DE3410361C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkanordnung für Fahrzeuge entsprechend dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1. Bei Lenksäulen für Motorfahrzeuge ist heute oft eine Welle teleskopisch in bezug auf eine zweite Welle angeordnet. Die Wellen haben eine nicht kreisförmige Querschnittsgestalt, damit sie ein Drehmoment zwischen der Antriebswelle und der angetriebenen Welle übertragen können. Zwi­ schen beiden Wellen ist eine Feder eingespannt, die unter Reibungsschluß an den beiden Wellen angreift, um die gleitende Bewegung, insbesondere Längsbewegung, der einen Welle innerhalb der anderen zu ermöglichen.

Ein Problem bei diesen bekannten Lenkanordnungen besteht darin, daß wegen der nicht kreisförmigen Gestalt der Teleskopglieder eine anfängliche relative Dreh­ bewegung des Antriebsglieds in bezug auf die angetriebene Welle auftritt, bevor beide Wellen gemeinsam miteinander rotieren. Durch die Drehbewegung werden die beiden Wellen also zunächst gegeneinander festgezogen, was ein erhebliches Ge­ räusch und entsprechenden Verschleiß bedeutet.

Eine Lenkanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung ist aus der DE-OS 15 05 684 bekannt. Dort ist der Polygonquerschnitt beider Wellen sechseckig. Die innere Welle füllt den inneren Hohlraum der äußeren Welle über einen Teil der Längserstreckung praktisch vollständig aus, wobei jedoch aus­ drücklich festgestellt ist, daß es wegen der Toleranzen unpraktisch ist, zwi­ schen den beiden Wellen kein Spiel zu belassen. Um bei diesem Spiel einen Rei­ bungsschluß zwischen den beiden Wellen zu erzeugen, ist eine U-förmige Feder vorgesehen, die sich mit zwei wellenförmigen Fingern axial in Hohlräume er­ streckt, die durch Bildung von Abflachungen auf diametral gegenüberliegenden Vieleckflächen der inneren Welle gebildet sind.

Die Radialkräfte der beiden Federfinger wirken entgegengesetzt zueinander, heben sich also gegenseitig auf. Die Federfinger sind jedoch außermittig angeordnet, so daß sich eine Drehkraft ergibt, die die äußere Welle gegenüber der inneren Welle verdreht, bis die Wellen wegen des Polygonquerschnitts zum Anschlag miteinander kommen. Auf diese Weise ergibt sich durch die Fe­ derfinger eine Vorspannung zwischen den beiden Wellen in einer Drehrichtung. Bei Drehung der Antriebswelle in der entgegengesetzten Richtung muß nach Überwindung der Federkraft ein Drehspiel in Kauf genommen werden. Grundsätzlich sind also die beiden Teleskopglieder in beiden Drehrichtungen gegeneinander verdrehbar, wodurch sich Schlaggeräusche und Verschleiß ergeben.

Darüber hinaus geht die Lehre der DE-OS 15 05 684 dahin, den sechseckigen Polygonquerschnitt gegebenenfalls mit noch mehr Umfangsflächen zu versehen und/oder statt der zwei Federfinger mehrere solcher Finger vorzusehen. Grundsätzlich bleibt auch hierbei ein gewisses Drehspiel zwischen den beiden Wellen mit der Folge von Geräuschen und Verschleiß erhalten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Lenkanordnung so auszubilden, daß eine Relativverdrehung zwischen den beiden Wellen voll­ ständig vermieden ist, also in beiden Drehrichtungen ständig Spielfreiheit besteht, wodurch Geräusche und Verschleiß vermieden werden sollen. Die er­ findungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem Patentanspruch 1.

