DE1119692B

DE1119692B - Steering device for vehicles, in particular motor vehicles

Info

Publication number: DE1119692B
Application number: DEP24506A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Eyb
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1960-02-26
Filing date: 1960-02-26
Publication date: 1961-12-14

Description

Lenkvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer das Lenkhandrad tragenden Lenksäule, die in einem am Aufbau des Fahrzeuges befestigten Gehäuse mittels Wälzlager geführt ist und eine Rasteinrichtung aufweist, welche ein stufenweises Einstellen der Lenksäule in Achsrichtung gestattet.Steering device for vehicles, in particular motor vehicles. The invention relates to a steering device for vehicles, in particular motor vehicles, with a steering column supporting the steering handwheel, which is in one on the body of the vehicle attached housing is guided by means of roller bearings and has a locking device, which allows a gradual adjustment of the steering column in the axial direction.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist die Rasteinrichtung als gesonderter Bauteil an der Lenksäule angeordnet. Dadurch ergibt sich ein vielteiliger Aufbau mit entsprechend großer Baulänge, wodurch auch die Herstellung teuer ist. Bei plötzlichen Stoßbelastungen gibt diese Vorrichtung nicht nach, so daß der Fahrer gegen eine starre Lenksäule aufstößt. Es ist auch bereits eine Rastvorrichtung bekannt, die bei übermäßiger Stoßbelastung überdrückbar ist. Diese Vorrichtung ist gleichfalls als gesonderter Bauteil an der Lenksäule angeordnet, wodurch besondere Vorkehrungen an der Lenkung notwendig sind.In a device of the type mentioned at the outset, the latching device is arranged as a separate component on the steering column. This results in a multi-part Structure with a correspondingly large overall length, which is also expensive to manufacture. In the event of sudden shock loads, this device does not yield, so that the driver hits against a rigid steering column. A locking device is also already known which can be overridden in the event of excessive shock loads. This device is also Arranged as a separate component on the steering column, whereby special precautions are necessary on the steering.

Demgegenüber ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Rasteinrichtung durch das Wälzlager gebildet wird, welches gleichzeitig als eine an sich bekannte Überlastsicherung bei Stoßbelastungen dient. Damit weist die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zurLagerung derLenksäule, zu ihrer axialen Verstellung und für die Stoßsicherung lediglich einen Bauteil auf, so daß eine wesentliche Vereinfachung des Aufbaues der Lenkvorrichtung erreicht wird. Es erübrigen sich entsprechend große Gehäuse, die an der Lenksäule bzw. dem sie umgebenden Schutzrohr zu befestigen sind und den Fußraum des Fahrers ent--sprechend einengen. Die Baulänge der erfindungsgemäß gestalteten Vorrichtung ist wesentlich kürzer, so daß keine Schwierigkeiten beim Einbau auftreten. Durch die entsprechend geringere Anzahl von Teilen ist auch die Störungsanfälligkeit vermindert und ein sicherer Betrieb gewährleistet. Die Rasteinrichtung ist mit Abstand gegenüber der auf der Lenksäule befestigten Nabe des Lenkhandrades angeordnet und die Lenksäule zwischen der Rasteinrichtung und der Nabe von einer Abdeckung umgeben, welche vorzugsweise durch einen Faltbalg gebildet wird. Der dadurch für die Einstellung und die Stoßaufnahme der Lenksäule zur Verfügung stehende Weg kann infolge der geringen Abmessungen der Lenksäulenlagerung groß beinessen werden.In contrast, it is provided according to the invention that the locking device is formed by the roller bearing, which is also known as a per se Overload protection is used for shock loads. Thus, the inventively designed Device for mounting the steering column, for its axial adjustment and for shock protection only one component, so that a significant simplification of the structure the steering device is achieved. Correspondingly large housings are not required, which are to be attached to the steering column or the protective tube surrounding it and the Narrow the driver's footwell accordingly. The overall length of the designed according to the invention Device is much shorter, so that no difficulties arise during installation. Due to the correspondingly lower number of parts, there is also the susceptibility to failure reduced and safe operation guaranteed. The locking device is at a distance arranged opposite the hub of the steering handwheel attached to the steering column and the steering column is surrounded by a cover between the locking device and the hub, which is preferably formed by a bellows. The result of this for the setting and the shock absorption of the steering column can be due to the low available travel The dimensions of the steering column bearing can be made large.

