DE2227327A1

DE2227327A1 - Vorrichtung zum verzehren von energie, insbesondere in verbindung mit einer lenksaeule eines fahrzeuges

Info

Publication number: DE2227327A1
Application number: DE2227327A
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Renault SAS
Priority date: 1971-06-07
Filing date: 1972-06-05
Publication date: 1973-01-04
Also published as: FR2140773A5; IT957603B; DE2227327B2; GB1396408A; US3769851A

Description

Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. BEETZ «enS Dlpl-ln-i. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. r?. DBETZ Jr.

ti MUn«hen 22, Steinsdorfetr. 9

62-18.838P 5. 6. 1972

AUTOMOBILES PEUGEOT. Paris (Frankreich) REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT. Billancourt

(Frankreich)

Vorrichtung zum Verzehren von Energie, insbesondere in Verbindung mit einer Lenksäule eines Fahrzeuges

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verzehren von Energie durch plastische Deformation, insbesondere in Verbindung mit der Lenksäule eines Fahrzeuges.

Die Vorrichtung soll ein· gewisse gegenseitige Verschiebung unterschiedlicher Teile unter der Wirkung einer Kraft, wie einer Stoßkraft, gestatten.

Es sind bereits EnergieVerzehrvorrichtungen bekannt, die in Teleskopform ausgeführt sind, d. h. die zwei zylindrisch· Elemente enthalten, von denen eines in dem anderen gleiten kann; manchmal ist ein elastisches Material zwi-

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sehen diese Elemente eingefügt. Derartige Vorrichtungen haben stets den Nachteil, daß sie praktisch nur dann arbeiten können, wenn die auf sie einwirkende Kraft im wesentlichen in der Richtung der gegenseitigen Verschiebung wirkt; im Fall von Kräften mit erheblicher Querkomponente verklemmen diese Vorrichtungen leicht.

Man hat infolgedessen Vorrichtungen entworfen, in denen zwischen den gegeneinander verschiebbaren Teilen ein Bauelement eingefügt ist, das sich oberhalb einer gewissen Krafteinwirkung verformt; eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der französischen Patentanmeldung Nr. 69.18803 offenbart, die auf den Namen der Anmelder der vorliegenden Anmeldung am 6. Juni 19OO in Frankreich eingereicht wurde und den Titel "Verbesserungen bei Lenksäulen für Fahrzeuge" trägt; diese Art der Energieverzehrvorrichtung hat den Vorteil, daß sie in allen Richtungen wirksam werden kann, ohne sich zu verklemmen.

Bei diesen Vorrichtungen, bei denen der Energieverzehr durch plastische Verformung eines Bauelements erhalten wird, ist es jedoch schwierig, in geeigneter Weise denjenigen Wert der Kraft zu beherrschen, der diese Deformation oder Verformung hervorrufen soll, und es ist praktisch unmöglich, diese Kraft über den gesamten Verformungsweg der Teile gleich zu halten. Die Vorrichtungen sind außerdem relativ komplex aufgebaut und sind dementsprechend teuer.

Demgegenüber hat die Erfindung den Zweck, eine Vorrichtung zum Verzehr von Energie zu schaffen, die durch plastische Deformation eines Materials wirkt und die die oben geschilderten Nachteile beseitigt oder wesentlich verringert.

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Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Vorrichtung zum Verzehr von Energie, die mit plastischer Deformation arbeitet; die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Teile umfaßt, in einem von denen ein Schlitz vorgesehen ist, während der andere ein vorspringendes Bauelement aufweist, das außerhalb oder jenseits eines der Enden des Schlitzes und in dessen Achse liegt und daß die Breite des vorspringenden Elements größer ist als die des Schlitzes.

Bei einer derartigen Konstruktion ist bei einer Krafteinwirkung, welche die beiden Bauteile gegeneinander zu bewegen sucht, sobald diese Kraft einen gewissen Wert überschreitet, das vorspringende Element gezwungen, sich unter Zurückdrücken der Ränder des Schlitzes durch diesen hindurch zu bewegen, wobei die entsprechende plastische Deformation den gewünschten Energieverzehr ergibt und diese Energie absorbiert, ohne sie zurückzugeben. Der Wert der Kraft, die diese Verformung hervorrufen soll, ist vollkommen bestimmt und ist über den gesamten Weg konstant. Die Vorrichtung ist überdies relativ einfach herzustellen und wirtschaftlich.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Anwendung einer Vorrichtung der oben geschilderten Art in Verbindung mit einer Sicherheits-Lenksäule für ein Fahrzeug, insbesondere ein Automobil; der Gegenstand ist daher auch eine mit einer solchen Energieverzehrvorrichtung versehene Lenksäule und dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Bauteile starr mit dem Aufbau des Fahrzeugs verbunden ist, während der andere ebenfalls starr mit der Lenkwelle verbunden ist.

