DE69206973T2

DE69206973T2 - Fahrzeuglenksäule mit einer bereichverstelleinrichtung

Info

Publication number: DE69206973T2
Application number: DE69206973T
Authority: DE
Inventors: Nicholas Henry-Moore
Original assignee: Torrington Co
Current assignee: Drivesol Global Steering inc Troy Mich Us
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1992-02-20
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2012-02-21
Also published as: JPH06507358A; TW219918B; ES2081099T3; AU646149B2; IN185509B; KR930703171A; JP3355528B2; EP0571483B1; US5187997A; GB9103518D0; EP0571483A1; WO1992014639A1; DE69206973D1; AU1208092A; GB2253024A; BR9205648A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenksäule mit einer Bereichseinstelleinrichtung.
Eine Bereichseinstellvorrichtung gestattet es der Lenksäule, in einer axialen Richtung relativ zu sich selbst bewegt zu werden, um so das Lenkrad in eine Stellung zu bewegen, die dem Komfort des Fahrers entspricht. Um dies zu erreichen, weist die Lenksäule zwei Teile auf, die relativ zueinander gleiten können.
GB-A-1 449 377 (entsprechend der FR-A-2 236 711), die die in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9 definierten Merkmale aufweist, offenbart eine Fahrzeuglenksäule mit einer Kupplung, die eine Vielzahl von Teilen aufweist, die mit koaxialen Wellenabschnitten kuppeln, die teilweise ineinander angeordnet sind. Die Kupplung weist zwei rohrförmige Glieder auf, die hintereinander angeordnet sind und die in einem nachgiebigen Material angeordnet sind, um Vibrationen zu absorbieren.
WO-A-87 03 258 offenbart auch eine Lenksäule mit inneren und äußeren, relativ zueinander axial bewegbaren teleskopischen Wellen mit polygonalen Gestalten, die Antivibrations- Übertragungsmittel bilden, die eine Torsionsverlagerung einer Welle relativ zu der anderen erfordern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeuglenksäule mit einer Kupplung zwischen zwei Abschnitten der Lenksäule geschaffen worden, wobei die Kupplung eine Einrichtung zum Schaffen eines vorbelasteten Drehmomentwiderstands aufweist, um eine Übertragung von Drehspiel durch die Lenksäule hindurch zu unterbinden, wobei die Kupplung eine rohrförmige Torsionshülse aufweist, die erste, zweite und dritte zusammenhängende Bereiche hat, wobei die ersten und zweiten Bereiche durch den dritten Bereich verbunden sind und wobei die ersten und zweiten Bereiche vor dem Montieren der Kupplung an der Säule winkelmäßig gegeneinander versetzt sind und dann relativ zueinander auf der Säule verdreht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung ein einstückiges Glied ist und daß der dritte Bereich wenigstens einen ausgesparten Abschnitt hat, um das Verdrehen zwischen den ersten und zweiten Bereichen zuzulassen.
Einer der beiden Teile kann ein Rohr oder eine hohle Welle sein, während das andere der beiden Teile eine hohle oder eine massive Welle sein kann. Mit dieser Anordnung kann die Torsionshülse teilweise innerhalb eines Endes des hohlen Rohres oder der hohlen Welle eingepaßt sein und ein anderer Teil der Torsionshülse ist über ein Ende des anderen Teils aufgepreßt.
Der Grad der winkelmäßigen Versetzung oder Verdrehung hängt ab von den funktionellen Erfordernissen, beträgt aber vorzugsweise 1º bis 5º gegenüber der Längsachse durch einen festen Bereich, der vorzugsweise noch 2º gegenüber der Längsachse durch den festen Bereich versetzt ist.
Die Wellen können von irgendeiner Gestalt sein, die geeignet ist, durch die Kupplungseinrichtung zusammengekuppelt zu werden, so daß ein Drehspiel nicht auftritt und die Kupplungseinrichtung unter einem konstanten Drehmoment steht. Die Wellen können im wesentlichen im Querschnitt rechteckig mit gekrümmten kürzeren Enden sein, wobei die Kupplungseinrichtung so dimensioniert ist, daß sie die Wellen miteinander kuppelt. Die Wellen können auch in der Gestalt im wesentlichen dreiecksförmig sein, wobei die Kupplungseinrichtung so dimensioniert ist, daß sie die Wellen miteinander kuppelt.
