DE1950062A1

DE1950062A1 - Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE1950062A1
Application number: DE19691950062
Authority: DE
Inventors: Tadataka Narumi; Masanao Shiomi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1968-10-05
Filing date: 1969-10-03
Publication date: 1970-04-09
Also published as: DE1950062C3; DE1950062B2; JPS491413B1; US3597994A; GB1279425A

Description

Lenkvorrichtung

Diese Erfindung "bezieht sieh auf lenk aggre gate der Fahrzeuge und insbesondere auf ein Lenkaggregat mit einem kombinierten Energieaufnähmeteil, wobei das Aggregat sich teleskopartig bewegen kann, wenn das Aggregat mit einer vorbestimmten, axial gerichteten Belastung beaufschlagt wird,

-Die neuzeitliche Erhöhung der Geschwindigkeit und der PS-Zahl moderner Personenkraftfahrzeuge hat die soziale Bedeutung des Schutzes des Autos und seiner InBaB-* sen bei unbeabsichtigten Zusammenstößen, dia des Öftaren bei dem Fahrer und anderen Insassen des Fahrzeuges erheb** liohe Verletzungen verursachen, unterstrichen.

In erster Linie richtet sich die vorliegend· Erfin«· dung auf das Lösen dieses Probleme, indem eine Lankvor«· richtung im Auto vorgesehen wird, die einen Energie aufnehmenden Teil umsehliesst, um ein Verletzen des Fahrers auszuschliessen.

Zur Zeit sind die meisten LenkvorriohtuBgan se kon» struiert, dass weder die Lenkwelle, die das Steuerrad trägt, noch, die Hauptsäule, die die Welle drehbar lagert, imstande sind, axial sich auszustrecken oder sioh gu~ rückzuziehen. Bei dieser Konstruktion sind infolge der Massenkräfte und der Geschwindigkeit des Fahrzeugea bei einem zufälligen Zusammenstoße der Fahrer meist nach vorn geschleudert und seine Brust gegen das Lenkrad gaschlagen worden, was oft zu einer tödlichen Variatzung führt,

In jüngster Zeit sind Lenkradaggregate entwickelt worden, die teleskopartig ausgebildete" Abschnitte umschliessen, üb ein Zurückziehen der Lenkwelle in axialer Richtung zu ermöglichen und einen Seil der Gewalt des Zusamraenstosses gegen die Brust des Fahrers aufannehmen» Zwar sind einige solcher Vorrichtungen vertrieben worden,' sie sind aber mit verschiedenen Mängeln und Nachteilen behaftet, z.B. mit Bezug auf die physikalischen !Eigenschaften des Energieaufnahmeteiles, seine Befestigung und seine Wirkungsweise,

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Aufgabe der ErfindungTst es, eine verbeeserte !lenkvorrichtung, die die oben kurz geschilderten Mängel "bekannter Einrichtungen "überwindet und die Fahr sicher·* he it der mit dem erfindungsgemässen Bauteil ausge statt®«» ten Kraftfahrzeuge erhöht/ vorzusehen. Ein. weiteres . Ziel ist es_t ein neuartiges, hervorragende Leistungseigensohaften aufweisendes Energieaufnahmeglied zu schaffen, das für ein Hochstmass an Fahrsieherheit eargt. Ein nooh weiteres Ziel ist es, für ein äusserst wirksames Zusammenarbeiten zwischen dem Energieaufnahmeglied und anderen Bauteilen des Fahrzeuges zu sorgen.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Lenkradaggregat mit einer ausatreckbaren lenkwelle, deren oberes Ende.mit dem lenkrad und deren unteres Ende mit dem Getriebekasten verbunden ist. Eine teleskopartige, rohrförmige lenksäule ist mit der lenkwelle einstückig verbunden und kann sich axial zusammen mit der Welle bewegen. Ein Energie aufnehmendes Glied ist unter einem Winkel zur Lenkwellenachse zwischen dem Fahrgestell und der rohrförmigen Lenksäule angeordnet. Dies Energieaufnahmeglied kann in einer Richtung sieh plastisch verformen, während es in der ©ntgegeagesetsten Richtung starr iatj es ist so angeordnetj dass seine Verformung bei einer Rüokzuge» bewegung nach unten der.Lenkwelle stattfindet·

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind άβ^ folgenden Besehreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine abgebrochene Seitenansicht, teilweise iss Schnitt, bei einer mit einem erfindungsgemässen Energieaufnahmeglied ausgestatteten Lenkvorrichtungι

Fig. 2 einen Querschnitt auf der Schnittlinie F-F gemäss Fig. 1?

Fig. 3 eine Draufsicht in vergrößertem Masatsb des Energieaufnahmegliedes Gemäss Fig. 1 mit seiner Befestigung und zwar im normalen Zustand des Gliedes vor der Energieaufnahme?

Fig. 4 eine Braufeicht des Energienufnahmegliedea nmoh der Energieaufnahme!

