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"Lenkstock für Kraftfahrzeuge n Für diese Anmeldung wird die Priorität
der Anmeldung Ser.-No. 691 409 vom 18. Dezember 1967 in den Vereinigten Staaten
von Nordaterika beansprucht.
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Kurzbesohreibung Die Erfindung betrifft einen Lenkstock für ein Kraftfahrzeug
mit einer aus zwei Teilen bestehenden Lenkwelle, deren eines Ende mit dem Lenkgetriebe
und deren anderes Ende mit dem Lenkrad verbunden ist. Die zwei Wellenteile sind
über eine flexible Kupplung miteinander und Jeder Wellenteil ist mit dem zugeordneten
Kupplungsteil über ein zerbrechliches Glied verbunden. Wird das Lenkgetriebe durch
einen Frontalstoß nach rückwärts gedrückt, dann zerbrechen die zerbrechlichen Glieder,
wodurch die Verbindung zwischen den beiden Wellenteilen gelöst und dadurch verhindert
wird, daß der obere Wellenteil zum Fahrer des Kraftfahrzeuges hin gedrückt wird.
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Hauptbeschreibung Die Erfindung betrifft die AusbiLdung eines Lenkstockes
für Kraftfahrzeuge, bei welchem die Lenkwelle im Falle eines Frontalstoßes zusammenklappt
und dadurch verhindert wird, daß sie sich in den Fahrgast hinein verschiebt. Zusammendrückbare
Lenkwellen dieser Art sind bekannt. Im allgemeinen kommen teleskopische LenksäuLen
zur Verwendung, die jedoch nur eine begrenzte axiale Deformation zulassen, wenn
das Fahrzeug beispielsweise mit einem anderen Kraftfahrzeug frontal zusammenstößt,
Da nun in einzelnen Ausführungsformen von Kraftfahrzeugen das Lenkgetriebe vor den
Vorderrädern angeordnet ist, muß dafür Vorsorge getroffen sein, daß sich die Lenkwelle
bei einem Frontalzusammenstoß in der Größenordnung zwischen 30 und 60 cm zusammendrücken
läßt. Ist eine solche Möglichkeit nicht geschaffen, dann besteht die Gefahr, daß
die Lenkwelle in den Fahrgastraum hineingedrückt wird und den Fahrer des Fahrzeuges
bei einem Unfall verletzt.
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Erfindungsgemäß soll ein Lenkstock geschaffen werden, welcher bei
einem Frontalstoß ein axiales Verschieben der Lenkwelle zuläßt, ohne daß dabei diese
in den Fahrgastraum hin eingedrückt wird und bei einem Zusammenstoß den Fahrer des
Fahrzeuges verletzen könnte.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Kraftfahrzeug
ein Lenkstock mit einer zweiteiligen Lenkwelle verwendet wird. Der obere Lenkwellenteil
ist mit dem Lenkrad und der untere Teil ist mit dem Lenkgetriebe verbunden. Die
beiden Wellenteile sind über eine flexible Kupplung miteinander verbunden. Jeder
Wellenteil ist mit dem zugeordneten Kupplungsteil über ein zerbrechliches Glied
verbunden und weist darüber hinaus eine schräge Endfläche auf. Die Kupplung ist
vor der Feuerwand des Fahrzeuges angeordnet.