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Auf diese Weise kann sich bei einem Stoß entweder auf den Fahrzeugaufbau oder auf die Lenksäule diese sich relativ zum Aufbau des Fahrzeuges eindrücken, wegen der relativen Verschiebung der beiden Bauteile der Vorrichtung, die durch das Eindringen des vorspringenden Elements und sein Verschieben in den Schlitz möglich ist, wobei die Kraft, mit der der Fahrzeuglenker auf das Lenkrad gedrückt wird, relativ gering ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ergeben, das in der Zeichnung veranschaulicht ist; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des oberen Teiles einer Kardanlenksäule für ein Automobil, und zwar den Teil zwischen Kardan und Lenkrad, der mit dem Fahrzeugaufbau über eine speziell gestaltete Vorrichtung gemäß der Erfindung verbunden ist;

Fig. 2 eine schräg von unten gesehene Teildarstellung des Gegenstandes nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 eine der Darstellung in Fig. 2 entsprechende Darstellung, aber im Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1;

Fig. k bis 6 von links in Fig. 1 gesehene Schnitte längs der Linien k-h, 5-5 und 6-6 dieser Figur; die beiden ersten Schnitte liegen an der Befestigungsstelle der Vorrichtung an der Lenk-

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säule und die dritte an derjenigen Stelle, an der sich das vorspringende Element befindet.

Nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Lenksäule ein Lenkrad 1, das den oberen Abschnitt 2 einer Lenkwelle betätigt, die einerseits Über eine Kardanverbindung 3 mit einem unteren, nicht dargestellten Abschnitt der Lenkwelle verbunden ist, und andererseits ist der obere Lenkwell enab schnitt von einem Stützrohr 4 geführt. Dieses Stützrohr 4 ist über eine Energieverzehrvorrichtung 5» die weiter unten beschrieben wird, mit einer ebenen Befestigungsblechhalterung 6 verbunden, die zu dem Aufbau des Fahrzeugs gehört und relativ zur Horizontalen parallel zum Lenkwellenabschnitt 2 geneigt ist; derjenige Teil der Vereinigung aus Stützrohr 4 und Energieverzehrvorrichtung 5, der in der Richtung zu dem Lenkrad hin liegt, ist innerhalb eines Gehäuses 7 angeordnet und dadurch abgedeckt. Die Führung des Lenkwellenabschnitts 2 im Inneren des Rohres 4 erfolgt über einen Lagerring 8, der auf den Wellenabschnitt in dessen unterem Teil aufgezogen und festgeschweißt ist und dessen äußere Lagerschale einen Kautschukring 9 trägt, der dem Innen-Rohrmaß angepaßt ist.

Die Energieverzehrvorrichtung 5 umfaßt zwei profilierte Blechplattenteile 10 und 11, deren Querschnitte U-förmig sind und welche die gleiche Länge haben, die etwas geringer ist als die freie Länge des Stützrohres 4 unterhalb der Betätigungsvorrichtung 12 für die Fahrtrichtungsanziige und die Beleuchtung. Diese Profile sind ineinandergeschoben; die Breite des Bodens 13 des oberen Profils 10 ist hierzu kleiner gemacht als die des Bodens 14 des unteren Profils 11, und die Profile sind mit ihren konkaven Seiten nach