Fig. 5 einen Querschnitt geiuäss der Schnittlinie 8-§ gemäse Fig. 4- der Eonsolbefestigung der Lenkvorrichtung

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und des Energieauf nahinegxiedes ; I J b U ü D A

Pig. 6 eine sehematisehe Ansicht, wobei der richtige Befestigungswinkel des Energieaufnahmegliedes gezeigt wird;

Fig. 7 ein Schema der an verschiedenen Stellen geffiäss Pig. 6 wirksamen Kraftverhältnisse}

Pig. 8 und 9 weitere Ausführungen der Konsolbefestigung, wobei Fig. 8 eine Draufsicht gemäss Fig. 3 darstellt und Pig. 9 einen Querschnitt auf der Schnittlinie H-H der Pig. 8;

Fig 10 und 11 Perspektive Ansichten weiterer Ausführungsf crre*· *ps r-ier^ieaufnah^esliedes; und

Fig. 12 u.id 13 die Befestigung einer Lenkvorrichtung mit einem Eneräieaufnahneglied gemäss Fig. 11; wobei "¹⁷IfT. 12 das Aggregat vor der Aufnahme von Energie von der ;^:eite darrteilt und Fig. 1? dasselbe Glied von der Seite her nach Aufnahme der Energie eines Zusammenstoß— ses darstellt.

V/ie in den Zeichnungen dargestellt wird, umfasst eine Lenkvorrichtung A gebiss'der-Erfindung, eine teleskopartige lenkwelle, die aus unteren 5a und oberen 5b Partien besteht, die koaxial von einer teleskopartigen, rohrförmigen lenksäule umgeben sind. Die Welle kann sich in der Säule drehen. Kit diesen Teilen zusammengebaut ist ein neuartiges Energieaufnahmeglied und Stützglied vorgesehen, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen B bezeichnet sind. Die Lenkvorrichtung ist in einem Pkw

dargestellt, der übliche Bauteile wie z.B. einen Getriebekasten C, ein Lenkrad D und ein Fahrgestell E besitzt. Eine Brandschutzwand trennt den Motorraum von dem Fahrerraum ab, und diese Wandung umfasst einen unteren Teil bzw. Pussplatte 1 und das Armaturenbrett 2. Der Getriebekasten 0 wird durch an sich bekannte, nicht näher dargestellte "it.tel· am Fahrgestell "befestigt. Der Oberteil 5a der Lenkwelle ist mit dem Lenkrad D, der Unterteil 5Ή mit dem Getriebekasten C über ein an sich bekanntes biegsames Gelenk 3 verbunden, wodurch das Drehmoment des Lenkrades an den Getriebekasten weitergeleitet wird. Der Unterteil der Lenkwelle 5b erstreckt sich durch einen Ring 4 mit niedriger Reibung, die sich um eine öffnung in der Pussplatte 1 erstreckt, während der Oberteil 5a

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mit dem Armaturenbrett 2 mittels eines weiteren unten zu la e schreib enden .Energieaufnahinegliedes B verbunden -..-_-. wird. Die rohrförmige Lenksäule 6 umfasst zwei teles- kopartig ausgebildete Teile 6a und 6b, die die entsprechenden, teleskopartig ausgebildeten Partien 5a und 5b der Welle umgeben.

Der Oberteil 5a der Iienkwelle- ist als Stab bzw. Stange ausgebildet, während der zu ihm koaxiale Unterteil 5b die Form eines zylindrischen Rohres aufweist. Das untere Ende der Partie 5a erstreckt sich teleskopartig in den oberen Endteil der Partie .5b-hinein und kann sieh hin und her axial bewegen,- wahrend eine relative Drehbewegung begrenzt wird, damit beim Lenken das Drehmoment übertragen wird. Einzelheiten dieser Konstruktion sind der Fig. 2 zu entnehmen. Das Glied 5a besitzt einen kreisförmigen Querschnitt mit abgeflachten diametral gegenüberliegenden Abschnitten, die parallel flache Seiten darstellen. Das zylindrisch ausgebildete Glied 5b ist dementsprechend abgeflacht, um das Glied 5a mit ". einem engen Pass so aufzunehmen, dass die zwei Glieder 5a und 5b eine teleskopartige axiale Gleitbewegung ausführen können. Sie sind aber drehfest miteinander verbunden. Während der Herstellung wird Kunststoffmasse durch ein in dem unteren Glied 5b vorgesehenes Loch 5c zwischen die zusammenwirkenden Oberflächen der Glieder 5a und 5b gespritzt, um den Zwischenraum zwischen den beiden Gliedern beim Lenken auszufüllen.

Das obere Ende der Lenkwelle 5 ist mit dem Lenkrad D verbunden und wird in gegen axiale Verschiebung durch C-Ringe 9 und 10 ,abgesicherten Kugellagern 8 gelagert. Die äusseren Laufringe der Kugellager 8 sind an dem · oberen Glied 6a der Lenksäule befestigt. Der Eintritt von Schmutz, Wasser, Staub usw. durch das untere Ende des Gliedes 5b der Lenkwelle wird durch eine Scheibe verhindert. "...""