Es kommt also besonders auf die Dreiecksform der beiden Wellen sowie auf das einzige Federelement zwischen den beiden dritten Seitenflächen der Wel­ len an. Dieses einzige Federelement bewirkt praktisch eine radiale Verlage­ rung der inneren gegenüber der äußeren Welle, so daß die beiden ersten Sei­ tenflächen der beiden komplementären Wellenquerschnitte zur Anlage anein­ ander kommen und durch die radial wirkende Federkraft ständig in Anlage ge­ halten werden. Es tritt also praktisch eine ständig vorhandene Verriegelung gegen Verdrehnung oder eine Keilwirkung zwischen den beiden Wellen ein, so daß in keiner der beiden Drehrichtungen eine Relativverdrehung auftreten kann. Hierdurch sind Geräuschbildung und Verschleiß beseitigt.

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. So ist insbesondere gemäß Anspruch 3 das Federelement durch Lagerung in einer Nut an der inneren Welle in einfachster Weise zwischen den beiden Wellen angeordnet und gehalten.

Durch die Merkmale von Anspruch 4 wird erreicht, daß durch Bemessung der axialen Länge der Nut und/oder der axialen Länge der Feder die Federkraft bestimmt und eingestellt werden kann.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an­ hand der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform ei­ ner bekannten Lenkanordnung;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung der Gründe, warum durch die Erfindung ein Festziehen durch Verdrehen oder ein Drehspiel und die damit verbun­ denen Geräusche ausgeschaltet sind;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbei­ spiels der Erfindung;

Fig. 4 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des Aus­ führungsbeispiels von Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Schnittansicht nach der Linie 5-5 von Fig. 4.

In Fig. 1 ist schematisch eine typische Fahrzeug-Lenkanordnung nach dem Stand der Technik gezeigt. Die Anordnung gemäß Fig. 1 weist ein äußeres rohrförmiges Glied 10 auf, das zwei einander gegenüberliegende gerade Seiten 12 und 14 hat, die durch zwei weitere einander gegenüberliegende gekrümmte Seiten 16 und 18 miteinander verbunden sind. Innerhalb der äußeren rohrförmigen Welle 10 ist eine innere volle Welle 20 gelagert, die zwei einander gegenüberliegende gerade Seiten 22 und 24 aufweist, die durch zwei einander gegenüberliegende gekrümmte Seiten 26 und 28 miteinander verbunden sind. Die Welle 20 ist in bezug auf das Rohr 10 verdreht dargestellt, um das Geräusch- oder Klapperproblem zu veranschaulichen, das bei Wellen nach dem Stand der Technik gegeben ist.

Die beiden Wellen sind in bezug aufeinander teleskopisch an­ geordnet, wobei eine Federkraft durch eine Feder 30 ausgeübt wird, die in Fig. 1 schematisch dargestellt ist und die zwi­ schen dem äußeren Umfang der inneren Welle 20 und dem inneren Umfang der äußeren rohrförmigen Welle 10 angeordnet ist.

Wenn das äußere rohrförmige Glied 10 verdreht wird, verdreht es sich, bevor die innere Welle 20 beginnt, sich gemeinsam mit dem rohrförmigen Glied 10 zu verdrehen. Wegen der Gestalten des rohrförmigen Glieds 10 und der Welle 20 berührt das äußere Glied 10 das innere Glied 20 an bestimmten Punkten, beispiels­ weise an den Punkten 31 und 32, wodurch ein Drehspiel oder ein Festziehen durch Verdrehung verursacht wird, das Geräusche schafft. Diese Geräusche sind natürlich unerwünscht.

