CS197413B1

CS197413B1 - Deformation member for the deformable safety steering columns of the motor vehicles

Info

Publication number: CS197413B1
Application number: CS310375A
Authority: CS
Inventors: Werner Matthes; Peter Eckardt
Original assignee: Werner Matthes; Peter Eckardt
Priority date: 1974-05-27
Filing date: 1975-05-05
Publication date: 1980-05-30
Also published as: YU36890B; HU175825B; YU115875A; DD115459A1; BG25418A1

Description

Vynález se týká deformačního členu pro deformovatelná bezpečnostní sloupky řízení motorových vozidel, jejichž hřídele řízení jsou vytvořeny z víoe navzájem kloubově spojených dílů.The invention relates to a deformation member for deformable safety steering columns of motor vehicles, the steering shafts of which are formed from a plurality of articulated parts.

Jsou již známá prostředky, jejichž účelem je chránit řidiče motorového vozidla při nehodě před zraněním, způsobeným sloupkem řízení, přičemž tyto prostředky pohlcují a zachycují vytvářející se rázovou energii. Mimo nárazových pouzder, uspořádaných mezi hřídelem řízení a volantem, a teleskopicky zasouvaných hřídelů řízení, jsou známé rovněž takové sloupky řízeni, jejiohž hřídele řízení jsou opatřeny deformačními členy, umožňujícími deformaci.Means are already known which are intended to protect the driver of a motor vehicle in the event of an accident from a steering column injury, which absorb and absorb the energy produced. In addition to the impact bushings arranged between the steering shaft and the steering wheel and the telescopically engaged steering shafts, such steering columns are also known in which the steering shafts are provided with deformation members allowing deformation.

Tak je například známý bezpečnostní sloupek řízení pro motorová vozidla, u kterého je přerušený hřídel řízení přemostěn mezi jednotlivými díly trubkovým kusem s pružným pryžovým klínovým spojem. Spojovací trubka je tak sice ve směru otáčení tvarově pevná, avšak pružně poddajná, a v axiálním směru je s konci hřídelů řízení, u případě s převodkou řízení spojena relativně posuvně. V případě čelního nárazu se zachytí axiální pohyb té části hřídele řízení, která je spojena s převodkou řízení, ve spojovacím trubkovém kusu. Při otočném pohybu se snadno vymáčknou části hřídele řízení z kloubových pražových ložisek spojovací trubky na strany nebo se z nich vysmeknou. Pokud konstrukční provedení zajistí rovněž možnost axiálního posunutí jakož 1 neomezené vychýleni řídícího hřídele do všeoh stran při všeoh v úvahu přicházejících možnostech natočení hřídele řízení v okamžiku nehody, je všeThus, for example, a safety steering column for motor vehicles is known in which a broken steering shaft is bridged between individual parts by a tubular piece with a flexible rubber wedge joint. Thus, the connecting tube is rigidly shaped in the direction of rotation, but resiliently flexible, and in the axial direction it is relatively slidably connected to the ends of the steering shafts, in the case of the steering gear. In the event of a frontal impact, the axial movement of that part of the steering shaft which is connected to the steering gear is captured in the connecting pipe piece. When rotating, portions of the steering shaft are easily squeezed out of or out of the articulated Prague bearings of the connecting tube. If the design also provides for the possibility of axial displacement as well as 1 unlimited deflection of the steering shaft to all sides with all possible steering shaft rotations at the time of the accident, everything is

197 413197 413

197 413 v pořádku až na to, že nevznikne pohlcení ani zachycení rázové energie. Toto zachycení a pohlcení je žádoucí zejména ve druhé fázi čelního rázu, totiž při nárazu řidiče na volant, protože jeho úkolem je zamezit vzniku smrtelných úrazů na hrudním koši.197 413, except that there is no absorption or capture of the impact energy. This engagement and absorption is particularly desirable in the second phase of the frontal impact, namely when the driver strikes the steering wheel, since his task is to prevent fatal injuries to the rib cage.