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oben gerichtet, wobei ihre Böden parallel zum Lenkwellenabschnitt 2 und zu den Blechen 6 des Fahrzeugaufbaus liegen. Zwischen den Böden dieser beiden Profile sowie zwischen ihren Schenkeln, die einander gegenüberliegen, sind Abstandselemente eingesetzt, die weiter unten beschrieben werden sollen. Die vertikalen Schenkel 15 des oberen und inneren Profils 10 haben Randflansche 16, die nach außen parallel zum Profilboden 13 abgewinkelt und an den Blechen 6 des Fahrzeugaufbaus durch mehrere über die Länge des Profils verteilte Schrauben 17 festgelegt sind; die Befestigung könnte aber auch durch Schweißung erfolgen. Die vertikalen Schenkel 18 des unteren und äußeren Profils 11 enden selbstverständlich unterhalb der abgekanteten Flansche 16 des oberen Profils, und sein Boden 14 ist an dem Stützrohr k durch vier Spannbolzen 20 starr festgelegt, zwei sitzen am oberen Ende dieses Bodens und zwei am unteren Ende auf der Höhe des Lagers 8; die Köpfe dieser Bolzen stützen sich auf dem Profilboden ab, während ihre Schäfte die hohlen säulenartigen Abstützungen 21 durchsetzen, die an dem Rohr k senkrecht zu dessen Achse angeschweißt sind, und an den unterseitigen Stirnflächen der Abstützungen stützen sich die Muttern für die Spannbolzen ab. An der Stelle dieser Schrauben-Spannbolzen hat das Rohr k seitliche Ausschnitte 22, so daß diese Bolzen teilweise innerhalb des Rohres liegen; insbesondere verlaufen die beiden unteren Schrauben-Spannbolzen in einer Ringnut 23» die ie äußeren Kautschukring 9 des Lagers 8 vorgesehen ist, durch das die Lenkwelle 2 relativ zu dem Rohr 4 acial festgelegt wird.

In der Nähe ihres oberen Endes und in ihrer Achse sind die Böden der beiden Profilbauteile mit Hilfe eines Bolzens 24 verbunden, dessen Kopfsich an der Unterseite des unteren

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Profils 11 vorgesehenes Loch 25» einen Abstandsring 26, der zwischen den beiden Profilböden liegt und eines der zwischen die Profile eingefügten Abstandselemente bildet, sowie schließlich ein Loch 27 in dem Profil 10 durchsetzt, ferner eine flache Unterlagscheibe 28 und eine Sperrscheibe 29, um schließlich eine Spannmutter 30 aufzunehmen. Von dem für den Bolzen 2k im Boden des oberen Profils 10 vorgesehenen Durchgangsloch 27 ist in diesem Boden und in der Richtung der Längsachse ein Schlitz eingearbeitet, dessen über die ganze Länge konstante Breite etwas kleiner als der Durchmesser des Schaftes des Schraubenbolzens 2k ist, der durch das Loch 27 hindurchgeht; dieser Schlitz endet in geeignetem Abstand vom unteren Ende des Profils, und zwar in einem Anschlagloch 32, das etwas breiter als der Schlitz ist. Die beiden Ecken des unteren U-Profils 11 sind im Bereich des Bolzens 2k abgeschrägt (vgl. Fig. 6).

Die einander gegenüberliegenden Schenkel 15 und.i8 der beiden Profilbauteile sind überdies im wesentlichen auf dem Niveau der beiden Enden des Schlitzes 31 durch vier Abscherstifte 33 aus Polyformaldehyd verbunden, die ihrerseits in zylindrischen Körpern 3k geringer Dicke zentriert sind, welche weitere Abstandselemente der Profile bilden und mit ihrer einen Seite in Löchern 35 sitzen, die in den Schenkeln 15 des inneren Profils vorgesehen sind, während die auf der Seite befindlichen Scherstifte in Löcher 36 eingreifen, die sich in den Schenkeln 18 des äußeren Profils befinden. Schließlich sind zwei zylindrische Rollen 37 von kleinem Durchmesser mit ihren Achsen parallel zur Längsrichtung der Profilbauteile zwischen den einander gegenüberliegenden Schenkeln 15 und 18 der beiden Profile untergebracht; diese Rollen sitzen in Ausnehmungen 38 der

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Schenkel, die durch örtliche Verformung hergestellt sind und sich an den unteren Enden der Schenkel befinden; diese Rollen bilden weitere Abstandsbauteile für die beiden Profile.

Beim Auftreten eines Stoßes, wie er durch einen Zusammenstoß verursacht wird, übt der Druck, mit dem sich der Lenker des Fahrzeuges auf das Lenkrad abstützt, eine Axialkraft aus, die in der Lenkwellenachse nach unten gerichtet ist; diese Lenkwelle stützt sich auf das elastische Lager 8, 9· Da dieses Lager starr mit dem Stützrohr 4 über die unteren Schrauben 20 verbunden ist, wird dieses Stützrohr ebenfalls gezwungen, sich nach unten zu verschieben, was zunächst zu einem Abscheren der Scherstifte 33 führt, und dann den Bolzen Zk zwingt, längs des Schlitzes 31 in diesen einzudringen, wobei er die Ränder des Schlitzes zurückdrückt und den Schlitz aufweitet, bis der Bolzen schließlich bis zu dem Anschlagloch 32 kommen kann· Diese Bewegung wird seitlich zu Beginn von den beiden Längsrollen 37 geführt, die zu diesem Zweck vorgesehen sind. Die Verformung der Vorrichtung ergibt infolgedessen ein Einschieben der Lenksäule in den unteren Teil und vermeidet eine Verletzung des Lenkers, da es eine wesentliche Energiemenge vernichtet und absorbiert, ohne daß ein Rückstoß oder Rückprall bzw. eine Zurückbewegung erfolgt. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Verbindung zwischen den beiden Profilbauteilen, wenngleich verformbar, dennoch eine gewisse Steifigkeit hat.

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Claims

Patentansprüche

' 1 .J Vorrichtung zum Verzehr von Energie durch plastische De foundation, dadurch gekennzeichnet , daß sie zwei Teile (1O, 11-) umfaßt, in einem (1O) von denen ein Schlitz (31) vorgesehen ist, während der andere (11) ein vorspringendes Element (24) aufweist, das außerhalb bzw. jenseits eines der Enden des Schlitzes und in dessen Achse liegt, und daß die Breite des vorspringenden Elements (24) größer als die Breite des Schlitzes ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (1O) einen Bereich (13) in Form einer Platte aufweist, in die der Schlitz (31) eingearbeitet ist.

3. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vorspringende Element (24) " relativ zu dem zweiten Teil (11) in einer Richtung angeordnet ist, die quer zur Mittellinie des Schlitzes (31) verläuft.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Teil des vorspringenden Elements (24), der gegenüber dem Ende des Schlitzes (31) liegt, zylindrisch und seine Zylinderachse senkrecht zu dem Schlitz (31) ist.

5* Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (31) konstanten Querschnitt über seine gesamte Länge hat.

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6. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das vorspringende Element (2k) in eine Öffnung (27) eingreift, die in dem ersten Teil (1O) vorgesehen ist und in der der Schlitz (31) mündet,

7. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das vorspringende Element aus einem Bolzen (24) besteht, der Öffnungen (251 27) durchsetzt, die in den beiden Teilen (11, 10) einander gegenüber angeordnet sind, wobei der Bolzen diese Teile gegeneinander spannt.

8. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (31) auf seine ganze Länge geradlinig ist.

9. Sicherheitslenksäule für Fahrzeuge, ausgerüstet mit einer Vorrichtung zum Verzehr von Energie nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß einer (1O) der beiden Bauteile (1O, 11) in starrer Weise mit dem Aufbau (6) des Fahrzeugs, während der andere (11) ebenfalls starr mit der Lenkwelle (2) verbunden ist.

10. Lenksäule nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (1O, 11) aus zwei profilierten Platten bestehen, deren Profilquerschnitte U-förmig sind und von denen der eine in den anderen eingreift.

11. Lenksäule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (15) der inneren Platte (1O) Teile oder Flansche aufweisen (16), die nach außen parallel zum

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Boden (13) der inneren Platte abgebogen und an dem Aufbau (6) des Fahrzeugs befestigt oder festgelegt sind, während der Boden (14) der äußeren Platte (11) an der Lenkwelle
(2) festgelegt ist.

12. Lenksäule nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (i4) der äußeren Platte (11) an der
Lenkwelle (2) durch Spannbolzen (20) "festgelegt ist, die
einen Ring (9) aus elastischem Material zumindest teilweise durchsetzen, der durch ein Lager (8) an der Lenkwelle festgelegt ist.

13· Lenksäule nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß Abstandselemente (26, 3^1 37) zwischen die beiden profilierten Platten (1O, 11) eingesetzt sind.

14. Lenksäule nach Anspruch 13t dadurch gekennzeichnet, daß relativ lange Längs-Führungselemente (37) in Richtung der Länge der profilierten Platten (1O, 11) zwischen diesen angeordnet und in einander gegenüberliegenden Ausnehmungen (38) der beiden Platten eingesetzt sind.

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