DE2212713C3

DE2212713C3 - Sicherheitslenksäule für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2212713C3
Application number: DE2212713A
Authority: DE
Inventors: Karl Ing.(Grad.) 6272 Niedernhausen Hug
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1972-03-16
Filing date: 1972-03-16
Publication date: 1985-08-29
Also published as: DE2212713A1; US3813961A; GB1358370A; DE2212713B2

Description

keil garantiert

Dadurch, daß die entsprechend den Sollknickstellen in axialer Richtung der Lenkspindel in bestimmten Abständen angeordneten Abflachungen bzw. Eindrückungen in an sich bekannter Weise jeweils um den gleichen oder um ungleiche Winkel zueinander versetzt sind und durch Anordnung mehrerer solcher gegeneinander versetzter Sollknickstellen längs der Spindelachse kann eine vorteilhafte V-_-rkürzung der Lenkspindel selbst dann erreicht werden, wenn an einigen Stellen das Ausknikken der Lenkspindel durch den beim Unfall verformten Vorderwagen behindert wird. Vorteilhaft gegenüber einer an nur einer Stelle bzw. in nur einer Richtung ausknickenden Lenkspindel ist weiterhin, daß an jeder Knickstelle eine bestimmte Formänderungsarbeit erforderlich ist. Somit vermag die beim Unfall mehrfach und ggf. nach verschiedenen Richtungen ausknickende erfindungsgemäße Lenksäule einen Anteil der Bewegungsenergie in Verformungsenergie umzuwandeln.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor. daß die Lenkspindei im Bereich der Soüknicksteüen jeweils einseitig so abgeflacht ist, daß sie an den Abflachungen einen etwa bügelförmigen Querschnitt aufweist

Die im vorstehenden aufgeführten erfindungswesentlichen Merkmale sind nun anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung veranschaulicht und in der Beschreibung nachfolgend näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Sicherheitslenksäule eines Kraftfahrzeuges,

F i g. 2 das Fahrzeug aus F i g. 1 nach einem Frontalaufprall,

F i g. 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkspindel,

F i g. 4 den Schnitt längs der Linie VI-VI in F i g. 3,

F i g. 5 eine Weitere Ausführungsform der erfindungsgemäuen Lenkspinde! in Seitenansicht,

F i g. 6 den Querschnitt der Lenkspindel an der Schnittstelle VIII-VlII in Fig. 5,

F i g. 7 den Querschnitt der Lenkspindei an der Schnittstelle IX-IX in F i g. 5,

Fig.8 den Querschnitt der Lenkspindel an der Schnittstelle X-X in F i g. 5,

F i g. 9 den Querschnitt der Lenkspindel an der SchnittstelleXl-Xl in Fig.5,

F i g. 10 die Lenkspindel nach F i g. 5 bis 9 nach dem Ausknicken infolge Druckbelastung,

Fig. Il eine durch ein Gelenk unterbrochene und

Fig. 12 eine durch zwei Gelenke unterbrochene Lenkspindel.

Nach Fig. 1 und 2 bezeichnet 10 das Dach, 11 den Vorderwagen, 12 die Windschutzscheibe, 13 das linke Vorderrad, 14 den Fahrersitz und 15 die vordere Stoßstange eines Personenkraftfahrzeuges. Weiterhin ist aus F i g. 1 und 2 ersichtlich das Lenkrad 16, die Lenkspindel 17, das Lenkgetriebe 18, welches an einem vorderen Rahmenquerträger 19 befestigt ist und die Armaturentafel 20. Die unten in das Lenkgetriebe 18 mündende Lenkspindel 17 ist an einem oberen Lager 21 gelagert, welches an einem Verstärkungsträger 22 angreift Zwischen Lager 21 und Lenkrad 16 ist ein Pralltopf 23 angeordnet, der bei einem Unfall den Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad 16 durch Verformung abbremsen soll. In dein durch eine Linie 24 nach vorn begrenzten Fußraum 25 sind Kupplungs- und Bremspedal 26 bzw. 27 erkennbar.

