DE1680190A1

DE1680190A1 - Sicherheitslenksaeule

Info

Publication number: DE1680190A1
Application number: DE19681680190
Authority: DE
Inventors: Kenjiro Okamoto; Hideo Okoshi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1967-01-30
Filing date: 1968-01-20
Publication date: 1971-10-21
Also published as: US3470761A

Description

Nippon Seiko Kabushiki Kaisha ' Nippon Seiko -

S iche rhe itslenks äule

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge,

Es ereignete sich bisher oft, daß beim Auffahren eines Kraftfahrzeugs der Fahrer seine Brust gegen die Lenksäule aufschlug, wodurch der Fahrer getötet oder verletzt wurde.

Es ist bereits eine Sicherheitslenksäule vorgeschlagen worden, wie sie in der amerikanischen Patentschrift 3 262 332 offenbart ist. Diese bekannten Sicherheitslenksäulen erfordern jedoch komplizierte zusätzliche Einrichtungen um ihren Zweck zu erzielen und sind sehrkostspielig.

Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, eine Lenkungsanordnung verfügbar zu machen, wobei die Länge der Lenksäule in axialer Richtung verkürzt werden kann, und während des Verkürzunhg sVorganges ein Widerstand durch eine Energie aufnehmende Röhre erzeugt wird, die an der Lenksäule vorgesehen ist. Dabei wird durch eine elastische oder plastische Deformation

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eine Reibungskraft zwischen der energieabsorbierenden Röhre und der Säule bei arbeiten auf diese erzeugt, so daß die auf den Fahrer ausgeübte Kraft abgefangen wird und dieser nicht getötet oder verletzt wird.

Weiterhin gibt es, besonders in Japan, viele kleine Fahrzeuge, die einen kurzen Abstand von dem vorderen Ende des Kraftfahrzeugkörpers zur Position des Fahrers aufweisen, so daß es sehr schwierig ist, die Lenksäule durch die Anbringung einer energieabsorbierenden Röhre in einem Teil der Lenksäule zu verlängern, so daß die Anbringung einer energieabsorbierenden Röhre ohne die Lenksäule zu verlängern sich wegen des Platzmangels als Problem darstellt.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Anordnung verfügbar zu machen, bei der eine energieabsorbierende Röhre vorgesehen ist, ohne daß die Lenksäule verlängert wird und diese an dem. Kraftfahrzeug unter Verwendung einer Absorbierungsröhre montiert ist.

Weiterhin ist es bei kleinen Wagen, um die Herstellung der Lenksäule preiswert und einfach zu gestalten, üblich, daß der Lenkgetriebe kasten direkt an die Lenksäule gekoppelt ist. Wenn in diesem Fall ein Kraftfahrzeug auffährt und der Getriebekasten

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plötzlich hochgestoßen wird, findet eine Einwirkung nicht nur auf die Lenkwelle sondern auch auf die Lenksäule statt und daher wirkt das Hochstoßen des Getriebekastens und eine niederdrückende Wirkung, verursacht durch die Reaktionskräfte des Auffahrens, die auf den Fahrer wirken und auf das Steuerrad drücken, auf die Lenksäule ein.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ä

eine energieabsorbierende Röhre vorzusehen, die die Stoßkräfte von beiden Seiten, von oben und von xmten, absorbiert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Sicherheitslenksäule vorgesehen, die eine Sicherheitslenkwelle umfaßt, die wiederum eine untere Lenkwelle umfaßt, die mit dem Lenfcgetriebekasten des Kraftfahrzeugs verbunden ist, eine obere Lenkwelle, die das Steuerrad trägt, eine Einrichtung durch die eine Lenkwelle in der anderen Lenkwelle sitzt und die Drehkraft von der einen Lenkwelle zur anderen übertragen wird, einen Lenksäulenteil, der außen an der Sicherheitslenkwelle angebracht ist, um diese drehbar zu lagern, wobei ein erster Teil einen größeren Durchmesser, ein zweiter Teil einen geringeren Durehmesser und ein schrägverlaufenden Teil zwischen den beiden erstgenannten Teilen ausgebildet ist, und eine energieabsorbierende Röhre, die mit einem fläschenhalsartigen Teil und einer "Vielzahl von Durch-

