DE2020390C3

DE2020390C3 - Stoßenergie-absorbierende Einrichtung

Info

Publication number: DE2020390C3
Application number: DE2020390A
Authority: DE
Inventors: John Erland Sixten Trollhaettan Olsson (Schweden)
Original assignee: Saab Scania AB
Current assignee: Saab AB
Priority date: 1970-04-06
Filing date: 1970-04-25
Publication date: 1974-02-14
Also published as: US3604285A; DE2020390B2; DE2020390A1

Description

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befestigt sind. Das innere Rohr 4 ist teleskopartig in trolle werden die Rohre auf die richtige Lange zuclas äußere Rohr 2 eingefügt und ragt nach oben in sammengescboben, während man den \crsuii<dieses so weit hinein, daß es etwas über dem oberen bungswiderstand mißt- . . Bügel 7 endet. Wie Fig. 2 und 3 zeigen, hat das in- Die stoßenergie-absorbierende binncntung arnunere Rohr einen klceblattförmigen Umriß mit drei 5 iet wie folgt: . · auswärts gerichteten Wülsten 11 und dazwischenlie- Es sei angenommen, daß der banrer du einem genden einwärts gerichteten Furchen 12. Das innere Kraftfahrzeugunfall gegen die Lenksäule gescnicu-Rohr4 ist vom oberen Ende bis zu einer Stelle, die den wird und auf die Lenksäule c-.ne Axiaikrai unci das untere Ende des äußeren Rohres 2 bei einem Zu- auch eine Querkraft ausübt, die an der Lenksäule ein sammenschieben der Lenksäule 1 erreichen kann, mit io Biegemoment hervorruft, welches die Lenksäule in dem vorerwähnten kleeblattförmigen Umriß verse- einem Abschnitt verformt, in dem sich die er innen. Die nach innen ragenden Furchen 12 bilden dungsgemäße stoßabsorbierende binncntung Deim-Gleitpfade für Kuppiungselemente in Form von Ku- det. Das Biegemoment vergrößert die Last zwiscnen geln 13, die in Dreiergruppen unmittelbar unter den den Rohren 2 und 4 an der in "erNane der bügel / Bügeln 7 angeordnet sind. Das äußere Rohr 2 von 15 gelagerten Kugelgruppe 13. Ein bleibender bingrm kreisförmigem Querschnitt ist im Bereich der Fur- oder eine durch plastische Verformung eines der chen 12 örtlich so verformt, daß im Bereich der Ku- Rohre hervorgerufene Eingnffsverminderung tritt im gelgruppen in der Rohrwand für jede Kugel eine Bereich der Kugeln nicht auf, und zwar einerscit^. sphärische Sitzfläche 14 entsteht. Zwischen diesen weil das die Kugeln umsciil-'ßende äußere Rohr-Sitzflächen 14 befinden sich zwischen den Kugel- ao jede einzelne Kugel mit einem kugelförmigen bit/, gruppen drei im wesentlichen geradlinige Rinnen 15, von solcher Größe umgibt, daß sich ein geringer die den Furchen 12 in der Wand des inneren Roh- Oberflächendruck ergibt und andererseits, weil der res 4 entsprechen. kleeblattförmige Umriß des inneren Rohres elastisch Die Fig.5 und 6 zeigen schematisch das Werk- ve</formt wird, während das äußere Rohr im Verzeug zum Erzeugen der Verbindung zwischen den as gleich zum inneren Rohr keine merkliche Vertor-Rohren 2 und 4 und den Kugeln 13. Das Werkzeug mung erleidet. Das Außenrohr bleibt somit an den besteht aus drei Preßbacken 16, die durch Hydrau- Kugeln und auch am Innenrohr im Eingriff und .uhri likzylinder 18 über an den Backen gelagerte Gummi- die Kugeln der Rohrverschiebu.ig durch die Axialbekissen 17 das äußere Rohr 2 im Bereich der Kugel- lastung. Während dieser Verschiebung wird das lngruppen beaufschlagt werden. Die Druckkraft P_s an 30 nere Rohr 4 elastisch durch den obenerwähnten binden Preßbacken wird mit einer Steuerung 19 in Ab- griff verformt, wobei zwischen den Kugeln und dem hängigkeit vom Verschiebungswiderstand zwischen inneren Rohr