DE4017965C2 - Drehfeste Verbindung für zwei teleskopierende Hohlrohrteile, insbesondere Mantelrohrteile einer Sicherheitslenksäule - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drehfeste Verbindung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Betrachtet man den bevorzugten Einsatzfall der Erfindung, nämlich eine drehfeste Verbindung für zwei bereichsweise teleskopierende Mantelrohrteile einer Kraftfahrzeug-Sicherheitslenksäule, so besteht die Aufgabe, bei einem Frontalaufprall des mit der Lenksäule ausgerüsteten Kraftfahrzeugs das Eindringen der Lenksäule in den Fahrgastraum zu unterbinden. Hierzu dienen sogenannte Sicher­ heitslenksäulen, die so ausgebildet und am Rahmen des Fahrzeugs derart gehalten sind, daß sie sich bei dem Aufprall verkürzen. Dazu ist eine mehrteilige Ausbildung sowohl der Lenkwelle als auch des diese aufnehmenden Mantelrohrs erforderlich. Am gebräuch­ lichsten ist die teleskopierende Anordnung der einander zugekehrten Endbereiche der beiden Lenksäulenteile und der Mantelrohrteile. Bei dem beschriebenen Frontalaufprall werden die Lenksäulen- und die Mantelrohrteile weiter ineinandergeschoben, wobei zusätz­ liche Mittel vorgesehen sind, die diesem Zusammenschieben entgegen­ wirken und beim Zusammenschieben Aufprallenergie in eine andere Energieform, beispielsweise Verformungs- und Wärmeenergie, umwandeln.

Insbesondere bei der Ausbildung der Sicherheitslenksäule muß über die aufgezeigten sicherheitstechnischen Gesichtspunkte hinaus darauf geachtet werden, daß die Lenkwelle die von einem mit dieser verbundenen Lenkrad gegebenen Lenkbefehle winkelgenau an ein Lenkgetriebe im Bereich des unteren Endes der Lenksäule überträgt. Die teleskopierende Verbindung zwischen den beiden Lenkwellenteilen muß also drehfest, aber bei Übersteigen einer vorgegebenen Axial­ kraft im Sinne einer Verkürzung der gesamten Lenksäule nachgiebig ausgebildet sein. Die drehfeste Ausbildung dieser Verbindung macht bei einer Lenkwelle deshalb wenig Schwierigkeiten, weil einer der beiden teleskopierenden Lenkwellenbereiche aus Voll­ material bestehen kann und man diesem Bereich lediglich ein von der Kreisform abweichendes Querschnittsprofil zu geben braucht, das mit einem entsprechenden Gegenprofil des außenliegenden Lenk­ wellenbereichs zusammenwirkt.

Ein Beispiel hierfür bietet die Konstruktion nach der DE 33 39 926 C2. Zur Erzeugung der axialen Verschiebbarkeit der beiden Lenkwellenbereiche relativ zueinander erst beim Auftreten eines Crashs ist bei dieser Konstruktion eine profilierte Blattfeder vorgesehen, die zwischen einander zugekehrten abgeplatteten Oberflächenbereichen der beiden teles­ kopierenden Lenkwellenteile angeordnet ist. In axialer Richtung ist die Feder durch stirnseitige Anschläge an dem inneren Lenk­ wellenteil gesichert, und mit einer in Richtung nach außen abge­ stellten Federzunge ragt sie in eine Ausnehmung in dem äußeren Lenkwellenteil hinein, und zwar in solcher Ausrichtung, daß sie bei einem Crash durch den äußeren Lenkwellenteil niedergedrückt wird.

Eine ähnliche Lenkwellenverbindung zeigt die US 3 670 591. Dort findet statt einer Blattfeder ein Teil aus einem sowohl elastische Eigenschaften als auch Abschereigenschaften besitzenden Kunststoff Einsatz, das mit zwei zungenartigen Fortsätzen in entsprechende Ausnehmungen im äußeren Lenkwellenteil hineinragt. Außerdem ist an diesem Kunststoffteil ein Vorsprung vorgesehen, der einer schneidenförmigen Kante am Ende des äußeren Lenkwellen­ teils gegenübersteht, so daß bei einem Crash dieser Vorsprung abgetrennt wird.

Diese bekannten Verbindungskonstruktionen beziehen sich, wie gesagt, auf die Lenkwelle; gemeinsam ist ihnen die Gewinnung der Drehfestigkeit durch zusammenwirkende nichtrunde Querschnitte der beiden verbundenen Lenkwellenteile. Andere Verhältnisse liegen jedoch dann vor, wenn man, wie bei Mantelrohrteilen einer Sicher­ heitslenksäule, eine drehfeste Verbindung schaffen will, ohne hierzu die zylindrische Form der Rohrteile, also ihren kreisförmigen Querschnitt, wesentlich zu verändern. Auch bei dem Mantelrohr einer Sicherheitslenksäule ist man beispielsweise zu Verhin­ derung von Klappergeräuschen an einer drehfesten Verbindung interessiert, die allerdings nicht derart große Kräfte winkel­ genau zu übertragen braucht, wie dies bei der Verbindung der Lenkwellenteile der Fall ist.

Eine gattungsgemäße drehfeste Verbindung für zwei bereichsweise teleskopierende Hohlrohrteile, insbesondere Lenksäulen-Mantel­ rohrteile, ist aus der GB 1 291 798 in der Weise bekannt, daß die Profilfeder zwischen Abflachungen der beiden Rohrteile ange­ ordnet ist und die hakenähnliche Abwinklung den Rand des inneren Rohrteils im Bereich der Abflachung hintergreift. Zum einen ar­ beitet diese Konstruktion mit beträchtlicher Beeinflussung der Querschnitte der Rohrteile durch die Abflachungen, zum anderen weist sie keine Sicherung gegen ein Auseinanderbewegen der Rohr­ teile auf. Schließlich erfolgt die Drehsicherung nur in einem Punkt, nämlich durch die zweite Abwinklung.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine gattungs­ gemäße drehfeste Verbindung zu schaffen, die den besonderen Ver­ hältnissen bei Hohlrohrteilen, insbesondere der Forderung nach weitgehendem Beibehalt der Querschnittsform, Rechnung trägt, zu­ gleich den erst durch Axialkräfte bestimmter Mindestgröße zu überwindenden Widerstand gegen ein weiteres Ineinanderschieben der beiden Rohrteile sicherstellt und in einfacher Weise für den Zusammenhalt der beiden Rohrteile sorgt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbil­ dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Ein grundsätzlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß im wesentlichen allein durch entsprechende Ausbildung der gestreckten Profilfeder sowohl die Drehfestigkeit der Verbindung als auch ihre Festigkeit gegen axiale Relativbewegungen der bei­ den Hohlrohrteile gewährleistet ist. Damit erübrigen sich zu­ sätzliche Einrichtungen, wie Spreizbleche oder dergleichen, die an den beiden Rohrteilen zwecks Erzeugung des Widerstands gegen axiale Relativbewegungen angreifen. Die Unterbringung derartiger Spreizteile macht beispielsweise im Bereich der Lenksäule eines Kraftfahrzeugs aus räumlichen Gründen Schwierigkeiten, wenn man bedenkt, daß diese Teile durch andere, im Bereich der Lenksäule unterzubringende Einrichtungen hinsichtlich ihrer Verformung bei einem Crash nicht beeinträchtigt werden dürfen.

Weiterhin bietet die Erfindung die Möglichkeit, bis auf die Auf­ nahmesicke für die Profilfeder die Querschnitte der teleskopie­ renden Hohlrohrteile unbeeinflußt zu lassen. Während bei dem aufgezeigten Stand der Technik die Drehfestigkeit der Verbindung durch nichtrunde Querschnitte der teleskopierenden Bereiche der beiden Lenkwellen- oder Rohrteile erzeugt wird, erfolgt bei der Erfindung die Drehmomentübertragung zwischen den beiden Hohl­ rohrteilen über die Profilfeder.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall des Mantel­ rohrs einer Sicherheitslenksäule für ein Kraftfahrzeug wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 eine Seitenansicht des Mantelrohres und deren Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht in Richtung des Pfeils 2 in Fig. 1 wiedergibt.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so erkannt man bei 1 den unteren Mantelrohrteil und bei 2 den oberen Mantelrohrteil, der mittels der Stütze 3 in an sich bekannter und hier nicht interessierender Weise an einem Querträger des Fahrzeugaufbaus befestigt ist. Der untere Rohrteil 1 besitzt bei 4 eine im Rahmen der Erfindung ebenfalls nicht weiter interessierende Aufnahme für eine Abstützung am Fußhebelwerk des Fahrzeugs. Bei einem Aufprall wird auf das Teil 4 eine in Fig. 1 nach rechts gerichtete Kraft ausgeübt, die, da die Stütze 3 eine starre Verbindung zwischen Fahrzeugrahmen und Mantelrohrteil 2 darstellt, zu einem weiteren Ineinanderschieben der beiden Rohrteile 1 und 2 und damit zu einer Verkürzung des Mantelrohres in seiner Gesamtheit führt. Die Verbindung zwischen den beiden Mantelrohrteilen 1 und 2 ist nun so ausgeführt, daß sie bereits während der Montage des Mantelrohres in seiner Gesamtheit einen axialen Zusammenhalt zwischen den beiden Rohrteilen 1 und 2 schafft, daß sie im eingebauten Zustand ein weiteres Zusammenschie­ ben, d. h. ein weiteres Teleskopieren der beiden Rohrteile 1 und 2 erst dann zuläßt, wenn auf das Teil 4 eine in Richtung der Rohrachse 5 verlaufende Kraft bestimmter Größe einwirkt (also ein Crash vorliegt), und daß sie ferner einen drehfesten Zusammen­ hang zwischen den beiden Rohrteilen 1 und 2 sicherstellt.