U dalšího známého řešení bezpečnostního sloupku řízení se předpokládá takový prostředek pro přenášení kroutícího momentu, který je tvořen smyčkou nebo třmenem, stlačitelným v axiálním směru tehdy, působí-li na sloupek řízeni axiální síla, jejíž hodnota je vétší než hodnota předem stanovená. Pokud je převodka řízení vražena při nárazu ve směru čelní stěny prostoru řidiče, stlačí se prostředek pro přenášení kroutícího momentu, čímž se deformuje a tak pohlcuje energii. 1 když ani z popisu ani z definice předmětu vynálezu tohoto zařízení nevyplývá, že je možná i boční výchylka a deformace hřídele řízení, je to třeba předpokládat na základě výkresu a konstruktivního vytvoření tohoto prostředku pro přenášení kroutícího momentu. Možnost vychýlení a deformační dráha jsou poměrně malé a v žádném případě nemohou zajistit postačující pohloení energie, což je u bezpečnostního řízení žádouoí.In another known safety steering column solution, a torque transmission means comprising a loop or yoke compressible in the axial direction is provided when the steering column is subjected to an axial force greater than a predetermined value. If the steering gear is driven in an impact in the direction of the front wall of the driver compartment, the torque transmitting means is compressed, thereby deforming and thus absorbing energy. Although neither the description nor the definition of the subject matter of the invention implies that lateral deflection and deformation of the steering shaft is possible, it is to be assumed based on the drawing and constructive design of this torque transmission means. The possibility of deflection and the deformation path are relatively small and in no case can provide sufficient energy transfer, which is desirable in the safety control.

Dále je známý energii pohlcující sloupek řízení pro motorová vozidla, který je přidržován na palubní desoe vozidla držáky z plechu. Tyto držáky jsou konstrukčně uspořádány tak, že při vzniku rázu, který působí na horní konec sloupku řízení, držáky se vychýlí, deformují a pohlcují energii. Hřídel řízení, který je uspořádán uvnitř sloupku řízení, má ohebnou část hřídele a je uspořádán uvnitř vychýlitelné a deformovatelné části řadloího tyčoví. Řadicí tyčoví a hřídel řízeni jsou uspořádány tak, že se vychýlí, jakmile se vychýlí držáky sloupku řízení. Toto konstrukčně nákladné provedení vyohýlitelného sloupku řízení je určeno pro sloupky řízení s radioí pákou u volantu. Pro motorová vozidla s řazením převodů pákou upravenou na podlaze není třeba vynakládat tolik úsilí. Mimoto je vychýlitelnost sloupku řízení v oblasti spodního konoe hřídele řízení «nezena ohebným spojem a vlastní pohlcení energie se uskutečňuje toliko uspořádáním a vhodně vytvořenými rozměry držáků sloupku řízení.Furthermore, an energy-absorbing steering column for motor vehicles is known which is held on the dashboard of a vehicle by sheet metal holders. These holders are designed so that when a shock is applied to the upper end of the steering column, the holders are deflected, deformed and absorb energy. The steering shaft, which is disposed within the steering column, has a flexible shaft portion and is disposed within the deflectable and deformable portion of the shift rod. The shift rod and steering shaft are arranged to deflect as soon as the steering column holders are deflected. This structurally expensive design of the bendable steering column is intended for steering column steering wheels. For vehicles with gear shift lever on the floor, less effort is required. Furthermore, the deflection of the steering column in the region of the lower end of the steering shaft is not a flexible connection, and the actual energy absorption takes place only by the arrangement and suitably designed dimensions of the steering column holders.