theoretisch eine Linienberührung in den Rohren geregelt. Der Verschiebungswiderstand den Furchen 12 vorhanden ist. Durch diese Linienwird in nachfolgend beschriebener Weise abgetastet. berührung entstehen, verglichen mit einer punktfor-Eine Dornstange 20 weist zwei Zylinderabschnitte 21 35 migen Berührung, größere Berührungsflächen. Durch auf, die den Kugelgruppen entsprechend angeordnet die erwähnte unterschiedliche Steifigkeit der zwei resind urd einen solchen Durchmesser haben, daß sie lativ zueinander beweglichen Teile, d. h. der Rohre _ tangential an der Innenseite des inneren Rohres 4 un- und 4, entsteht ein im wesentlichen konstanter Verter den Furchen 12 gegenüber den Backen 16 anlie- schiebungswiderstand, der auf dem gesamten Vergen. Das äußere Rohr 2 ist am Ständer 22 des Werk- 40 schiebungsweg unabhängig von möglichen Biegungszeuges befestigt. Ein Hydraulikzylinder 23 beauf- Verformungen ist. Die zwischen din Sitzflachen 14 schlagt über eine Preßplatte 24 das untere Ende des eingepreßten Rinnen 15 nehmen bei der Verschieinneren Rohres 4, um die beiden Rohre relativ zuein- bung an der Belastungsabsorption nicht teil, sondern ander mit einer Kraft P_a zu verschieben. dienen nur der Verbindungsstabilität bei den Lcnk-Der dem gewünschten Verschiebungswiderstand 45 bewegungen bei normaler Fahrt des Krattfahrzeuges. entsprechende Eingriff wird auf folgende Weise ein- Die stoßabsorbierendc Einrichtung gemäß der Ergestellt. Die Kugelgruppen werden, z. B. mit Wachs findung kann mit Vorteil auch bei Stoßstangen von 25, vorläufig in den Furchen 12 des inneren Rohres Kraftfahrzeugen verwendet werden, um den Aufprall befestigt. Das äußere Rohr wird mit dem Werkzeug bei einem Zusammenstoß zu vermindern. Da die erverbunden, und das innere Rohr in das äußere Rohr so findungsgemäße Einrichtung für schräg angreifende eingeschoben und auf der Preßplatte 24 abgestützt. Kräfte relativ unempfindlich ist und da der Ener-Die Preßplatle 24 ist so eingeteilt, daß die Länge gieverzehr im wesentlichen durch elastische Verforzwischen den Außenenden der zwei Rohre einige mung eines der zwei verschiebbaren Teile bewirkt Zentimeter größer ist als die Länge der fertigen wird, bringt die Erfindung den Vorteil mit sich, daß Lenksäule betragen soll. Die Dornstange 20 wird in 55 dei Einrichtung mehrmals verwendbar ist, weil sie das innere Rohr 4 eingeführt. Die Preßbacken 16 nach dem Zusammenstauchen wieder in die Auswerden jetzt gegen das äußere Rohr gepreßt. Nun gangsstellung zurückgebracht werden kann, ohne den wird das innere Rohr 4 relativ zum äußeren Rohr Verschiebungswiderstand merklich zu verändern. Die durch den Hydraulik-Zylinder 23 verschoben und erfindungsgemäße Einrichtung kann auch für Fahrdie aufgewandte Verschiebungskraft P_a erfaßt, um 60 zeug-Sicherheitsgurte verwendet werden. Der Gurt mit der Steuerung 19 automatisch die radial nach in- selbst braucht nur eine mäßige Streckung zu ermöglinen gerichtete Kraft P_s der Backen 16 so nachzure- chen, wenn die Last- und Energieabsorption bei geln, bis eine gev/ünschte Verschiebungskraft P₁₁ zu- einem möglichen Zusammenstoß durch eine erfinzüglich der Kraft, die die Versteifung des inneren dungsgemäße stoßabsorbierende Einrichtung aufge-Rohrabschnitts durch die Dornstange 20 kompen- 65 nommen wird, die in diesem Falle zv/ischen dem siert, erreicht wird Nun wird die Dornstange aus Sicherheitsgurt und dem Fahrzeugchassis angeordnet dem inneren Rohr herausgezogen. Als letzte Kon- ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