Das Wälzlager besteht aus lose umlaufenden Kugeln, welche in keilförinigen Nuten am Umfang der Lenksäule geführt sind. Dadurch wird ein einfacher Aufbau des Lagers erreicht. Die Kugeln sind durch eine die Lenksäule umgebende Stellhülse gehalten, welche mit einer geneigt angestellten Lauffläche versehen ist. Die Anordnung von schrägen Laufflächen für die Kugeln hat den Vorteil, daß bei einem übermäßigen Stoß die Kugeln radial nach außen gedrückt werden, d. h. aus ihren Raststellungen kommen und dadurch den Weg der Lenksäule in Richtung eines Dämpfungsmittelsfreigeben. DieKraft, die zudiesem Vorgang aufzuwenden ist, kann unter anderem durch die Wahl entsprechender Neigungswinkel der Lauffläche bestimmt werden. Steht die Stellhülse unter der Wirkung einer ortsfest in einem Gehäuse abgestützten Tellerfeder, so wird auf einem geringen Raum eine große Sperrkraft für die Kugeln aufgebracht, so daß sie satt an ihren Laufflächen anliegen. Die den Laufring der Kugeln bildenden keilförmigen Nuten sind unmittelbar in einem verstärkten Bereich der hohlen Lenksäule angeordnet. Die Anordnung kann jedoch auch derart gewählt werden, daß die keilförmigen Nuten in Fonnteilen angeordnet sind, welche die Lenksäule im Bereich der Rasteinrichtung umgeben.The roller bearing consists of loosely rotating balls, which are guided in wedge-shaped grooves on the circumference of the steering column. As a result, a simple structure of the camp is achieved. The balls are held by an adjusting sleeve which surrounds the steering column and which is provided with an inclined running surface. The arrangement of inclined running surfaces for the balls has the advantage that, in the event of an excessive impact, the balls are pressed radially outwards, i. H. come out of their locking positions and thereby release the path of the steering column in the direction of a damping means. The force that has to be expended for this process can be determined, among other things, by choosing the appropriate angle of inclination of the tread. If the adjusting sleeve is under the action of a plate spring supported in a stationary manner in a housing, a large locking force is applied to the balls in a small space so that they rest snugly on their running surfaces. The wedge-shaped grooves that form the raceway of the balls are arranged directly in a reinforced area of the hollow steering column. However, the arrangement can also be chosen such that the wedge-shaped grooves are arranged in Fonnteile which surround the steering column in the area of the locking device.

Für die Unteransprüche gilt der Schutz lediglich in Abhängigkeit vom Hauptanspruch.For the subclaims, the protection only applies depending on Main claim.

