DE1966981A1 - Sicherheitslenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitslenkung, bestehend aus einer teleskopisch beide Teile von Lenkwellen verbindenden Hülse, die mit einem Teil der Lenkwellen einstückig ausgebildet ist, und dem nach Überwindung eines durch Abscheren von Bolzen bedingten, axialen Anfangswiderstandes durch Verformung der Hülse in diese einschiebbaren anderen Teil der Lenkwellen, wobei die Verformung mittels eines am anderen Teil der Lenkwellen vorhandenen Elementes erfolgt.

Bei einer bekannten Sicherheitslenkung dieser Art sind die beiden Teile der Lenkwellen durch eine Hülse verbunden, und diese Gesamtanordnung ist von zwei weiteren Hülsen umschlossen. Die Hülsen weisen Sicken und Ausprägungen auf, die bei einem Unfall und damit erhöhtem Stoß auf die Lenksäule rückverformt werden. Bei der Erstellung der Sicken und Ausprägungen wird das Ausgangsmaterial im Bereich von deren Rändern geschwächt, und es findet gewöhnlich eine metallurgische Strukturänderung innerhalb des Materials statt. Die Verschiebung der Lenkwellen erfolgt deshalb stoßweise, wobei jeweils im Bereich der Sicken eine Materialverdrängung erfolgt, deren Widerstand sich nur schwer von der Fertigung her festlegen läßt.

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Bei derartigen Anordnungen kann bei ungünstigem Unfallablauf die eine Lenkwelle ihre Ausrichtung gegenüber der anderen Lenkwelle aufgeben, so daß der Fahrer die Herrschaft über das Fahrzeug verliert. Dieser Nachteil ergibt sich besonders, wenn die Materialverdrängung bzw. die Materialabtragung der Hülse an der einen Lenkwelle nicht achssynmetrisch erfolgt, was fertigungs- oder unfallbedingt sein kann.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Unfall die Ausrichtung der Lenkwellen auch dann gegenüber einander sicherzustellen, wenn bedingt durch den Unfall oder ungleichmäßigen Abbau der den Widerstand aufbringenden Elemente die beiden Lenkwellen bestrebt sind, ihre Ausrichtung aufzugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei der eingangs näher erläuterten Sicherheitslenkung erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Hülse über das Element bzw. den Verformungsbereich hinaus verlängert ausgebildet ist und die Lenkwelle umschließend an ihrem freien Ende ein sich auf der Lenkwelle abstützendes Lager aufweist.

Die beiden Teile der Lenkwelle sind so bei der gesamten Verschiebung genau gegenüber einander geführt, und ihre Ausrichtung bleibt erhalten, während die Energieabsorption durch Materialabtragung oder Materialverdrängung stattfindet. Das Lager liegt außerhalb des Verformungsbereiches und bleibt während der gesamten Snergieabsorption gleichmäßig wirksam, da es durch den Stoß nicht beeinträchtigt wird. Auf diese Weise ist mit konstruktiv einfachen Mitteln die Ausrichtung der Lenkwellen stets sichergestellt.

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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, die anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Sicherheitslenksäule,

B'ig. 2 einen Schnitt gemäß Linie D-D in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels.

Der obere Teil einer Lenksäule weist eine massive oder rohrförmige Lenkwelle 1 mit einem Ende 1A zum Anschluß eines Lenkrades auf. Am unteren Ende der Lenksäule ist eine Lenk- \tfelle 2 einstückig mit einer Hülse versehen und weist ein Ende 2A zum Anschluß an ein Lenkgetriebe auf. Die Wellen 1 und 2 sind innerhalb eines feststehenden Gehäuses angeordnet, das aus einem oberen äußeren Rohr 3 und einem unteren äußeren Rohr 4 besteht. Das Rohr 4 ist so bemessen, daß es sich teleskopartig in das Rohr 3 schieben kann.

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Am unteren Ende der Lenksäule ist zwischen der Lenkwelle und dem Rohr 4 ein doppeltes Kugellager 5 vorgesehen, das durch einen Flansch f>A aus elastomerem Material geschützt ist. Am oberen Ende der Lenksäule ist zwischen der Lenkwelle • 1 und dem Rohr 3 ein ähnliches Lager 6 vorgesehen.