Dále je známý takový bezpečnostní sloupek řízení, u kterého je snaha odstranit nedostatky až dosud uvedených příkladů provedení tím, že je spodní koneo hřídele řízení vytvořen předem vychýlený, to znamená, že pokud jde o nositelky přenášené síly mají předem stanovenou výstřednost. Vzhledem k této výstřednosti je sloupek řízení při působení osového zatížení nestabilní. Působením sil přenášených při nárazu se spodní předem ohnutý koneo hřídele řízení ohne a tak pohlcuje energii. Hlavní nevýhoda tohoto uspořádání spočívá v tom, že čím se udělá předběžné vychýlení větší, tím může být působící síla, které hřídel řízení odolává, menší, protože při vychýlení se neustále zvětšuje rameno páky, na kterém síla vzhledem k místu ohybu působí.Furthermore, a steering column safety device is known in which an attempt is made to eliminate the drawbacks of the hitherto exemplified embodiments in that the lower cone of the steering shaft is pre-deflected, i.e. that it has a predetermined eccentricity with respect to the transmitted force carriers. Because of this eccentricity, the steering column is unstable under axial loads. Due to the forces transmitted in the event of impact, the lower, pre-bent cone of the steering shaft bends and thus absorbs energy. The main disadvantage of this arrangement is that the greater the pre-deflection is made, the smaller the applied force which the steering shaft can withstand, since the deflection constantly increases the lever arm on which the force acts with respect to the bending point.

Pro dosažení pasivní bezpečnosti je však žádouoí, aby působící protisíla zůstávala zhruba po celou dobu deformace stejně velká, protože jen tak lze zajistit oo nejlepší pohlcování energie.However, in order to achieve passive safety, it is desirable that the counter-forces remain the same throughout the deformation period in order to ensure the best energy absorption.

Účelem vynálezu je odstranit uvedené nedostatky a co nej spolehlivěji pohltit ráz působící na převodku řízení a energii nárazu v tom okamžiku, kdy se řidič prudoe opře o volant.The purpose of the invention is to overcome these drawbacks and absorb the impact on the steering gear and impact energy as safely as possible when the driver leans sharply against the steering wheel.

Vynález si klade za úkol vytvořit deformační člen pro bezpečnostní sloupky řízení, který vhodným uspořádáním a rozměry zajišťuje zhruba konstantní pohlcování energie po oelé deformační dráze.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a deformation member for steering column safety columns which, by suitable configuration and dimensions, provides a roughly constant energy absorption along the long deformation path.

197 413197 413

Podstata vynálezu spočívá v tom, že deformační člen je vytvořen stojinou s rameny ve tvaru písmene U a má deformační oblast vytvořenou vybráním ve stojině deformačního členu a na rameneoh deformačního členu jsou uspořádány ohnuté čelisti deformačního členu o předem stanoveném tvaru·SUMMARY OF THE INVENTION The deformation member is formed by a web with U-shaped arms and has a deformation region formed by a recess in the web of the deformation member, and bent jaws of the deformation member of a predetermined shape are disposed on the deformation member leg.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu jsou ohnuté čelisti deformačního členu rovněž opatřeny deformačními oblastmi, tvořenými vybráními*According to a further preferred embodiment of the invention, the bent jaws of the deformation member are also provided with deformation regions formed by recesses.

Konečně podle dalšího vytvoření mohou být ohnuté čelisti deformačního členu opatřeny drážkou, v nichž je upravena přídavná stojina, zajištěná ve své poloze dutinu vyplňujícím pružným materiálem, například pryží.Finally, according to another embodiment, the bent jaws of the deformation member may be provided with a groove in which an additional web is provided, secured in position by a cavity filling a resilient material such as rubber.

Deformační člen podle vynálezu uvádí v případě nárazu postupně v činnost několik deformačních prvků nebo oblastí po celé deformační dráze, čímž se zajistí v podstatě konstant ní pohlcování energie a zabrání se poranění hrudního koše řidiče při nárazu na volant nebo se alespoň podstatně zmenší* Mimoto nemá sloupek řízení, opatřený deformačním členem podle vynálezu, žádné přídavné části, které by podléhaly opotřebení, což zajištuje neustálou funkční spolehlivost v případě nehody·In the event of an impact, the deformation member actuates several deformation elements or areas over the entire deformation path in succession, thereby ensuring a substantially constant energy absorption and avoiding injury to the driver's rib cage when impacting the steering wheel or at least substantially reducing it. the steering, provided with the deformation member according to the invention, no additional wear parts, which ensures constant functional reliability in the event of an accident.

