DE1083140B

DE1083140B - Zusammenschiebbare, hydraulisch abgefederte Lenksaeule, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1083140B
Application number: DED29350A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Hoffmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1958-11-13
Filing date: 1958-11-13
Publication date: 1960-06-09
Also published as: FR1240219A; GB860097A; US3058367A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine zusammenschiebbare, hydraulisch abgefederte Lenksäule, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der die Dämpfung durch das in einem Zylinder verbleibende und zusammengepreßte Öl linear bzw. progressiv ansteigt. Die Erfindung geht von der bekannten Aufgabe aus, dem Fahrer, insbesondere von Personenkraftwagen, einen erhöhten Stoßschutz zu geben, der insbesondere bei Zusammenstößen oder beim frontalen Auffahren auf Hindernisse wirken soll. Es sind bereits zusammenschiebbare Lenksäulen bekannt, die zum Stoßauffangen entweder mit Federn oder mit einer hydraulischen Einrichtung ausgerüstet sind.

Die Erfindung bezweckt, die Federungs- und Dämpfungseinrichtung hinsichtlich ihrer Fertigung zu vereinfachen und eine optimale Dämpfungscharakteristik zu erzielen. Die erfindungsgemäß ausgebildete hydraulisch abgefederte Lenksäule soll unabhängig von der Lage des Lenkgehäuses sein und mit Fremdöl versehen werden können.

Die Erfindung besteht in einem eine Kegel- oder Kurvenform aufweisenden Tauchkolben, der bei starkem Federn bzw. bei einem auftretenden starken Stoß durch eine kalibrierte Düse in den geschlossenen, mit öl angefüllten Zylinder eindringt,- das öl zusammenpreßt und über die genannte Düse hinausdrückt. ■

Bei einer bekannten nachgiebigen Lenksäule, die in einer hohlen Schnecke des Lenkgetriebes geführt ist, welche eine Mehrzahl hintereinanderliegender Bohrungen aufweist, werden die Bohrungen beim Zusammenschieben der Lenksäule nacheinander von dem Verdrängerkolben überfahren, wodurch der Austrittsquerschnitt für das zusammengepreßte und hinausgedrückte öl immer mehr verringert wird.

Bei der Ausführungsform nach der Erfindung wird ■ die Verringerung des Austrittsquerschnittes durch die Ausbildung des in den mit öl angefüllten Zylinder eindringenden, Kegel- bzw. Kurvenform aufweisenden Kolbens in der Weise erreicht, daß bei wachsendem Zusammenschieben der Lenksäule der im Bereich des Düsenquerschnitts vom eintauchenden Kolben frei gelassene ringförmige Austrittsquerschnitt für das öl immer kleiner wird.

Bei der Lenksäule gemäß der Erfindung sind in an sich bekannter Weise im wesentlichen zwei teilweise ineinanderschiebbare Teile vorgesehen, wobei zu dem einen Teil der Tauchkolben und zu dem anderen Teil der Zylinder für den Tauchkolben gehört. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die beiden ineinanderschiebbaren Teile der Lenksäule über den Bereich ihrer Zusammenschiebung axiale Ausbohrungen in Form von Zylindern aufweisen, insbesondere kann der Zylinder des unteren, sich an das Lenkgehäuse anschließenden Teiles den oberen Teil der Lenksäule Zusammenschiebbare,

hydraulisch abgefederte Lenksäule,

insbesondere für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Friedrich Hoffmann, Stuttgart-Bad Cannstatt,
ist als Erfinder genannt worden

und der Zylinder des oberen Teiles den Tauchkolben aufnehmen. Das untere, als Zylinder für den Tauchkolben ausgebildete Ende des oberen Lenksäulenteiles weist zweckmäßig an seiner Außenwandung eine an sich bekannte Außenkeilverzahnung auf, die mit einer entsprechenden ebenfalls bekannten Innenkeilverzahnung des ebenfalls als Zylinder ausgebildeten unteren Teiles im Eingriff steht.

Zur Arretierung der Lenksäule in axialer Richtung sind besondere Vorrichtungen bekannt. So ist bereits an der Lenksäule eine Zahnstange mit schrägen und gegeneinander abgestuften Zähnen vorgesehen, in die ein federndes Glied eingreift, welches in der einen Richtung ein Verschieben der Zahnstange und damit der Lenksäule gestattet, in der anderen Richtung aber die Lenksäule an einer Bewegung hindert. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung ist ein federndes Klemmglied vorgesehen, welches die Lenksäule umfaßt und mit an der Lenksäule angebrachten Kerben zusammenarbeitet, die wiederum so ausgebildet sind, daß ein Verschieben der Lenksäule in einer Richtung möglich ist, in der anderen Richtung aber verhindert wird. In Weiterentwicklung der Erfindung wird zur Arretierung der Lenksäule vorgeschlagen, eine in axialer Richtung feststehende Ringscheibe anzuordnen, die in eine Ringnut des oberen Teiles der Lenksäule eingreift.