In der Zeichnung, welche zwei beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung zeigt, ist Fig. 1 ein senkrechter Längsschnitt durch die Lenksäule einer Kraftfahrzeuglenkung mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Lenksäulenlagerung, Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie 11-II der Fig. 1 in größerem Maßstab, Fig. 3 ein senkrechter Mittellängsschnitt durch die Lenksäulenlagerung einer anderen Ausführungsform und Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3. Das Lenkhandrad 1 einer Fahrzeuglenkung ist in bekannter Weise durch eine Nabe 2 auf einer Lenksäule 3 verkeilt und wird durch eine Spanmnutter Y' ,gesichert. Die Lenksäule 3 ist in einem Wälzlager 4 geführt, welches durch lose am Umfang der Lenksäule 3 un-Aaufende Kugeln 5 gebildet wird. Die KugeIn 5 sind in keilförmigen Nuten 6 der Lenksäule 3 geführt und bilden einen Teil einer Rasteinrichtung 7. Die Rasteinrichtung 7 umfaßt eine Stellhülse 8, welche unter der Wirkung einer Tellerfeder 9 über eine geneigt zur Achse der Lenksäule angestellte Lauffläche 10 zusammen mit einer gleichfalls geneigt angestellten Lauffläche 11 eines Gehäuses 12 die Kugeln 5 in Sperrstellung hält. Das Gehäuse 12 weist eine ringförinige Ausnehmung 13 auf und ist mit dem Lenksäulenrohr 14 verbunden, das in bekannter Weise fest am Wagenkasten angebracht ist. An der Stellhülse 8 ist über Mitnehmer 15 ein Ausrückhebel 16 angelenkt. Der Ausrückhebel 16 umgibt die Stellhülse gabelförmig (Fig. 2) und ist über sich gegenüberliegende Zapfen 17 am Gehäuse 12 abgestützt. Das mit Abstand gegenüber der Nabe 2 angeordnete Gehäuse 12 hat einen Flansch 18, an dem ein Gummibalg19 befestigt ist. Der Gummibalg19 umgibt die Lenksäule3 und ist auf seiner gegenüberliegenden Seite mit einem Ringflansch20 verbunden, welcher auf der Nabe2 geführt ist. Der Ringflansch20 ist durch einen Steg21 im Gehäuse12 drehfest abgestützt. An dem Ringflansch können die in bekannter Weise um das Lenkrad angeordneten Bedienungsorgane, wie der Blinker- oder Abblendschalter, befestigt werden. Das freie Ende22 der Lenksäule ist mit einem Keilwellenprofil23 auf einer Lenkwelle24 verschiebbar geführt. Mit einem durch den Verstellweg der Rasteinrichtung7 gegebenen Abstand ist gegenüber der Lenksäule auf der Lenkwelle 24 ein Reibring 25 angeordnet, welcher mit einem Reibbelag26 versehen ist. Der Reibbelag26 arbeitet mit der Umfangsfläche27 der Lenkwelle24 zusammen, welche konisch ausgebildet ist. Die Lenkwelle24 ist über eine in radialer Richtung nachgiebige Kupplung 28 mit der Lenkspindel 29 eines Lenkgetriebes 30 verbunden.In the drawing, which shows two exemplary embodiments of the invention, Fig. 1 is a vertical longitudinal section through the steering column of a motor vehicle steering system with the steering column mounting designed according to the invention, Fig. 2 is a section along the line 11-II of Fig. 1 on a larger scale, Fig . 3 is a vertical central longitudinal section through the steering column storage another embodiment, and Fig. 4 is a section along the line IV-IV of Fig. 3. the steering wheel 1 of a vehicle steering system is keyed in known manner by a hub 2 on a steering column 3 and is controlled by a Clamping nut Y ', secured. The steering column 3 is guided in a roller bearing 4, which is formed by loose balls 5 on the circumference of the steering column 3 . The KugeIn 5 are guided in wedge-shaped grooves 6 of the steering column 3 and form part of a locking device 7. The locking device 7 comprises an adjusting sleeve 8 which, under the action of a plate spring 9, is inclined over a running surface 10 inclined to the axis of the steering column together with a likewise inclined employed running surface 11 of a housing 12 holds the balls 5 in the blocking position. The housing 12 has an annular recess 13 and is connected to the steering column tube 14, which is fixedly attached to the car body in a known manner. A release lever 16 is articulated on the adjusting sleeve 8 via driver 15. The release lever 16 surrounds the adjusting sleeve in the shape of a fork (FIG. 2) and is supported on the housing 12 via opposing pins 17. The housing 12, which is arranged at a distance from the hub 2, has a flange 18 to which a rubber bellows 19 is attached. The rubber bellows 19 surrounds the steering column 3 and is connected on its opposite side to an annular flange 20 which is guided on the hub 2. The ring flange 20 is supported in a rotationally fixed manner by a web 21 in the housing 12. The operating elements, such as the indicator or dimming switch, which are arranged in a known manner around the steering wheel, can be attached to the annular flange. The free end22 of the steering column is guided displaceably on a steering shaft24 with a spline 23. A friction ring 25 , which is provided with a friction lining 26, is arranged opposite the steering column on the steering shaft 24 at a distance given by the adjustment path of the locking device 7. The friction lining 26 cooperates with the peripheral surface 27 of the steering shaft 24, which is conical. The steering shaft 24 is connected to the steering spindle 29 of a steering gear 30 via a coupling 28 which is flexible in the radial direction.