Deformační člen podle vynálezu je v dalším podrobněji vysvětlen na několika příkladech provedení ve spojení s přiloženými výkresy, kde na obr* 1 je znázorněn deformační člen podle vynálezu s čelistmi předem vzhůru vyhnutými; na obr· 2 je znázorněn deformační člen podle vynálezu s deformací v deformační oblasti ve stojině deformačního členu po axiálním zatížení, přičemž čelisti na sebe dosedají; na obr. 3 je znázorněna deformace čelistí po dalším axiálním zatěžování; na obr. 4 je znázorněna konečná deformační poloha deformačního členu; na obr. 5 je znázorněn diagram průběhu sil při okamžitých deformacích deformačního členu, popřípadě při posunutí sloupku řízení; na obr. 6 je znázorněn deformační člen podle vynálezu s přímými čelistmi; na obr. 7 je znázorněn deformační člen s čelistmi předem vyhnutými směrem dolů a na obr. 8 a 9 jsou znázorněny dva pohledy s částečnými řezy na deformační člen podle vynálezu, který má do čelistí opatřených štěrbinami vložené přídavné stojiny.The deformation member according to the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows a deformation member according to the invention with jaws bent upwards; Fig. 2 shows a deformation member according to the invention with deformation in the deformation region in the web of the deformation member after axial loading, wherein the jaws abut one another; Fig. 3 shows the deformation of the jaws after further axial loading; Fig. 4 shows the final deformation position of the deformation member; Fig. 5 shows a diagram of the course of the forces at instantaneous deformations of the deformation member or the displacement of the steering column; FIG. 6 shows a deformation member according to the invention with straight jaws; FIG. 7 shows a deformation member with jaws pre-bent downwards; and FIGS. 8 and 9 show two partial cross-sectional views of a deformation member according to the invention having additional webs inserted in the slotted jaws.

Jak je patrno z obr. 1, je deformační člen podle vynálezu vytvořen ve tvaru písmene U a má ve stojině £ deformačního členu vybrání, vytvářející deformační oblast A ve stojině £ deformačního členu. K ramenům £, X deformačního členu se připojující ohnuté čelisti £, X deformačního členu s deformačními oblastmi £ ohnutých čelistí X, X deformačního členu, které jsou u tohoto případu provedení předem vyhnuty směrem vzhůru. Do otvorů ramen 2, X deformačního členu jsou zasunuty konce 6, £ hřídele řízení a jsou přivařeny. Tak nemůže vzniknout vůle opotřebením při přenášení řídicího kroutícího momentu.As can be seen from FIG. 1, the deformation member according to the invention is U-shaped and has a recess in the deformation member web forming a deformation region A in the deformation member web. The bent jaws 8, X of the deformation member are connected to the deformation member legs 6, 7 with the deformation regions 6 of the bent jaws X, X of the deformation member, which in this embodiment are pre-bent upwards. The steering shaft ends 6, 6 are inserted into the openings of the arms 2, X of the deformation member and are welded. Thus, wear cannot occur due to transmission of the torque control.

Tři axiálním zatížení se deformační člen podle obr. 2 deformuje v deformační oblasti X ve stojině £ deformačního členu. Vzhledem k tomu, že rameno páky působící síly se vzhledem k deformační oblasti X neustále zvětšuje, protlsíla klesá. Konoe obou ohnutých čelistí 4. χ deformačního členu na sebe dosednou. Tvar konců obou ohnutých čelistí χ, X podmiňuje deformaci v deformačních oblastech B ohnutých čelistí χ, χ deformačního členu. Tím opět vzroste protisíla* To určité deformační dráze poklesne protlsíla až do dotyku konců 6, £ hřídele řízení v oblasti C dotyku konců £, £ hřídelů řízení, jak je to patrno na obr. 3.With three axial loads, the deformation member of FIG. 2 deforms in the deformation region X in the web of the deformation member. As the lever arm is constantly increasing with respect to the deformation area X, the backlash decreases. The ends of both bent jaws of the deformation member 4 abut against each other. The shape of the ends of both bent jaws χ, X determines the deformation in the deformation regions B of the bent jaws χ, χ of the deformation member. This again increases the counter-force. This decreases the counter-force to a certain deformation path until contact of the steering shaft ends 6, 6 in the contact area C of the steering shaft ends 6, 6, as can be seen in FIG. 3.

