DE1277685B - Sicherheits lenksäule fur Kraftfahrzeuge - Google Patents
Sicherheits lenksäule fur KraftfahrzeugeInfo
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- B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
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- B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
- B62D1/19—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable incorporating energy-absorbing arrangements, e.g. by being yieldable or collapsible
- B62D1/192—Yieldable or collapsible columns
Description
"wlw DeutscheKl.: 63 c-47
AUSLEGESCHRIFT — ™«*
Aktenzeichen: P 12 77 685.1-21 (G 47407)
1 277 685 Anmeldetag: 12. Juli 1966
Auslegetag: 12. September 1968
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge mit einer ein Lenkhandrad
mit einem Lenkgetriebe verbindenden Lenkwelle, die unter axialer Belastung beim Fahrzeugzusammenstoß
teleskopartig ineinanderschiebbar und drehbar in einem sie koaxial umgebenden Mantelrohr gelagert
ist, das mit einem festen Fahrzeugteil nachgiebig verbunden ist.
Eine derartige Sicherheitslenksäule ist bekannt. Bei dieser ist ein oberer Endteil des Mantelrohrs nachgiebig
mit einem festen Fahrzeugteil verbunden, wobei der nach unten gerichteten Teleskopbewegung
der Lenkwelle eine Druckfeder entgegenwirkt, die auf einen oberen Teil der Lenkwelle einwirkt. Eine
Rückbewegung der Lenkwelle durch die in der Feder gespeicherte Kraft wird mittels einer einseitigen
Sperre verhindert, die einen Teil der nachgiebigen Verbindung zwischen dem oberen Endteil des Mantelrohrs
und dem festen Fahrzeugteil ist. Diese Bauart hat jedoch zwei Nachteile. Erstens könnte ein
Versagen der einseitigen Sperre nach einem Fahrzeugzusammenstoß der Lenkwelle ein schnelles Zurückspringen
in die Anfangslage gestatten, wodurch der Fahrer verletzt werden kann. Ferner kann nach
einem Fahrzeugzusammenstoß vom Fahrer vermutet werden, daß die Lenkung normal zu arbeiten imstande
ist, während durch den Zusammenstoß eine solche Schwächung eingetreten ist, daß möglicherweise
anschließend ein ernster Unfall im Bereich der Möglichkeit liegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkung der eingangs genannten Art zu schaffen, in
der die Anordnung einer Feder vermieden wird und damit die durch die Energiespeicherungsfähigkeit der
Feder bedingten Nachteile ausgeschaltet werden.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß das Mantelrohr einen dem Energieverzehr
dienenden Teil streifenförmigen Aufbaus aufweist, welcher beim Zusammenstoß unter Ausbuchten
plastisch verformt wird. Diese Ausbildung hat die zusätzlichen Vorteile, daß sie verhältnismäßig
einfach, leicht und billig ist und verhältnismäßig wenig Raum in Anspruch nimmt. Nach dem Zusammenstoß
ist eine Rückkehr in die Anfangslage unmöglich, so daß die Gefahr vermieden wird, daß
eine Überprüfung der Anlage nach einem Zusammenstoß übersehen wird.
In weiterer Ausgestaltung nach der Erfindung ist vorgesehen, daß der verformbare Mantelrohrteil in
an sich bekannter Weise aus in Form eines Netzes von sich kreuzenden und miteinander verbundenen
Streifen besteht, von denen wenigstens einige zur Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge
Anmelder:
General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)
Detroit, Mich. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. K. Walther, Patentanwalt,
1000 Berlin 19, Bolivarallee 9
1000 Berlin 19, Bolivarallee 9
Als Erfinder benannt:
Byron Ten Broeck Heurtebise, Milford, Mich.;
Robert Derry Wight,
Walter Ward Maltman,
Thomas Charles Powell, Saginaw, Mich.;
Harold Masters Olds, East Lansing, Mich.
(V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. April 1966 (546 312,
546 313)
2 ·
Achse der Lenkwelle geneigt sind. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich eine hohe Biegefestigkeit dieses
Teils des Mantelrohrs. Weiterhin ist vorgesehen, daß der verformbare Mantelrohrteil im wesentlichen rohrförmig
ist und eine Reihe von Wülsten bildet, durch die der Teil in Abschnitte unterteilt ist, die beim Zusammenstoß
nacheinander zusammengestaucht werden.
Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der verformbare Mantelrohrteil eine Reihe von
über den Umfang verteilten Streifen aufweist, die sich im wesentlichen parallel zur Achse der Lenkwelle
erstrecken und gegen die übrigen Teile des Mantelrohrs radial versetzt sind. Diese Bauweise ist
besonders einfach und daher leicht herzustellen, da die Streifen durch Ausschneiden einer über den Umfang
verteilten Reihe von axial liegenden Schlitzen gebildet werden können, wobei dies entweder in dem
Mantelrohr oder in einem zur Herstellung des Mantelrohrs dienenden Metallblech erfolgen kann, worauf
die Streifen radial versetzt verformt werden. .
Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Anordnung der Streifen im Aufriß gesehen mindestens einen Teil
in Form eines flachen V aufweist.
809 600/310
Das gesteuerte Zusammenstauchen des Mantelrohrs in der beabsichtigten Weise wird unterstützt,
wenn die nachgiebige Verbindung des Mantelrohrs mit dem festen Fahrzeugteil eine Bewegung nur in
der Richtung der Zusammenstoßkraft gestattet. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß der untere Teil des
Mantelrohrs Ansätze trägt, die gegen die Spritzwand des Fahrzeugs anliegend die axiale Bewegung des
unteren Teils des Mantelrohrs in beiden Richtungen begrenzen, und daß die nachgiebige Verbindung zwischen
dem Mantelrohr und dem festen Fahrzeugteil eine mit dem oberen Teil des Mantelrohrs verbundene
Schelle mit zwei zum Lenkhandrad offenen Schlitzen enthält, in die am festen Fahrzeugteil sitzende
Hängebolzen eingreifen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Kraftfahrzeugs mit einer Sicherheitslenksäule
nach der Erfindung,
F i g. 2 eine Seitenansicht eines Teils der Sicherheitslenksäule gemäß F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,
F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1 im Bereich der Spritzwand des Kraftfahrzeugs,
F i g. 4 den Schnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 3, F i g. 5 den Schnitt nach der Linie 5-5 der F i g. 1
in Richtung der Pfeile gesehen in vergrößerter Darstellung,
F i g. 6 die Seitenansicht der Lenksäule in vergrößerter Darstellung nach der Linie 6-6 der F i g. 1 mit
zum Teil geschnittenen Teilen,
F i g. 7 eine der F i g. 6 ähnliche Seitenansicht in einer Stellung nach einem Zusammenstoß,
F i g. 8 den Teilquerschnitt nach der Linie 8-8 der F i g. 6 in Richtung der Pfeile gesehen,
F i g. 9 den Querschnitt nach der Linie 9-9 der F i g. 6 in vergrößerter Darstellung,
F i g. 10 eine Teilseitenansicht einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung,
F i g. 11 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 10 und
F i g. 12 den Schnitt nach der Linie 12-12 der F i g. 11 in Richtung der Pfeile gesehen in vergrößerter
Darstellung.
Ein Personenkraftfahrzeug enthält einen Fahrzeugkörper 10 mit einer Spritzwand 12, die den Fahrgastraum
von einem vorderen Raum, beispielsweise dem Motorraum trennt. Mit Abstand hinter der Spritzwand
12 ist ein Armaturenbrett 14 vorgesehen, das eine Querwand zwischen seitlichen Türpfeilern (nicht
im einzelnen dargestellt) herstellt. Ferner ist eine U-förmige Versteifung 18 zwischen diesen Pfeilern
vorgesehen. Mit der Querwand 16 und der U-förmigen Versteifung 18 ist eine Halterung 20 verschweißt,
die nach vorn oben gerichtet ist und eine starre Auflage für die Sicherheitslenksäule unterhalb einer
Windschutzscheibe 22 bildet.
Die Sicherheitslenksäule 24 besteht im wesentlichen aus einer innenliegenden Lenkwelle 26, einem
Gangschaltrohr 28, das die Lenkwelle koaxial umgibt, und einem äußeren Mantelrohr 30.
Das Mantelrohr 30 stützt sich mit seinem unteren Ende an der Spritzwand 12 über eine Halterung 32
ab. Diese besteht aus einer Platte 34, die durch Schrauben 36 an der Rückfläche der Spritzwand 12
befestigt ist und außer einer Öffnung 38 einen bogenförmigen Hals 40 hat, der der Form des Mantelrohrs
30 angepaßt ist (Fig.3 und 4). Das MantelrohrSO ist von einer Schelle 42 umgeben, die oberhalb des
Halses 40 liegt und durch Schrauben festspannbar ist, so daß sich eine starke Reibung zwischen dem
Mantelrohr 30 und der Platte 34 ergibt. Eine ringförmige Gummistulpe 44 umschließt das Mantelrohr
30, damit der Eintritt von Schmutz und Feuchtigkeit in den Fahrgastraum durch die Öffnung 38 verhindert
ist. Das Mantelrohr 30 hat eine erste Reihe von ίο Ansätzen 46, die gegen den Hals 40 zur Anlage kommen,
wenn sich das Mantelrohr 30 axial nach unten bewegt. Mit axialem Abstand von diesen Ansätzen
ist eine zweite Reihe von Ansätzen 48 vorgesehen, die gegen den Hals 40 zur Anlage kommen, wenn
eine nach oben gerichtete Axialbewegung des Mantelrohrs 30 eintritt.