Am Eintritt des äußeren Rohres 4 in das äußere Rohr 3 hat das Rohr 4 eine ringförmige Einbuchtung 7, während an der Außenseite des Rohres 4 ein Kunststoffkragen 8 angeordnet ist, der in die Ausbuchtung 7 eingreift, wodurch der Kragen 8 an einer axialen Bewegung gehindert wird. Der Kragen 8 hat eine flache, nach auf3en weisende Ausnehmung. Das äußere Rohr 3 ist mit einer oder mehreren in radiaüa? Richtung verlaafenden Bohrungen 9 versehen, die in die Ausnehmung münden. Nach dem Zusammenbau wird Kunststoff oder ein gießbares Elastomer in eine der Bohrungen 9 eingespritzt, bis die Ausnehmung und gegebenenfalls weitere Bohrungen 9 ausgefüllt sind. Die in die Bohrungen 9 eingreifenden Materialpfropfen wirken als Scherstifte zwischen den Rohren 3 und 4 und erzeugen beim teleskopartigen Zusammenschieben der Lenksäule einen relativ niedrigen Widerstand.

Die das Drehmoment übertragenden Lenkwellen 1 und 2 sind in einem 3ereich 10 miteinander verbunden. Die an der Lenkwelle 2 ausgebildete Hülse ist bei 11 mittels einer hohlzylindrischen Muffe 12 verschweißt, verlötet oder in anderer Weise verbunden, wobei die Muffe 12 bei 13 mit . einer Verlängerung 2C der Lenkwelle 2 verbunden ist. Die Verlängerung 2C umschließt die Lenkwelle"1 unter Abstand. Im Bereich 2B ist ein büchsenartiges Lager zwischen der

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Verlängerung 2C und der Lenkwelle 1 angeordnet, das als stabilisierendes Lager dient.

Die Muffe 12 hat beispielsweise vier radiale Bohrungen 12A, die gegenüber einer ringförmigen Nut 12B ausgerichtet sind, die am freien Ende der Lenkwelle 1 ausgebildet ist. In diese Nut 12B und die Bohrungen 12A ist ein Kunststoffmaterial eingespritzt und in diesen ausgehärtet. Auf diese Weise ergeben sich Scherstifte aus Kunststoff innerhalb der Bohrungen 12A.

Das Ende der Lenkwelle 1 bildet ein getrennt angefertigtes Element von quadratischem Ausgangsquerschnitt - Fig. 2 und mit einer konvexen Stirnfläche 15 - Fig. 1 - . Die Seitenabmessungen des Quadrates entsprechen etwa dem Durchmesser der Lenkwelle 1. Das Element 14 greift in das ebenfalls quadratisch ausgebildete Innere der Muffe 12 ein und überträgt durch diesen formschlüssigen Eingriff das Lenkmoment. Ln axialer Richtung ist die Anordnung durch die Scherstifte in den Bohrungen 12A festgelegt.

Falls eine übermäßig große axiale Belastung auftritt, beispielsweise bei einem Unfall, scheren die Stifle ab. Das im Querschnitt quadratische Element 14 dringt dann in das hülsenförmige Ende der LenKwelle 2 ein, in dem es sich durch Schneiden oder Stanzen seine Bahn freimachen muß, wobei durch diese zerstörende Einwirkung Energie verzehrt wird, die das teleskopische Einschieben der Lenkwelle 1 in die Lenkwellen-nülse 2 abbremst. Falls eine Steigerung dieser Bremswirkung erwünscht ist, kann die Bohrung der Hülse 2 konvergierend ausgebildet werden, so daß die zum Eintreiben der Lenkwelle 1 in die Hülse 2 erforderliche Kraft progressiv zunimmt.

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Die Wellen 1 und 2 können so unabhängig von den nicht an der Drehbewegung teilnehmenden äußeren Rohren 3 und 4 verstellt werden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein äußeres rohrförmiges Gehäuse 31 vorgesehen, das bei einem Kraftfahrzeug zwischen einer Spritzwand 32 und einem Bügel 33 angeordnet ist, der an dem Armaturenbrett befestigt sein kann. Das Gehäuse 31 ist kürzer als die Lenksäule und kann aus zusammenschiebbaren Teilen bestehen, die jeweils an der Spritzwand yZ bzw. dem Bügel 33 befestigt sind. Die Lenksäule besteht aus einer oberen Lenkwelle 36, die im wesentlichen als Hülse ausgebildet ist und eine Kei!verzahnung yok zum Anschluß des Lenkrades aufweist, und aus einer unteren Lenkwelle 39, die sich nach unten bis zum Lenkgetriebe erstreckt.