Der Durchmesser des oberen Gliedes 6a der Lenksäule übersteigt den Durchmesser des unteren Gliedes 6b. Die beiden Glieder werden bei H teleskopartig gekuppelt und sind mit Bezvp- auf die Lenkwelle 5 koaxial angeordnet.

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In der Kupplung Ilbesteht ein enges Spiel zwischen dem unteren Ende des Gliedes 6 a und dem oberen Ende des Gliedes 6b derart, dass sie sich relativ zueinander "bewegen können, um eine Erstreckung oder Rückbewegung der ■Säule 6 axial zuzulassen. Unter Druck wird, ein Kunststoff 12 zwischen den beiden miteinander zusammenarbeitenden Flächen 6a und 6b durch ein loch 6c des oberen Gliedes 6a während der Herstellung gespritzt. Der Sitz bei der Kupplung II ist so eng, dass eine relative Axialbewegung der Glieder 6a und 6b sowie eine Biegung unterbunden wird, es sei denn, eine ausserordentlich grosse Kraft, wie im Falle eines Zusammenstosses, zur Wirkung kommt. Die gespritzten Kunst stoff massen 7 und 12 üben gar keine nachteilige Wirkung auf die relative teleskopartige Erstreckung und Hückbewegung der Glieder 5a, 5b 'und 6a, 6b bei einem Zusammenstoss aus. Die beiden Kunststoffmassen lassen eine relative Gleitbewegung mit geringer Reibung zwischen den zusammenwirkenden Seilen der Lenkwelle und der Lenksäule zu.

Der untere feil 6b'der Lenksäule erstreckt »ion mit einem grösseren Spiel durch das Loch der Fussplatte 1, das durch den Reibring 5 umkreist wird. Dieser ling wird lose am äusseren Umfang des Gliedes 6b angebracht und durch ein ringförmiges Befestigungsglied 70 an die Fuiaplatte verschraubt. Der ling 4 stützt das untere Glied 6"b derart, dass eine Bewegung derselben radial nicht axial verhindert wird. Sine Scheibe 13 ist zwisehes der Lenkwelle 5b und dem Glied 6b der Lenksäule vorgesehen^ um Eintritt von Dreck, Staub, Wasser usw. in die Lenksäule hinein zu verhindern.

Die obere Partie 6a der Lenksäule let mittels der Energieaufnahmevorrichtung B an dem Armaturenbrett 2 befestigt, wie im einzelnen in Fig. 3 bis 5 dargestellt» An sich ist das Energieaufnahmeglied eine halbkreisförmige Platte 14 mit einer nach unten vorstehenden Nase 19, die durch einen Bolzen 17 und kleinere Heifenülstn 15 und 16 an de» Glied 6a befestigt wird (Pig. 1). Der Bolaen ti erstreckt sich durch einen mit Bezug auf die Hase axial angeordneten Schlitz 18. In den meisten fällen wird der Bolzen 17 neben dem oberen Ende des So&litzes festgezogen (Pig. 3).

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Am oberen Ende der Platte 14 wird ein ' Niasenpaar 20 gebildet. Jede dieser Fasen weist ein einen Bolzen 22 aufnehmendes Längslooh 23, 24 auf, der, wie in Pig. 5 abgebildet, sich durch den Schlitz erstreckt und die Platte 14 und das AbStandsglied 21 am Armaturenbrett 2 befestigt. Die Bolzen 22 werden meist ungefähr in der Mitte der Schlitze 23 und 24 festgezogen. Am oberen Und© des Steuersäulengliedes 6a werden mit Innengewinde versehene becherförmige Abstandsglieder 25 angeschweist, die an einer halbkreisförmigen Konsole* 26 durch Schrauben 27 befestigt sind. Die Schrauben erstrecken sich durch Ausnehmungen in der Konsole und befestigen die Konsole am Crlied 6a. Jede Führung 21 ist etwas länglich ausgebildet, ura einen grösseren Teil der nebenange'ordneten Hase 20 zu überdecken. In der inneren, seitlichen Oberfläche der jpiüarung wird eine Rille 28 vorgesehen^und *' ein Endlappen der genannten Konsole 26 greift gleitend in die Eille durch das kleine Haltglied 29 ein; Die Führungsglieder 21 werden mittels Schrauben 22 am Armaturenbrett 2 befestigt» Da die Befestigungsschrauben 22 mit Abstand von der Soissolenrille 28 angeordnet sind, vermag die Konsole sich längs der Fiihrungsglieder 21 mit Bezug auf das Armaturenbrett nach, oben oder nach unten parallel -zu der' lefese der Lenksäule β zu bewegen.

Di® mt©£>@ tf&me 19-der Energieamfnahmeplatte 14 (Fig« 1) beelfs^-eln® kleinere Helb&ülse 15·, die zwischen der Fase n&i eineia ATbstandsbund 7t ai^geordnet iat.^&r- ; Bund erstrsekt siöla von dem äusseren Diafang der Partie 6a der Xeiskgäul® iinä einer weiteren kleineren BeIbMl@e 16 zwisohen der icliei"be auf der Schraube 17 und der las© 19. Die Schraube ist mit dem Bund 71 äuröh ein Gewini® verbunden, und das untere Bnde des Bundes 71 ist mit der Lenksäule 6a fest verbunden, z.B. mit iniB versciiweist.