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brechungen versehen ist und um das Lenksäulenteil angeordnet ist, so daß im Fall, daß ein Stoß auf den Fahrer wirkt, wenn das Automobil auffährt, dieser Stoß auf ein Maß verringert wird, das den Fahrer nicht tötet oder verletzt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Sicherheitslenksäule eine Lenkwelle, eine Säule und eine energieabsorbierende Röhre. Die Lenkwelle besteht aus einer unteren und einer oberen Welle; die untere Welle ist mit dem Lenkgetriebekasten des Kraftfahrzeugs verbunden und die obere Welle trägt das Steuerrad, Die untere und die obere Lenkwelle sind durch einen drehkraf!übertragenden Mechanismus verbunden und eine der Wellen ist in die andere Welle eingesetzt. Die Säule besteht aus einer einfachen Röhre, die einen Teil mit einem größeren Durchmesser und einen Teil mit einem geringeren Durchmesser aufweist, wobei schrägverlaufende Teile dazwischen ausgebildet sind. Die Säule sitzt außen von der Lenkwelle, Die energieabsorbierende Röhre besitzt ein fLäschenhalsartiges Teil und eine Vielzahl von Durchbrechungen und ist außen von der Säule angeordnet und an der Kraftfahrzeugkarosserie in solcher Weise befestigt, daß im normalen Zustand die energieabsorbierende Röhre die'Lenksäule in Bezug auf die Kraftfahrzeugkarosserie hält und beim Auffahren des Kraftsfahrzeugs innerhalb des flaschenhalsartigen Teils der absorbierenden Röhre der Teil der Lenksäule mit dem größeren Durchmesser einge-

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drückt wird, um eine Reibungskraft durch eine elastische und plastische Deformation der absorbierenden Rohre zu erzeugen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Lenksäule eine Lenkwelle, eine Säule und eine energieabsorbierende Röhre, wobei die Lenkwelle aus einer unteren und einer oberen Welle besteht, die untere Welle mit dem Lenkgetriebekasten des Kraftfahrzeugs verbunden ist, die obere Welle das ä Steuerrad trägt, die untere und die obere Welle durch eine. Drehkraft übertragende Einrichtung verbunden sind und eine der Wellen in der anderen Welle sitzt, die Säule aus einer oberen und einer unteren Säule besteht, die außen von der Lenkwelle sitzen, beide Säulen abgeschrägte Teile zwischen Teilen aufweisen, die einen größeren und einen kleineren Radius besitzen, die untere Säule direkt niit dem Lenkgetriebekasten verbunden ist, die obere Säule verschiebbar an der Kraftfahrzeugkarosserie montiert ist,

die absorbierende Röhre aus zwei miteinander verbundenen absorbierenden Teilen besteht, die flaschenhals artige Abschnitte und eine Vielzahl von Durchbrechungen aufweisen und eine Sperre besitzen, ein Ende der absorbierenden Röhre außerhalb der unteren Säule sitzt und das andere Ende außerhalb der oberen Säule sitzt, so daß beim Auffahren des Kraftfahrzeuges die vom unteren Ende aus der ersten Richtung und vom oberen Ende aus der zweiten Richtung ausgeübten Kräfte absorbiert und abgepuffert werden und

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zwar durch elastische und plastische Verformungen und die Reibungskraft der absorbierenden Röhre.

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen zeigen:

Fig. 1 . einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsir form der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt der energieabsorbierenden Röhre der ersten Ausführungsform;

Fig. 3 ■ einen Querschnitt längs der Linie ΙΠ-ΊΙΙ in Fig. 2;

Fig. 4 ein Diagramm, das- die Bewegungsstrecke der Säule in Bezug auf die beim Auffahren des Kraftfahrzeugs auftretende Kraft veranschaulicht;

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt;

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 " eine andere Aus führungs form der drehkraftübertragenden Einrichtung entsprechend der in Fig. dargestellten;

Fig. 8 bis 14 verschiedene Gestaltungen der absorbierenden Röhre in ihrer Abwicklung;

Fig. 15 eine dritte Ausführüngsform der Erfindung im Querschnitt;

Fig, 16 einen Längsquerschnitt längs der Linie

XVI-XVI in Fig. 15; ·

Fig. 17 eine vierte Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt; und

Fig. 18 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt.

Die erste Ausführungsform (Fig. 1-3) der Erfindung zeigt, daß die Sicherheitslenksäule an der Kraftfahrueugkarosserie über eine Strebe 71 befestigt ist, die zwischen dem vorderen Bodenblech und dem Ai-maturenbrett des Kraftfahrzeugs verläuft. Die Sicherheitslenksäule umfaßt eine untere und eine obere Lenkwelle 1 bzw, 2, eine Säule 3 und eine energieabsorbierende Röhre 4, Das untere Ende der unteren Lenkwelle 1 ist mit einem nicht dargestellten Lenkgetriebekasten durch ein nichtdargestelites Universalgelenk verbunden und das obere Teil der Welle 1 ist als Röhre 11 ausgebildet, deren oberes Ende als Keilnabe 12 ausgebildet ist, die eine genügende axiale Lange aufweist, um die gewöhnlichen Drehkräfte zn übertragen. Der Längenabschnitt 1 der Röhre 11 ausgenommen die Keilnabe 12 ist als zylindz-ische Bohrung 13 ausgebildet, deren Innendurchmesser etwas größer als der Durchmesser der nachfolgend beschriebenen Keilwelle 21 ist. Das obere Ende der oberen Welle 2 ist mit einem herkömmlichen Steuerrad 5 verbinden und das untere Ende der Welle ist als Keilwelle 21 ausgebildet, die einen Durchmesser

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besitzt, der etwas geringer als der Innendurchmesser der zylindrischen Bohrung 13 ist. Die Keilwelle 21 sitzt in der Keilnabe 12 um eine Drehkraftübertragung zu bilden.

Da die obere Welle 2 in der zylindrischen Bohrung 13 der unteren Welle! sitzt, kann die gesamte Länge der oberen und unteren Welle in axialer Richtung in teleskopartiger Weise verringert werden und die Länge 1 der zylindrischen Bohrung 13 wird im Hinblick auf die erforderliche Längenverkürzung der Lenksäule bestimmt. Die Säule 3 ist eine einfache Röhre, die einen Abschnitt 32 mit einem größeren Durchmesser und einen Abschnitt 33 mit einem geringeren Durchmesser aufweist. Der obere Abschnitt der Röhre 3 sitzt außerhalb der Lenkwelle, um diese durch das Lager 8 drehbar zu halten und das untere Ende der Säule 3 ist mit «iner flexiblen staubdichten Abdeckung 14 versehen, so daß die Säule 3 durch eine Öffnung 61 in dem vorderen Bodenblech g sich bewegen kann. Der Abschnitt 32 mit dem größeren Durchmesser der Säule 3 ist mit einer Abdeckung 34 aus synthetischem Harz oder Kunststoff, oder ähnlichem umgeben, damit dazwischen elektrische Einrichtungen und ähnliches installiert werden können, Die Abdeckung 34 kann leicht beim Auffahren des Fahrzeuges zerbrochen werden.

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Die absorbierende Rohre besitzt, wie im einzelnen in den Fig.

und 3 dargestellt ist, zwei flaschenhals artige Teile 41 and 41 sowie eine Vielzahl von Durchbrechungen 42 die längs in axialer Richtung verlaufen, Zwischen den flaschenhals artigen Teile 41 und 41 und den Teilen 43, 44 und 45 mit einem größeren Durchmesser sind schrägverlaufende Teile 46 und 46' vorgesehen, von denen jedes eine steilere Abschrägung hat als diejenige der

abgeschrägten Teile 31 der Säule 3. Die Durchbrechungen 42 er« %

strecken sich zu den Teilen mit größerem Durchmesser und die Gestalt, Größe und Anzahl und Lage der Durchbrechungen und der flaschenhals artigen Teile sind auf den Durchmesser, die gesamte Länge und Dicke der absorbierenden Röhre 4 abgestimmt und werden so bestimmt, daß sie der Röhre 4 eine sachgemäße Festigkeit für die verschiedenen Sicherheitslenksäulen geben und Stoßkräfte durch elastische und plastische Deformation und Reibung

der absorbierende Röhre aufnehmen, so daß der Fahre r davor g

geschützt wird, getötet oder verletzt zu werden. Halteteile 47 und. 47' sind an den Teilen 43 und 45 mit größerem Durchmesser angeschweißt undan der Strebe 71 befestigt. Der Innendurchmesser der flaschenhals artigen Teile 41 besitzen einen etwas geringeren Durchmesser als der Außendurchmesser des Teiles 33 und die absorbierende Röhre 4 ist durch Warmpreßsitz in der Säule 3 befestigt, um die Lenksäule an der Auto karosserie festzuhalten.

Zu diesem Zeitpunkt sind die Innenflächen des Teiles 43 der

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Absorbierungsröhre 4 und die Außenfläche des Eeiles 32 der Säule 3 warmgepreßt.

In Fig. 1 ist mit 9 die Windschutzscheibe und mit 10 die vordere Haube bezeichnet,

f Im normalen Zustand ist die Lenksäule ander Strebe 71 befestigt

^ und die Länge der Lenkwelle wird durch den Sitz der Absorbierungsröhre 4 und der Säule 3 bestimmt, um das Lenkrad 5 in der zugewiesenen Stellung zu halten, so daß die auf das Lenkrad 5 ausgeübte Drehkraft zu dem nichtdargestellten Lenkgetriebekasten durch den Sitz der Keilwelle 21 in der Keilnabe 12 übertragen wird. Wenn jedoch das Fahrzeug auffährt, wird das Vorderteil des Kraftfahrzeugs eingedrückt und der Getriebekasten nach hinten gedrückt. Wie bereits erwähnt wurde, ist in der ersten Ausführungsform, obgleich es in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, ein Universalgelenk zwischen dem Lenkgetriebe und der Lenkwelle vorgesehen, so daß die Lenkwelle nicht direkt an den Getriebekasten gekoppelt ist und folglich ein Hochdrücken der unteren Welle 1 nicht auf die Säule 3 einwirkt. Wird die untere Welle 1 hochgedrückt, gleitet die obere Welle 2 in der Röhre 11 um den betrag, der gleich ist Lageveränderung der unteren Welle, so daß ein nach obendrücken der Lenksäule selbst vermieden ist. Wenn folglich der Körper des Fahrers durch die Reaktion bei einem Atiffahren nach vorn ge-

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schleudert wird um auf das Steuerrad 5 auf zutreffen, wird die Säule 3 zusammen mit der oberen Welle 2 nach unten gedrückt. Die obere Welle 2 verschiebt sich in der Röhre 11, die Säule 3 drückt das abgeschrägte Teil 46 durch das abgeschrägte Teil 31 um eine Aufweitung der Innenfläche des flaschenhalsartigen Teiles 41 zu bewirken. In diesem Fall wird durch eine Gleitreibung zwischen der Innenfläche des Flaschenhalsartigen Teiles 41 und dem Abschnitt 33 mit geringerem Durchmesser der Säule 3 zuerst ein Widerstand erzeugt und dann wenn das abgeschrägte Teil 31 der Säule 3 in das flaschenhalsartige Teil 41 gleitet, verformt sich dessen Innenfläche elastisch und plastisch und erzeugt einen

weiteren Widerstand, Die Deformation schreitet weiter fort, wenn das Teil 32 mit größerem Durchmesser an der Innenfläche des flaschenhalsartigen Teiles 41 gleitet und der Bereich der Deformation erstreckt sich bis in die Nähe der Grenze zwischen

dem abgeschrägten Teil 46' und dem Teil 45 mit größerem Durch- J

messer bis in die Nähe der Grenze zwischen dem abgeschrägten Teil 46 und dem Teil 43 mit größerem Durchmesser, Gleichzeitig wird durch die deformierte innere Fläche des flaschenhalsartigen Teiles 41 und die Außenfläche des abgeschrägten Teiles 31 und des Teiles 32 mit größerem Durehmesser ein Widei'stand erzeugt, so daß die Säule 3 au der Innenfläche des flaschenhalsartigen Teiles gleitet,, während die Stoßkraft durch diese Widerstände absorbiert

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Daraus folgt, daß die Länge der Säule verringert wird, um die Lage des Steuerrades 5 in eine weiter unten gelegene Stellung zu verschieben. Die Abdeckung 34 wird durch das Bewegen gegen die absorbierende Röhre 4 oder das Armaturenbrett 7 zerbrochen, so daß sie nicht bei der Verringerung der Länge der Lenksäule stört»

Wie es sich aus dem vorangegangenen ergibt, wird ein Widerstand durch die elastische und plastische Deformation des flaschenhalsartigen Teiles 41 bewirkt und ein Reibungswiderstand durch das Gleiten zwischen der inneren Fläche des flaschenhalsartigen Teils 41 und der Außenfläche der Säule 3 erzeugt um die Stoßkräfte zu absorbieren, so daß keine größere Stoßkraft auf den Fahrer einwirken kann.

Die auf den Fahrer einwirkende Kraft wird durch die Ordinate in dein in Fig. 4 dargestellten Diagramm relativ zur Verschiebung der Säule dargestellt. Je geringer die Last, desto sicherer ist der Fahrer, so daß es notwendig ist, die gesamte Stoßenergie durch die geringere Last mit einer langen Strecke der Bewegung der Säule zu absorbieren.

Zu diesem Zweck ist das Teil 43 mit größerem Durchmesser der Absorbierungsröhre und das Teil 32 mit größerem Durchmesser

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der Säule lose ine inander ge setzt, um den Reibungswiderstand zwischen der inneren Fläche des Teiles 43 und der Außenfläche des Teiles 32 zu verringern und die Neigung des Teiles 31 der Säule 3 besitzt einen geringeren Anstieg als die Neigung des Teiles 46, um allmählich die Deformation zu erzeugen, wodurch die Steigerung der Kraft im Anfangs stadium der Bewegung der Säule 3, wie in Fig. 4 mit gestrichelten Linien dargestellt ist, vermieden wird.

In der zweiten Ausführungsform, die in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, ist die Lenksäule an dem vorderen Bodenblech 6 des Kraftfahrzeugs befestigt. Die Lenksäule umfaßt Lenkwellen 1 und 2, eine Säule 3 und eine Absorbierungs röhre 4 und ist von gleichartiger Konstruktion wie die erste Ausführungsform, ausgenommen die Konstruktion der Säule 3, der Absorbierungs röhre 4 und der drehkraftübertragenden Einrichtung zwischen den Lenkwellen 1 und 2. a

Die drehkräftübertragende Einrichtung in der zweiten Ausführungsform besitzt eine Nabe 12 mit rechteckigem Querschnitt am oberen Ende der Röhre 11 der unteren Welle 1 und der Innendurchmesser der zylindrischen Bohrung 13 ist größer als die Länge der Diagonallinie der rechteckigen Nabe 12. Das untere Ende der oberen Welle 2 ist mit einem rechteckigen'Stück 21 versehen,

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das in der rechteckigen Nabe 12 sitzt, um eine Drehkraftübertragung zu ermöglichen und das rechteckige Stück 21 kann sich in der Röhre 11 verschieben, Fig. 6 zeigt einen Querschnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5.

Der Hauptunterschied der zweiten Ausführungsform zu der ersten besteht in den Hal^mitteln der Lenksäule zur Festlegung ^ an der Autokarosserie. Die Absorbierungsröhre 4 ist an dem

vorderen Bodenblech 6 durch einen Haltflansch 61 befestigt, der an dem Teil 45 mit größerem Durchmesser der Absorbierungsröhre 4 festgeschweißt ist und das Teil 32 mit größerem Durchmesser der Säule ist zum Amaturenbrett 7 verschiebbar angeordnet in dem das Halteglied 47 aus Material mit geringer Reibung hergestellt ist.

Die zweite Ausführungsform wird vorzugsweise bei Kraftfahr- f zeugen angewandt, wo ein das vordere Bodenblech 6 und das

Armaturenbrett 7 verbindender Steg nicht vorgesehen ist und wenn das Kraftfahrzeug auffährt, verschiebt sich das Teil 32 der Säule 3 nach unten längs der Innenfläche des Haltegliedes 47, aber die anderen Vorgänge Aind Wirkungen sind die gleichen wie bei der ersten Aus führungs form.

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Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Kraftübertragungseinrichtung, wo anstelle einer rechteckigen Nabe und eines solchen Einsatzstückes ein Langlochquerschnitt zur Übertragung der Drehkraft zwischen den beiden Wellen gewählt ist. Es ist selbstverständlich, daß auch andere Arten von Kraftübertragungseinrichtungen gewählt werden können, soweit sie eine Drehkraft während der Verschiebung in axialer Richtung übertragen können.

Die Fig. 8 bis 14 zeigen verschiedene Ausführungen der Absorbierungsröhre 4 in Abwicklung, wobei verschiedene Gestalten der Durchbrechungen dargestellt sind. In diesen Figuren ist nur ein flaschenhalsartiges Teil dargestellt. Fig. 8 ist ein typisches Beispiel gleich der Absrörbi.erungsröhre wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Fig. 9 zeigt den FaIl₁ daß eine Vielzahl von ringförmigen Bohrungen benutzt wird, wobei der Zeilenabstand in axialer Richtung in der Nähe des abgeschrägten Teiles 46 geringer ist als an den anderen Stellen. Fig. 10 ze"igt den Fall, wo längliche Durchbrechungen in einer Vielzahl von Reihen angeordnet ist und die Dichtheit der Durchbrechungen in der Nähe des abgeschrägten Teiles 46 größer ist als an den anderen Stellen. Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform ähnlich der von Fig. 8, wobei aber kleine längliche Durchbrechungen 42' zusätzlich in der Nähe des abgeschrägten Teiles 46 vorgesehen

Ak

sind. Fig. 12 zeigt einen Fall, wo anstelle der Durchbrechungen 42' runde Bohrungen 42" zusätzlich vorgesehen sind. Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform, bei der das abgeschrägte Teil 46 in Fig. 8 abgewandelt wurde um eine zweistufige Abschrägung 46' zu bilden, während Fig, 14 eine Ausführungsform zeigt, wo das Ende der Durchbrechungen 42 in der Nähe des abgeschrägten Teiles 46 vergrößert ist.

Alle diese Ausführungsformen der Durchbrechungen beabsichtigen die Festigkeit der Röhre 4 in der Nähe des abgeschrägten Teiles 46, von dem aus die Deformation beginnt, abzuschwächen, um den Anfangswiderstand beim Beginn der Deformation zu verringern.

In den Fig. 15 und 16 ist eine dritte Aus führungs form der Sicher- ⁼ heitslenksäule dargestellt, die Lenkwellen 101 und 102, Säulen 103 und 104 und eine Absorbierungsröhre 105 umfaßt^ wobei das untere Ende der Welle 101 direkt mit dem Benkgetriebekasten 106 verbunden ist. Die Säule 103 ist ebenfalls mit dem Getriebekasten 106 an ihrem unteren Ende verbunden, während das obere Ende der Säule 103 sich in den Fahrerraum durch das vordere Bodenblech 108 erstreckt. Die Säule 104 ist in dem Halteflansch 146 gleitbar gehalten, das aus einem Material mit geringer ReI*- bung hergestellt ist und an dem Armaturenbrett 107 befestigt ist.

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Mit 109 ist die Windschutzscheibe und mit 110 die Haube bezeichnet. Die Lenkwelle besteht aus einer unteren Welle 101 und einer oberen Welle 102, wobei das untere Teil der Welle 101 direkt mit dem Getriebekasten 106 verbunden ist und das obere Teil als Röhre 111 ausgebildet ist, deren oberes Ende eine Keilnabe 112 bildet, die eine genügende axiale Länge aufweist, um eine normalauftretende Drehkraft zu übertragen.

Das Teil der Röhre 111 mit Ausnahme der Keilnabe 112 besitzt eine Länge 1 und ist als zylindrische Bohrung 113 ausgebildet, die einen Innendurchmesser hat, der größer als der Durchmesser der Keilwelle 121 ist. Das obere Ende der oberen Welle 102 ist mit dem Steuerrad 105' verbunden und das untere Ende ist als Keilwelle 12.1 ausgebildet, deren Durchmesser etwas geringer als der Innendurchmesser der zylindrischen Bohrung 113 ist und die Keilwelle 121 sitzt in der Keilnabe 112, um eine

drehkraftübertragende Einrichtung zu bilden.

Die obere Welle 102 kann in der zylindrischen Bohrung 113 gleiten, so daß die axiale Länge der Wellenanordnung verringert werden kann und folglich wird die Länge 1 sachgemäß unter Berücksichtigung der Verringerung der Wellenanordnung bestimmt. In dieser dritten Ausführungsform besteht die Säule aus einer unteren 103 und einer oberen 104, welche abgeschrägte Teile

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bzw. 142 zwischen den Teilen 131, 141 mit größerem Durchmesser und den Teilen 133, 143 mit kleinerem Durchmesser besitzt. Die untere Säule 103 sitzt außerhalb der unteren Welle 101 mit einem kleinen Abstand und-das -untere Teil an der Seite des Teiles mit dem größeren Durchmesser 131 der unteren = Säule 103 ist direkt mit dem Getriebekasten 106 verbunden. An dem Getriebekasten 106 einerseits und an dem vorderen Bodenblech 108 andererseits igrteine flexible Staubabdeckung 114 befestigt und verschließt die Bohrung 181, die in dem vorderen Bodenblech 108 vorgesehen ist.

Die obere Säule 104 umgibt die obere Welle 102 um die Lenkwellen 101 und 102 durch ein Lager 184 drehbar zu halten. Das Teil 143 mit größerem Durchmesser der Säule 104 sitzt verschiebbar in dem Halteflansch 146 und in der Nähe des Steuerrades 105' ist eine Abdeckung 145 aus synthetischem Kunststoff oder ähnlichem vorgesehen für die Installierung elektrischer Teile. Die Abdeckung 145 kann beim Auffahren des Kraftfahrzeugs leicht zerbrochen werden.

Das obere Ende der Säule 103 und das untere Ende der oberen Säule 104 sind als Teile 133 bzw, 143 mit einem geringeren Durchmesser ausgebildet, der in einem Warmpreßsitz in der= Innenfläche des flaschenhalsartigen Teiles 151 der Absorbierungs·

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röhre 105 sitzt«

Die Absorbie rungs röhre 105 besitzt zwei Absorbierungsteile 153, 154 (Fig. 16). Jedes dieser Teile besitzt flaschenhalsartige Teile 51 und eine Vielzahl von Durchbrechungen 52 und am Ende der Röhre ftf 5 in der Nähe der oberen Säule einen Anschlag 55, der eine entsprechende Gestalt aufweist, um zu verhindern, daß die Absorbierungsröhre sich in axialer Richtung <|

bewegt. Zwischen den flaschenhals artigen Teilen 51 und den Teilen mit größerem Durchmesser 56, 56^r, 57,, 57*, 5.8 sind abgeschrägte Teile 59 und 59' vorgesehen, deren Anstieg steiler als jener der abgeschrägten Teile 132 und 142 ist.

Die Größe, Gestalt, Anzahl und Lage der Durchbrechungen der Absoxbierungsröhre ist in gleicher Weise wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen vorbestimmt.

Der Innendurchmesser der flaschenhalsartigen Teile 151 ist etwas geringer als der Außendurchmesser der mit geringerem Durchmesser versehenen Tele 133, 143 der Säule um zu ermöglichen, daß die letztere in strammen Sitz in dem Profil sitzt und der Anschlag 55 steht in Berührung mit dem Halteflansch 146, so daß die Wellenanordnung ordnungsgemäß am Automobilkörper befestigt ist.

