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Title:
AUTOMOTIVE STEERING SYSTEM WITH A STEERING COLUMN CONSISTING OF AT LEAST TWO PARTS ARRANGED BETWEEN THE STEERING WHEEL AND THE TRACKING LEVER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/030955
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an automotive steering system with a steering column (10,30) consisting of at least two parts arranged between the steering wheel (1) and the tracking lever (8), whereby the first section of the steering column (10) supporting said steering wheel (1) is aligned at an angle of 0-30° to the longitudinal axis of the vehicle, the section of the steering column (30) supporting the tracking lever (8) is aligned at an angle of 0-40° to the vertical axis of the motor vehicle, and an angle gearbox (40) is arranged between both longitudinal sections of the steering column. At least the first section of the steering column (10) has a tubular steering shaft element (11) provided with open ends and arranged between the steering wheel (1) and the angle gearbox (40). Said element can rotate around a longitudinal axis by means of a bearing (13, 14) on the body (9) of the motor vehicle. The inventive steering system can be assembled in the form of modules, is easy to produce and can be manufactured economically and electrically.

Inventors:
GANSER MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/007632
Publication Date:
June 24, 1999
Filing Date:
November 26, 1998
Export Citation:
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Assignee:
MC MICRO COMPACT CAR AG (CH)
GANSER MARTIN (DE)
International Classes:
B62D1/16; B62D1/20; B62D3/02; (IPC1-7): B62D1/16
Foreign References:
EP0188164A11986-07-23
Attorney, Agent or Firm:
Dahmen, Toni (C106 Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentanspriiche
1. Lenkanlage far Kraftfahrzeuge mit einer zwischen dem Lenk rad und dem Spurhebel angeordneten, mindestens zweiteiligen Lenksäule, wobei der das Lenkrad tragende erste Lenksäulenab schnitt in einem Winkel zwischen 0 bis 30° zur Fahrzeuglangs achse und der den Spurhebel tragende Lenksaulenabschnitt in einem Winkel zwischen 0 bis 40° zur Fahrzeughochachse ausge richtet ist und zwischen beiden Längssäulenabschnitten ein Winkelgetriebe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daB mindestens der erste Lenksaulenabschnitt (10) zwischen dem Lenkrad (1) und dem Winkelgetriebe (40) ein rohrförmiges, min destens im Bereich seiner Enden offenes Lenkwellenelement (11) ist, das zumindest aber ein Lager an der Fahrzeugkarosse rie (9) um seine Längsachse (12) drehbar gelagert ist.
2. Lenkanlage gemai Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB das Lenkwellenelement (11) des ersten Lenksäulenab schnitts (10) aber zwei Lager (13,14) an der Fahrzeugkarosse rie (9) abgestützt ist, wobei das dem Lenkrad (1) benachbarte Lager (13) ein Loslager ist, während das dem Winkelge triebe (40) benachbarte Lager (14) ein Festlager ist.
3. Lenkanlage gemmai3 Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB der minimale Innendurchmesser des ersten Lenkwellenele ments (11) im Bereich zwischen den Lagern und auBerhalb des Anflanschbereiches des ersten Getrieberades mindestens um den Faktor 15 griser ist als die Differenz zwischen dem mittleren AuBendurchmesser und dem minimalen Innendurchmesser des Lenk wellenelements (11).
4. Lenkanlage gemä# Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB das Festlager (14) mittels eines Faltenbalges (16) an der Fahrzeugkarosserie (9) abgestützt ist.
5. Lenkanlage gemäB Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB das erste Getrieberad (41) eine Verzahnung (43) mit einer zy lindrischen Hüllund Teilungsfläche aufweist und eine Verzah nungsbreite hat, die mindestens doppelt so breit ist wie die Verzahnungsbreite des mit ihm kämmenden zweiten Getriebera des (44).
6. Lenkanlage gemaf3 Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daB das Festlager (14) in einer vom Fahrer fernbedienbaren Klemmhülse (17) längsverschieblich sitzt.
7. Lenkanlage gemäB Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB im Lenkwellenelement (11) des ersten Lenksaulenabschnitts (10) ein weiteres Lenkwellenelement (22) gelagert ist, das an sei nem vorderen Ende eine Lenkradnabe (21) tragt und sich an sei nem hinteren Ende drehstarr an der Fahrzeugkarosserie (9) ab stützt.
8. Lenkanlage gemme Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB der minimale Innendurchmesser des zweiten Lenkwellenele ments (22) im Bereich zwischen den Lagern mindestens um den Faktor 15 gruger ist als die Differenz zwischen dem mittleren AuBendurchmesser und dem minimalen Innendurchmesser des Lenk wellenelements (22).
9. Lenkanlage gemä# Anspruch 1 und/oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daB das Lenkwellenelement (11) und/oder (12) rohr förmig ausgebildet ist und mindestens im Bereich seiner Enden Öffnungen aufweist.
Description:
Lenkanlage fur Kraftfahrzeuge mit einer zwischen dem Lenkrad und dem Spurhebel angeordneten, mindestens zweiteiligen Lenk- saule Die Erfindung betrifft eine Lenkanlage fUr Kraftfahrzeuge mit einer zwischen dem Lenkrad und dem Spurhebel angeordneten, mindestens zweiteiligen Lenksäule, wobei der das Lenkrad tra- gende erste Lenksaulenabschnitt in einem Winkel zwischen 0 bis 30° zur Fahrzeuglängsachse und der den Spurhebel tragende Lenksäulenabschnitt in einem Winkel zwischen 0 bis 40° zur Fahrzeughochachse ausgerichtet ist und zwischen beiden Langs- saulenabschnitten ein Winkelgetriebe angeordnet ist.