Mit dem oberen Ende des Mantelrohrs 30 ist durch Schrauben 50 eine U-fÖrmige Schelle 52 befestigt, die
seitliche Lappen 54 aufweist. In letzteren sind zum Lenkhandrad hin offene Schlitze vorgesehen (F i g. 6).
Das Mantelrohr 30 paßt in die Halterung 20 und Schrauben 50 zugeordneten Scheiben. Zwei am Fahrzeugkörper
befestigte Hängebolzen 56 treten durch Durchbrüche in der Halterung 20 und greifen in die
zum Lenkhandrad hin offenen Schlitze in den Lappen 54 der Schelle 52. Auf die Hängebolzen 56 sind
Muttern 58 aufgeschraubt, um dem Mantelrohr 30 in der Senkrechten eine ausreichende Abstützung zu
geben; die Muttern 58 sind jedoch nicht so fest angezogen, daß sie eine axiale Vorwärtsbewegung des
Mantelrohrs 30 in bezug zur Halterung 20 verhindern.
Im oberen Ende des Mantelrohrs 30 ist ein Lagerblock 60 vorgesehen, in dem eine Nabe 62 einer
Schaltmuffe64 drehbar gelagert ist (Fig.6). Letztere hat einen üblichen Gangschalthebel. Mit Preßsitz
ist in die Nabe 62 drehfest das obere Ende des oberen Schusses 66 des Gangschaltrohres 28 eingesetzt.
Das untere Ende des Schusses 66 ist in das obere Ende eines Zwischenschusses 68 eingesetzt,
dessen unteres Ende wiederum in das obere Ende eines unteren Schusses 70 eingesetzt ist. Die oberen
Enden der Schüsse 68 und 70 sind mit zwei geschlossenen axialen Schlitzen versehen, während die unteren
Enden der Schüsse 66 und 68 mit zu den Schlitzen ausgerichtet liegenden Einpressungen versehen sind.
Durch an Ort und Stelle eingesetzte Keile aus Kunststoff 72 und 74 werden die drei Schüsse des Gangschaltrohrs in Drehrichtung und in axialer Richtung
zueinander festgelegt (F i g. 9). Das untere Ende des unteren Schusses 70 ist drehbar in einem Lagerblock
76 gelagert, der mit dem unteren Ende des Mantelrohrs 30 verbunden ist. Der untere Schuß 70 trägt
den üblichen radial abstehenden Schaltarm 78, der die Verbindung mit der nicht dargestellten Getriebeschaltung
herstellt.
Am obersten Ende trägt das Mantelrohr 30 einen Lagerblock 80 für ein Kugellager 82, in dem das
obere Ende des oberen Lenkwellenteils 84 der Lenkwelle 26 gelagert ist. Der Lenkwellenteil 84 ist über
einen Keil mit einer Nabe 86 eines üblichen Lenkhandrades 88 verbunden. Das untere Ende des oberen
Lenkwellenteils 84 hat seitlich Abflachungen (F i g. 5 und 8) und paßt mit diesem Teil in einen entsprechend
geformten rohrförmigen Teil 90 der Lenkwelle. Einander gegenüberliegende Durchbrüche in
dem unteren Lenkwellenteil 90 liegen ausgerichtet zu Ausspannungen im oberen Lenkwellenteil 84, so daß
Hohlräume gebildet sind, in die an Ort und Stelle Abscherstifte 92 aus Kunststoff eingegossen werden,
durch die relative Axialbewegungen zwischen den beiden Lenkwellenteilen verhindert werden. Das
untere Ende des unteren Lenkwellenteils 90 ist drehbar über ein Kugellager 94 in dem Anschlußstück 76
gelagert. Das untere Ende des unteren Lenkwellenteils 90 ist mit einer nachgiebigen Kupplung 96 verbindbar.
Die nachgiebige Kupplung stellt die Verbindung zur Eingangswelle eines nicht dargestellten
Lenkgetriebes dar, das an dem Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs befestigt ist.