Daa .-obere End® der Partie Ba. der !lenksäule ttesität eine naeii tmtan weisende, isesherfSnalg® Aisäeö^iiag 30, die mit der Partie 6a fest verbunden ist und stützt die inaseren ImiXringe der Kugellager 3 ab. Die unteren Laufringe dieser lager werden fest sit deja oberen Teil 5a der Lenkwelle verbunden. BeagSHsäee stützt die Lenksäule 6 die Lenkwell© 5 drehbar ab»

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Das Energieaufnahmeglied bzw. Platte 14, die mittels der Ifasen 19, 20 befestigt wird, ist als eine halbkreisförmige Platte aus Metall, Metallegierung oder anderem, in geringem Masse nachgebendem Werkstoff, z.B. Stahlblech angefertigt. Der mittlere Teil 31 der Platte 14 ist mit einer Vielzahl enger, vorzugsweise parallel angeordneter Schlitze 32' versehen und dadurch plastisch verformbar, damit der Teil 31 Energie aufnehmen kann. Vorzugsweise sind die Schlitze gestaffelt angeordnet. Die Achsen der Schlitze liegen rechtwinklig zur Axialrichtung der lenkvorrichtung (Fig. 3), wodurch teilweise miteinander festgelegte Streifen 32 durch die Schlitze gebildet werden. Die-.Streifen-32 sind fast ohne Zwischenabstände und fast in Berührung so miteinander angeordnet, dass die Plattenpartie 31 in Bezug auf axial an die untere und obere Nasen 20 und 19 angelegte Kräfte abgestützt wird und solche Kräfte keine Änderung in der länge der Platte 14 verursachen, während jedoch axial gerichtete Zugkräfte, die eiaen bestimmten Viert übersteigen und an' den ^vasen 19, 20 angelegt werden, eine plastische Verformung zur FoI^e haben und die Platte 14 die Form eines Gitters annimmt (Fig. 4). Die Schlitze öffnen sich, um Abstände 34 zu bilden und die länge der Platte 14 wird . grosser, Durch eine solche gitterartige Verformung wird die Belastungsenergie in dem gewünschten, bzw. erwünschten Mass aufgenommen.

Die Wirkungsweise der oben beschriebenen lenkvorrichtung ist wie folgt. Bei einem zufälligen Zusammenstoss und einem" Aufstossen der Brust des Fahrers gegen das lenkrad ^D bewegt sich das obere Glied 5a der lenkwelle nach unten und zieht sich in das untere Glied 5b zurück. Beim Bewegen der Lenkwelle 5 zieht sich das obere Glied 6a der lenksäule in das untere Glied 6b hinein. Bei einem solchen teleskopartigen Zusammenziehen der Glieder 5a und 6a wird die zwischen dem oberen Glied 6a und dem Armaturenbrett befestigte Energieaufnahmeplatte 14 in deren Mittelteil durch die sich ergebende Zugkraft verlängert. Eine plastische Verformung der Partie 31 des Energieaufnahmegliedes 14 nimmt die sich aus dem Zusammenstoss ergebende kinetische Energie der Lenkwelle 5 auf.

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Im Folgenden wird die Aufnahme der Energie weiter "beschrieben, -Wird, der Fahrer des Fahrzeuges gegen das lenkrad geschleudert und übersteigt die Wucht des Aufpralls einen gewissen Wert, so kommt eine Gleitbewegung zwischen den teleskopartig ineinandergeschachtelten Teilen der zusammengebauten Teile zustande, die mit wenig Reibung verbunden ist. D.h. in der Lenkwelle 5 lässt der Kunstharz 7 eine Rückbewegung des oberen Gliedes 5a zu, die lediglich massig kleine zwischen den ineinandergeschachtelten Teilen der oberen und unteren Glieder 5a und 5b zustandekommenden Reibungskräfte zu überwinden hat. In einer ähnlichen Weise lässt der in der Lenksäule 6 angebrachte Funstharz 12 eine Rückbewegung des oberen Gliedes 6a zu, die lediglich massig kleine zwischen den ineinandergeschachtelten Teilen der oberen und unteren Glieder 6a und 6b entstehenden Reibungskräfte zu überwinden, hat. Die Eonsole 26,· die mit dem oberen Glied 6a der Lenksäule einstückig angebaut wird, gleitet der Rille 28 der Führung 21 entlang nach unten, die durch die Schraube 22 am Armaturenbretts befestigt ist. Diese Bewegung hat nur eine verhältnismässig kleine Reibungskraft, die auf die niedrige Reibung des Gliedes 29 zurückzuführen ist, zu überwinden. Auf diese Weise gehen die ineinandergeschachtelten Teile der Lenkwelle und der Lenksäule aus einem statischen Reibungszustand in einen dynamischen Kleinreibungszustand über, worauf die Schraube 17, die das Glied 6a befestigt, das untere Ende 33 ihres Schlitzes 18 erhöht und die Nase 19 nach unten mitnimmt, wodurch die mittlere Partie 31, die Energie aufnimmt, der Platte H gestreckt wird und die Schlitze 32' geöffnet werden, um die erwünschte Energie aufzunehmen. Auf diese Weise werden die Streifen 32 allmählich plastisch verformt und ein Gitter mit Löchern 34 (Fig, 4) entsteht. Diese plastische Verformung absorbiert bzw. dämpft den Aufprall des Fahrers gegen das Rad. Beim Auftreffen der Brust des Fahrers mit Gewalt gegen das Lenkrad dämpft so die Platte 14 die Energie des Aufpralls derart, dass der Fahrer weitgehend gegen eine "Verletzung geschützt ist.

Eine Bewegung nach oben des Lenkaggregats A kommt

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bei einem frontalen ausaimnenutoaa zustande, wenn die vordere Partie des Fahrgestells verformt und der Getriebekasten B nach hinten gerückt wird. Diese Bewegung nach hinten des genannten Getriebekastens wird nach oben duroh .die untere Partie 5b der Lenkwelle über das biegsame Gelenk 3 weitergeleitet. Unter diesem Umstand leitet die obere Partie 5a der lenkwelle die Kraft des Zusammenstosses weitgehend nach oben axial an die' Energieaufnahmeplatte 14 über die Kugellager 8, die Deckplatte 30 und die obere Partie 6a der Lenksäule weiter. Da die Energieaufnahmeplatte 14 nnter Druckbelastungen nicht plastisch verformbar iet bleibt die mittlere Partie 31 dea genannten Aufnahmegliedes 14 fest, während die obere Partie 6a 3er Lenksäule an sich stillsteht. Eine Bewegung nach oben dieser Partie 6a wird durch die Befestigung am Armaturenbrett 2 verhindert. Auf diese Weise werden die zwei unteren Glieder 5b-"und 6b nach oben die oberen Glieder 5a und 6b zurückgezogen, ohne dass das Sad D. naoh oben gegen den Fahrer gestossen wird, um seiner Sicherheit zu dienen, wie im umgekehrten Zustand, wenn der Fahrer naoh unten gegen das Lenkrad D geschleudert wird. Wie oben beschrieben wird, besteht ein neuartiges Merkmal der Erfindung darin, dass das Energieaufnahmeglied nicht sinattikkig mit dem Lenkwellenaggregat oder einem umgebenden koaxialen Teil gebaut wird, wie bei bekannten Ausführungen t Vielmehr stellt dieses Element eine getrennte Einheit dar, die an sich zwischen der Lenkwelle und einer Partie des Fahrgestells oder des lahrzeugkörpers angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Energieaufnahme©inheit erneut zu verwenden oder die Einheit zu ersetze» in Päl» len, wo das Lenkwellenaggregat A verbunden und ohne Beschädigung naoh einem Zusammenatoss bleibt. Duroh die Anwendung eines getrennten Energieaufnahmeeleinentea ist es auch möglich, das Element bei den veraohiedften Pkws anzuwenden, obwohl sie mit verschiedenartigen. Lenkwellenaggregat en ausgestattet sind, vorausgesetzt, dass die Menge an zu dämpfender Energie dieselbe bleibt, woduron grössere Mengen an Energieaufnahmegliedern "beigestellt Herden können und die Kosten herabgesetzt werden.

Der bedeutendste Vorteil des Vorhandensein· eine«

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Energieaufnahmegliedes liegt darin, dass das .Lenkrad so konstruiert werden kann, dass den kinetischen Erfordernissen der Vorrichtung Rechnung getragen werden kann, indem man den Befestigungswinkel· des Aufnahraegliedes dementsprechend auswählt. Der Grund wird ietzt anhand der Fig. 6 und 7 erläutert. Gesetzt den Fall, dass die Aufprallkraft des Fahrers am Mittelpunkt des Lenkrades unter einem Winkel alpha zur Wirkung kommt. Um diese Stosswirkung im Energieaufnahmeglied 14 geeignet zu dämpfen, müsste die Rtiekzugsbewesfüng des unteren Gliedes 6b und des oberen Gliedes 6a der Lenksäule gleichmässig mit wenig Reibwiderstand erfolgen. Aus diesem Grund ist das Energieaufnahmeglied 14 unter einem Winkel beta zur Achse des Lenkradaggregats befestigt und geneigt. Durch eine geeignete Auswahl des Winkels beta wird das Auftreten eines Biegemoments 55 und einer Kraft 56 Hinter einen rechten Winkel zur Achse aus den Ineinandergeschachtelten Teilen der oberen und unteren Partien 6a und 6t der Lenksäule unterbunden. Die Formel oder grafische'Sarstellungsweisezur Auswahl des Winkels beta wird in Fig. 7 dargestellt. Der Strich PS stellt die Achse der !«nkwelle dar,"-auf die eine vojb Fahrer ausgehende Kraft FP gegen Punkt P unter einem Winkel alpha zur Wirkung komiBt. Kraft FR kommt bei Punkt R in einer zur Achse der Lenkwelle senkrechten Richtung sur Wirkung. Die Kraft der Energieaufnahme FQ steht unter einem Winkel beta zur Achse und kommt bei Punkt Q mit einer Exzentrizität SQ zisr Wirkung. Die Exzentrizität SQ kann den Wert Hull haben. Um die Richtung von FQ festzustellen, wenn di© liohtung«n W und FR bekannt sind, ist es zunächst erforderliöh, «inen Überquerungspunkt T auf der Richtungslimi® FS der Kraft FP und eine Richtungslinie RT der Kraft FE festzulegen· Danach werden die Wirkungspunkte Q und f äer Energieaufnahmekraft verbunden. Dann, ist es erforderlich« das Aufnahmeglied 14 in der Richtung der Mnie Qf, dl« ttster dem Winkel beta zur Achse des Lenkaggregates steht, festzulegen. Fachde» der Wert des Winkels in der oben bezeichneten Welse bestimmt 1st» liegen äi@ Xraft des Stosses 52 (Flg. S), die Kraft der ÄbstÜtsxmg 54 sowie die Aufnahmekraft 53 in einem kinetischen Gleichgewicht derart, dass weder ein Blegeraoiaent 55 nooh eine

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Kraft 56 unter einem reenten winkel ^ur Achse entsteht. Es ergibt sich eine gute Rückzugsbewegung der teleskopartig ausgebildeten Teile des Lenkaggregates mit wenig Reibungswiderstand und das Glied 14 nimmt die Energie des Susammenstosses auf. Bei bekannten Vorrichtungen, in welchen das Energieaufnahmeglied als ein einstückig mit der lenkwelle gebautes oder die Welle koaxial umgebendes Element vorgesehen ist, ist das Energieaufnahmeglied axial gerichtet. Es kommt lediglich in dieser Richtung zur Wirkung. Es ist nicht imstande, einen richtigen und wirkungsvollen Stossaufnahmewinkel wie beider vorliegenden Erfindung zu. gewährleisten.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Aufnahme der Energie unter einer relativen Verpchiebung der Teile mit Bezug auf das Armaturenbrett erfolgt derart, dass die Verformung bei einem Eusain:::enstcss äusserst geringfügig ist, während in bekannten Anordnungen, bei welchen die Energ ie aufnahm eelemente einstückig in der Lenkwelle oder parallel zur Lenkwelle angeordnet sind, die Energieaufnahme durch den Getriebekasten oder die Pussplatte bewerkstelligt wird und es ergibt sich eine sehr'grosse Verschiebung und Verformung des Vorderteiles des Fahrgestells oder Kör-pers beim Zusammenstoss.

In Pig.· 8 und 9 wird ein abgeändertes Konsolaggregat für die Befestigung der oberen Partie 6a der Lenksäule am Armaturenbrett 2 abgebildet. Eine verhältnismäasig dünne ringförmige Reibhülse 60 liegt zwischen der Konsole 26 und dem Glied 6a anstatt des Abstandhalters 25 gemäas Pig. 5. Eine halbkreisförmige Konsole (ohne Bezugszeichen) ähnlich der Eonsole 26 stützt die andere Seite der Hülse 60 ail. Dementsprechend kann das obere Glied 6 a der Lenksäule nach oben "und unten axial mit Bezug auf die Säule mit einer geringfügigen durch die Hülse verursachten Reibung stattfinden. Die Konsole 26 sowie die gegenüberstehenden Eonsolen (ohne Bezugs ze iQ&en) werden am Armaturenbrett 2 unmittelbar durch Sehrauben befestigt, die durch die oberen Nasen 20 der Energfeaufnalimeplatte 14 hindurehlaufen. Die Führungen 21 sind als überflüssig ausgelassen, wie bei der Ausführungsform gemäss Pig. 5 der Fall war.

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Pig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform des Energieaufnahmegliedes, in dem der Mittelteil 31' zusammengefaltete, .miteinander in Berührung stehende Schichten enthält, die rechtwinklig zur Achse des Gliedes und der lenkwelle stehen. Kein Spiel wird zwischen den Schichten gelassen. Dieses Mittelteil 31' ist länglich ausgebildet, um die Schichten durch eine plastische Verformung zu trennen, wenn eine Zugkraft an der oberen Hase 20' und der -unteren TTase 19' zur Wirkung kommt, während unter der Wirkung einer Zugkraft auf die Hasen das Element vollkommen starr ohne plastische Verformung bleibt.

Pig. 11 veranschaulicht eine weitere Äusführungsform des Energieaufnahaiegliedes, in dem-das Mittelteil 31" als eine Spule von Spiralen oder schraubenförmigen Schlaufen ausgebildet ist. Diese Schlaufen stehen in Berührung ohne Zwischenräume derart, dass eine ununterbrochene zylindrische Oberfläche gebildet wird. Wie bei der Ausführung geiaäss Fig. 10 der Fall war, spreizen sich beim Anlegen einer Zugkraft auf die Nasen 19" und 20" unter plastischer Verformung die Schlaufen dieser Windung, so dass die Windung sich verlängert. Die Windung bleibt gegen Verformung starr, wenn eine Druckwirkung zwischen den ITasen zur Wirkung kommt.