Aus der PS-DE 392 621 ist eine derartige Lenkanlage bekannt.

Zumindest der obere Lenksäulenabschnitt hat keine durchgehende Bohrung, so daS eine einfache elektrische Konfektionierung beispielsweise eines Airbags und Signalhornschalters im Lenk- rad nicht möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine bekannte Lenkanlage in Hinblick auf eine einfache elektrische Konfektionierbarkeit und einen modularen Aufbau zu verbessern.

Hierbei sollen die gängigen sicherheitstechnischen und kom- fortbedingten Anspruche berucksichtigt werden.

Das Problem wird u. a. mit den Merkmalen des Hauptanspruchs ge- lest. Dabei hat mindestens der erste Lenksäulenabschnitt zwi- schen dem Lenkrad und dem Winkelgetriebe ein rohrförmiges, mindestens im Bereich seiner Enden offenes Lenkwellenelement, das zumindest über ein Lager an der Fahrzeugkarosserie um seine Langsachse drehbar gelagert ist.

Das einen Teil des ersten, oberen Lenksaulenabschnitts bil- dende Lenkwellenelement weist eine Bohrung oder einen Kanal auf, der gros genug ist, um einen mehrpoligen Stecker ein- schlieBlich des daranhangenden Kabels oder Kabelbaumes pro- blemlos hindurchzuführen. Das Lenkwellenelement kann hierbei beispielsweise zumindest partiel ein dünnwandiges Rohr, ein Gitterrohr, ein Wellrohr, ein Drahtgeflecht oder ein Stabwerk sein. Es hat bei einem geringen Bauteilgewicht und einer guten Stauchbarkeit eine hohe Torsionssteifigkeit.

Unabhangig von der Konstruktion der einzelnen Lenksäulenab- schnitte kann das Winkelgetriebe jeder Getriebetyp sein, der die Umdrehung einer Welle auf eine andere, nicht parallele Welle ubertragt. Zwischen der antreibenden und angetriebenen Welle kann die Übersetzung variabel sein. Beispielsweise ver- ringert sich die Zahnteilung mit zunehmendem Lenkeinschlag.

Auch kann zumindest ein Getrieberad nur als Segment eines Vollrades ausgebildet sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nicht oder nur teilweise zitierten Unteransprüchen und der nachfol- genden Beschreibung mehrerer schematisch dargestellter Ausfuh- rungsformen: Figur 1 : Lenkanlage mit einem zwischen zwei Lenksaulen- abschnitten angeordneten Winkelgetriebe ; Figur 2 : Abstützung des oberen Lenksaulenabschnitts an der Fahrzeugkarosserie ; Figur 3 : Oberer Lenksäulenabschnitt für eine verstellbare Lenksäule ; Figur 4 : Oberer Lenksaulenabschnitt mit feststehender Lenk- radnabe.