axiale Druckkraft auf die Lenksäule ausgeübt wird, Patentansprüche: sondern auch eine Querkraft wirkt, die ein Biegemo- ment an der Lenksäule verursacht. Bei bekannten

1. Stoßenergie-absorbierende Einrichtung, ins- Sicherheits-Lenkbäulen, beispielsweise mit einer stoßbesondere für Kfz-Sicherheitslenksäulen, bei der 5 absorbierenden Einrichtung gemäß der USA.-Pazwei teleskopartig ineinandergeführte Rohre tentschrift 3 392 599 zeigt sich, daß das Biegemodurch zwischen ihnen angeordnete Kugeln mit- ment Änderungen der erzeugten Gegenkraft verursaeinander verbunden sind und durch eine Stoß- chen kann. Der Grund hierfür ist, daß e.n Biegemokraft unter Verformung der Rohrwandungen ge- ment an der Lenksäule die Verbindung so verformt, geneinander verschiebbar sind, dadurch ge- io daß die Kupplungselemente, beispielsweise Kugeln kennzeichnet, daß das innere Rohr (4) ent- oder Rollen, die die Rohrwandungen punkt- oder Ii-

' lang des Verschiebungsweges der Kugeln (13) nienförmig beaufsjhlagen, bei ihrer Verschiebung

einen kleebiattförmigen Umriß aufweist, die Ku- örtlich bleibende Verformungen in den Wandungen

geln (13) in den Furchen (12) zwischen den Klee- der teleskopartig ineinanderliegenden Rohre erzeu-

blatteilen angeordnet sind und das äußere Rohr 15 gen. Wenn die Kupplungselemente bei einer Verschie-

(2) die Kugeln (13) aufnehmende sphärische Sitz- bung von einem der beiden Rohre mitgenommen

flächen (14) aufweist, wobei die Kugeln zwischen werden, kann eine durch das Biegemoment im ande-

den beiden Rohren unter elastischer Vorspan- ren Rohr verursachte bleibende Verformung Anlaß

nung der Rohre lagesicher gehalten sind. dafür sein, daß der Eingriff zwischen den beiden re-

2. Verfahren zum Herstellen einer stoßener- 20 lativ beweglichen Teilen und der Verschiebungsgie-absorbierenden Einrichtung nach Anspruch 1, widerstand entlang des gesamten Bewegungsweges dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (13) in vermindert wird. In diesem Fall kann die stoßabsorden Furchen (12) des vorgeformten inneren Roh- bierende Verbindung die beabsichtigte Wirkung nicht res (4) mit Wachs (25) od. dgl. befestigt werden, hervorrufen. Die in der vorerwähnten USA.-Patcntanschließend das innere Ruhr (4) auf eine Dorn- 35 schrift beschriebenen Stoßabsorbierer, bei denen der stange (20) aufgeschoben wird, die mit Zylinder- Eingriff zwischen den beweglichen Teilen über die abschnitten (21) im Bereich der Kugeln (13) an Kupplungselemente vollständig vom Sitz der Bauteile den Innenseiten des inneren Rohres anliegt, und abhängt, sind erfahrungsgemäß sehr schwierig so schließlich daß das innere Rohr mit Spiel aufneh- herzustellen, daß ein bezüglich seiner Größe genau mende äußere Rohr (2) über das innere Rohr (4) 30 zuvor bestimmter Verschiebungswiderstand entsteht,
und die Kugeln (13; geschoben wird und das au- Die erfindungsgemäße Einrichtung soll bei einfaßere Rohr (2) abschließend mit Hilfe eines Preß- eher und preiswerter Herstellung diese Nachteile auswerkzeuges im Bereich der Kugeln (13) mit einer schließen, durch die eine Verbiegung verursachenden radial nach innen gerichteten und gleichmäßig Querkräfte nicht beeinträchtigt werden und einen verteilten Kraft (P_s) beaufschlagt wird, welche 35 konstanten Verschiebungswiderstand zwischen den eine plastische Verformung der Wand des äuße- beweglichen Rohren sicherstellen.