Die Erfindung enthält als wesentlichen Bestandteil die sich parallel zur Rohrachse 5 erstreckende gestreckte Profilfeder 6 in der Aufnahmesicke 7 in diesem Ausführungsbeispiel des inneren Rohrteils 1; die Profilfeder 6 ragt mit der etwa senkrechten und damit haken­ ähnlichen Abwinklung 8 in das Loch 9 im Boden der Aufnahmesicke 7 hinein, so daß sie bereits beim in den Figuren von links her erfolgenden Hineinschieben des Rohrteils 1 in das Rohrteil 2 axial festgelegt ist. Wie ferner insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, besitzt die Profilfeder 6 zwei in bezüglich der hakenähnlichen Abwicklung 8 entgegengesetzte Richtung weisende weitere Abwinklun­ gen 10 und 11, von denen die erstgenannte etwa unter 45° gegen die Achse 5 geneigt verläuft und die zum Ende des äußeren Rohrteils 2 offene Ausnehmung 12 desselben durchsetzt, während die zweite Abwinklung 11 in das Loch 13 des äußeren Rohrteils 2 hineinragt, in dem ihr also in Achsrichtung sich gegenüberstehende Kanten der Wand des Rohrteils 2 gegenüberstehen.

Wie insbesondere Fig. 1 erkennen läßt, ist die Abwinklung 10 nicht nur länger und steiler als die Abwinklung 11 ausgeführt, sondern auch erheblich breiter. Während nämlich die Abwinklung 11 lediglich die Aufgabe hat, vor dem Einbau des Mantelrohres in seiner Gesamtheit die beiden Rohrteile 1 und 2 in axialer Richtung zusammenzuhalten und ermöglicht, durch Niederdrücken der Abwinklung 11 mittels eines Werkzeugs die Rohrteile 1 und 2 wieder auseinanderzunehmen, dient die Abwinklung 10 sowohl - im Verein mit dem gewölbten Bereich 14 (oder mehreren derartigen Bereichen) der Profilfeder 6 - als Drehsicherung im Betrieb als auch als Widerstandserzeuger bei Axialkräften, die die Rohrteile 1 und 2 weiter ineinanderzuschieben suchen.

Im Sinne der Erzielung einer spielfreien Verbindung sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Seitenkanten 15 und 16 der Ausnehmung 12 so gestaltet, daß diese Ausnehmung in den Figuren in Richtung nach rechts schmaler wird, die Abwinklung 10 also mit ihren Seitenkanten im montierten Zustand des Mantelrohres stets Kontakt mit den Seitenkanten 15 und 16 der Ausnehmung hat.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Verbindung geschaffen, die bereits vor dem Einbau der die beiden Hohlrohrteile enthaltenden Rohranordnung für den Zusammenhalt der beiden Rohr­ teile sorgt, im Betrieb die erforderliche Drehverbindung und eine "überdrückbare" Sicherheit gegen weiteres axiales Ineinander­ schieben der beiden Rohrteile gewährleistet sowie einen großen "Teleskopweg" ermöglicht.

Claims (5)

1. Drehfeste Verbindung für zwei bereichsweise teleskopierende zylindrische Hohlrohrteile, insbesondere Mantelrohrteile einer Sicherheitslenksäule für ein Kraftfahrzeug, mit einer in einer Aufnahme in einem der Rohrteile (1) parallel zur Achse (5) der Hohlrohrteile (1, 2) verlaufend angeordneten gestreckten Profil­ feder (6), die mit einer hakenähnlichen Abwinklung an der Auf­ nahme angreift und zwei axial versetzte zungenartige Abwin­ klungen (10, 11) aufweist, von denen eine erste Abwinklung (10) eine Kante am benachbarten Ende des anderen Rohrteils (2) unter­ greift und so ausgelegt ist, daß sie bis zum Auftreten einer vorgegebenen, zu ihrem Niederdrücken durch das andere Rohrteil (2) führenden, auf die Rohrteile (1, 2) wirkenden Axialkraft ein weiteres Ineinanderschieben der beiden Rohrteile (1, 2) unter­ bindet, während die zweite Abwinklung (11) zur axialen Verbin­ dung beider Rohrteile (1, 2) in ein Loch (13) im anderen Rohr­ teil (2) hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme als Aufnahmesicke (7) ausgebildet ist und die hakenförmige Abwinklung (8) zur axialen Arretierung von Profilfeder (6) und Rohrteilen (1, 2) ein Loch (9) am Boden der Aufnahmesicke (7) durchsetzt, während die erste Abwinklung (10) als Drehsicherung eine zum benachbarten Ende des anderen Rohrteils (2) offene Ausnehmung (12) in diesem durchsetzt.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abwinklung (10) unter etwa 45° gegen die Rohrachse (5) geneigt verläuft.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (12) für die erste Abwinklung (10) mit zunehmendem Abstand vom Ende des anderen Rohrteils (2) schmaler wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Abwinklung (11) schmaler und/oder unter einem kleineren Winkel gegen die Rohrachse (5) geneigt ist als die erste Abwinklung (10).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das eine Rohrteil (1) das im Teleskopbereich innere und das andere Rohrteil (2) das äußere Rohrteil ist.