Figur 1 zeigt eine Lenkanlage, die eine zweiteilige Lenk- saule (10,30) mit einem zwischengeschalteten Winkelge- triebe (40) umfaßt. Der erste, das Lenkrad (1) tragende Lenk- säulenabschnitt (10) ist beispielsweise ein zweifach gelager- tes Lenkrohr (11). Das Lenkrohr (11) hat hier einen Neigungs- winkel von ca. 10° gegenüber der Fahrzeuglängsachse. Am unte- ren Ende des Lenkrohres (11) ist ein Getrieberad (41) angeord- net. Dieses Getrieberad (41) kämmt mit einem auf dem zweiten Lenksäulenabschnitt (30) sitzenden Getrieberad (44). Der zweite, ebenfalls zweifach mit Wälzlagern (31,32) gelagerte Lenksaulenabschnitt (30) hat an seinem freien Ende einen Spur- hebel (8). Die Neigung des unteren Lenksaulenabschnitts (30) gegenüber der Fahrzeughochachse beträgt hier ca. 0°. Das Win- kelgetriebe (40) ist beispielsweise ein Kronenradgetriebe, das eine Übersetzung von iL>3 hat.

Im Lenkrohr (11) des ersten Lenksaulenabschnitts (10) liegt ein Kabel (3) oder Kabelbaum, das oder der an elektrischen oder elektronischen Baugruppen angeschlossen ist, die im Lenk- rad (1) integriert sind. Diese Baugruppen sind z. B. Bedienele- mente u. a. far ein Signalhorn, Anzeigeelemente, ein Airbag (2) u. s. w.

Das in einem Stecker (4) endende Kabel (3) ist im Bereich des Winkelgetriebes (40) an einer dort angeordneten Buchse (5) an- geschlossen. Die Buchse (5) ist an der Fahrzeugkarosserie (9) befestigt. Das Kabel (3) kann auch direkt zur Zentralelektronik oder dem Sicherungskasten gefuhrt werden und am Ort der Buchse (5) nur fixiert sein.

Nach Figur 1 ist der obere Lenksäulenabschnitt (10) tuber zwei Wälzlager (13) und (14) gelagert. Das in der Nähe des Winkel- <BR> <BR> <BR> getriebes (40) angeordnete Wälzlager (14) bildet das Festla- ger. In Figur 2 liegt es in Fahrtrichtung gesehen an einem Wellenbund (15) des Lenkrohres (11) an. Das Festlager (14) stützt sich tuber einen drehstarren Faltenbalg (16) an der Fahrzeugkarosserie (9) ab. Der Faltenbalg (16) soll bei einem Unfall zumindest einen Teil der StoBenergie absorbieren und ein tieferes Eindringen des oberen Lenksäulenabschnitts (10) in die Fahrgastzelle verhindern. Gleichzeitig ist der Falten- balg (16) so ausgelegt, dag er bei einen Lenkradaufprall des Fahrers verletzungsmindernd annähernd in Fahrtrichtung nach- gibt. Der Faltenbalg (16) dehnt sich in dieser Situation, so dag das Wälzlager (14) in zwei Richtungen axial gesichert sein muB.

Im übrigen können anstelle der Wälzlager auch Gleitlager ver- wendet werden. Auch können die Lager unabhangig von ihrer La- gerart quergeteilt sein, um eine einfachere Montage zu ermög- lichen.

In Figur 3 ist ein Kronenradgetriebe 44)(41, gezeigt, das eine sogenannte Cylkroverzahnung am Kronenrad (44) aufweist.

Das zylindrische Ritzelrad (41) hat hier eine normale Evolven- tenverzahnung. Die Verzahnung (43) ist mindestens doppelt so breit wie die Verzahnung (46) des Kronenrads (44). Aufgrund des Verzahnungstyps und der Verzahnungsbreite kann der obere Lenksäulenabschnitt (10) zur Lenkradpositionsverstellung in Langsrichtung um mindestens die halbe Verzahnungsbreite des Ritzelrades (41) verschoben werden. Far die Lenkradpositions- verstellung mug der AuBenring des Festlagers (14) gegenüber dem ihn lagernden Bauteil (17) einen Spielsitz haben. Der Spielsitz wird beispielsweise mit einer längsgeschlitzten Klemmhülse (17) erzeugt. Der Innendurchmesser der Klemm- hülse (17) kann aber eine beispielsweise mechanisch, elek- trisch, hydraulisch oder pneumatisch betatigte Vorrichtung zum Klemmen des AuBenringes des Walzlagers (14) reduziert werden.