Das Mantelrohr 30 enthält zwischen der Spritzwand 12 und dem Instrumentenbrett 14 einen dem
Energieverzehr beim Zusammenstoß dienenden Teil 100 (Fig. 1, 2 und 6). Dieser hat die Form eines
Netzes aus sich kreuzenden und miteinander verbundenen Streifen, die zur Achse der Lenkwelle und
der Lenksäule geneigt sind. Das Netz entsteht dadurch, daß in einem flachen Blech rautenförmige
Durchbrüche gebildet werden, bevor das flache Blech zu dem zylindrischen Mantelrohr geformt wird. Der
Teil 100 des Mantelrohrs 30 hat ferner eine Anzahl von radialen Wülsten in Form eines flachen V (im
Aufriß gesehen), durch welche eine Anzahl von dem Energieverzehr beim Zusammenstoß dienenden Abschnitte
102 gebildet sind.
Jeder der verschiedenen Streifen in den verschiedenen Abschnitten 102 des Mantelrohrs wird unter
dem Einfluß einer Druckbelastung zum Ausbiegen und Falten mit einer radial auswärts gerichteten
Komponente verformt, wobei am Ende dieser Verformung die in F i g. 7 dargestellte Lage erreicht wird.
Wenn eine durch die Auslegung bestimmte Druckkraft in den Abschnitten 102 erreicht wird, verformen
sich die Streifen dieses Abschnittes und unterliegen anschließend einer plastischen Verformung,
wodurch während des Zusammenstauchens dieses Abschnittes Energie vernichtet wird. Die von den
einzelnen Abschnitten 102 verzehrbare Energie hängt von zahlreichen Einflüssen ab, wozu die Wandstärke
der einzelnen Streifen, deren Breite, das Ausmaß der ursprünglichen radialen Ausbiegung, die Gestalt der
Wülste und die Anordnung der Streifen innerhalb des Netzes gehören. Jeder Abschnitt 102 kann unabhängig
von den anderen ausbiegen und es gibt auch keine bestimmte Reihenfolge, in der die einzelnen
Abschnitte zusammengestaucht werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der plastische
Energieverzehr im allgemeinen auf die Teile beschränkt, die in unmittelbarer Nähe der Scheitel
und der Enden der verschiedenen V-förmigen Wülste liegen. Hierdurch ist ein vollständiges Zusammenfalten
der einzelnen Abschnitte 102 ermöglicht (F i g. 7). Durch das mögliche maximale Zusammenstauchen
des Teils 100 des Mantelrohrs 30 wird ein optimaler Energieverzehr erreicht. In abgewandelter
Weise könnten mehr abgerundete Wülste verwendet werden, um die Verformung und Energieaufnahme
in jedem Abschnitt 102 zu erhöhen, wenn ein völliges Zusammenstauchen gemäß Fig.7 nicht erforderlich
ist. Das Ausmaß der ursprünglichen radialen Ausbuchtung in den verschiedenen Abschnitten 102
bestimmt ebenfalls die Kraft, bei der die einzelnen Streifen sich verbiegen und plastisch zu verformen
beginnen. Die Verbindung der einzelnen Streifen zu einem Netz ergibt eine ausreichende Biegesteifigkeit
des Mantelrohrs 30, um die Sicherheitslenksäule bei normalem Betrieb zu tragen. Die Anordnung der
Streifen im Netz wie auch die Winkellage der Streifen wird zweckmäßig so gewählt, daß sich eine günstige
Verteilung der Druckbelastung ergibt und jeder Streifen zum Energieverzehr herangezogen wird.
Im Fall eines nach vorn gerichteten Stoßes auf das Lenkhandrad 88 in einer ausreichenden Größe, daß
ein Ausbiegen der Abschnitte 102 des Mantelrohrs 30 eintreten kann, bricht das Mantelrohr 30 in
ίο axialer Richtung zusammen, um eine teleskopartige Bewegung der Lenkwelle 26 und des Gangschaltrohrs
28 zu gestatten. Die auf das Lenkhandrad 88 wirkende Kraft wird über dessen Nabe 86 und die
Schaltmuffe 64 unmittelbar auf den Lagerblock 80 und den Lagerblock 60 auf das Mantelrohr 30 übertragen.
Wie bereits erwähnt, ist die Schelle 52 so befestigt, daß ein schneller Austritt der Hängebolzen
56 aus den Schlitzen der Lappen 54 bei nach vorn gerichteter Axialbelastung der Lenksäule erfolgt. Die
ao Abscherkraft der Abscherstifte 92 und der Keile 72 und 74 ist so bemessen, daß diese bei einer Belastung
brechen, die niedriger ist als die zum Ausbiegen irgendeines Abschnittes 102 des Mantelrohrs
30. Die Abstützung für die teleskopartige Bewegung erfolgt am Lenkgetriebe über die nachgiebige Kupplung
und das Anschlußstück 76.
Der teleskopartigen Bewegung des Gangschaltrohrs 28 und der Lenkwelle 26 kann in gewissem Umfang
gleitende Reibung entgegenstehen, jedoch erfolgt die Übertragung der Druckkraft und damit der Energieverzehr
im Mantelrohr 30 am besten, wenn verhältnismäßig geringe Reibwerte eingehalten werden. Die
Schelle 42 ergibt eine gewisse axiale Reibkraft zwischen Mantelrohr und Spritzwand und sichert das
Festhalten des Mantelrohrs 30 auf dem Hals 40 der Platte 34. Bei einer nach vorn gerichteten axialen
Bewegung des Mantelrohrs durch die Schelle kommen die Ansätze 46 zur Anlage gegen den Hals, wodurch
dann das Mantelrohr 30 eine feste Abstützung an der Spritzwand 12 erhält.
Das Mantelrohr 30 bewirkt auch einen Energieverzehr bei einer nach rückwärts gerichteten Zusammenstoßkraft,
die auf das untere Ende der Lenksäule wirkt. So bewirkt beispielsweise jegliche Verlagerung
des Lenkgetriebes über die nachgiebige Kupplung 96 und das Anschlußstück 76 eine Bewegung
des Mantelrohrs 30 in axialer Richtung auf das Lenkhandrad zu, wobei die Ansätze 48 gegen die
Platte 34 an der Spritzwand 12 zur Anlage kommen.
Sollte der Zusammenstoß stark genug sein, um die Spritzwand zu zerstören, so erfolgt eine Abstützung
am Instrumentenbrett 14 über die Hängebolzen 56, die durch die Türpfeiler und den Fahrzeugkörper
unterstützt wird. Diese Abstützung reicht aus, um in dem Mantelrohr 30 einen Energieverzehr in dessen
Teil 100 zu bewirken.
In diesem Fall stellt die Zerstörung der Spritzwand 12 eine erste Stufe des Verzehrs der Zusammenstoßenergie
dar, während die Energieaufnahme durch das Mantelrohr 30 eine zweite Stufe darstellt,
bei der dann, wie bereits beschrieben, ein teleskopartiges Ineinanderschieben der Lenkwelle 26 und des
Gangschaltrohrs 28 erfolgt. Die Abstützung für diese teleskopartige Bewegung erfolgt dann am Lagerblock
80.
In den F i g. 10 bis 12 ist eine andere Ausführungsform nach der Erfindung dargestellt. Ein KraftfahrzeugkÖrper
110 enthalt eine Spritzwand 112, die über
Claims (3)
1. Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge mit einer ein Lenkhandrad mit einem Lenkgetriebe
verbindenden Lenkwelle, die unter axialer Belastung beim Fahrzeugzusammenstoß teleskopartig
ineinanderschiebbar und drehbar in einem sie koaxial umgebenden Mantelrohr gelagert ist,
das mit einem festen Fahrzeugteil nachgiebig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mentelrohr einen dem Energieverzehr dienenden Teil streifenförmigen Aufbaus aufweist,
welcher beim Zusammenstoß unter Ausbuchten plastisch verformt wird.
2. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Mantelrohrteil
in an sich bekannter Weise aus in Form eines Netzes von sich kreuzenden und miteinander
verbundenen Streifen besteht, von denen wenigstens einige zur Achse der Lenkwelle geneigt
sind.
3. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare
Mantelrohrteil im wesentlichen rohrförmig ist und eine Reihe von Wülsten bildet, durch die der
Teil in Abschnitte unterteilt ist, die beim Zusammenstoß nacheinander zusammengestaucht
werden.
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DE440866C (de) * | 1921-02-19 | 1927-02-17 | Nicolai Von Gribojedoff | Aus schraubenfoermig symmetrisch um eine gemeinsame Achse angeordneten Federelementen zusammengesetzter starrer Koerper |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3521644C1 (de) * | 1985-06-15 | 1986-12-18 | Adam Opel AG, 6090 Rüsselsheim | Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BE685701A (de) | 1967-02-01 |
DE1277685C2 (de) | 1975-06-19 |
GB1081788A (en) | 1967-08-31 |
BR6685263D0 (pt) | 1973-09-06 |
US3373630A (en) | 1968-03-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |