DE1755211C3

DE1755211C3 - Safety steering column for motor vehicles

Info

Publication number: DE1755211C3
Application number: DE19681755211
Authority: DE
Inventors: Benjamin; Rubery Rednal; Birmingham Ward (Großbritannien)
Original assignee: Burman & Sons Ltd., Kings Norton, Birmingham (Grossbritannien)
Priority date: 1967-04-11
Filing date: 1968-04-11
Publication date: 1976-03-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge mit einer teleskopartig ineinander schiebbaren zweiteiligen Lenkspindel und einem diese koaxial umgebenden, plastisch verformbaren, in Umfangsrichtung wellenartige Ausweitungen aufweisenden Hülsenteil, dessen eines Ende mit einem fahrzeugfesten Teil verbindbar ist und dessen anderem Ende der das Lenkhandrad tragende Lenkspindelteil drehbar, aber axial unverschiebbar zugeordnet ist.The invention relates to a safety steering column for motor vehicles with a telescoping one inside the other sliding two-part steering spindle and a coaxially surrounding, plastically deformable, circumferentially wave-like expansions having sleeve part, one end of which can be connected to a part fixed to the vehicle and the other end of the the steering spindle part carrying the steering handwheel is assigned to be rotatable but axially immovable.

Derartige mit einem plastisch verformbaren Hülsenteil ausgebildete zweiteilige Lenkspindeln sollen bei einem Unfall oder Aufprall nicht nur durch die Ineinanderschiebbarkeit die Verletzungsgefahr für den Fahrzeugführer erniedrigen, sondern auch dadurch, daß der Hülsenteil piastich verformt wird und dabei Stoßenergie verzehrt. Bei einer aus der BE-PS 6 85 701 bekannten Sicherheitslenksäule ist der plastisch verfcrmbare, in Umfangsrichtung wellenartige Ausweitungen aufweisende Hüllenteil in Form einer Maschenhülse oder einer Lochblechhülse des äußeren Mantelrohrs der beiden teleskopartig ineinander schiebbaren Lenkspindelteile ausgebildet. Je nach Stoßrichtung wird das Hülsenteil nicht nur gestaucht, sondern kann auch unkontrolliert ausbeulen. Dies ist die Folge des verwendeten Beul-Prinzips, weil die Beulung axial belasteter Zylinder auf Exzentrizitäten sehr empfindlich reagiert. Die Anwendung des Prinzips der Beulung durch axiale Druckbelastung kann zur Folge haben, daß Verklemmungen auftreten, die ein ungestörtes weiteres Stauchen behindern oder verhindern, so daß nicht alle vom plastisch verformbaren Hü.lsenteil beim Aufprall des Fahrzeugführers auf das Lenkrad verzehrbare Stoßenergie tatsächlich verzehrt und in plastische Verformungsarbeit umgewandelt wird.Such two-part steering spindles formed with a plastically deformable sleeve part are intended for an accident or impact not only lower the risk of injury for the driver due to the telescoping ability, but also because the Sleeve part is plastically deformed and consumed impact energy. In a safety steering column known from BE-PS 6 85 701, the plastic, in the circumferential direction wave-like expansions having shell part in the form of a mesh sleeve or a perforated sheet metal sleeve of the outer jacket tube of the two telescopically telescoping steering spindle parts. Depending on the direction of impact, the sleeve part is not only compressed, but can also bulge out in an uncontrolled manner. This is the consequence of the used Buckling principle, because the buckling of axially loaded cylinders is very sensitive to eccentricities. the Application of the principle of buckling due to axial pressure load can have the consequence that jamming occurs, which hinder or prevent an undisturbed further compression, so that not all of the plastically deformable sleeve part when the driver hits the steering wheel, absorbable impact energy is actually consumed and converted into plastic deformation work.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Sicherheitslenksäule dahingehend auszugestalten, daß bei dem Aufprall ein Höchstmaß an Stoßenergie durch plastische Verformung des HülsenThe invention is based on the object of designing the aforementioned safety steering column in such a way that a maximum of Impact energy through plastic deformation of the sleeve

teils verzehrt wird.is partly consumed.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei der eingangs genannten Sicherheitslenksäule darin, daß die Wandungen der wellenförmigen Ausweitungen des Hülsenteils eng benachbart zueinander angeordnet sind und sein dem Lenkhandrad zugewandtes oberes Ende dem fahrzeugfesten Teil zugeordnet ist Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß bei einem Stoß auf den oberen Lenkspindclteil, der das Lenkhandrad trägt, das gewellte Hülsenteil unter Streckung seiner wellenförmiger Ausweitungen gelängt wird. Dies hat den Vorteil, daß bei einem Aufprall das Hülsenteil mit Sicherheit mehr oder minder symmetrisch und ohne Gefahr einer Verklemmung in sich oder an der Lenksäule — also auch bei asymmetrischer Belastung der Lenksäule - unter größtmöglichem Verzehr an Stoßenergie gestreckt wird, ohne daß es zusätzlicher Mittel oder Konstruktionsfeiinheiten bedarf, um ein Verklemmen zu vermeiden. Die Streckung eines vorgeformten Körpers unter Aufnahme plastischer Verformungsarbeit reagiert bei weitem nicht so empfindlich auf einseitige Belastungen oder Axialbelastungen mit Schubkomponenten, wie dies beim Beulvorgang, auch wenn die Beulstruktur vorgegeben ist, der Fall istThe solution to this problem consists in the aforementioned safety steering column that the walls of the wave-shaped expansions of the sleeve part are arranged closely adjacent to one another and its upper end facing the steering handwheel is assigned to the part fixed to the vehicle it is achieved that in the event of an impact on the upper Lenkspindclteil, which carries the steering handwheel, the corrugated Sleeve part is elongated while stretching its wave-shaped expansions. This has the advantage that at In the event of an impact, the sleeve part will certainly be more or less symmetrical and without the risk of jamming in itself or on the steering column - also in the event of asymmetrical load on the steering column - stretched with the greatest possible consumption of impact energy without the need for additional resources or structural flaws in order to avoid jamming. The stretching of a preformed body under The absorption of plastic deformation work is nowhere near as sensitive to one-sided loads or axial loads with shear components, as is the case with the buckling process, even if the buckling structure is given, is the case

Um eine Drehung des oberen Lenkspirdelteils im gewellten Hülsenteil zu erleichtern, ist bei einer Ausgestaltung der Sicherheitslenksäule vorgesehen, daß an beiden Enden des Hülsenteils Lager angeordnet sind, die den oberen Lenkspindelteil drehbar aufnehmen. Insbesondere bei langen Lenksäulen, bei denen die Befestigu .g der Lenksäule am Fahrzeug in größerem Abstand vom Lenkhandrad erfolgt, ist eine Ausbildung zweckmäßig, bei der das untere Ende des Hülsenteils an einem den oberen Lenkspindelteil umgebenden Mantelrohr befestigt ist. Das Mantelrohr stützt sich dann ebenso wie das Hülsenteil bei der anderen Ausbildung über Lager am oberen Lenkspindelteil ab. Der obere Lenkspindelteil kann so oberhalb der Befestigung des gewellten Hülsenteils am Fahrzeug gelagert werden.In order to facilitate a rotation of the upper Lenkspirdelteils in the corrugated sleeve part, it is provided in one embodiment of the safety steering column that on Both ends of the sleeve part bearings are arranged, which receive the upper steering spindle part rotatably. Particularly in the case of long steering columns, in which the fastening .g of the steering column on the vehicle takes place at a greater distance from the steering wheel, is an education expedient, in which the lower end of the sleeve part on a surrounding the upper steering spindle part Jacket pipe is attached. The jacket tube is then supported, like the sleeve part in the other training, via bearings on the upper steering spindle part. the The upper part of the steering spindle can thus be mounted above the fastening of the corrugated sleeve part on the vehicle will.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand zweier Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments in the drawing. It indicates

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgestalteten Sicherheitslenksäule,F i g. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of one designed according to the invention Safety steering column,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgestalteten Sicherheitslenksäule undF i g. 2 shows a longitudinal section through a second embodiment of one designed according to the invention Safety steering column and

F i g. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2.F i g. 3 is a cross-section along line 3-3 in FIG. 2.

Die in F i g. 1 gezeigte Ausführungsform einer Sicherheitslenksäule hat eine zweiteilige Lenkspindel, und zwar einen unteren, inneren Lenkspindelteil 10 und einen oberen, äußeren das Lenkhandrad tragenden Lenkspindelteil 11. Der obere Lenkspindelteil ist an seinem oberen Ende mit einer Längszahnung 12 versehen, so daß das nicht dargestellte Lenkhandrad hier befestigt werden kann, während das untere Ende des oberen Lenkspindelteils mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden öffnung versehen ist, die eine nicht kreisrunde Querschnittsform, z. B. eine sechseckige Querschnittsform hat.The in F i g. 1 embodiment of a safety steering column shown has a two-part steering shaft, namely a lower, inner steering spindle part 10 and an upper, outer steering wheel bearing Steering spindle part 11. The upper steering spindle part is provided with longitudinal teeth 12 at its upper end, so that the steering handwheel, not shown, can be attached here, while the lower end of the upper steering spindle part with a moving in the axial direction extending opening is provided which has a non-circular cross-sectional shape, for. B. a hexagonal Has cross-sectional shape.

Der untere Lenkspindelteil 10 ist an seinem unteren Ende so ausgebildet, daß es mit dem hier nicht gezeigten Lenkgetriebe des Fahrzeugs verbunden werden kann, während ein oberes Ende 13 des unteren Lenkspindelteils eine ebenfalls nicht kreisrunde Quer-The lower steering spindle part 10 is designed at its lower end so that it can be connected to the steering gear of the vehicle, not shown here can, while an upper end 13 of the lower steering spindle part also has a non-circular transverse

schnittsform hat, die in die öffnung des oberen Lenk- !.pindelteils formschlüssig paßt, wobei das obere Ende des unteren Lenkspindelteils im unteren Ende des oberen Lenkspindeheils teleskopartig verschieblich ist.cut into the opening of the upper steering ! .pindle part fits positively, with the upper end of the lower steering spindle part is telescopically displaceable in the lower end of the upper steering spindle part.

Gegebenenfalls kann der untere Lenkspindeiteii iO an seinem Umfang mit einer oder melyeren in der Umfangsrichtung verlaufenden Nuten versehen sein, in denen elastische Bundieile oder Ringe 14 angeordnet werden, die sich an der Innenfläche der öffnung des oberen Lenkspindelteils abstützen, um möglichst weitgehend zu verhindern, daß sich die beiden Spindelteile relativ zueinander bewegen und Geräusche hervorrufen. Außerdem sind die beiden Spindelteile mit Hilfe eines hier nicht gezeigten Querstiftes verbunden, um die beiden Spindelteile in der Längsrichtung gegeneinander zu Fixieren. Der Stift ist jedoch so ausgebildet, daß er abgeschert werden kann, damit sich die beiden Spindelteile relativ zueinander ineinanderschieben können, wenn ein Stoß auf das untere Ende des unteren Spindelteils wirktIf necessary, the lower Lenkspindeiteii OK be provided on its circumference with one or more grooves extending in the circumferential direction, in which elastic bundle parts or rings 14 are arranged, which are located on the inner surface of the opening of the Support the upper steering spindle part in order to prevent the two spindle parts from each other as much as possible move relative to each other and make noises. Also, the two spindle parts are with help a transverse pin, not shown here, connected to the two spindle parts in the longitudinal direction against each other to fix. However, the pin is designed so that it can be sheared off so that the two Spindle parts can telescope relative to each other if an impact on the lower end of the lower Spindle part acts

Der obere Lenkspindelteil 11 wird mindestens über einen Teil seiner Länge von einem Hülsenteil 15 umgeben, dessen oberes Ende, z. B. durch Verschweißen, mit haltenden Teilen 16 verbunden ist, die an einem geeigneten Teil des Fahrzeugs, z. B. der Armaturentafel, befestigt werden können. Sowohl am oberen als auch am unteren Ende des Hülsenteils 15 ist ein Lager 17 vorgesehen, das es dem oberen Spindelteil 11 ermöglicht, sich im Hülsenteil 15 zu drehen, wenn das Lenkhandrad gedreht wird. Das Hülsenteil 15 besteht aus einem elastischen, plastisch verformbaren Werkstoff, z. B. Stahl. Die Wandung des Hülsenteils 15 hat wellenförmige Ausweitungen oder Falten 18, die eng benachbart zueinander angeordnet sind. Das untere Ende des oberen Lenkspindelteils 11 ist mit einem Widerlager in Form einer Schulter 19 versehen, auf dem ein mit Flanschen versehener Ring 20 sitzt. Der Ring oder — wenn keine Schulter vorgesehen ist — die Schulter wirkt mit einer Seite des am unteren Ende des Hülsenteils 15 vorgesehenen Lagers 17 zusammen. Weiterhin ist ein Verstärkungsring 21 vorgesehen, der an der Innenfläche des Hülsenteils 15 befestigt ist und ein Widerlager in Form eines nach innen umgebogenen Flansches aufweist, der mit der entgegengesetzten Seite des Lagers zusammenwirkt. Alternativ kann das zuletzt erwähnte Widerlager durch eine nach innen vorspringende Rippe gebildet sein, die an dem Hülsenteil 15 selbst ausgebildet ist.The upper steering spindle part 11 is surrounded at least over part of its length by a sleeve part 15, its upper end, e.g. B. by welding, with holding parts 16 connected to a suitable Part of the vehicle, e.g. B. the dashboard can be attached. Both on top and on The lower end of the sleeve part 15 is provided with a bearing 17 which enables the upper spindle part 11 to to rotate in the sleeve part 15 when the steering wheel is rotated. The sleeve part 15 consists of an elastic, plastically deformable material, e.g. B. steel. The wall of the sleeve part 15 is wave-shaped Expansions or folds 18 which are arranged closely adjacent to one another. The bottom of the top Steering spindle part 11 is provided with an abutment in the form of a shoulder 19 on which a flanged provided ring 20 is seated. The ring or - if no shoulder is provided - the shoulder is involved one side of the bearing 17 provided at the lower end of the sleeve part 15. Furthermore is a Reinforcement ring 21 is provided on the inner surface of the sleeve part 15 is attached and has an abutment in the form of an inwardly bent flange, which cooperates with the opposite side of the bearing. Alternatively, the last mentioned Abutment be formed by an inwardly projecting rib which is formed on the sleeve part 15 itself is.

Wird das Fahrzeug, in das die erfindungsgemäße Sicherheitslenksäule eingebaut ist, in einen Unfall verwickelt, kann eine Stoßkraft auf das untere Ende des unteren Lenkspindelteils 10 wirken, wodurch sich die beiden Lenkspindelteile in der erwähnten Weise ineinanderschieben. Wenn jedoch eine Stoßkraft auch auf das obere Ende des oberen Lenkspinddteils 11 wirkt, z. B. dadurch, daß der Fahrer des Fahrzeugs nach vorn gegen das Lenkhandrad geschleudert wird, kann sich der äußere bzw. obere Lenkspindelteil axial nach unten gegenüber dem Fahrzeug verschieben, wobei sich das untere Ende des Hülsenteils 15 ebenfalls axial nach unten bewegt, so daß es auseinandergezogen bzw. gestreckt wird. Dieses Strecken bewirkt, daß die Ausweitungen oder Falten 18 geöffnet werden und hierbei mindestens einen Teil der Stoßenergie aufnehmen bzw. verzehren, die durch die erwähnte Stoßkraft auf das obere Ende des oberen Lenkspindelteils aufgebracht wird. Durch diese Vernichtung von Energie wird die Gefahr einer Verletzung des Fahrers, die anderenfallsIf the vehicle in which the safety steering column according to the invention is installed is involved in an accident, an impact force can act on the lower end of the lower steering shaft part 10, whereby the Slide the two steering spindle parts into one another in the manner mentioned. However, if an impact force is also on the upper end of the upper Lenkspinddteils 11 acts, for. B. in that the driver of the vehicle forward is thrown against the steering wheel, the outer or upper part of the steering spindle can move axially downwards move relative to the vehicle, the lower end of the sleeve part 15 also axially downwards moved so that it is pulled apart or stretched. This stretching causes the widenings or folds 18 are opened and absorb or absorb at least part of the impact energy. consume, applied by the aforementioned impact force on the upper end of the upper steering spindle part will. This dissipation of energy increases the risk of injury to the driver, which would otherwise

ίο bestehen würde, auf ein Minimum herabgesetztίο would insist, kept to a minimum

Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion ist ferner vorgesehen, daß das obere Ende des; Hülsenteils 15, das in der beschriebenen Weise mit Hilfe von Teilen 16 am Fahrzeug befestigt ist, seine Lage beibehält, so d&B die Teile 16 nicht mit Sollbruchstellen versehen zu sein brauchen.In the construction described above it is also provided that the upper end of the; Sleeve part 15, which is attached to the vehicle in the manner described with the aid of parts 16, maintains its position, so d & B not to provide the parts 16 with predetermined breaking points need to be.

Wie schon erwähnt, kann der innere Lenkspindelteil 10 mit dem Lenkmechanismus des Fahrzeugs verbun- ' den werden, während der äußere Lenkspindeltei) 11 das Lenkhandrad trägt. Es sei jedoch bemerkt, daß man alternativ auch den inneren Lenkspindeiteii mit dem Lenkhandrad und den äußeren Lenkspindeiteii mit dem Lenkmechanismus verbinden könnte.As already mentioned, the inner steering spindle part 10 can be connected to the steering mechanism of the vehicle. while the outer steering spindle i) 11 the steering wheel carries. It should be noted, however, that you can also use the inner Lenkspindeiteii as an alternative Steering handwheel and the outer Lenkspindeiteii could connect to the steering mechanism.

Bei der in den F i g. 2 und 3 gezeigten abgeänderten Ausführungsform sind wie zuvor ein innerer, unterer Lenkspindeiteii 22 und ein äußerer, oberer Lenkspindeiteii 23 vorgesehen. Das untere Ende des oberen Lenkspindelteils 23 weist eine öffnung von sechseckigem Querschnitt auf, in die das sechseckige obere Ende des unteren, inneren Lenkspindelteils 22 eingreift, so daß sich die beiden Lenkspindelteile teleskopartig ineinanderschieben lassen. Das untere Ende des unteren Lenkspindelteils 22 wird mit dem Lenkmechanismus des Fahrzeugs verbunden, während das obere Ende des oberen Lenkspindelteils 23 mit einem aul' eine Buchse 25 aufgezogenen Lenkhandrad 24 verbunden ist.In the case of the FIGS. As before, the modified embodiment shown in FIGS. 2 and 3 is an inner, lower one Lenkspindeiteii 22 and an outer, upper Lenkspindeiteii 23 are provided. The bottom of the top Steering spindle part 23 has an opening of hexagonal cross section into which the hexagonal upper end of the lower, inner steering spindle part 22 engages, so that the two steering spindle parts slide telescopically into one another leave. The lower end of the lower steering shaft part 22 is connected to the steering mechanism of the vehicle, while the upper end of the upper steering shaft part 23 with an aul 'a socket 25 raised steering wheel 24 is connected.

Ferner ist wie zuvor ein Hülsenteil 26 vorgesehen, das wellenartige Ausweitungen oder Falten 27 aufweist. Gemäß F i g. 2 ist jedoch zwischen dem Hülsenteil 26 und dem oberen Lenkspindeiteii 23 ein Mantelrohr 28 vorgesehen, das sich über Lager 29 in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise am oberen Lenkspindeiteii 23 abstützt. Das obere Ende des Hülsenteils 26 ist zwischen einem Ring 30 und einem weiteren Rohr 31 befestigt, das seinerseits mit einem ortsfesten Teil 32 verbunden ist, so daß das obere Ende des Hülsenteils 26 festgelegt ist. Das untere Ende des Hülsenteils 26 ist an der Außenfläche des unteren Endes des Mantelrohrs 28 befestigt.Furthermore, as before, a sleeve part 26 is provided which has wave-like expansions or folds 27. According to FIG. 2, however, is a jacket tube between the sleeve part 26 and the upper Lenkspindeiteii 23 28 is provided, which is located on bearings 29 in the form shown in FIG. 2 apparent way on the upper Lenkspindeiteii 23 supports. The upper end of the sleeve part 26 is fastened between a ring 30 and a further tube 31, which in turn is connected to a stationary part 32, so that the upper end of the sleeve part 26 is fixed. The lower end of the sleeve part 26 is on the outer surface of the lower end of the jacket tube 28 attached.

Wenn eine Stoßkraft auf das Lenkhandrad 24 wirkt, so daß der äußere bzw. obere Lenkspindeiteii 23 nach unten bewegt wird, wirkt das untere Ende der Buchse 25 gegen das obere Ende des Mantelrohrs 28, so daß auch dieses nach unten bewegt wird, wobei der gewellte Hülsenteil 26 gestreckt wird. Hierbei werden die wellenförmigen Ausweitungen geöffnet bzw. gestreckt, so daß auf das Lenkrad wirkende Stoßenergie vernichtet wird.When an impact force acts on the steering wheel 24, so that the outer or upper Lenkspindeiteii 23 after is moved down, the lower end of the sleeve 25 acts against the upper end of the jacket tube 28, so that this is also moved downwards, the corrugated sleeve part 26 being stretched. Here are the Wave-shaped expansions opened or stretched, so that the impact energy acting on the steering wheel is destroyed will.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge mit einer teieskopartig ineinander schiebbaren zweiteiligen Lenkspindel und einem diese koaxial umgebenden, plastisch verformbaren, in Umfangsrichtung wellenartige Ausweitungen aufweisenden Hülsenteil, dessen eines Ende mit einem fahrzeug* üsten Teil verbindbar ist und dessen anderem Ende der das Lenkhandrad tragende Lenkspindelteil drehbar, aber axial unverschiebbar zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der wellenförmigen Ausweitungen (18, 27) des Hülsenteils (15, 26) eng benachbart zueinander angeordnet sind und sein dem Lenkhandrad (24) zugewandtes oberes Ende am fahrv.eugtesten Teil (16, 32) zugeordnet ist1. Safety steering column for motor vehicles with a telescopic telescopic two-part steering spindle and a coaxially surrounding, plastically deformable sleeve part with wavelike expansions in the circumferential direction, one end of which with a vehicle * üsten Part can be connected and the other end of which the steering spindle part carrying the steering handwheel is rotatable, but is assigned axially immovable, characterized in that the walls of the wave-shaped expansions (18, 27) of the Sleeve part (15, 26) are arranged closely adjacent to one another and its upper end facing the steering handwheel (24) on the most mobile part (16, 32) is assigned

2. Sicherheitslenksäule nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden des Hülsenteils (15) Lager (17) angeordnet sind, die den oberen Lenkspindelteil (11) drehbar aufnehmen.2. Safety steering column according to claim!, Characterized in that at both ends of the sleeve part (15) bearings (17) are arranged, which the upper Take up the steering spindle part (11) in a rotatable manner.

3. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Hülsenteils (26) an einem den oberen Lenkspindelteil (23) umgebenden Mantelrohr (28) befestigt ist.3. Safety steering column according to claim 1, characterized in that the lower end of the sleeve part (26) on one of the upper steering spindle part (23) surrounding jacket tube (28) is attached.