DE2150061B2 - Aus Blech bestehendes, piatisch verformbares Deformationsglied für Sicherheitslenkungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents
Aus Blech bestehendes, piatisch verformbares Deformationsglied für Sicherheitslenkungen von KraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein aus Blech bestehendes, plastisch verformbares Deformationsglied für
Sicherheitslenkungen von Kraftfahrzeugen, das konzentrisch zur Lenkwelle angeordnet ist
Bei einem frontalen Zusammenstoß eines Fahreeuges
mit einem anderen Fahrzeug oder sonstigem Hindernis werden die Fahrzeuginsassen bekanntlich infolge
der Massenträgheit, bezogen auf das stark verzögerte bzw. gewaltsam zun<
Stillstand gebrachte Fahrzeug nach vorn geschleudert. Für den Fahrer bedeutet dies
einen Aufprall auf das Lenkrad, der zu erheblichen und sogar lebensgefährlichen Verletzungen führen kann.
Es wurden deshalb Sicherheitslenküngen mit plastisch
verformbaren Deformationsgliedern entwickelt, die es ermöglichen, die auf den Körper des auf das
Lenkrad aufschlagenden Fahrers wirkenden Verzögerungsspitzenwerte in einem solchen Maße abzubauen,
daß die Verletzuhgsgefahr herabgesetzt wird bzw. keine
lebensgefährlichen Verletzungen auftreten.
Durch die kontrollierte Umwandlung der Bewegungsenergie in Verformungsarbeit, d* h. durch die volle
Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Verformungsweges bei miglichst gleichbleibend hohen, jedoch
for den Menschen ^tragbaren Verzögerungswerten
kann die Wirkung äes Aufpralls auf den menschüchen Körper in vielen Fällen in einem iQr dap. Oberleben
entscheidendem Maße verringert verdea
Derartige ernergieabsorbierende Vorrichtungen an
Lenksäulen von Kraftfahrzeugen sind in mannigfachen Ausführungen bekannt Es seien diesbezüglich bei-
spielsweise die deutschen Offenlegungsschriften
1 630265,1 630266, I 630327,! 630825, 1 68001t, die
deutsche Pateidschriit 1 298 010 und die deutsche Ge-
• braüd&smusterschrift 7 l03 666 genannt Dabei handelt
es sidb zumeist um topfförraige Deformationsglieder.
die sich entweder durch relativ aufwendigen Aufbau und Anordnung (GS 1 630 265,1 630 266.1 630 327 und
1 680011) oder durch ungenügende Wirksamkeit auszeichnen,
da sie in der Regel so angeordnet sind, daß die Energieumwandlung nur längs der Lenksäulenachse
möglich ist
Auch das in der Sicherheitslenkung gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 277 685 zwischen Spritzwand
und Instrumentenbrett eingeschaltete, einen Teil des Mantelrohres der Lenksäule bildende Gitterrohr ist ein
vergleichsweise aufwendiges Konstruktionselement, das speziell für hohe Energieaufnahme bei der nur
möglichen Verformung in Richtung der Lenksäulenachse bestimmt ist
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitslenkung der eingangs genannten Art zu schaffen unter Verwendung eines universell verwendbaren Deformationsgliedes, das den Kräfteverhältnissen, insbesondere der Kraftrichtung beim Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad in optimaler Weise gerecht wird. Ferner soll das Deformationsglied einfach im Aufbau und — als Folge davon — unter nur geringem Kostenaufwand hersteilbar sein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitslenkung der eingangs genannten Art zu schaffen unter Verwendung eines universell verwendbaren Deformationsgliedes, das den Kräfteverhältnissen, insbesondere der Kraftrichtung beim Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad in optimaler Weise gerecht wird. Ferner soll das Deformationsglied einfach im Aufbau und — als Folge davon — unter nur geringem Kostenaufwand hersteilbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Deformationsglied aus einem in an sich
bekannter Weise schraubenförmig gewickelten Flachband, vorzugsweise aus Stahlblech, besteht und daß die
Windungen des Rachbandes durch mehrere über den Umfang desselben verteilte, in axialer Richtung angeordnete
Stege miteinander verbunden sind, die im Bereich zwischen den einzelnen Windungen des Flachbandes
mit in Umfangsrichtung des Deformationsgliedes angeordneten Sicken versehen sind.
Durch die deutsche Patentschrift I 298 010 ist zwar ein Deformationsglied an sich bekannt, das aus schrau-
so benförmig gewundenem Flachband besteht Es handelt
sich jedoch dabei um insgesamt vier Flachbänder, die schraubenförmig mit gleicher Steigung und entgegengesetzem
Steigungssinn gewickelt und an ihren Kreuzungsstellen miteinander verbunden sind, wobei die
SS Bänder gleichen Steigungssinnes um 180° gegeneinander
versetzt sind. Der Aufbau dieses bekannten Deformationsgliedes ist also vergleichsweise kompliziert gegenüber
der erfindungsgemäßen Konstruktion, die nur ein einziges gewundenes Flachband benötigt. Der Vorteil
der Verwendung eines einzigen Flachbandes besteht überdies darin, daß sich im unteren Bereich des
Deformationsgliedes die Windungen zu einem bestimmten Betrag ineinanderschieben können, was insofern
günstig ist, als entsprechend der größeren Veffor-
6s mung ein größerer Betrag der Bewegungsenergie des
nach vorn geschleuderten Fahrers absorbiert wird.