Fig. 12 und 13 zeigen das Energieaufnahmeglied gemäss Fig. 11, das mit dem lenkradaggregat und mit dem Fahrzeug verbunden ist. Die Abweichung von der Verbindung gemäss Fig..1 und 5 liegt darin, dass die obere Nase 20" des Aufnahmegliedes 14" unmittelbar an einer unteren Partie des Armaturenbrettes 2 durch eine Schraube 2£ befestigt ist, ohne dass es auch mit der Konsole 26, die die obere Partie der Lenksäule trägt,, verbunden ist. Bei dieser Aüsführnngsform wird die obere Partie der Lenksäule getrennt vo" Armaturenbrett, um eine gleitende Bewegung zuzulassen, mittels der Konsole und der Hülsenteile, die den Teilen 26 und 60 gemäss Fig. 9 entsprechen, getragen. Die untere Nase 19" wird an einer Eonsole 66 am oberen Glied 6a der oberen Lenksäule durch Schraube 67 fest angebracht, insbesondere versohweisst. Fig. 12 zeigt den Zustand der Energieaufnahmewindung vor der Aufnahme der Energie eines Zusammenstosses, während Fig. 13

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den verlängerten Zustand nach der Aufnahme der Energie zeigt.

Sämtliche oben beschriebenen Ausführungsformen der Energieaufnahmeglieder 14, die oben beschrieben werden, sollen unter der Wirkung der Zugkräfte sich plastisch verformen bzw. verlängern, während sie unter der 7/irkung von Druckkräften starr bleiben« Für den Fachmann geht daraus klar hervor, dass das Aufnahmeglied in umgekehrter Funktionsweise konstruiert werden kann derart, dass unter einer !Druckwirkung eine Verformung stattfindet, während daa Element unter Zügkräften voll·» kommen starr "bleibt. Dementsprechend fallen solche Abwandlungen in den Umfang der vorliegenden Erfindung.

Die Energiemenge, die durch, das Energieaufnahmeglied 14 aufgenommen wird, hängt von der Form und G-rösse sowie von dem Werkstoff des Aufnahmegliedes ab. Mit einer Auswahl des Materials und der Stärke des Aufnahmegliedes 14 ist es möglich, eine νorbestimate Menge an Dämpfung bzw. Energieaufnahme au erzielen. Es leuchtet ein, dass die oben beschriebene und abgebildete Erfindung auch in den Fällen Anwendung finden kann, wo der Schalthebel der lenksäule angebaut ist. Wie klar aus den obigen Beschreibungen hervorgeht, ist das Lenkaggregat gemäsa der vorliegenden Erfindung durch einen einfachen Zusammenbau und eine hervorragende leistung gekennzeichnet, die mindestens eine der folgenden Gharakteristika bzw. Vorteile umfasst:

Das Energieaufnahmeglied wird verformt und verlängert bei einer relativen Verschiebung der lenkwelle und des Fahrgestells und nimmt die Kraft des Zusammenstosses in einer stetigen Weise auf.

Das Energieaufnahmeglied wird plastisch verformt in einer Richtung derart, dass die Wucht des Aufpralls a ifgenommen wird, lässt aber keine Verformung in der entgegengesetzten Richtung zu, in der das Glied starr ist.

Beim Zusammenprall des Fahrzeugfahrers gegen das lenkrad zieht sich die lenkwelle zurück ohne wesentlichen Reibungswiderstand. In ähnlicher

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"/eise erfolgt eine Rückziehung bei eir*er Bewegung nach vorn und eine Verformung des Torderende s des F?.hrzeugfahrgestells. -

Das Energieaufnahmeglied ist so konstruiert ₉ dass es sich verformt nachdem die ihm zugeordneten Teile von dem Zustand der statischen Heilung zum Zustand der.niedrigen dynamischen Reibung übergegangen sind, wodurch die Änderung der Stosskraft verringert wird.

Die .Siiergieaufnahmevorrichtung ist ein unabhängiges Aggregat, das in ein schon bestehendes Lenk- ~ aggregat eingebaut werden kann. Deshalb kann das Glied auf eine beliebige lenkwelle der teleskopischen Art angebaut werden, vorausgesetzt, dass der zu dämpfende Stoss denselben "fert hat, obwohl die Konstruktion der Iienkwelle von der G-rÖsse des Fahrzeuges abhängt.

Da das Energieaufnahmeglied von der Ienkwelle unabhängig ist, kann es unter einem geeigneten "Winkel befestigt werden, um kinetische Stabilität zu erzielen und biegende Drehmomente zu vermeiden.

Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und dargestellt worden sind, liegt es nahe, dass viele Abwandlungen der Erfindung möglich, sind. Ss ist daher nidht "beabsichtigt, die Erfindung auf den genauen Inhalt der Zeichnungen und Beschreibung der Erfindung zu beschränken. Vielmehr umschliesst die Erfindung angemessene und naheliegende Äquivalente.