Die hier nicht dargestellte Vorrichtung wird vom Fahrer akti- viert.

Figur 4 zeigt einen oberen Lenksäulenabschnitt (10) mit dreh- starr angeordneter Lenkradnabe (21). Die Lenkradnabe (21) sitzt auf einem langgestreckten, durch das Lenkrohr (11) ge- führten Nabenträger (22). Der hier als Rohr dargestellte Na- bentrager (22) endet im Bereich des Winkelgetriebes (40) in einem Lagerflansch (23), der an der Fahrzeugkarosserie (9) be- festigt ist. Der Nabentrager (22) stützt sich in der Nähe der Lenkradnabe (21) aber beispielsweise ein Walzlager (24) im Lenkrohr (11) ab. Er tragt die Bedien-, Anzeigeelemente und eventuell ein Kombiinstrument sowie ggf. einen Airbag und nimmt in seinem Hohlraum das dortin geführte Kabel (3) auf.

Um zu vermeiden, daB das Kabel (3) im Lenkrohr (11) scheuert, kann das Kabel (3) dort gespannt verlegt werden. Unabhangig hiervon kann es auch ganz oder abschnittsweise in Schaumstoff eingebettet sein. Eine weitere Alternative stellt ein Sprial- kabel dar, das beispielsweise an der Innenwandung des Lenk- rohres (11) anliegt.

In einer drehstarren Lenkradnabe kann beispielsweise ein inte- grierter Airbag gegenuber dem Lenkradkranz auBermittig ange- ordnet werden. Das ist sicherheitstechnisch von Vorteil.

Das Lenkrohr (11) ist in Figur 4 mit seinem unteren Ende im Lagerflansch (23) aber das Festlager (14) geführt. Zwischen dem Fest- (14) und dem Loslager (13) sitzt auf dem Lenkrohr (11) das erste Getrieberad (42). Es ist hier ein Ke- gelritzel (42), das mit einem auf dem unteren Lenksäulenab- schnitt (30) sitzenden Tellerradsegment (45) kammt.

Das Lenkrohr (11) und/oder der Nabentrager (22) sind hier nur beispielhaft als"starre"Rohre dargestellt. In der Praxis sind sie zur Minimierung der Verletzungsgefahr des Fahrers in Langsrichtung-ab einer bestimmten unfallbedingten Belastung -nachgiebige Bauteile wie z. B. Teleskoprohre, Gitterrohre oder andere torsionssteife aber stauchbare und/oder ausknick- bare Konstruktionen. Gleichzeitig sind die Bauteile (11,22) so biegesteif ausgelegt, daB sie beim Fahren kaum schwingungs- bedingte Störgeräusche erzeugen.

Auch kann der obere Lenksäulenabschnitt (30) im Gegensatz zur Darstellung in den Figuren 1 und 4 deutlich kürzer sein, so daB auf eine stauchbare Auslenkung der Bauteile (11) und (22) verzichtet werden kann.

Die Lenksäulenabschnitte (10,30), das Lenkrad (1), das Win- kelgetriebe (40) sowie die Verkabelung einschlieBlich der elektrischen oder elektronischen Baugruppen (2) können auch als separat montierbares Modul aufgebaut sein. Hierzu werden die Lenksaulenabschnitte (10,30,) aber einen gemeinsamen Trä- ger gegeneinander fixiert. lober den Trager wird das Modul bei der Fahrzeugendmontage an der Fahrzeugkarosserie (9) befe- stigt.

Bezugszeichenliste 1 Lenkrad 2 Airbag 3 Kabel, Kabelbaum 4 Stecker 5 Buchse 8 Spurhebel 9 Fahrzeugkarosserie 10 erster Lenksäulenabschnitt 11 Lenkrohr, Lenkwellenelement 12 Längsachse 13 Loslager 14 Festlager 15 Wellenbund 16 Faltenbalg 17 Klemmhalse 21 Lenkradnabe 22 Nabenträger, Lenkwellenelement 23 Lagerflansch 24 Wälzlager 30 zweiter Lenksäulenabschnitt 31,32 Wälzlager 40 Winkelgetriebe 41,42 erstes Getrieberad, Ritzelrad, Kegelritzel 43 Verzahnung von (41) 44 zweites Getrieberad ; Kronenrad, 45 Tellerradsegment 46 Verzahnung