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Ist das Fahrzeug in einen Frontalzusammenstoß verwickelt, bei welchem
so beträchtliche Kräfte am Fahrzeug auftreten, daß das Lenkgetriebe nach rückwärts
gedrückt wird, dann wird dadurch auf die beiden Wellenteile eine axiale Druckkraft
ausgeübt. Übersteigt diese Druckkraft einen bestimmten Minimalwert, dann werden
die zerbrechlichen Glieder brechen, die beiden Teile der Lenkwelle werden also von
der Kupplung gelöst. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Lenkstockes schafft die
Möglichkeit, daß das Lenkgetriebe nach rückwärts gedrückt wird, ohne daß dabei auf
den oberen Teil der Lenkwelle eine solche axiale Druckkraft ausgeübt wird, welche
das Lenkrad und die Lenkwelle in den Fahrgasraum hineindrücken könnte. Die schrägen
Stirnflächen der beiden Wellenteile bewirken ein radiales Versetzen derselben im
Falle einer axialen Bewegung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung in einer bevorzugten
Ausführungsform näher beschrieben, auf welche die Erfindung allerdings nicht eingeschränkt
wird, der Erfindungsgedanke geht vielmehr hervor aus dem Umfang der Beschreibung
und des Anspruchbegehrens in der Gesamt heit. Es zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht,
teilweise im Schnitt, eines Kraftfahrzeuges mit dem erfindungsgemäßen Lenkstock,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Seitenansicht mit den einzelnen Teilen des
Lenkstockes in dessen durch einen Frontalstoß bewirkter zusammengedrückter Lage,
Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht der Lenkwelle und der die beiden
Lenkwelle lenteile miteinander verbindenden flexiblen Kupplung, Fig. 4 eine Draufsicht
auf die Lenkwelle gemäß Fig. 3 in Richtung des Pfeiles A, Fig. 5 einen Schnitt nach
der Linie 5-5 der Fig. 3, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 3, Fig.
7 eine Seitenansicht eines zur Verwendung kommenden Kupplungsteiles, Fig. 8 eine
Stirnansicht des Kupplungsteiles nach Fig. 7 nach der Linie 8-8 der Fig. 7,
Fig.
9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 7, Fig. 10 eine Seitenansicht des anderen
zur Verwendung kommenden Kupplungsteiles, Fig, 11 eine Stirnansicht des Kupplungsteiles
gemäß Fig. 10 nach der Linie 11-11 der Fig. 10, und Fig. 12 einen Schnitt nach der
Linie 12-12 der Fig. 11.
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In Fig. 1 ist in strichpunktierten Linien 10 ein Teil des Fahrseugaufbaues
dargestellt. Der Fahrzeugaufbau ist auf einem Rahmen 12 befestigt, welcher die Räder
14 trägt. Mit 18 ist eine Lenksäule bezeichnet, welche mit der Instrumententafel
20 am oberen Ende und mit der Feuerwand 22 am unteren Ende verbunden ist. Die Lenksäule
18 lagert eine Drehwelle 24 drehbar. Am oberen Ende dieser Lenkwelle 24 ist das
Lenkrad 26 so festgelegt, daß es in Reichweite des Fahrers 27 liegt. Das untere
Ende der Lenkwelle 24 ist an einem Lenkgetriebe 28 angelenkt. Dieses Getriebe 28
ist am Rahmen 12 befestigt, und ihm zugeordnet sind die Lenker für die Vorderräder
14.
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Die Lenkwelle 24 umfaßt erfindungsgemäß drei Hauptteile, nämlich einen
oberen Wellenteil 30, einen unteren Wellenteil 32 und eine flexible Kupplung 34,
welche diese beiden Wellenteile 30 und 32 miteinander verbindet. Der untere Wellenteil
32 ist mit dem Lenkgetriebe 28 und der Kupplung 34 und der
obere
Wellenteil 30 ist dem Lenkrad 26 und gleichfalls mit der Kupplung 34 verbunden.
Die flexible Kupplung 34 hat gleichfalls drei Haupt teile, nämlich ein oberes Kupplungselement
36, ein unteres Kupplungselement 38 und einen zwischenliegenden flexiblen Teil 40.
Dieser flexible Teil 40 weist in der Regel die Form einer Scheibe auf, er ist aus
Gummi gegossen und mit einer inneren Gewebeverstärkung versehen.
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In den Figuren 7, 8 und 9 ist der obere Kupplungsteil 36 dargestellt.
Dieser Kupplungsteil umfaßt eine Hülse 42 mit einem vier Flächen aufweisenden Hohlraum
44. Drei seitliche Wandflächen dieses Hohlraumes 44 sind im Querschnitt im wesentlichen
U-förmig und die Stirnwand 46 ist als Schrägfläche ausgebildet, wie dies insbesondere
Figur 9 zeigt Der Hohlraum 44 ist einseitig offen, wie dies insbesondere Figur 8
zeigt. Seitlich der Hülse 42 erstrecken sich zwei Verbindungsarme 48 und 50 in entgegengesetzter
Richtung, Jeder dieser Arme 48 und 50 ist mit einer Bohrung 52 bzw. 54 zur Aufnahme
von Bolzen 56 bzw. 58 versehen, mittels wochen die Verbindung mit dem zwischenliegenden
flexiblen Teil 40 vorgenommen wird. Unter den Kopf der Bolzen g6 und 58 sind Unterlagscheiben
57 bzw. 59 gelegt, welche in Wirkverbindung mit dem Teil 40 gehalten sind. Rechtwinklig
bezüglich der Verbindungsarme 48 und 50 erstrecken sich Arme 60 und 62 von der Hülse
42 nach außen, diese Årme 60 und 62 sind mit einer
Schlitzöffnung
64 bzw. 66 versehen, auf deren Funktion später noch eingegangen wird.