Der Grad der Verdrehung der Kupplungseinrichtung wird als Federrate der vorgesehenen Torsion bezeichnet und wird aus der folgenden Grundformel berechnet:
θ = TL/JG
θ = Verdrehungswinkel pro Längeneinheit J = Polares Trägheitsmoment
T = Aufgebrachtes Drehmoment G = Schermodul der Elastizität
L = Länge der Hülse
Für unterschiedliche Gestaltungen, die in ähnlichen Materialien hergestellt sind, ist das polare Trägheitsmoment der einzige Parameter, der sich verändert, das heißt
J = bh/12 (h² + b²) für ein Rechteck
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kupplung zum Kuppeln von zwei Abschnitten einer Fahrzeuglenksäule geschaffen, wobei die Kupplung eine Einrichtung zum Schaffen eines vorbelasteten Drehmomentwiderstands aufweist, um eine Übertragung von Drehspiel durch die Lenksäule hindurch zu unterbinden, wobei die Kupplung eine rohrförmige Torsionshülse aufweist, die erste, zweite und dritte zusammenhängende Bereiche hat, wobei die ersten und zweiten Bereiche durch den dritten Bereich verbunden sind und die ersten und zweiten Bereiche für einen nicht drehbaren Eingriff mit den entsprechenden Abschnitten der Säule gestaltet und winkelmäßig gegeneinader versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung ein einstückiges Glied ist und daß der dritte Bereich wenigstens einen ausgesparten Abschnitt hat, um ein Verdrehen zwischen den ersten und zweiten Bereichen zu gestatten.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun beispielsweise auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen.
Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils einer Fahrzeuglenksäule mit einer Bereichseinstelleinrichtung und einer Kupplungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines in Fig. 1 gezeigten inneren Elements und zeigt vollständiger die Konstruktion einer in Fig. 1 gezeigten Kupplungseinrichtung,
Fig. 3 ist eine Ansicht in der Richtung des Pfeiles B in Fig. 2,
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht von Fig. 2 längs der Linie C-C,
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines inneren Gliedes und zeigt vollständiger die Konstruktion einer Kupplungseinrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, und
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines inneren Gliedes und zeigt vollständiger die Konstruktion einer Kupplungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist dort ein Teil einer Fahrzeuglenksäule gezeigt, die eine Bereichseinstellvorrichtung 1 und ein Kupplungsglied in der Form einer Torsionshülse 3 aufweist.
Die Bereichseinstellvorrichtung 1 weist eine hohle Welle 5, eine Welle 4 und die Torsionshülse 3 auf. Ein Bereich 19 der Hülse 3 ist in einem Ende der hohlen äußeren Welle 5 angebracht. Die massive innere Welle 4 hat ein Ende gleitfähig montierbar innerhalb der Hülse 3, so daß sie in einer axialen Richtung relativ zu der Welle 5 bewegt werden kann.
Die äußere Welle 5 ist aus Stahl hergestellt und ist im wesentlichen im Querschnitt rechteckig mit gekrümmten kürzeren Enden 6 und 7 und flachen Seitenwänden 8 und 9 sowohl an ihren äußeren als auch an ihren inneren Oberflächen 10 und 11. Die Welle 5 hat einen aufgeweiteten Abschnitt an dem einen Ende, um so die innere Welle 4 und die Torsionshülse 3 aufzunehmen.
Die innere Welle 4 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit gekrümmten kürzeren Enden 12 und 14 und flachen Seitenwänden 15 und 16, und sie ist so bemessen, daß sie gleitfähig innerhalb der Torsionshülse 3 und der Welle 5 untergebracht werden kann. Die innere Welle 4 ist das Produkt eines Zylinders, der ursprünglich einen Durchmesser von 19 mm hatte und der abgeschnitten wurde, um die flachen Seitenwände 12 und 14 zu bilden, die 14 mm voneinander beabstandet sind.