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Claims

Patentansprüche

^ahrzeuglenkvorrichtuns ait einen lenkrad-, das über ein LenHvellenaggre^at !Bit dem "retriebekasten verbunden iot, C¹Pd-JrCh ^ekeiinzeicbr-et, dass das genannte lenkwellenaggre^at eine teleskopartig ausgebildete Lenkwello, die durch eine te Ie sk apart ig ausgebildete, rohrförmig ^äule koaxial -umschlossen wird, wobei eine obere Partie der genannten ',!felle und der rohrförmigen Säule miteinander und mit dem lenkrad verbunden sind, und ein Energie-a.ufnahm.egl ie d umfasst, das an seinem unteren iiide η it der oberen Partie der 'genannten rohrförmigen Säule verbunden ist, während sein oberes Lnde mit einem Jahrzeugteil verbunden ist und unter einem solchen ",/'inkel zur Achse der genannten lenkwelle steht, dass die Kraftwirkung eines Zusaamenstosses, die unter einen· "Vinkel zur Achse der genannten Lenkwelle steht, kinetisch ausgleicht und dadurch ein Biegen der genannten lenkwelle verhindert. ·
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieaufnahaeglied eine rai^t Innensttitzen versehene Platte aufweist, wobei die Schlitze in der Längsachse der ritte ausgefluchtet sind und zeilenmässig gestaffelt sind, wobei die Schlitze durch ein plastisches Verformen der Platte aufgeweitet werden, ud die Energie eires Zusammenstoßses zu dämpfen, die die Lenkwelle nach unten gegen den Getriebekasten zu schieben trachtet.,
3. Vorrichtung.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Snerfrieaufnahseglied einen zickzackgefalteten Streifen umfasst, dessen falten ohne Zwischenräume weitgehend senkrecht zur Längsachse des Streifens stehen, wobei die Palten des Gliedes unter einer plastischen Verformung des Streifens auseinanderrückbar sind, um die Energie eines Zusaamenstosses aufzunehmen, die die Lenkwelle nach unten zu ziehen trachtet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieaufnahmeglied ein schraubenförmiges Gebilde mit sich berührenden. Windungen umfasst, die sich dehnen, wenn die Zugkraft eines Zusammenstoß ses an den Enden der Glieder zur Wirkung kommt.

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5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dad'-rch gekennzeichnet, dass das Energieaufnahmeglied nur in einer Richtung plastisch verformbar ist.
6. lenkvorrichtung, insbesondere für Fahrzeuge, gekennzeichnet durch die Fomblnation einer teleskopartig ausgebildeten lenkwelle, die an ihrem unteren Ende mit einem Getriebekasten verbunden sein kann und an ihrem oberen Ende mit einem manuel zu betätigenden lenkteil verbunden werden kann durch ein Glied mit einem Teil, das einstückig mit einem Teil der genannten lenkwelle in der Längsrichtung axial bewegt werden kann, sowie durch ein Energie aufnehmendes Glied, das nur in einer Richtung plastisch verformbar ist, wobei das Energieaufnahmeglied fest mit dem erst genannten Glied verbunden ist, während das andere Ende mit einem Teil des Fahrgestells eines Fahrzeuges verbunden werden kann.
7. Eine Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Glied eine teleskopartig ausgebildete, rohrförmige Säule umfasst, die um die Lenksäule koaxial umgebaut ist.
8« Lenkvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichne "t, dass das Energie aufnehmende Glied eine mit Innenstuften versehene Platte aufweist, wobei die Schlitze in der Längsachse der. Platte ausgefluchtet sind und zeilenmässig gestaffelt sind, wobei die Schlitze durch ein plastisches Verformen der Platte aufgeweitet werden, um die Energie eines Zusammenstosses zu dämpfen, die die Lenkwelle nach unten gegen den Getriebekasten zu schieben trachtet.
9. Lenkvorrichtung gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieaufnsnmsgglied unter einem Winkel zur Achse der Lenkwelle steht, derart _s dass die Kraftwirkung eines Zusammenstosses, die unter einem Winkel zur Achse der genannten Lenkwelle steht, kinetisch ausgeglichen wird und dadurch ein Durchbiegen der genannten Welle verhindert wird.
10. Lenkvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieaufnahmeglied einen zickzackgefalteten Streifen umfasst, dessen Falten ohne Zwischenräume weitgehend senkrecht zur Längsachse des Streifens

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stehen, wobei die Palten des Gliedes unter einer plastischen Verformung des Streifens auseinanderrückbar sind, um die Energie eines Zusammenstosses aufzunehmen, die die lenkwelle nach unten zu ziehen trachtet.
11. lenkvorrichtung naoh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieaufnahmeglied ein schraubenförmiges Gebilde mit sich berührenden Windungen umfasst, die sich dehnen, wenn die Zugkraft eines Zusammenstosses an den Enden der Glieder zur Wirkung kommt.

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