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Der untere Kupplungsteil 38 der flexiblen Kupplung 34 ist in den Figuren
10, 11 und 12 dargestellt. Dieser Teil 38 umfaßt eine Hülse 68, die in ihrer Ausbildung
im wesentlichen der Hülse 42 des Kupplungsteiles 36 entspricht. Diese Hülse 68 ist
mit einem drei seitliche Windflächen und eine schräge Stirnwand 72 aufweisenden
Hohlraum versehen. Die drei seitlichen Wände sind im Querschnitt U-förmig und öffnen
zur einen Seite hin. Dies ist insbesondere aus Figur 11 erkennbar.
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Der Kupplungsteil 38 trägt zwei Verbindungsarme 74 und 76, welche
im wesentlichen den Armen 48 und 50 des Kupplungsteiles 36 entsprechen. Auch die
Arme 74 und 76 sind mit Bohrungen 78 und 80 versehen, durch welche hindurch sich
Nieten 82 und 84 erstrecken. Diese Nieten 82, 84 weisen einen Schaft, wie den Schaft
86 des Niets 84, auf, welcher sich durch den flexiblen Teil 40 hindurch erstreckt
und die zugeordnete Schlitzöffnung 64 bzw. 66 des Kupplungsteiles 36 durchdringt.
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Die Nieten 82 und 84 befestigen den flexiblen Teil 40 an den Armen
74 und 76. Unter die Köpfe der Nieten 82 und 84 sind Unterlagscheiben 83 und 85
gelegt, welche mit dem Teil 40 in Wirkverbindung gehalten sind.
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Der untere Wellenteil 32 ist mit seinem oberen Ende 92 in den Hohlraum
70 des Kupplungsteils 38 eingesetzt. Das Ende
92 dieses Wellenteils
ist mit einer Schrägfläche 90 versehen, welche in ihrer Neigung der Neigung der
Endwand 72 des Hohlraumes 70 entspricht. Das Wellenende 92 ist mit geschliffenen,
ebenen Flächen versehen, welche an den seitlichen Wandflächen des Hohlraumes 70
anliegen. In die seitlichen Wände des Hohlraumes 70 ist Je eine Öffnung 94 bzw.
96 gebohrt, diese Bohrungen fluchten miteinander und mit einer Bohrung 98 im Wellenende
92 des Wellenteiles 32. Diese Bohrungen 94, 96 und 98 durchdringt ein Abscherbolzen
100, welcher den Kupplungsteil 38 der Kupplung 34 gegenüber dem Wellenteil 32 festlegt.
Der Abscherbolzen 100 kann aus Metall oder aus Kunststoff hergestellt sein, ist
er aus Kunststoff hergestellt, dann wird er in die miteinander fluchtenden Bohrungen
eingespritzt, wobei gleichzeitig irgendwelche Leerräume zwischen dem Wellenende
und dem Hohlraum 70 mit diesem Kunststoff ausgefüllt werden. Durch ein solches Einspritzen
von Kunststoff wird Jegliche relative Bewegung zwischen den einzelnen Teilen wirksam
verhindert und dadurch auch Jegliche Geräuschentwicklung und Vibration.