197 413197 413

Při dalším axiálním zatěžování dochází k deformacím v deformačních oblastech A, B a 0 až do dosažení konečné deformace deformačního členu podle obr. 4.During further axial loading, deformations occur in the deformation regions A, B and 0 until the final deformation of the deformation member according to FIG. 4 is reached.

V diagramu podle obr. 5 je znázorněn průběh sil v jednotlivých stupníoh deformace, případně v jednotlivých stupních možného posunutí sloupku řízení· Z diagramu je patrno, že deformační člen podle vynálezu zajistí v podstatě konstantní působení síly při deformačním prooesu·The diagram according to Fig. 5 shows the course of forces in individual degrees of deformation or in individual degrees of possible displacement of the steering column. It is apparent from the diagram that the deformation member according to the invention ensures a substantially constant force application during the deformation process.

Ohnuté čelisti £, 2 deformačního členu mohou být uspořádány rovněž vodorovně, popřípadě předem vyhnuty směrem dolů, jak je to znázorněno na obr* 6 a 7·The bent jaws of the deformation member can also be arranged horizontally or bent downwards, as shown in FIGS. 6 and 7.

Další konstrukční uspořádání znázorňuje obr· 6. Deformační člen ve tvaru písmene U je v obou ohnutých čelistích £, 2 opatřen drážkou. V těohto drážkách je uložena přídavná stojina 8, která zajišťuje tvarově pevně přenos kroutícího momentu. Tato přídavná stojina 2 je udržována ve svojí poloze pružným materiálem 2» například pryží nebo plastickou hmotou, který vyplňuje oelou dutinu. Toto uspořádání umožňuje vytvořit deformační člen ve srovnání s dříve uvedenými příklady provedení o menších rozměrech a spotřebě materiálu při stejné pevnosti v krutu.A further construction is shown in FIG. 6. The U-shaped deformation member is provided with a groove in both bent jaws. These grooves accommodate an additional web 8, which provides a torque transmission in a rigid manner. This additional web 2 is held in position by a resilient material 2, for example rubber or plastic, which fills the steel cavity. This arrangement makes it possible to create a deformation member in comparison with the previously mentioned embodiments of smaller dimensions and material consumption at the same torsional strength.

dalším se uvádějí hlavní výhody deformačního členu podle vynálezu. Síla, která je potřebná pró deformaci, je v podstatě konstantní v průběhu oelé deformační dráhy. Velikost pohlcované energie, určená rozměry konstrukce, se nemění opotřebením, korozí ani jinými vlivy. Dík tvarovému spojení deformačního členu se sloupkem řízení nemůže vzniknout vůle v řízení způsobená opotřebením.the main advantages of the deformation member according to the invention are further disclosed. The force required for deformation is substantially constant over the longitudinal deformation path. The amount of energy absorbed, determined by the dimensions of the structure, does not change by wear, corrosion or other influences. Due to the positive connection of the deformation member to the steering column, no wear in the steering can occur.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A deformation member for deformable safety steering columns of motor vehicles, the steering shafts of which are formed by a plurality of parts connected to one another, characterized in that it consists of a web (1) and U-shaped arms (2, 3), 1) the deformation region (A) is formed by a recess and bent jaws (4, 5) are arranged on the shoulder (2, 3).

The deformation member according to claim 1, characterized in that the bent jaws (4, 5) are also provided with deformation regions (B) formed by recesses.

The deformation member according to claim 1, characterized in that the bent jaws (4, 5) are provided with a groove in which an additional web (8) is provided, secured in position by the cavity filling the resilient material (9) with, for example, rubber.