Zum Zwecke der Arretierung kann die genannte Ringscheibe in einem ringförmigen Gummibett gelagert sein, das von einer Hülse gehalten wird, die fest mit dem unteren Teil der Lenksäule verbunden ist und den unteren Teil der Lenksäule sowie das untere Ende des oberen Teiles der Lenksäule nach außen hin dicht abschließt. Die arretierende Ringscheibe selbst kann kegelförmig oder kugelkappenförmig und/oder in Sektoren aufgeteilt ausgebildet sein.

009 529/158

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt im Schnitt die Lenksäule in ihrem unteren Bereich und teilweise das Lenkgehäuse"und

Fig. 2 eine vergrößerte -Darstellung eines kleinen Bereiches der Lenksäule entsprechend dem Kreis II der Fig. 1.

In Fig. 1 sind der obere. Teil-der zusammenschiebbaren Lenksäule mit 1 und der untere mit 2 bezeichnet. Der untere Teil 2 der Lenksäule weist einen Tauchkolben 3 auf, der durch eine kalibrierte Düse 4 in eine geschlossene, mit Öl· angefüllte Ausbohrung in Form eines Zylinders 5 bei einem plötzlichen Stoß eintritt.

Der Tauchkolben 3 weist eine seitliche Oberfläche 6 auf, die entweder Kegel- oder Kurvenform aufweist und so ausgebildet ist, daß bei einem Zusammenschieben die hydraulische Dämpfung entweder linear oder progressiv ansteigt. Die Dämpfungscharakteristik ist einmal durch die gesamte Oberfläche 6 des Tauchkolbens 3 und zum- anderen durch die kalibrierte Düse 4 gegeben.

Der obere Teil 1 hat an seinem unteren Ende eine Ausbohrung in Form eines Zylinders 7. Die beiden Zylinder 5 und 7 erstrecken sich im wesentlichen über den Bereich der Zusammensehiebung der beiden Teile 1 und 2. Die Zylinder verlaufen axial. Der Zylinder 7 des unteren Teiles 2 nimmt das untere Ende des Teiles 1 auf. Bei einem extrem starken Stoß schiebt sich der Tauchkolben 3, der sich innerhalb des Zylinders 7 befindet, in den Zylinder 5 des unteren Endes des Teiles 1. Das untere Ende des Teiles 1 weist an seiner Außenseite eine Keilverzahnung 8 auf, die mit einer Innenkeilverzahnung 9 des Zylinders 7 im Eingriff steht.

Zur Arretierung der Lenksäule im normalen Fahrbetrieb ist eine Scheibe 10 vorgesehen, die Kegelform hat. Die Ringscheibe 10 ist geteilt ausgeführt und greift in eine Nut 11 des oberen Teiles 1 der Lenksäule ein. Die Ringscheibe 10 ist in einem Gummibett 12, das ebenfalls Ringform aufweist, gelagert. Das Gummibett 12 kann jedoch auch fortfallen oder durch ähnliche Elemente ersetzt werden.

Im Bereich der Zusammenschiebung der Teile 1 und 2 ist eine aus Blech hergestellte Hülse 13 vorgesehen, die den unteren Bereich der gesamten Lenksäule nach außen hin abdichtet. Die Hülse 13 ist fest mit dem unteren Ende des unten Teiles 2 der Lenksäule verbunden. Somit steht auch die Ringscheibe 10 in einer festen Verbindung mit dem unteren Teil 2.

Über ein Kreuzgelenk 14 ist das Lenkgehäuse 15 mit dem unteren Teil 2 gekuppelt. Leichte Stöße werden vom. Lenkgehäuse ungedämpft über den Teil 2 und die Hülse 13 auf den Teil 1 der Lenksäule übertragen. Der hydraulische Stoßschutz ist damit umgangen. Übersteigt dagegen ein gewaltsamer Stoß eine bestimmte Intensität, so rutscht der obere Teil 1 nach vorne in Richtung des Pfeiles 16 in die Hülse hinein, der Tauchkolben 3 dringt in den Zylinder 5 ein und erzwingt eine sich steigernde Dämpfung, die, wie bereits oben ausgeführt, von der seitlichen Oberfläche 6 des Tauchkolbens 3 abhängig ist.

Die Einfederungskraft, die nötig ist, um die Ringscheibe 10 aus der Nut 11 herauszudrücken, ist von der Form der Ringscheibe und im wesentlichen von der Lage des in einem Radialschnitt (Fig. 2) gezeigten Profils der Ringscheibe zur Radialrichtung der Lenksäule abhängig. Sie ist um so kleiner, je weiter das genannte Profil aus der Radialrichtung der Lenksäule zum Lenkrad geneigt ist.