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Es ist nötwendig, die Längen der mit geringerem Durchmesser versehenen Teile 133, 143 der Säule, die in der absorbierende Röhre 105 sitzen, genügend lang zu machen, um die Lenkwellenänofdnung und die innenflächen der mit größerem Durchmesser versehenen Teile 156 und 158 mit Preßsitz an den Außenflächen der mit gerößerem Durchmesser versehenen Teile, 141 und 131 der Säule zu halten.

im Normalzustand ist die Lenksäule nach der dritten Ausführungsform an dem Auto durch den Lenkgetriebekasten 106 und den Halteflansch 146 befestigt und durch den Sitz der Absorbierungsröhre 105 und der Säule ist die Länge der Lenkwellen-.anordnung so bestimmt, daß das Steuerrad 105' in.seiner normalen Lage gehalten wird die Drehkraft des Steuerrades 105 zu dem Getriebekasten 106 durch die in der Keilnabe 112 sitzende Keilwelle 121 übertragen wird. Wenn das Kraftfahrzeug auffährt, was als Hauptstoß bezeichnet wird, schiebt sich der Getrieebekasten 106 nach rückwärts in dem das Ρ[φ$ Vorferteiä des Kraftfahrzeugs eingedrückt wird, so daß beide, die untere Welle lO 1 und die untere Säule.103, gleichzeitig nach oben geschoben werden. Die untere Welle 101 bewegt sich nach oben, während die obere Welle 102 in der Röhre 111 der unteren Welle 101 gleitet. Das abgeschrägte Teil 132 der unteren Säule 103

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drückt das abgeschrägte Teil 159 der Absorbierungsröhre, so daß eine Weitung der inneren Fläche des flaschenhalsartigen Teiles 51 stattfindet.

Die durch die untere Säule 103 auf die Absorbierungsröhe 105 wirkende axiale Kraft wird nur zu dem Halte flansch 56 durch den Anschlag 155 übertragen, aber drückt nicht die Absorbierungsröhre 105 nach oben zur Seite der oberen Säule 104, so daß die Abschrägung 142 der oberen Säule 104 nicht die Innenfläche des flaschenhalsartigen Teiles 51 durch Drücken des abgeschrägten Teiles 59 des Absorblerungsabschnittes 53 aufweitet. Obgleich der Absorbierungs abschnitt 54 gestaltet ist, um von einer größeren Kraft deformiert zu werden als die Kraft zur Deformierung des Abschnittes 53, wirkt die durch den Hauptstoß verursachte Kraft nicht auf den Absorbierungsabschnitt 53, aber auf den Absorbierungsabschnitt 54. In diesem Beispiel wird zuerst ein Reibungswiderstand zwischen der inneren Fläche flaschenhalsartigen Teiles 51 und der Außenfläche des mit geringerem Durchmesser versehenen Teiles 33 der unteren Säule erzeugt und dann gleitet das abgeschrägte Teil 32 in das flaschenhalsartige Teil 51 und die Innenfläche dieses Teils wird elastisch und plastisch deformiert, wobei ein Widerstand erzeugt wird« Die Deformation schreitet weiter fort, wenn das mit größerem Durchmesser versehene Teil 131 in die Innen-

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fläche des flaschenhalsartigen Teiles 51 soweit bis zur Grenze zwischen dem abgeschrägten Teil 59' und dem mit größerem Durchmesser versehenen Teil 57 bis zur Grenze zwischen dem abgeschrägten Teil 59 und dem mit größerem Durchmesser versehenen Teil 58. gleitet.

Gleichzeitig wird ein Gleitreibungswiderstand zwischen der P Innenfläche des deformierten flaschenhalsartigen Teiles 51

und dem abgeschrägten Teil 32 und der Außenfläche des mit größerem Durchmesser versehenen Teiles 131 erzeugt, und die untere Säule 103 drückt in die Innenfläche des flaschenhalsartigen Teiles 51 während die Stoßkraft durch diese Widerstände absorbiert wird. Die Lenksäule nimmt so ein Teal der Stoßenergie des Hauptaufpralls auf, während sie ihre axiale Länge verringert (das meiste der Energie wird durch die Aüto-. karosserie absorbiert). Somit wird die Lenksäule daran gehindert, durch den Hauptaufprall nach oben gestoßen zu werden.

Darauffolgend wird der Körper des Fahrers durch eine Heaktion des Hauptaufpralls nach vorn geschlagen, wobei er plötzlich auf das Steuerrad 105 auftrifft, was als zweiter Aufprall bezeichnet wird. Durch diesen zweiten Aufprall werden die obere Welle 102 und die obere Säule 104 nach unten gedrückt. Die obere Welle 102 wird tiefer in die Röhre 111 der unteren Welle

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IQl eingeschoben und die obere Säule Iö4 gleitet längs der Innenfläche des Haltefl.ansch.es 146, um das abgeschrägter Teil 59 des Absorbierungsabsehnittes 53 durch das abgeschrägte Teil 142 zu drücken, wobei an dem Äbsorbierungsabsehnitt 53 die gleiche Wirkung erzielt wird,; wie sie bei dem Absorbie rungsabschnitt 154 durch den ersten Aufprall in Erscheinung trat, so daß der mit größerem Durchmesser versehene Teil 141 der

oberen Säule in die Innenfläche des flaschenhals artigen Teiles \

51 eingedrückt wird.

Polglich wird die obere Säule 104 nach unten gedruckt um die Länge der Lenksäule zu verringern und das Steuerrad 105 wird von seiner normalen Lage verschoben. In diesem Fall springt die Abdeckung 125 an dem Halteflarisch 146 oder dem Armaturenbrett 107 ab und hindert nicht die Verringerung der Lange der Lenksäule.

Gemäß dieser dritten Ausführuögsform wird die Häuptaüfprallenergie durch den Äbsorbierungsabsehnitt 54 aufgenommen und die Bewegung der Absorbie rungs röhre 105 wird durch den Anschlag 155 verhindert. Dieses ist deshalb so, weil wenn die Säule in den flaschenhals artigen Teil des Absorbierungsabsehnittes 53 durch den Hauptaufprall eingedrückt wird, sie die Neigung hat, die Anfangsreibungskraft zu erhöhen, wenn die Säule in

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dem Absorbierungsabschnitt 53 durch den zweiten Aufprall gleitet, so daß es notwendig ist zu verhindern, daß der Hauptaufprall auf den Sitz der oberen Säule 104 und den Absorbierungsabschnitt 53 einwirkt beim Abhalten einer großen Last von dem Fahrer, Die Beziehung zwischen der auf den Fahrer wirkenden Kraft und dem Widerstand dej? Bewegung der Säule ist im wesent*· . liehen die'gleiche wie in Fig* 4 dargestellt ist» In. der dritten Ausführungsform ist zur Drehkraftübertragung eine in einer Keilnabe sitzenden Keilwelle gewählt, es sind jedoch auch Abwandlungen wie in den Fig* 6 und 7 gezeigt ist, möglich. In Bezug¹ auf die Gestalt, Größe, Lage und Anzahl der Durchbrechungen in der Absorbierungsröhre gilt dasselbe wie für die erste und zweite Äusführungsform,

Fig. 17 zeigt eine vierte Äusführungsform, die eine Abwand*· lung der zweiten Ausführungsform, gezeigt in Fig, 5, darstellte In dieser vierten Ausführungsform ist die Säule 3 in zwei Säulen 3 und 3¹ in teleskopform. unterteilt, wodurch es möglich ist, die Strecke der Bewegung der Säule, um den Stoß oder die Stoßenergie aufzunehmen, zu vergrößern,

In Fig. 18 ist eine fünfte Äusführungsform dargestellt, bei der es sich um eine Abwandlung der dritten Äusführungsform handelt, wobei die untere Säule 103 andern vorderen Bodenblech 108 befestigt ist, ■ ' - -^:-^/-·

BADÜRKäiNAL "4 09&43/-0-317.

Claims

as PATENTANSPRÜCHE

1. Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge mit einer

Säule in der eine Lerikwelle angeordnet ist, die das Lenkrad trägt und an der gegenüberliegenden Seite mit dem Lenkgetriebe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenk- Λ welle in eine obere und untere Welle unterteilt ist, die verschiebbar" ineinandersitzen, wobei die Drehkraft von einem Lenkwellenteil zum anderen übertragen wird, daß die Säule einen mit einem größeren Durchmesser versehenen Teil, einen mit einem geringeren Durchnaesser versehenen .Teil und einem dazwischenliegenden schrägen Teil versehen ist wobei die Säule die Welle drehbar hält, und daß eine energieabsorbierende Röhre vorgesehen ist, die ein flaschenhals artiges

Teil und eine Vielzahl von Durchbrechungen aufweist und außerhalb der Säule angeordnet ist.

2. Sicherheitslenksäule nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet, daß die außen an der Säule sitzende Ab sorb ie rungs röhre fest an der Autokarosserie befestigt ist,

3. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Säule in eine untere und eine obere Säule unterteilt ist, daß jedes Säulenteil ein mit einem größeren Durchmesser versehenes Teil, ein mit einem geringeren Durchmesser versehenes Teil und ein dazwischenliegendes schrägverlaufendes Teil aufweist, daß daß mit dem größeren Durchmesser versehene Teil der unteren Säule fest an dem Lenkgetriebekasten Und das mit dem größeren Durchmesser versehene Teil der oberen Säule verschiebbar an der Au to karosserie befestigt ist und daß eine energieabsorbierende Röhre vorgesehen is.V. die zwei miteinander verbundene Äbsorbierungsabschnitte aufweist, wobei jeder Abschnitt ein flaschenhalsartiges Teil und eine Vielzahl von Durchbrechungen aufweist und die energieabsorbierende Röhre außerhalb der oberen und unteren Säule angeordnet ist,

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4. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorbierungsröhre einen Anschlag aufweist, der ihre Bewegung nach oben begrenzt,

5, = Sicherheitslenksäule nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit geringerem Durchmesser versehene Teil der Säule fest in der Innenfläche des flaschenhalsartigen Teiles der energieabsorbierenden Röhre sitzt.

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Le e rs e i t e