Dadurch, daß die Stege aus Flachstahlmaterial bestehen und mit den Windungen des Flachbandes punkt-
verschweißt siiid, ist im Falle, daß die Vorrichtung das
Lenkmoment in vollem Umfange übertragea muß, die notwendige Verdrebsteifigkeit zu erzeugea Za diesem
Zwecke genSgt es, wenn vier Stege über den Umfang
des Flachbandes gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin,
daß die in die Stege des Deformationsgliedes eingeprägten Sicken radial nach außen gerichtet sind. Auf
diese Weise wird erreicht, daß bei einer Verformung des Deformationsgliedes der maximal mögnc&e Verformungsweg
des schraubenförmig gewickelten Stahlflachbandes durch dazwischen eingeklemmte Sicken
nicht beeinträchtigt wird.
Das Deformationsglied kann in bekannter Weise einen Teil eines die Lenkspindel umgebenden Mantelrohres
bilden. Hierbei wären alle Parameter, wie Steigung, Stärke, Länge und Durchmesser, darauf abzustellen,
daß die geforderten Energieabsorptionswerte erreicht werden.
Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele
dargestellt sind, sowie der nachstehenden Beschreibung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 den vorderen Teil eines Personenkraftfahrzeugs mit in Seitenansicht dargestellter Sicherheitslenkung.
F i g. 2 einen Längsschnitt eines zwischen Lenkradspeichen und -nabe angeordneten Deformationsgliedes
nach Fig. 1,
F i g. 3 das Deformationsglied nach F i g. 1 und 2 als Einzelteil und
F i g. 4 in Seitenansicht (entsprechend F i g. 1) einen Ausschnitt einer Kraftfahrzeug-Lenksäule, wobei das
die Lenkspindel umschließende Mantelrohr als Deformationsglied ausgebildet ist
In F i g. 1 sind durch strichpunktierte Linien angedeutet
eine Fronthaube 10, ein Dach 11. eine Windschutzscheibe
12 und eine Vordertür 13 mit Seitenfenster 14 einer Personenwagenkarosserie sowie eine
einen Motorraum 15 von einem Fahrgastraum 16 trennende Stirnwand 17. Ferner ist aus F i g. 1 die als ganzes
mit 18 bezeichnete Sicherheitslenkung des Fahrzeugs erkennbar, die mit zwei Lagerstellen 19 und 20
an der Stirnwand 17 befestigt ist An der oberen Lagerstelle 19 angreifende Befestigungselemente 21, 22, 23
gewährleisten eine Aufnahme der wesentlichen, im Normalbetrieb auf die Lenkung ausgeübten Kräfte. An
der unteren Lagerstelle 20 tritt die Lenkung durch die Stirnwand 17 hindurch.
Die Lenkung besteht im wesentlichen aus einer Lenkspindel 24, 25, die im oberen Bereich von einem 5»
Mantelrohr 26 umgeben ist, einem Lenkgetriebe 27 und
einem Lenkrad 28. Die Lenkspindel setzt sich aus zwei Teilen 24, 25 zusammen, wobei der obere Lenkspinde!-
teil 25 teleskopierbar ist und durch ein Kardangelenk 29 unterhalb der Lagerstelle 20 drehfest mil dem unteren
Lenkspindelteil 24 verbunden ist. Das Kardangelenk erlaubt aber ein widerstandsloses Abwinkein der
beiden Lenkspindelteile 24 und 25 gegeneinander und dient damit der Sicherheit des Fahrers. Das Lenkgetriebe
27 ist durch einen Schraubenbolzen 30 an einer Vorderachse 31 des Fahrzeugs befestigt
Lenkradspeichen 32 in ein Defoimationsglied 33 über,
das im einzelnen aus einem schraubenförmig gewickelten,
aus Stahl bestehenden Flachband 34 und vier gleichmäßig über den Umfang des Flachbandes 34 verteilten,
axial ausgerichteten Stegen 35 besteht (vgl. auch F i g. 3). Die Stege 35 sind mit den Windungen des
Flachbandes 34 punktverschweißt und dienen der Übertragung des Lenkmoments auf die Lenkspindel.
Zu diesem Zweck mündet das Deformationsglied an seinem unteren Ende in eine Lenkradnabe 36 (F i g. 2),
in der das obere Ende des Lenkspindeltcils 25 mittels Verzahnung 37 und Schraubenbolzen 38 fixiert isi. Das
Deformationsglied 33 ist somit axial zwischen die Lenkradspeichen 32 und die Lenkradnabe 36 eingesetzt
Trifft nun im Falle eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs mit einem Hindernis der Körper des Fahrers auf
den unteren Lenkradkranz auf (Pfeil P), so erlaubt das Deformationsglied 33 unter teilweiser Absorption der
AufpraHenergie ein schnelles Abknicken des Lenkrades entsprechend der Neigung des Oberkörpers des auf das
Lenkrad aufschlagenden Fahrers. Wie insbesondere aus F i g. 2 und 3 hervorgeht weisen die Stege 35 im Bereich
zwischen den einzelnen Windungen des Flachbandes 34 konvex nach außen gestülpte Sicken 39 auf,
die ein Zusammendrücken und Auseinanderziehen der Stege 35. wie es beim Kippen des Lenkrades 28 auftritt,
erleichtern. Das Flachband 34 hat beispielsweise einen Querschnitt von 10 χ 2 mm. Die verhältnismäßig geringe
Stärke des Rachbandes 3*1 von 2 mm ermöglicht
vorteilhaft ein teilweises Ineinanderschieben der Windungen
im unteren Bereich. Der dadurch bedingte größere Verformungsweg und -grad wirkt sich günstig hinsichtlich
der Absorption von AufpraHenergie des Fahrers aus.
Sobald eine volle Auflage des Brustkorbes des nach vorne geschleuderten Fahrers auf der Ebene des Lenkrades
erreicht ist kann der größere, noch verbleibende Rest der Aufprallenergie durch ein weiteres, in der
Lenksäule angeordnetes Deformationsglied 40 absorbiert werden. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1
handelt es sich dabei um ein Gitterrohr bekannter Bauart, welches den energieabsorbierenden Teil des Mantelrohres
26 bildet.
Nach F i g. 4 dagegen ist in ein Mantelrohr 26a statt eines Gitterrohres als energieabsorbierender Teil ein
Deformationsgüed 41 eingesetzt das prinzipiell wie das im vorstehenden ausführlich beschriebene Deformationsglied
33 aufgebaut ist und daher an dieser Stelle nicht noch einmal erläutert zu werden braucht Der
besseren Anschaulichkeit halber sind in F i g. 4 die dem Deformationsglied 33 nach F i g. 1 bis 3 entsprechenden
Teile mit gleichen Bezugszeichen, lediglich ergänzt durch den Buchstaben »a«. gekennzeichnet. Die übrigen
Teile der Sicherheitslenkung nach F i g. 4 entsprechen der Ausführung nach Fig. 1. Selbstverständlich
sind auch bei dem Deformationsglied 41 die veränderlichen Größen, wie Steigung, Stärke, Länge und Durchmesser,
des Flachbandes 34a so aufeinander abzustimmen, daß die geforderten Energieabsorptionswerte erreicht
werden.
Claims (6)
1. Aus Blech bestehendes, plastisch verformbares Defoemationsglied für Sicherheitslenkungen von
Kraftfahrzeugen, das konzentrisch zur Lenkwelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Deformationsglied (33,41) aus einem is an
sich bekannter Weise schraubenförmig gewickelten Flachband (34, 34a), vorzugsweise aus Stahlblech,
besteht und daß die Windungen des Flachbandes durch mehrere fiher den Umfang desselben verteilte,
in axialer Richtung angeordnete Stege g*S, 3Sa)
miteinander verbunden sind, die im Bereich zwischen den einzelnen Windungen dis Flachbandes
(34,34a^ mit in UmfangsrtebHmg des Beformationsfcliedes
(33,41) angeordneten Sicken (39,39a) versehen
sind.
2. Deformationsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (35, 35a) aus Rachstahlmaterial
bestehen und mit den Windungen des Flachbandes (34,34 s) punktverschweiüt sind.
3. Deformationsglied nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Stege (35,35a) über
den Umfang des gewundenen Rachbandes (34,34a) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
4. Deformationsglied nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in
die Stege (35, 35a) des Deformationsgliedes(33, 41) eingeprägten Sicken radial nach außen gerichtet
sind.
5. Deformationsglied nach einem oder mehrerea der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Deformationsglied (33) in Richtung der Lenkspindelachse zwischen einer auf der Lenkspindel
sitzenden Lenkradnabe (36) und ά·~η zentralen Enden der Lenkradspeichen (32) angeordnet ist
6. Sicherheitslenkung für Kraftfahrzeuge nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet daß in an sich bekannter Weise das Deformationsglied (41) einen Teil eines
die Lenkspindel (25) umgebenden Mantelrohres (26a) bildet.
Priority Applications (4)
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DE2150061A DE2150061C3 (de) | 1971-10-07 | 1971-10-07 | Aus Blech bestehendes, plastisch verformbares Deformationsglied für Sicherheitslenkungen von Kraftfahrzeugen |
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Family
ID=5821732
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