ren Rohres (2) um die Kugeln (13) herum zu Diese Aufgabe ist gemäß d_T vorliegenden Erfin-

sphärischen Sitzflächen (14) bewirkt, wodurch dung dadurch gelöst worden, daß das innere Rohr

ein kraftschlüssiger Kupplungseingriff zwischen entlang des Verschiebungsweges der Kugeln einen

den Rohren (2, 4) erzielt wird, der dem ge- 40 kleeblattförmigen Umriß aufweist, die Kugeln in den

wünschten Verschiebungswiderstand zwischen Furchen zwischen den Kleeblatteilen angeordnet sind

den Rohren (2, 4) entspricht, wenn die Dorn- und das äußere Rohr die Kugeln aufnehmende sphä-

stange (20) wieder entfernt ist. rische Sitzflächen aufweist, wobei die Kugeln zwischen den beiden Rohren unter elastischer Vorspan-45 nung der Rohre lagesicher gehalten sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform und ein Werkzeug zur Herstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung sind an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es Die Erfindung betrifft eine stoßenergie-absorbie- zeigt

rende Einrichtung, insbesondere für Kfz-Sicherheits- 50 Fig. 1 eine Seitenansicht einer Lenksäule eines

lenksäulcn, bei der zwei teleskopartig ineinanderge- stoßabsorbierenden Einrichtung,

führte Rohre durch zwischen ihnen angeordnete Ku- Fig. 2 und 3 Querschnitte gemäß den Scnnittli-

geln miteinander verbunden sind und durch eine nien U-II und III-III der Fig. 1,

Stoßkraft unter Verformung der Rohrwandungen ge- Fig.4 einen Längsschnitt gemäß der Schnittlinie

geneinander verschiebbar sind. Die Erfindung betrifft 55 IV-IV der Fi g. 1 und

ferner ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen F i g. 5 und 6 teilweise geschnittene Seiten- und stoßencrgie-absorbierenden Einrichtung. Stirnansichten eines Werkzeuges zur Erzeugung des Stoßenergie-absorbierende Einrichtungen der vor- Kupplungseingriffes zwischen den relativ bewegligenannten Art werden in Lenksäulen von Kraftfahr- chen Verbindungsteilen gemäß der Erfindung,
zeugen verwendet, um einen Teil der kinetischen 60 Eine Lenksäule 1 weist ein äußeres Rohr 2, an Energie des Fahrzeugführers aufzunehmen, wenn dem das Lenkhandrad 3 befestigt ist und ein inneres dieser bei einem Zusammenstoß gegen das Lenk- Rohr 4 auf, das am unteren Ende mit einem Lenkgehandrad geworfen wird. Es ist aus Gründen der Si- triebe S des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Die cherheit wichtig, daß der dem Stoß entgegengerich- Lenksäulei, die in Fig. I in Normallage zeigt, ist tetc Verschiebungswiderstand während des gesamten 65 am Aufbau 6 des Fahrzeuges in zwei Bügeln 7 mit Verschiebungsweges konstant ist. Bei Kraftfahrzeug- Gummibuchsen 8 und Lagerhülsen 9 gelagert. Eine Unfällen wird der Fahrzeugführer häufig so gegen Bewegung zum Fahrzeugführer hin wird mit Andas Lenkhandrad geschleudert, daß nicht nur eine Schlagringen 10 verhindert, die am äußeren Rohr 2