Die untere Lenkwelie 39 ist bei 34 in der Spritzwand 32 des Kraftfahrzeuges drehbar und ohne axiales Spiel gelagert. Die obere Lenkwelle 36 ist in einem Kugelschulterlager 35 im Bereich des Bügels 33 geführt. Das Lager 35 ist derart angeordnet, daß die Lenkwelle 36 sich teleskopisch nach unten - gemäß E¹Ig. 3 nach links - bewegen kann. Die Lenkwelle 36 ist bei 363 nach außen und bei 36C nach innen " verformt, so dai3 ein innerer ringförmiger Raum bzw. Kanal gebildet ist, der einen Kragen 37 umschließt. Der Kragen 37 ist mit radialen Einspritzbohrungen 41 versehen, die gegenuüer radialen Bohrungen 41A in der Verlängerung der Lenkwelle 36 ausgerichtet sind und so mit einem Raum 41B eines polygonalen Elementes 3S am freien Ende der Lenkwelle 39 innerhalb des iiragaE 37 in Verbindung stehen» Auf diese

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Weise kann nach der Hontage durch Einspritzen des Kunststoffes ein Abscherelerneni; ausgebildet werden, das im wesentlichen aus den radialen Abscherstiften innerhalb der Bohrungen 41 und 4ia sowie des Raumes 41ß besteht Die Stifte nehmen die normalen axialen Belastungen der Lenksäule auf. Innerhalb der axialen Bohrung des Kragens 37 befindet sich das polygonale Element 38 mit einer konvexen Stirnfläche. Die Verlängerung der Hülse der Lenkwelle 36 erstreckt sich über und unter Abs'tand von einem Teil der Lenkwelle 39 und v/eist an ihrem freien Ende bei 40 ein die Lenkwelle 36 auf der Lenkwelle 39 abstützendes und stabilisierendes Gleitlager auf. Das polygonale Element 3β am freien Ende der Lenkwelle 39 hat einen ouadra"cisehen Querschnitt und kann entsprechend dem vorangehenden AusführuiiKsbei spiel beim Zusammenschieben seine Bahn freiscmieiden, freistanzen oder auf andere Weise unter Krafteinwirkung in das Ende der Lenkwellen-Hülse nach dem anfänglichen Abscheren der Stifte eindringen, wobei ein Rest des Kunststoffes in dem Raum 41B verbleibt.

Die Lenkwellen 36 unu 39 sind in der normalen Betriebsstellung zur Übertragung der Lenkmomente dadurch verbunden, dab das polygonale Element 38 in den entsprechend ausgebildeten Kragen 37 eingreift. Die Lager 34 und 35 stützen die Lenkwellen 36 und 39 innerhalb des Gehäuses 31 ab. Das Lager 3i- isx derart ausgebildet und angeordnet, daß die axiale Bewegbarkeit der Lenkwelle 36 nicht behindert. Das Gehäuse 31 ist wesentlich kürzer als die Lenksäule und die Lager 34 und 35 sind so ausgebildet, daß die Lenkwelle 36 sich nach oben aus dem Gehäuse 31 herauserstreckt, wobei die teleskopartige Zusammenschiebbarkeit durch diese Abmessungen bestimmt ist.

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Sind das Lager 35 direkt an dem Bügel 33 und das Lager 34 direkt an der Spritzwand 32 befestigt, so kann das Gehäuse 31 entfallen. Die beiden Lager 34 und 35 können innerhalb eines federnden Blockes seIbstzentrierend angeordnet sein. Das Lager 34 kann entfallen, wenn das untere Ende der Lenkwelle 39 im Lenkgetriebgehäuse selbst gelagert ist.

Patentanspruch -

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Sicherheitslenkung, bestehend aus einer teleskopisch "beide Teile von Lenkwellen verbindenden Hülse, die mit einem Teil der Lenkwellen einstückig ausgebildet ist, und dem nach Überwindung eines durch Abscheren von Bolzen bedingten, axialen Anfangswiderstandes durch Verformung der Hülse in diese einschiebbaren anderen Teilcfer Lenkwellen, wobei die Verformung mittels eines am anderen Teil der Lenkwellen vorhandenen Elementes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2 bzw. 36) über das Element (14 bzw. 38) bzw. den Verformungsbereich hinaus verlängert ausgebildet ist und die Lenkwelle (1 bzw. 39) umschließend an ihrem freien Ende ein sich auf der Lenkwelle (1 bzw. 39) abstützendes Lager (2B bzw. 40) aufweist.

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