F i g. 2 zeigt das Fahrzeug aus F i g. 1 nach einem Frontalaufprall. Der VorCerwagen 11 wurde verformt, der Abstand zwischen Lenkgetriebe 18 und Lager 21 verkürzt Die Lenkspindel 17 stützt sich am Lager 21 bzw. am Verstärkungsträger 22 ab. Durch ihre besondere Form knickt die Lenkspindel 17 mehrmals und absorbiert einen Teil der kinetischen Energie. Der Pralltopf 23 stützt sich hier ebenfalls am Lager 21 ab und bremst einen Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad durch Verformung. Mit 28 ist ein Abschirmblech bezeichnet, das ein Abknicken der Spindel 17 in den Fußraum 25 verhindert Selbstverständlich ist es auch denkbar, den Pralltopf 23 durch andere bekannte Mittel zu ersetzen, beispielsweise durch einen sogenannten Abreißschlitten. Hierbei würde dann bei einem Aufprall auf das Lenkrad 16 die Lenkspindel 17 durch Belastung von oben ausgeknickt

Die in F i g. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkspindel ist mit 17a bezeichnet Auch hier ist Ausgangsmaterial ein Rohr, dessen kreisrunder Ausgangsquerschnitt mit 33 bezeichnet ist Die nur auf einer Seite des Rohres angeordneten Abflachungen sind mit 34,35,36 und 37 bezeichne Dadurch ergeben sich an den Stellen der stärksten Acflschungen bügelförmige strichpunktiert angedeutete Querschnitte 38, 39,40, 41, die in Achsenlängsrichtung gesehen hintereinanderliegen und infolge entsprechenden Versatzes der A bflachungen 34 bis $7 jeweils um 90° gegeneinander verdreht sind.

Die F i g. 5 bis 9 zeigen ein Lenkspindelrohr 176 ähnlich wie F i g. 3 und 4; die einseitigen Abflachungen 42, 43, 44 sind hier jedoch um je 120" versetzt (α= 120°, ß=2x usw.). Die dadurch entstehenden Querschnittsflächen werden in F i g. 6 bis 9 gezeigt Selbstverständlich können die Abflachungen 42, 43, 44 statt um jeweils 120° auch um einen anderen Winkelbetrag versetzt werden, der auch von Querschnitt zu Querschnitt verschieden groß sein kann. F i g. 10 zeigt den Lenkspindelausschnitt gemäß F i g. 5 nach dem Ausknicken infolge Druckbelastung durch Kräfte 45. Der zuerst ausknikkende schwächste Querschnitt wurde dabei im Schnitt IX-IX (F i g. 5) angenommen. Die erwähnte Unregelmäßigkeit der Form und damit das schnelle Ausknicken bei geringer Knickkraft wird insbesondere in F i g. 5 deutlich. Die in F i g. 5 in Stabmitte 46 wirkende Druckkraft trifft beispielsweise im Schnitt IX-IX auf eine Querschnittsfläche, die gegenüber der Kraftwirkungslinie nach rechts versetzt ist. Ergibt sich nun, daß von allen Abflachungen im Schnitt IX-IX der geringste Widerstand gegen Ausknicken vorhanden ist, so wird an dieser Stelle das Rohr bei geringer Knicklast entsprechend F i g. 10 ausweichen. Wird der Ausknickweg z. B. an der

so Stelle 47(Fig. 10)durch den Motorblocko. ä. begrenzt, so kann das Lenkspindelrohr infolge der mehrfachen Abflachungen an anderer Stelle erneut leicht ausknikken ui"5 in vorteilhafter Weise erneut Formänderungsarbeit verrichten.

Wie erwähnt, körnen die Abflachungen des Lenkspindelrohres in Achsrichtung gesehen in gleichem und/ oder ungleichem Abstand voneinander angeordnet sein.

Die Erfindung ist natürlich nicht nur dann anwendbar

und von Vorteil, wenn die Lenkspindel aus einem Stück besteht und geradlinig verläuft. Die Erfindung ist auch dann von Nutzen, wenn — wie F i g. 11 zeigt — die Lenkspindel 60 aus zwei Teilen 68, 70 best :ht, die über ein Gelenk 64 miteinander verbunden sind. Die beiden Teile 68, 70 verlaufen nicht in einer Richtung. Während das Teil 68 im wesentlichen über seine ganze Länge mit der erfindungsgemäßen Maßnahme versehen ist, ist es das Teil 70 nur in der Nähe des Gelenkes 64.

Fig. 12 zeigt eine zweimal abgeknickte Lenkspindel

Das zwischen den Gelenken 66 befindliche Teil weist über die gesamte Länge die erfindungsgemäße Maßnahme auf. Es kann daher bei einem Stoß ausknicken, ohne daß wesentliche Kräfte auf das Lager 21 ausgeübt werden. 5

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

10

15

20

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45

50

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60

Claims

1 2 bende Mantelrohr. Anschließend soll letzteres den we- Patentansprüche: sentlichen Teil der Stoßenergie aufnehmen. Schließlich ist eine Sicherheitslenksäuie durch die

1. Sicherheitslenksäule für Fahrzsuge, insbesonde- DE-AS 13 03 280 bekanntgeworden. Die Lenkspindel re Kraftfahrzeuge, mit einer bei frontaler Kraftein- 5 nach diesem bekannten Stand der Technik, die aus eiwirkung unter Energieabsorption bleibend verform- nem Wellrohr besteht, wird bei in Achsrichtung wirkenbaren Lenkspindel, bei der zumindest ein geradlinig der Stoßbeanspruchung in der Regel nicht ausknicken, verlaufender, rohrförmiger Teil mit in axialer Rieh- sondern sie wird sich ziehharmonikaartig zusam-nenfaltung in bestimmten Abständen angeordneten Soll- ten. Erst wenn seitliche Stöße auftreten, wird diese knickstellen versehen ist, die bei einer bestimmten io Lenkspindel seitlich ausknicken. Bei dieser bekannten kritischen Last ein seitliches Ausknicken der Lenk- Lenkspindel erstrecken sich nämlich die Eindrückungen spindel oder dieses Teiles bewirken, dadurch über den gesamten Umfang der Lenkspindel. Es handelt gekennzeichnet, daß die Lenkspindel (17a; sich also jeweils um ringförmige Eindrückungen, die an- \7b) im Bereich jeder Sollknickstelle mit einer, je- pinandergereiht das Wellrohr ergeben, das demgemäß weils über einen Teil des Umfanges der Lenkspindel 15 einen symmetrischen Querschnitt aufweist, der eine seitsich erstreckenden Abflachung bzw. einer entspre- liehe Ausknickung der Lenksäule nicht mehr sehr bechenden Eindrückung (34 bis 37; 42 bis 44) versehen günstigt

ist und daß die entsprechend den Sollknickstellen in Diese bekannte Lenksäule ist nicht besonders veraxialer Richtung der Lenkspindel in bestimmten Ab- drehfest, denn durch die wellenförmige Wandung ergibt ständen angeordneten Abflachungen bzw. Eindrük- 20 sich eine Kette von nach allen Seiten wirkenden Gekungen (34 bis 37; 42 bis 44) jeweils um den gleichen lenken. Bei einer geringsten Abweichung der Lenkspinoder um ungleiche Winkel zueinander versetzt sind, del aus ihrer Mittellinie, also der Längsachse, bewirkt

2. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 1, dadurch eine bestimmte Torsionskraft ein Verdrillen der Lenkgekennzeichnet, daß die Lenkspindel (17a; 17Z^ im spindel. Außerdem ist die rohrförmige Lenkspindel mit Bereich der Sollknickstellen jeweils einseitig so ab- 25 wellenförmiger Wandung schwingungsempfindlich, da geflacht ist, daß sie an den Abfiachungen (34 bis 37; sie naturgemäß einei-ergleichsweise dünne Wandstärke 42 bis 44) einen etwa bügelförmigen Querschnitt auf- aufweist

weist Durch die US-PS 28 70 871 ist es bei einem rohrförmigen Stoßaufnehmer mit einem größeren Durchmesser

30 bekanntgeworden, insbesondere an seinem Ende mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Eindrükkungen vorzusehen, bzw. mehrere Kränze solcher Ein-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitslenk- drückungen winkelversetzt in Längsrichtung des Rohsäule für Fahrzeuge, insbesondere K aftfahrzeuge, nach res anzuordnen. Die Eindrückungen bewirken, daß der dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. 35 Stoßaufnehmer bei entsprechender Kraftein wirkung

Es sind verschiedene Sicherheitslenksäulen bekannt, sich von diesem Ende aus etwa wellenförmig zusam-

die verhindern sollen, daß ζ. B. bei einem Frontalaufprall menfaltet Die Eindrückungen führen daher nicht zu ei-

des Fahrzeugs auf ein Hindernis das Lenkrad in den nem Ausknicken des Stoßaufnehmers. Durch die DE-

Fahrzeuginnenraum gedrückt wird. Eine bekannte Si- OS 21 26 173 ist es ferner bekanntgeworden, die Lenk-

cherheitslenksäule besteht z. B. aus einer Stange, die in 40 spindel aus der Verbindunglinie der Anschlußpunkte

einem Rohr geführt wird. Bei einem Unfall soll sich die heraus vorgebogen herzustellen. Hier kann das Ausbie-

Stange teleskopartig in das Rohr schieben und dadurch gen unter Krafteinwirkung nur in einer Richtung erfol-

die Lenkspindel verkürzen. Nachteilig sind hierbei ins- gen. Auch ist durch die vorgebogene Ausbildung ein

besondere die relativ hohen Herstellungskosten. größerer Platzbedarf erforderlich.

Eine andere bekannte Anordnung teilt die Stange der 45 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei ge-

Lenkspindel etwa in der Mitte so, daß bei einer Stoßbe- ringsten Herstellungskosten eine Sicherheitslenksäule

anspruchung die Verbindung der Stangenhälften zer- der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art

stört wird und diese sich aneinander vorbeischieben zu schaffen, bei der auch bei einer auf die Lenkspindel

können. Nachteilig hierbei ist einerseits der Herstel- mittig in Achsrichtung wirkenden Stoßkraft unter Ener-

lungs- und Montageaufwand, andererseits kann die 50 gieabsorption zwangsläufig ein seitliches Ausknicken

Spindel nach Trennung keine Stoßenergien mehr absor- erfolgt,

tieren. Diese Aufgabe wird bei einer Sicherheitslenksäule

Durch die DE-PS 16 55 581 ist ferner eine Sicherheits- nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsge-

lenksäule bekanntgeworden, bei der ein gitterförmiges maß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 an-

Rohrteil in der Lenkspindel bei einem Unfall zusam- 55 gegebenen Merkmale gelöst

mengedrückt wird, wodurch sich die Länge der Lenk- Die rohrförmige Lenkspindel wird dabei so abge-

spindel verkürzt. Nachteilig ist hier der große Material- flacht bzw. eingedrückt, daß im Querschnitt gesehen ein

aufwand, da die gitterförmig durchbrochene Rohrwan- unsymmetrisches Profil entsteht, durch das bei einer

dung zur Aufnahme der Lenkrad-Torsionskräfte ent- mittig in Achsrichtung wirkenden Kraft zwangsläufig

sprechend stark ausgeführt werden muß. Auch entste- so ein seitliches Ausknieken erfolgt,

hen hohe Herstellungskosten durch aufwendige Schnitt- Die erfindungsgemäße Sicherheitslenksäule kann

werkzeuge. vorteilhaft von einem Rohrteil mit üblicher Wandstärke

Eine Sicherheitslenksäuie ist des weiteren durch die ausgehen. Sie ist daher leicht herzustellen. Insbesondere

DE-OS 20 52 306 bekanntgeworden. Beim Gegenstand wird aber auch eine größere Verdrehfestigkeit trotz des

dieser Druckschrift ist die Lenkspindel bzw. ein Teil 65 Vorsehens der Sollknickstellen beibehalten, denn durch

derselben als schraubenförmig gewelltes Rohr ausgebil- die nur über einen Teil des Umfangs vorgesehenen Ab-

det. Dies geschieht zu dem Zweck, daß die Lenkspindel flachungen bzw. Eindrückungen bleibt ein Teil der rohr-

eher »zusammenbricht« als das die Lenkspindel umge- förmigen Wandung unverändert, der die Verdrehfestig-