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Der obere Wellenteil 30 wird mit dem Kupplungsteil 36 der Kupplung
34 verbunden. Die Verbindung dieses Wellenteiles 30 mit dem Kupplungselement 36
wird in analoger Art und Weise wie die Verbindung zwischen dem Ende 92 des Wellenteils
32 und dem Kupplungsteil 38 vorgenommen. Das Ende 102 des Wellenteiles 30 ist gleichfalls
mit einer schrägverlaufenden
Stirnfläche versehen und mit ebenen
Seitenflächen, um dadurch in den Hohlraum 44 eingepaßt werden zu können. Ein Abscherbolzen
104 legt den Kupplungsteil 36 gegenüber dem Wellenteil 30 fest. Auch dieser Abscherbolzen
104 kann aus Metall oder aus Kunststoff hergestellt sein, ist er aus Kunststoff
hergestellt, dann wird er, wie vorbeschrieben, in die miteinander fluchtenden Bohrungen
der Hülse 42 und des Wellenendes 102 eingespritzt. Die Schrägfläche des Wellenteils
30 entspricht der Schrägfläche 46 des Hohlraumes 44.
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Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die erfindungsgemäße
Lenkwelle einen oberen Wellenteil 30 umfaßt, mit welchem ein flexibler Kupplungsteil
36 verbunden ist, welcher seinerseits mit einem flexiblen Teil 40 verbunden ist.
Der flexible Teil 40 ist mit dem Kupplungsteil 38 verbunden, und dieser Kupplungsteil
ist wiederum mit dem unteren Lenkwellenteil 32 verbunden. Die Wellenteile 30 und
32 sind also huber die flexible Kupplung 34 treibend miteinander verbunden, und
zwar zwischen dem Lenkrad 26 und dem Lenkgetriebe 28. Der zwischenliegende flexible
Teil 4o ist zwischen den Wellenteilen 30 und 32 angeordnet, um eine Geräuschentwicklung
und eine Vibration von dem Lenkgetriebe zu dem Lenkrad hin zu verhindern. Der flexible
Teil 40 erlaubt darüber hinaus ein Ausgleichen geringer axialer Verschb bungen zwischen
den Lenkwellenteilen 30 und 32, die sich infolge zulässiger Herstellung-toleranzen
einstellen können.
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Der Schaft der Nieten 82 und 84 ist in Wirkverbindung gehalten mit
den Kanten der Schlitzöffnungen 66 bzw. 64, und zwar dannt wenn auf die Kupplung
34 ein großes Drehmoment ausgeübt wird. Mittels der gewählten Anordnung ist eine
unmittelbare, mechanische Treibverbindung geschaffen, welche das Drehmoment begrenzt,
das durch den flexiblen Teil 40 übernommen wird.
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Ist das Fahrzeug gemäß Figur 1 in einen Frontalzusammenstoß veiwickelt,
dann würde dies ein Zusammendrücken des Rahmens 12 bewirken, wie dies in Figur 2
veranschaulicht ist. Ist der Frontalzusammenstoß so stark, daß der Rahmen 12 verbogen
wird, dann wird dadurch das Lenkgetriebe 28, welches an dem Rahmen befestigt ist,
nach rückwärts gedrückt. Dies bewirkt, daß eine axiale Druckkraft auf die Lenkwelle
24 ausgeübt wird, diese axiale Druckkraft versucht die Lenkwelle in den Fahrgastraum
hineinzudrücken. Übersteigt diese Axialkraft einen zulässigen Wert, dann werden
dadurch die Abscherbolzen 100 und 104 der Kupplung 34 zum Brechen gebracht. In einem
solchen Falle kommen dann die schrägen Stirnflächen der Wellenteile 30 und 32 in
Wirkverbindung mit den schrägen Endwänden 46 und 72 der Kupplungsteile 36 und 38.
Dies bewirkt ein radiales Versetzen der Wellenenden in Verbindung mit deren axialer
Relativbewegung. Im äußersten Falle wird die Verbindung zwischen den Wellenteilen
30 und 32 und den zugeordneten Kupplungsteilen der flexiblen Kupplung 34 geibst,
was
zur Folge hat, daß durch das zurückweichende Lenkgetriebe 28 auf den oberen Wellenteil
30 eine axiale Druckkraft über den unteren Wellenteil 32 nicht mehr ausgeübt werden
kann.
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Mit 106 ist in Figur 3 ein am oberen Ende des Wellenteiles 30 durch
Schweißen festgelegter Reaktionsring bezeichnet, welcher mit einem feststehenden
Teil der Lenksäule 18 in Wirkverbindung bringbar ist. Der Reaktionsring 106 verhindert,
daß der Wellenteil 30 nach rückwärts gedrückt wird.