Zum Einstellen des Lenkhandrades 1 gegenüber dem Fahrer wird der Hebel 16 nach vom gedrückt, wodurch über den Mitnehmer 15 die Stellhülse 8 entgegen der Kraft der Tellerfeder9 mit Bezug auf die Zeichnung der Fig. 1 nach rechts geschoben wird. Damit ist die Rasteinrichtung 7 gelöst, so daß beim axialen Verschieben des Lenkhandrades und damit der keilförmigen Nuten 6 der Lenksäule die Kugeln 5 des Wälzlagers 4 in die ringförmige Ausnehmung 13 des Gehäuses 12 gleiten. Nach erfolgter Einstellung wird der Hebel 16 losgelöst, worauf die Tellerfeder 9 die Stellhülse 8 gegen die Kugeln 5 preßt. Durch die schrägen Laufflächen 10 und 11 werden die Kugeln nach innen gedrückt und rasten in eine der keilförmigen Nuten 6 der Lenksäule. Durch die Einstellung des Lenkhandrades 1 wird der Balg 19, welcher an der Lenkbewegung nicht teilnimmt, zusammengedrückt oder weiter auseinandergezogen.To adjust the steering handwheel 1 with respect to the driver, the lever 16 is pushed forward, whereby the adjusting sleeve 8 is pushed to the right via the driver 15 against the force of the plate spring 9 with reference to the drawing in FIG. 1. The locking device 7 is thus released so that the balls 5 of the roller bearing 4 slide into the annular recess 13 of the housing 12 when the steering handwheel and thus the wedge-shaped grooves 6 of the steering column are moved axially. After the setting has been made, the lever 16 is released , whereupon the plate spring 9 presses the adjusting sleeve 8 against the balls 5 . The balls are pressed inward by the inclined running surfaces 10 and 11 and snap into one of the wedge-shaped grooves 6 of the steering column. By adjusting the steering handwheel 1 , the bellows 19, which does not take part in the steering movement, is compressed or pulled apart further.

Bei plötzlich einsetzender Verzögerung des Fahrzeuges, z. B. beim Auffahren auf ein festes Hindernis od. dgl., wird der Fahrer nach vorn gegen das Lenkhandrad geschleudert. Die ausgeübte Stoßkraft wird dadurch auf die Lenksäule übertragen und vom Wälzlager 4 aufgenommen. Bei einer vorbestimmten Last wird die Stützkraft der Tellerfeder 9 überwunden, so daß durch die Keilwirkung der Nuten 6 die Kugeln 5 aus ihrer Fassung in die ringförmige Ausnehmung 13 des Gehäuses 12 gepreßt werden. Die Lenksäule ist nun axial frei und läuft gegen den Reibring 25 an. Der Reibring 25 wird gleichfalls in axialer Richtung bewegt, wobei sein Reibbelag26 auf der konischen Umfangsfläche 27 der Lenkwelle verspannt wird. Dadurch wird die eingeleitete Stoßkraft dämpfend abgebaut, so daß der Fahrer vor schweren Verletzungen geschützt wird.If the vehicle decelerates suddenly, e.g. B. od when driving on a solid obstacle. Like., The driver is thrown forward against the steering wheel. The impact force exerted is thereby transmitted to the steering column and absorbed by the roller bearing 4. At a predetermined load, the supporting force of the plate spring 9 is overcome, so that the balls 5 are pressed out of their socket into the annular recess 13 of the housing 12 by the wedge effect of the grooves 6. The steering column is now axially free and runs against the friction ring 25 . The friction ring 25 is also moved in the axial direction, its friction lining 26 being braced on the conical circumferential surface 27 of the steering shaft. As a result, the applied shock force is reduced in a damping manner, so that the driver is protected from serious injuries.

Fig. 3 zeigt bei gleichem Grundaufbau der Lenksäulenlagerung eine Ausführung, welche sich ün wesentlichen durch eine andere Laufringausbildung für die Lagerkugeln und eine anders ausgebildete Nahenverkleidung von der beschriebenen Ausführung unterscheidet. Dieselben Teile sind mit denselben, je- doch mit einem Index versehenen Bezugszeichen bezeichnet.Fig. 3 shows an embodiment with the same basic structure of the steering column bearing, which differs from the embodiment described ün essentially by a different race ring design for the bearing balls and a differently designed near covering. The same parts are denoted by the same reference numerals, but with an index.

Das Lenkhandradl' ist auf einer mit der Lenksäule3' verbundenen Nabe2' verkeilt. Mit Abstand von der Nabe2' ist die Lenksäule in einem Wälzlager4' geführt, welches aus lose umlaufenden Kugeln5' besteht. Die Kugeln5' sind in keilförinigen Nuten 6' eines zylindrischen Blechpreßteiles 31 geführt, welches die Lenksäule 3' umgibt und fest mit dieser verbunden ist. An Stelle eines Blechpreßteiles kann die Lenksäule auch von einem zylindrischen Formkörper32 umgeben sein, wie es in der unteren Zeichnungshälfte der Fig. 3 dargestellt ist. Die Lagerbasis des Formkörpers 32 ist durch ein angeschweißtes Rohrstück 32' vergrößert, das in der Nähe der Nabe 2' mit der Lenksäule verbunden ist. Der Formkörper 32 hat gleichfalls entsprechend ausgebildete Keilnuten 6', in welchen die Kugeln 5' geführt sind. An den Kugeln 5' legt sich eine Lauffläche 10' einer Stellhülse 8' an, während die gegenüberliegende Lauffläche 11' der Kugeln durch die Wandung eines Gehäuses 12' gebildet wird. Das Gehäuse 12# ist in das in bekannter Weise am Wagenkasten befestigte Lenkrohr 14' eingesetzt. Im Gehäuse 12' ist eine Tellerfeder9' -abgestützt,- Welche die SteRhülse 8' an die Kugeln 5' preßt und somit diese in der Sperrlage hält. An der Stellhülse S' ist durch Mitnehmer 15' (Fig. 4) ein Rasthebel 16' angelenkt, welcher um Zapfen 17' schwenkbar gehalten ist, die in das Gehäuse 12" eingesetzt sind. Auf der Nabe 2' ist ein Ringflansch 33 angebracht, welcher mit einem zylindrischen Teil 33' auf dem Gehäuse 12' verschiebbar gleitet und durch eine die Zapfen 17' umgreifende längsgerichtete Nut 34 gegen Drehen gesichert ist. Auf seiner Oberseite hat der Ringflansch 33 eine Ausnehmung 35, welche durch eine Schale 36, die aus Gummi oder Kunststoff bestehen kann, abgedeckt ist. Die Schale 36 ist durch einen Bügel 37 gleichfalls auf dem Gehäuse 12' befestigt und hat eine nachgiebige Lippe 38, welche den Rinoflansch 33 teilweise umg schließt. Ein Ansatz 39 der Schale 36 wird von dem Ausrückhebel 16' durchsetzt. Die Wirkungsweise der Rasteinrichtung bezüglich der Führung der Lenksäule, der Verstellung des Lenkhandrades sowie der dämpfenden Aufnahme von übermäßigen Stößen auf die Lenksäule, wobei die Sperre überdrückt wird, entspricht der vorstehend beschriebenen Ausführung.The Lenkhandradl 'is wedged on a hub2' connected to the steering column3 '. At a distance from the hub 2 ', the steering column is guided in a roller bearing 4', which consists of loosely rotating balls 5 '. The balls 5 'are guided in wedge-shaped grooves 6' of a cylindrical pressed sheet metal part 31 which surrounds the steering column 3 ' and is firmly connected to it. Instead of a Blechpreßteiles the steering column can also be surrounded by a cylindrical Formkörper32, as shown in the lower half of the drawing of FIG. 3. The bearing base of the molded body 32 is enlarged by a welded-on pipe section 32 ' which is connected to the steering column in the vicinity of the hub 2'. The molded body 32 also has correspondingly designed keyways 6 ' in which the balls 5' are guided. A running surface 10 'of an adjusting sleeve 8' rests on the balls 5 ' , while the opposite running surface 11' of the balls is formed by the wall of a housing 12 '. The housing 12 # is inserted into the steering tube 14 'which is fastened to the car body in a known manner. A plate spring 9 'is supported in the housing 12', which presses the SteR sleeve 8 ' against the balls 5' and thus holds them in the blocking position. A latching lever 16 'is articulated on the adjusting sleeve S' by means of drivers 15 ' (FIG. 4), which is held pivotably about pins 17' which are inserted into the housing 12 ". An annular flange 33 is attached to the hub 2 ', slidably slides with a cylindrical portion 33 'on the housing 12' and secured by the pin 17 'engaging around longitudinal groove 34 against turning is. on its upper side 33, the annular flange has a recess 35 which through a tray 36 made of rubber The shell 36 is also fastened to the housing 12 'by a bracket 37 and has a flexible lip 38 which partially surrounds the Rino flange 33. A shoulder 39 of the shell 36 is held by the release lever 16'. The mode of operation of the locking device with regard to the guidance of the steering column, the adjustment of the steering handwheel and the damping absorption of excessive impacts on the steering column, whereby the lock is overridden, corresponds to the design described above.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Ausführung und Lagerung der Lenksäule ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ist auch für Lenkvorrichtungen geeignet, bei welchen auf die Einstellbarkeit der Lenksäulen verzichtet wird.The design and mounting of the steering column designed according to the invention is not limited to the embodiments shown, but is also for Suitable steering devices in which the adjustability of the steering columns is dispensed with will.

Claims

PATENT CLAIMS- 1. Steering device for vehicles, especially motor vehicles, with a steering column carrying the steering handwheel, which is guided in a housing attached to the structure of the vehicle by means of roller bearings and has a locking device which allows the steering column to be gradually adjusted in the axial direction, characterized in that the latching device (7; 7 ') is formed by the roller bearing (4; 4'), which at the same time serves as an overload protection device known per se in the event of shock loads.

2. Steering device according spoke 1, characterized in that the locking device (7; 7) at a distance from the hub (2; 23 of the steering handwheel (1; l #) fixed on the steering column (3; Y) and arranged the steering column between the locking device and the hub is surrounded by a cover (19; 36) , which is preferably formed by a bellows. 3. Steering device according to claim 1 or 2, characterized in that the roller bearing (4; 4) consists of loosely rotating balls (5; 5 ') which are guided in wedge-shaped grooves (6; 6') on the circumference of the steering column (3; Y) . 4. Steering device according to claim 3, characterized in that the balls (5; 5 ') are supported by a steering column ( 3; Y) surrounding adjusting sleeve (8; 8 ') are held, which is provided with an inclined running surface (10; 10'). 5. Steering device according to spoke 4, characterized in that the adjusting sleeve (8; 8 ') under the action of a fixedly in a housing (12; 12 ') supported disc spring (9; 9' stands). 6 . Steering device according to spoke 3, characterized in that the wedge-shaped grooves (6) forming the race of the balls (5) are arranged directly in a reinforced area of the hollow steering column (3). 7. Steering device according to claim 3, characterized in that the wedge-shaped grooves (6) are arranged in molded parts (31; 32) which surround the steering column (Y) in the region of the locking device (7 '). References considered: British Patent Nos. 764 577, 457 660; USA. Patent Nos. 2,800,190, 2,744,419, the 2,639,626th