Speziell unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 ist die Torsionshülse 3 hohl und weist erste, zweite und dritte Bereiche 18, 19 und 20 auf, die, wie dargestellt, kontinuierlich miteinander verbunden konstruiert sind, wobei die ersten und zweiten Bereiche 18 und 19 durch den dritten Bereich 20 verbunden sind. Die ersten und zweiten Bereiche 18 und 19 sind so angeordnet, daß die Längsachse durch den ersten Bereich 18 um zwei Grad gegenüber der Längsachse durch den zweiten Bereich 19 versetzt ist, wobei die Längsachse für den zweiten Bereich längs der Linie D-D liegt. Sowohl die inneren als auch die äußeren Oberflächen der ersten und zweiten Bereiche 18 und 19 haben einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit gekrümmten kürzeren Enden 21 und 22 und den flachen Seitenwänden 23 und 24. Der dritte Bereich 20 bildet einen weggeschnittenen Abschnitt 17, der es den ersten und zweiten Bereichen 18 und 19 ermöglicht, sich relativ zueinander zu verformen.
Die Torsionshülse 3 ist so angeordnet, daß sie die inneren und äußeren Wellen 4 und 5 miteinander kuppelt, und ihr zweiter Bereich 19 ist in dem aufgeweiteten Abschnitt der äußeren Welle 5 untergebracht. Der erste Bereich 18 und der daran anschließende dritte Bereich 20 erstrecken sich außerhalb des aufgeweiteten Abschnitts über das eine Ende der inneren Welle 4.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist die in strichpunktierten Linien gezeigte Welle 4 innerhalb der Torsionshülse 3 angebracht. Die Änderung in der Ausrichtung des ersten Bereichs 18 relativ zu dem zweiten Bereich 19 für die Fahrzeuglenksäule in ihrer zusammengebauten Form ist durch unterbrochene Linien angedeutet und zeigt, daß, damit die Welle 4 in der Torsionshülse 3 angebracht werden kann, der erste Bereich 18 so verformt werden muß, daß dessen Längsachse längs der Linie D-D liegt, die der Längsachse des zweiten Bereichs 19 entspricht. Die Dimension des dritten Bereichs 20 bestimmt den Grad der Verformung, die zwischen den ersten und zweiten Bereichen 18 und 19 auftreten kann. Wenn die Fahrzeuglenksäule zusammengebaut ist, steht daher die Torsionshülse 3 unter einem konstanten Drehmoment, wobei diese Konstruktion ein Drehspiel zwischen den inneren und äußeren Wellen 4 und 5 verhindert.
Diese Anordnung hat daher den Vorteil, daß sie Torsionshülse 3 jedes Drehspiel zwischen den inneren und äußeren Wellen 4 unf 5 absorbiert, während sie die Möglichkeit aufrechterhält, Drehmoment durch die Wellen 4 und 5 zu übertragen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die innere Welle 4 eine hohle Welle sein.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist dort ein anderes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ein inneres festes Rohr 30 gleitfähig innerhalb eines Kupplungsglieds 31 montiert ist. Das Rohr 30 ist im wesentlichen im Querschnitt dreieckig und hat drei gleichlange Seiten 32, 33 und 34.
Das Kupplungsglied 31 hat erste, zweite und dritte Bereiche 35, 36 und 37, wobei die ersten und zweiten Bereiche 35 und 36 durch den ausgeschnittenen dritten Bereich 37 verbunden sind. Die ersten und zweiten Bereiche 35 und 36 sind relativ zueinander verdreht. Der zweite Bereich 36 des Kupplungsglieds 31 ist an einem Ende eines äußeren Rohres (nicht gezeigt) befestigt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 ist dort ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ein inneres festes Rohr 40 gleitfähig innerhalb eines Kupplungsgliedes 41 angebracht ist. Das Rohr 40 ist im wesentlichen im Querschnitt quadratisch und hat Seiten 42, 43, 44 und 45.
Das Kupplungsglied 41 hat erste, zweite und dritte Bereiche 46, 47 und 48, wobei die ersten und zweiten Bereiche 46 und 47 durch den ausgeschnittenen dritten Bereich 48 verbunden sind. Die ersten und zweiten Bereiche 46 und 47 sind relativ zueinander verdreht.
Der zweite Bereich 47 des Kupplungsglieds 41 ist an einem Ende eines äußeren Rohres (nicht gezeigt) befestigt.

Claims

1. Fahrzeuglenksäule mit einer Kupplung (1) zwischen zwei Abschnitten (4, 5) der Lenksäule, wobei die Kupplung eine Einrichtung zum Schaffen eines vorbelasteten Drehmomentwiderstands aufweist, um eine Übertragung von Drehspiel durch die Lenksäule hindurch zu unterbinden, wobei die Kupplung eine rohrförmige Torsionshülse (3) aufweist, die erste, zweite und dritte zusammenhängende Bereiche (18, 19, 20) hat, wobei die ersten und zweiten Bereiche (18, 19) durch den dritten Bereich (20) verbunden sind und wobei die ersten und zweiten Bereiche vor dem Montieren der Kupplung an der Säule winkelmäßig gegeneinander versetzt sind und dann relativ zueinander auf der Säule verdreht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung ein einstückiges Glied ist und daß der dritte Bereich wenigstens einen ausgesparten Abschnitt (17) hat, um das Verdrehen zwischen den ersten und zweiten Bereichen zuzulassen.

2. Lenksäule nach Anspruch 1, bei der die Torsionshülse (3) zuläßt, daß die beiden Abschnitte (4, 5) der Lenksäule sich axial in bezug aufeinander bewegen.

3. Lenksäule nach Anspruch 1 oder 2, bei der die ersten und zweiten Bereiche um 1º bis 5º gegenüber einer Längsachse durch einen festen Bereich verdreht sind.

4. Lenksäule nach Anspruch 3, bei der der zweite Bereich (19) der feste Bereich ist und der zweite Bereich innerhalb eines Abschnitts (5) der Lenksäule derart fest angebracht ist, daß die ersten und dritten Bereiche sich von dem zweiten Bereich um den anderen Abschnitt (4) der Lenksäule herum erstrecken, der gleitfähig innerhalb der Torsionshülse angebracht ist.

5. Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die beiden Abschnitte der Lenksäule hohle Wellen sind.

6. Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die rohrförmige Querschnittsgestalt doppelt D-förmig ist.

7. Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die rohrförmige Querschnittsgestalt rechtwinklig ist.

8. Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die rohrförmige Querschnittsgestalt dreieckig ist.

9. Kupplung (1) zum Kuppeln von zwei Abschnitten (4, 5) einer Fahrzeuglenksäule, wobei die Kupplung eine Einrichtung zum Schaffen eines vorbelasteten Drehmomentwiderstands aufweist, um eine Übertragung von Drehspiel durch die Lenksäule hindurch zu unterbinden, wobei die Kupplung eine rohrförmige Torsionshülse (3) aufweist, die erste, zweite und dritte zusammenhängende Bereiche (18, 19, 20) hat, wobei die ersten und zweiten Bereiche (18, 19) durch den dritten Bereich (20) verbunden sind und die ersten und zweiten Bereiche für einen nicht drehbaren Eingriff mit den entsprechenden Abschnitten der Säule gestaltet und winkelmäßig gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung ein einstückiges Glied ist und daß der dritte Bereich wenigstens einen ausgesparten Abschnitt (17) hat, um ein Verdrehen zwischen den ersten und zweiten Bereichen zu gestatten.