In Fig. 2 gibt die gestrichelt ausgeführte Linie 21 die Radialrichtung der Lenksäule wieder. Der Winkel α bezeichnet die Neigung des Ringes 10 gegen diese Radialrichtung 21. Die Einfederungskraft in Richtung des Pfeiles 16 ist um so geringer und die Ausfederungskraft entgegengesetzt zur Richtung 16 um so größer, je größer der Winkel α ist. Das gilt naturgemäß nur für einen bestimmten begrenzten Bereich des Winkels α.

ίο Zur weiteren Abdichtung der in Fig. 1 gezeigten Lenksäule sind im oberen Bereich der Hülse 13 eine Dichtung 17 und am Fuß des Eintauchkolbens 3 eine eingeschraubte und verstemmte Dichtmasse 18 vorgesehen. 19 bezeichnet die ungefähre Lage des Ölspiegeis bei normaler Stellung der Teile 1 und 2. Die Bezugsziffer 20. kennzeichnet eine Bohrung für den Rücklauf des Öles beim Einf edern.

An Stelle der Bohrung 20 für den Rücklauf des Öles kann innerhalb der Keilverzahnung entweder des

so unteren oder oberen Teiles 2 bzw. 1 mindestens ein Zahn ausgelassen sein, so daß hierdurch ein aufsteigender Kanal zum Rücklauf des Öles beim Einfedern gebildet wird. Bei diesem letzten Ausführungsbeispiel kann die Blechhülse 13 bedeutend kürzer gehalten werden; sie wird zweckmäßig auf den unteren Teil 2 aufgewalzt unter gleichzeitigem Einklemmen eines Gummiringes, der dann die öldichtung übernimmt.

Claims

Patentansprüche:

1. Zusammenschiebbare, hydraulisch abgefederte Lenksäule, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der die Dämpfung durch das in einem Zylinder verbleibende und zusammengepreßte öl linear bzw. progressiv ansteigt, gekennzeichnet durch einen eine Kegel- oder Kurvenform aufweisenden Tauchkolben (3), der bei starkem Federn bzw. bei einem auftretenden starken Stoß durch eine kalibrierte Düse (4) in den geschlossenen, mit öl angefüllten Zylinder (5) eindringt, das öl zusammenpreßt und über die genannte Düse (4) hinausdrückt.

2. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenksäule in an sich bekannter Weise aus im wesentlichen zwei teilweise ineinanderschiebbaren Teilen (1 und 2) besteht, wobei zu dem einen Teil (2) der Tauchkolben (3) und zu dem anderen Teil (1) der Zylinder (5) für den Tauchkolben (3) gehört.

3. Lenksäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ineinanderschiebbaren Teile (1 und 2) der Lenksäule über den Bereich ihrer Zusammenschiebung axiale Ausbohrungen in Form von Zylindern (5 und 7) aufweisen, daß insbesondere der Zylinder (7) des unteren, sich an das Lenkgehäuse anschließenden Teiles (2) den oberen Teil (1) der Lenksäule und daß der Zylinder (5) des oberen Teils (1) den Tauchkolben (3) aufnimmt.

4. Lenksäule nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das untere, als Zylinder (5) für den Tauchkolben (3) ausgebildete Ende des oberen Lenksäulenteiles (1) an seiner Außenwandung eine an sich bekannte Außenkeilverzahnung (8) aufweist, die mit einer entsprechenden ebenfalls bekannten Innenkeilverzahnung (9) des ebenfalls als Zylinder (7) ausgebildeten unteren Teiles (2) im Eingriff steht.

5. Lenksäule nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Vorrichtung

zur Arretierung der Lenksäule in axialer Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine in axialer Richtung feststehende Ringscheibe (10) vorgesehen ist, die in eine Ringnut (11) des oberen Teiles (1) der Lenksäule eingreift.

6. Lenksäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (10) in einem ringförmigen Gummibett (12) gelagert ist, das von einer Hülse (13) gehalten wird, die fest mit dem unteren Teil (2) der Lenksäule verbunden ist und den unteren Teil (2) der Lenksäule sowie das untere Ende des oberen Teiles (1) der Lenksäule nach außen hin dicht abschließt.

7. Lenksäule nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die arretierende Ringscheibe (10) kegelförmig oder kugelkappenförmig und/oder in Sektoren aufgeteilt ausgebildet ist.

8. Lenksäule nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bei einem Radialschnitt gezeigte Profil der Ringscheibe (10) aus der Radialrichtung (21) der Lenksäule zum Lenkrad hin geneigt liegt.

9. Lenksäule nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Fuß des unteren Teiles (2) eine Bohrung (20) zum Rücklauf des Öles beim Einfedern vorgesehen ist.

10. Lenksäule nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Keilverzahnung (9j 8) des unteren bzw. oberen Teiles (2,1) mindestens ein Zahn ausgelassen ist, so daß ein aufsteigender Kanal zum Rücklauf des Öles beim Einfedern gebildet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 908 704;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 015 703;
USA.-Patentschriften Nr. 2836 079, 2815 677,
2639626.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen