DE1755379A1

DE1755379A1 - Sicherheitslenksaeule fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1755379A1
Application number: DE19681755379
Authority: DE
Inventors: Ralph Greenland
Original assignee: General Motors Ltd
Current assignee: General Motors Ltd
Priority date: 1967-05-08
Filing date: 1968-05-03
Publication date: 1971-12-23
Also published as: GB1152294A; FR1563420A

Description

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3.5.00

General Motors limited, London SW 1 / England

Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge, bei der eine mit einem teleskopartig verformbaren Glied verbundene Halterung über abscherbare Verbinder mit am Fahrzeugkörper sitzenden Kissen verbunden ist, die durch Plansche gebildete Führungen aufweisen, in denen die Halterung nach Abscheren der Verbinder infolge eines Zusammenstosses des Fahrzeugs verschieblich ist.

Bei Lenkanlagen, bei denen die Lenksäule in einem verhältnismässig steilen Winkel angeordnet ist, wirken die Zusammenstosskrafte nicht in der Längsrichtung der Lenksäule, sondern mehr oder weniger in einem Winkel zu dieser. Die Lenksäule neigt daher,sich um ihre obere Halterung zu biegen, wodurch die volle Ausnutzung der teleskopartig

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erfolgenden Verformung für den Verzehr der Zusammenstosskraft verhindert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diesen Nachteil zu beseitigen, also auch bei steil angeordneter Lenksäule das teleskopartig verformbare Glied voll für den Verzehr der Zusammenstosaenergie auszunutzen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer

W Sicherheitslenksäule der eingangs erwähnten Art dadurch, dass die Kissen geneigt zur Längsmittelachse der Lenksäule angeordnet sind, um die gleitende Bewegung der Halterung in einer zur Längsmittelachse der Lenksäule geneigten Richtung zu erzwingen.

Bei einer JLusführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich das teleskopartig verformbare Glied geneigt zur Mittellängsachse der Lenksäule erstreckt. Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das

. teleskopartig verformbare Glied !Teil eines konzentrisch zur Mittellängsachse der Lenksäule liegenden Mantelrohres ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kissen H-förmigen Querschnitt haben und die Arme des H die flansche bilden und zum Lenkhandrad zu offene Schlitze in der Halterung derart übergreifen, dass die Seitenkanten der Sohlitze als Schienen für die Gleitbewegung der Halterung dienen. Hierbei können zwei Paare von Kissen vorgesehen sein, wobei die Kissen jedes

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Paares symmetrisch zu einer Senkrechten, die littellängsebene der Lenksäule enthaltenden Ebene angeordnet sind₀ Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Paar von Kissen vorgesehen ist, dessen Kissen symmetrisch zu einer Senkrechten, die Mittellängsachse der Lenksäule enthaltenden Ebene liegen, und dass ein Lenker das teleskopartig verformbare Glied mit dem Pahrzeugkörper verbindet und ersteres bei eeiner Verformung führt. Bei einer Sicherheitslenksäule mit einer teleskopartig zusammenschiebbaren Lenkwelle ist ferner vorgesehen, dass das teleskopartig verformbare Glied einen geschwächten Teil enthält, der fortschreitend in Abhängigkeit von dem Zusammenschieben der Lenkwelle verformt wird. Schliesslich ist vorgesehen, dass der untere Lenkwellenteil eine schwenkbare Verbindung aufweist, die eLn Verschwenken der Lenkwelle während der Gleitbewegung der Halterung der Lenksäule gestattet.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen I

Fig. 1 einen Längsschnitt iurch eine Lenksäule nach derErfindung,

Pig. 2 einen vergrösserten Ausschnitt im Bereich der oberen Halterung der Lenksäule gemäss

Pig. I₁

Pig. 3 einen teilweisen Längsschnitt einer abgewandelten Bauform der oberen Halterung der Lenksäule,

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Fig. 4 einen Längsschnitt einer abgewandelten Ausführmngsform,

Fig. 5 ein/ Querschnitt zu Fig. 3,

Fig. 6 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform der Lenksäule,

Fig. 7 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Lenksäule und

" Fig. 8 eitvTeillängsschnitt durch eine abgewan

delte Form des teleskopisch verformbaren Gliedes für Lenksäulen nach den Fig. 6 oder 7.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Lenksäule enthält eine teleskopartig zusammenschiebbare Lenkwelle 10, die aus einem oberen Lenkwellenteil 12 und einem unteren Lenkwellenteil 14 besteht und drehbar über obere und untere Drucklager 16 bzw. 18 in einem teleskopartig verformbaren Mantelrohr 20 gelagert ist. Das freie Ende des oberen Lenkwellenteile 12 enthält axial gerichtete Keile 22 zur Befestigung des nicht dargestellten Lenkhandradee. Das freie Ende des unteren Lenkwellenteils 14 ist mit der Eingangswelle eines Lenkgetriebes 24 verbunden, das über ein übliches nioht dargestelltes Lenkgestänge mit zwei nicht dargestellten vorderen lenkbaren Rädern des Fahrzeugs verbunden ist.

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Im Bereich des Lenkgetriebeβ 24 befindet sich eine Spritzwand 26 des Fahrzeugs, die den Fahrgastraum von dem Motorraum trennt. Eine aus Gummi oder anderem elastomeren Werkstoff bestehende nachgiebige Büchse 28 bildet eine schwenkbare Abstützung zwischen dem unteren Lenkwellenteil 14 und der Spritzwand 26. Durch diese können zusätzlich Unstimmigkeiten in der axialen Ausrichtung der Lenksäule beim Einbau in das Fahrzeug ausgeglichen werden. Ferner wird die Möglichkeit verringert, dass innerhalb der Lenksäule vorgesehene Kunststoffverbindungen durch reibende Bewegungen zerstört werden, die durch Schwingungen bei normalem Betrieb des Fahrzeugs entstehen könnten.

Um das teleskopartige Verformen der Lenksäule zu ermöglichen, sind der obere und der untere Lenkwellenteil 12 und 14 in ihrem sich überlappenden Bereich durch Abscherstifte 30 miteinander verbunden, die durch an Ort und Stelle eingespritzten Kunststoff, beispielsweise einem Acetatkunstharz, gebildet sind. Hierbei sind je zwei einander gegenüberliegende Abscherstifte 30 durch einen Ring aus Kunststoff miteinander verbunden. Damit die lenkkraft von dem oberen zum unteren Lenkwellenteil übertragen werden kann, haben diese Teile im Bereich ihrer Überlappung einen tonnenförmigen Querschnitt, der aus zwei ebenen einander gegenüberliegenden Flächen besteht, die durch zylindrische Teilflachen miteinander verbunden sind.

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Das Mantelrohr 2ü besteht aus einem oberen Teil 32 und einem unteren Teil 34, zwischen denen ein netzförmiger Teil 34 gebildet ist. Der netzförmige Teil besteht aus sich kreuzenden Streifen, die geneigt zur Lenksäulenachse liegen. Diese werden dadurch gebildet, dass ein regelmässiges Muster von rautenförmigen Durchbrechungen in dem Blech gebildet wird, aus dem das Mantelrohr geformt wird. Der Querschnitt des netzförmigen Teils 36 ist kreisförmig, jedoch nicht im Durchmesser über die ganze Länge konstant. Die Umfangsform des netzförmigen Teils ist vielmehr wellenförmig, so dass mehrere nach aussen vorspringende Wulste gebildet sind. Hierdurch wird das gesteuerte telvskopartige Verformen des Mantelrohres ermöglicht, wobei bei einem Zusammenstoss die Zusammenstossenergie in dem netzförmigen Teil verzehrt wird.

Der untere Lenkwellanteil 14 ist nahe dem unteren Drucklager 18 von einer Klemme 38 umgeben, die als Gegenlage für das Mantelrohr 20 dient, wenn nach unten wirkende Kräfte auf dieses einwirken. Diese Klemme kann auch dazu benutzt werden, um die Lenkwelle einzustellen, so dass axiales Spiel aufgenommen wird, ferner schützt sie auch benachbarte Teile der Lenkwelle vor Zerstörung.

Bei einer abgewandelten Bauart kann diese Klemme fortgelassen werden und das untere Lager kann als durchgehende Büchse ausgebildet sein, die mit der Spritzwand oder dem

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lenkgetriebe selbst zusammenarbeitet, um ein Drucklager zu bilden, das zugleich nach unten gerichtete Kräfte auf das Mantelrohr aufnimmt.

Die Lenksäule enthält ferner eine obere Halterung, die nachgeben kann und im einzelnen in Pig. 2 dargestellt ist.

Im einzelnen ist eine Halterung 4υ starr mit dem oberen Teil 32 des Mantelrohres verbunden und losnehmbar mit einer Stütze 42 verbunden, die ein Teil des Pahrzeugkörpers ist, der sich am rückwärtigen Ende des Motorraumes befindet. Diese Verbindung erfolgt über Gleitführungen enthaltende Kissen 44- und 46, die mit dem Pahrzeugkörper 42 verschraubt oder in anderer Weise verbunden sind.

Jedes Kissen hat H-förmigen Querschnitt, wobei die Arme des H die Seiten eines zugeordneten Schlitzes in der Halterung 40 übergreifen, so dass die Seiten jedes Schlitze-s als Schiene für die Halterung dienen. Um eine Bewegung der Lenksäule zum Fahrzeugkörper 42 unter normalen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs zu verhindern, d.h. solange lediglich normale in Längsrichtung wirkende Kräfte auf den oberen Mantelrohrteil übertragen werden, hat jedes Kissen eine zerstörbare Verbindung in Form von Abscheretiften, die aus an Ort und Stelle eingespritztem Kunststoff bestehen und die Halterung 40,die Kissen 44 und 46 und den Fahrzeugkörper 42 miteinander verbinden.

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Da die Lenksäule in dem !Fahrzeug mit einem verhältniemässig steilen Winkel eingebaut ist, wirken aus einem Zusammenstoss des Fahrzeugs herrührende Kräfte nicht in Längsrichtung der Lenksäule, sondern üben eine beachtliche radiale Komponente aus. Um das teleskopartige Verformen im Falle eines Zusammenstossee roll auszunutzen, ist die obere Fläche der Halterung 40, in der sich die Schlitze befinden, geneigt zur Längsachse der Lenksäule angeordnet,

" so dass beim Lösen der Halterung vom Fahrzeugkörper die anschlieseende Führung in den Kissen die Bewegung des oberen Mantelrohrteils 32 in einer zur Längsachse der Lenksäule [biegenden Riohtung erzwingt.

Die Buchst 28 aus elastomerem Werkstoff am unteren Ende der Lenksäule gestattet ein Ausweionen, so dass die Lenksäule um ihr unteres Ende sich verschwenken kann·

Die Schlitze in dtr Halterung 40 sind auf der dem Lenkhandrad zu liegenden Seite offen, während sie in

^ der entgegengesetzten Riohtung geschlossen sind. Werden Z_asammenstosskräfte auf den oberen Lenkwellenteil nach unten ausgeübt, wenn beispielsweise der Fahrer gegen das Lenkhandrad geworfen wird, so werden die abscherbaren Verbindungen in der oberen Halterung zerstört, so dass die Halterung sich in Bezug zum Fahrzeugkörper 42 verschieben kann« Hierdurch ist die teleskopartige Verformung des Mantelrohres unter Verzehr der Zusammenstoseenergie in dem netzförmigen

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Teil 36 des Mantelrohres möglich, wobei die Gegenkraft durch das Lenkgetriebe oder die Spritzwand aufgenommen wird. Treten Zusammenstosskräfte von dem Lenkgetriebe nach aufwärts gerichtet auf, so kann ein teleskopartiges Verformen des Mantelrohres im netzförmigen Teil 36 trotzdem eintreten. Die in dieser Richtung geschlossenen Enden der Schlitze in der Halterung 40 verhindern aber eine wesentliche Aufwärtsbewegung der oberen Halterung und damit eine Bewegung des Lenkhandrades gegen den fahrer. In diesem PaIIe wirkt der Fahrzeugkörper 42 als Segenlager, wobei ein abgestufter Teil 48 der Halterung 40 gegen einen entsprechenden Teil des Fahrzeugkörpers 42 zur Anlage kommt. Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung wird die Zusammenstossenergie in vollem Masse von dem teleskopartig verformbaren Teil des Mantelrohres aufgenommen, wenn die Zusammenstosskraft nach unten wirkt, indem beispielsweise der Fahrer nach vorn gegen das Lenkhandrad geworfen wird, obwohl diese Zusammenstosskraft nicht genau in Längsrichtung der Lenksäule, sondern geneigt zu dieser ausgeübt wird. Die Wirkung der Seitenkanten der Schlitze in der Halterung 40, mit der diese in den Kissen gleitet, bedingt eine Umlenkung der ursprünglich schräg gerichteten Zusammenstosskräfte, so dass beim Freiwerden der Halterung von den Kissen die restliche Zusammenstosskraft im wesentlichen in Längsrichtung der Lenksäule wirkt.

109852/0467 " ¹⁰ "

Sie In den PIg. 1 und 2 dargestellte Bauform kann dadurch abgewandelt werden, dass das vorn liegende Paar von Kissen 46 durch einen Lenker 50 ersetzt wird, der in den Fig. 3 und 5 dargestellt ist. Dieser iat gelenkig mit einer Schelle 51 verbunden, die an dem oberen Teil 32 des Mantelrohres 2u befestigt ist. Das andere Ende des Lenkers 50 ist mit dem Pahrzeugkörper verbunden· Beim teleskopartigen Verformen des netzförmigen Teils des Mantelrohres ergibt der Lenker 50 eine PUhrung zusätzlich zu der Führung in den dem Lenkhandrad zugewandten Kissen 44· Das in flg. 4 dargestellte teleskopartlg zusammenschiebbare Teil 49 ist ein Gangsohalthebel·

Die in Pig. 6 dargestellte Ausführungsform ist In vielen Teilen der Ausführungsform nach Pig· I ähnlich, so dass für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Bei dieser Ausführungeform ist jedoch kein Mantelrohr vorgesehen. Stattdessen ist ein teleskopartig verformbares Glied 52 verwendet, dessen weitaus grösserer Teil die teleskopartig ineinanderschiebbare Lenkwelle 10 nicht koaxial angibt, sondern sich in einer zur Längsachse der Lenkwelle geneigten Richtung erstreokt. Vorzugsweise erstreckt sich das teleskopartig verformbare Glied 52 in horizontaler Richtung. Das eine Ende 54 des teleskopartlg verformbaren Gliedes 52 ist etwas versetzt und umgibt den oberen Teil der teleskopartig ineinandersohlebbaren Lenkwelle 10 koaxial.

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In diesem Bereich ist ein die Lenkwelle abstützendes nicht dargestelltes Drucklager angeordnet, das dem Drucklager 16 der Bauform nach Fig. 1 entspricht. Das andere Ende des teleskopartig verformbaren Gliedes 52 stützt sich gegen den oberen Teil der Spritzwand 26 des Fahrzeugs ab. Das teleskopartig verformbare G-lied 52 hat eine geschlitzte Halterung 4-0, die über zwei Paare von Kissen 44 und 46 mit dem Fahrzeugkörper 42 verbunden sind, ähnlich wie dies bei der Bauform nach Flg. 1 der Fall ist. Bei der Bauform nach Fig. 6 enthält die teleskopartig ineinanderschiebbare Lenkwelle 10 ein oberes Universalgelenk 56 und ein unteres Universalgelenk 58.

Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der gemäss Fig. 6 lediglich dadurch, dass das obere Universalgelenk 56 der teleskopartig ineinander schiebbaren Lenkwelle 10 in Fortfall kommt und stattdessen ein Anlenkzapfen 60 zwischen dem Endteil 54 des teleskopartig verformbaren Gliedes 52 und dem die Halterung 40 tragenden Teil vorgesehen ist. Dieser ist in gleicher Weise über Kissen 44 und 46 mit dem Fahrzeugkörper 42 verbunden.

Fig. 8 zeigt eine abgewandelte Form eines teleskopartig verformbaren Gliedes 62, das kürzer als das in den Fig. 6 und 7 dargestellte verformbare Glied 52 ist und daher für Fahrzeuge geeignet ist, bei denen nur ein kurzer Abstand zwischen dem oberen Teil der Spritzwand und dem

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Fahrzeugkörper 42 im Bereich der Halterung 40 zur Verfügung steht.

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Claims

- 13 Patentansprüche :

1. Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge, bei der eine mit einem teleskopartig verformbaren Glied verbundene Halterung über abscherbare Verbinder mit am !Fahrzeugkörper sitzenden Kissen verbunden ist, die durch Plansche gebildete !Führungen aufweisen, in denen die Halterung nach Abscheren der Verbinder infolge eines Zusammenstosses des fahrzeuge verschieblich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kissen (44,46) geneigt zur längsmittelachse der Lenksäule angeordnet siind, um die gleitende Bewegung der Halterung (40) in einer zur längsmittelachse der lenksäule geneigten Richtung zu erzwingen.

2. Sicherheitslenkeäule nach Anspruoh 1,

dadurch gekennzeichnet, dass sich das teleskopartig verformbare Glied (52) geneigt zur Mittellängsachse der lenksäule erstreckt (Pig. 6 und 7).

3. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass das teleskopartig verformbare Glied (52) Teil eines konzentrisch zur Mittellängsachse der lenksäule liegenden Mantelrohres (20) ist.

4· Sicherheitelenksäule nach einem der

Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kiesen (44 und 46) H-förmigen Querschnitt haben und die Arme des H

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die Plansche bilden und zum Leukhandrad zu offene Schlitze in der Halterung (40) derart übergreifen, dass die Seitenkanten der Schlitze als Sohienen für die Gleitbewegung der Halterung dienen.

5. Sioherheitslenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 4t dadurch gekennzeichnet, dass zwei Paare von Kissen (44 und 46) vorgesehen sind und die Kissen jedes Paares

. symmetrisch zu einer Senkrechten, die Mittellängsachse der lenksäule enthaltenden Ebene angeordnet sind.

6. Sicherheitelenkeäule naoh einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass ein Paar von Kissen (44) vorgesehen ist, dessen Kissen symmetrisch zu einer Senkrechten, die Mittellängsachse der Lenksäule enthaltenden L-i-ae liegen und dass ein Lenker (50) das teleskopartig verformbare Glied mit dem iahrzeugkörper (42) verbindet und ersteres bei seiner Verformung führt.

7· Sicherheitslenksäule naoh einem der Ansprüche ί 1 bis 6_T mit einer teleskopartig zusammenschiebbaren Lenkvelle, daduroh gekennzeichnet, dass das teleskopartig verformbare Glied (10,52) einen geschwächten Teil (36) enthält, der fortschreitend in Abhängigkeit von dem Zusammenschieben der Lenkwelle (10) verformt wird.

8. Sicherheitslenksäule naoh einem der Ansprüche 1 bis 7, daduroh gekennzeichnet, dass der untere Lenkwellenteil (14) eine schwenkbare Verbindung (58) aufweist, die ein Tersohwenken der Lenkwelle während der Gleitbewegung der Halterung (40) gestattet.

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