is effective for both directions of application of force. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit über innere Axialgelenke an einer Zahnstange oder einer mittleren Spurstange angeschlossenen äußeren Spurstangen,7. The device according to claim 1, with internal axial joints on one Toothed rack or outer tie rods connected to a central tie rod, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialgelenke als - axial - nachgiebige Kraftübertragungsglieder ausgebildet sind.characterized in that the axial joints as - axially - flexible Force transmission members are formed. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7»8. Device according to claim 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.characterized in that a ball head (51) of the axial. joint receiving bearing socket (61) axially via a plastically deformable deformation member (7) or via a preloaded Spring device is supported on the axial joint housing (6). 030049/0123030049/0123
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