In der schematischen Darstellung der Erfindung gemäß Fig. 2 ist eine Feder 34 zwischen dem dreieckförmig ausgebildeten festen oder vollen inneren Glied 36 und dem inneren Umfang des koaxia­ len, komplementären, dreieckförmigen, rohrförmigen äußeren Glieds 38 angeordnet. Die dreieckigen Gestalten der Wellen 36 und 38 schaffen eine Keilwirkung, wenn die Feder 34 zwischen ihnen eine Federkraft ausübt. Diese besondere Gestalt verteilt die Federkraft in den beiden durch die Pfeile in Fig. 2 gezeig­ ten Richtungen. Es tritt keine anfängliche Relativverdrehung des äußeren rohrförmigen Glieds 38 in bezug auf die innere volle Welle 36 auf, so daß nicht irgendwelche Ecken oder Kanten der vollen Welle 36 gegen den Innenumfang des Rohres 38 zur An­ lage kommen. Daher reagiert die angetriebene Welle sofort bei Drehung der Antriebswelle, und es gibt kein Drehspiel, kein Festziehen durch Verdrehung und keine Geräusche.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels der Erfindung. Die Antriebswelle 40 ist ein dreieckförmig gestaltetes hohles Rohr, das mit der das Lenkrad tragenden Säule verbunden sein kann. Das angetriebene Glied 42 ist eine koaxiale, teleskopisch angeordnete, dreieckförmig ge­ staltete, volle Welle 42. Zwei der drei Seiten der Welle 42 liegen gegen eine entsprechende Seite am Innenumfang der rohr­ förmigen Welle 40 an. Die Welle 42 erstreckt sich von einem Jochglied her, das Ohren oder Laschen 44 und 46 aufweist.

Eine Quernut 48 ist in der flachen Oberfläche 50 der inneren Welle 42 bzw. quer über diese Fläche ausgebildet. Die Nut 48 hat eine gleichförmige Tiefe und eine bestimmte Länge. Die Län­ ge der Nut ist etwas größer als ihre Breite.

Die Längsenden der Mut 48 nehmen die Längsenden einer flachen Feder 56 auf. Im zusammengebauten Zustand, wie in Fig. 4 ge­ zeigt, ist die flache Feder 56 in der Mut 48 zwischen dem Innen­ umfang des rohrförmigen Antriebsglieds 40 und dem Außenumfang des festen oder vollen angetriebenen Glieds 42 eingespannt bzw. zusammengedrückt. Obwohl sie zusammengedrückt ist, biegt sich die Feder 56 von der Nut 48 nach außen, d.h. sie beult sich auf, und sie steht in Eingriff mit der äußeren rohrförmigen Welle 40. Die Kraft der flachen Feder 56 ist so bestimmt, daß eine axiale Bewegung der äußeren Welle 40 in bezug auf die inne­ re Welle 42 zugelassen bzw. ermöglicht ist.

Im Betrieb der Anordnung dreht sich bei jeder Verdrehung des äußeren rohrförmigen Antriebsglieds 40 sofort die innere ange­ triebene volle Welle 42 synchron mit der Drehung der äußeren Welle 40. Wegen der dreieckförmigen Gestalten der beiden Wellen gibt es keine Eckenverriegelung (Relativverdrehung, um einen Eingriff an den Ecken zu erzeugen), kein Festziehen durch Ver­ drehung und keine anderen Relativbewegungen der beiden Wellen zueinander, die ein Geräusch zur Folge haben könnten.

Claims (4)

1. Lenkanordnung für Fahrzeuge, mit einer drehbaren Antriebswelle und einer drehbaren angetriebenen Welle, die zueinander komplementäre polygonale Querschnitte haben und teleskopisch gleitfähig koaxial zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den beidan Wellen zur Ausschaltung des Drehspiels mindestens eine quer zur Längsachse der Wellen wirkende Spannfeder angeordnet ist, die eine axiale Relativbewegung zwischen den Wellen zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellen (36, 38; 40, 42) im Querschnitt drei­ ecksförmig sind, daß zwei Seitenflächen der einen Welle an zwei entspre­ chenden Seitenflächen der anderen Welle anliegen, und daß ein einziges Federalement (34; 56) zwischen den beiden mit Abstand voneinander angeord­ neten dritten Seitenflächen der beiden Wellen angeordnet ist.

2. Lenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare an­ getriebene Welle (42) die innere Welle und die drehbare Antriebswelle (40) eine äußere rohrförmige Welle ist.

3. Lenkanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder­ element (56) in einer Nut (48) an der dritten Seitenfläche der inneren Welle (42) gelagert ist.

4. Lenkanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (56) eine Blattfeder ist, die in die Nut (48) eingedrückt sich von dieser nach außen aufbiegt.