DE2265209A1

DE2265209A1 - Lenksaeulen-stuetze in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2265209A1
Application number: DE19722265209
Authority: DE
Inventors: Hisahal Mineda; Genyo Murase; Yozo Yamaguchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1971-05-25
Filing date: 1972-05-24
Publication date: 1976-10-14
Also published as: DE2265210A1; DE2225128B2; DE2264507A1; DE2225128C3; DE2225128A1; DE2265209C3; DE2265210B2; US3822608A; DE2265209B2; DE2264507C3; DE2264507B2; DE2265210C3

Description

Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha, 1, Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi-ken (Japan)

Lenksäulen-Stütze in Kraftfahrzeugen
Teil-Anmeldung aus P 22 25 128.1-21

Die Erfindung betrifft eine Lenksäulen-Stütze zur oberen Halterung einer schwenkbar angeordneten Lenksäule in Kraftfahrzeugen, insbesondere zur oberen Halterung einer steilgestellten Lenksäule in Kraftfahrzeugen der Frontlenkerbauart, an einem festen

Fahrzeugteil, insbesondere unterhalb des Instrumentenbretts, im winkel '

dieTzur Mittelachse der Lenksäule angeordnet ist und durch die einer infolge eines Stossaufpralls auf die Lenksäule erfolgenden Ausschwenkung der Lenksäule in Frontrichtung ein Widerstand entgegensetzbar ist.

Es ist bekannt (GB-PS 737 959), eine mit einem Gelenk verbundene Lenksäule über eine zur Mittelachse der Lenksäule hin geneigt angeordnete Stütze zur oberen Halterung der Lenksäule an einem festen Fahrzeugteil eines Kraftfahrzeugs abzustützen. Die Stütze besteht aus einer Stange, die mit einem Ende an der Lenksäule angelenkt ist und deren gegenüberliegender Endabschnitt in einem Zylinder mit Spiralfeder als Stossauffangglied verschiebbar angeordnet ist. Um einem Verschieben der ■ Stange im Zylinder schon bei geringen, unterhalb eines vorge-

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gebenen Wertes liegenden Erschütterungen entgegenzuwirken, sind senkrecht zur Längsachse der Stange angeordnete gegen die Stange bzw. Eiriwölbungen in der Stange andrückbare Kugeln vorgesehen. Abgesehen davon, dass bei nicht in Richtung der von Lenksäule und Stange gebildeten Ebene angreifenden Kräften eine geführte Ausschwenkbewegung der Lenksäule problematisch ist, sind Vorkehrungen, die ein RUckfedern der ausgeschwenkten Lenksäule verhindern, nicht vorgesehen, so dass die Gefahr von Verletzungen des Fahrers insoweit nicht ausgeschlossen ist.

Auch ist eine steilgestellte Lenksäule für Kraftfahrzeuge der Frontlenkerbauart bekannt (DT-OS 1 655 597), die schwenkbar am Lenkgetriebe angeordnet ist und durch eine mit Sollknickstellen versehene Strebe als obere Halterung an der Frontwand des Kraftfahrzeugs abgestützt ist und zusätzlich über einen an der Strebe angeordneten Bock unterhalb der Schalttafel gehalten ist. Die Sollknickstellen sind so gestaltet, dass sie den normalen Betriebsbedingungen standhalten, bei starker in Fahrtrichtung gerichteter Kraft bei Unfällen einknicken und eine Schwenkbewegung der Lenksäule nach vorwärts ermöglichen. Um ein RUckfedern der nach vorn bewegten Lenksäule zu verhindern, sind mechanische, an der einknickenden Strebe einrastende Sperrmittel vorgesehen. Nachteilig ist hierbei vor allem, dass diese obere Lenksäulenabstützung überaus kompliziert und aufwendig ist.

Weiter ist es bekannt (DT-OS 2 027 828), zur oberen Halterung einer schwenkbar angelenkten Lenksäule in Kraftfahrzeugen ein etwa in Richtung der Lenksäule angeordnetes U-Profil-Tragteil mit Gebieten verminderten Widerstands gegen Biegung an der Lenksäule und an der Spritzwand des Kraftfahrzeugs befestigt sowie einen etwa senkrecht zur Mittelachse der Lenksäule angeordneten faltbaren Arm, der die Lenksäule mit dem Armaturenbrett verbindet, vorzusehen. Von Nachteil ist hierbei vor allem, dass im Falle eines Stossaufpralls auf die Lenksäule eine geführte Ausschwenkung der Lenksäule bei gesteuerter, stabiler Energieabsorption nicht darstellbar ist.

Danach zielt die Erfindung darauf ab, die bekannten Nachteile auszuräumen und eineLenksäulen-Stütze zur oberen Halterung einer

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schwenkbar angeordneten Lenksäule zu schaffen, die im Aufbau, Einbau und in der Herstellung einfach und kostensparend ist und die bei einem Stossaufprall auf die Lenksäule eine gezielte, nicht riickfedernde Ausschwenkung der Lenksäule aus der Grundstellung in Frontrichtung bei stabiler, vorgebbarer Energieabsorption gewährleistet.

Dies wird dadurch erreicht, dass die Stütze einen in Längsrichtung und an den Seiten in etwa wellenförmig gestalteten Teil aufweist und dass der wellenförmige Teil zur Energieabsorption durch plastische Verformung in Froi.trichtung zusammendrückbar ist und dass vorzugsweise die Stütze in etwa die Form eines gleichschenkligen Dreiecks oder die Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweist, dass die Stütze im Bereich der Dreieckspitze oder an der kurzen Parallelseite des Trapezes mit der Lenksäule und im gegenüberliegenden Bereich in Randnähe mit dem festen Fahrzeugteil gekoppelt ist.

Damit ist eine vorbestimmbare, kontrolliert ablaufende Schwenkbewegung der Lenksäule bei einer einen bestimmten, festlegbaren , Wert Überschreitenden Krafteinwirkung auf die Lenksäule infolge eines Stossaufpralls in Richtung der Kraftfahrzeugfrontseite erreichbar. Denn durch die Form der Stütze und deren Kopplung an ' in vergleichsweise grossem Abstand ausexnanderliegenden Stellen an einem festen Fahrzeugteil und der Zuordnung der Kopplungsstelle der Lenksäule hierzu wird auch bei nicht exakt in Frontrichtung einwirkender Kraft das Ausschwenken der Lenksäule in der bevorzugten Frontrichtung gerichtet und durch die Ausbildung ; des plastisch verformbaren Teils auch in zuverlässiger Weise unter gesteuerter Energieabsorption weitergeführt. Die spezielle wellenförmige Ausgestaltung des Energie absorbierenden Teils ge- ^: mäss der Erfindung führt ungeachtet von Dicke und Werkstoff des Energie absorbierenden Teils zu einem stabilen Energieabsor"pti-, ons-Vorgang.

' Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. " i

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Anhand der anliegenden Zeichnungen werden zwei bevorzugte AusfUhrungsbeispiele nach der Erfindung näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 eine schwenkbar angeordnete Lenksäule,

Fig. 2 einen Ausschnitt einer teilweise geschnittenen Draufsicht einer ersten Ausfuhrungsform der Lenksäulen-Stlitze,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie C-C der Fig. 2,

im vergrössertem Hasstab
Fig. 4A (einen Teilschnitt nach der Linie B-B der Fig. 2,

im vergrössertem Masstab
Fig. 4B leine Abwandlung zur Fig. 4A,

Fig. 5 einen Ausschnitt einer teilweise geschnittenen Draufsicht einer zweiten Ausfiihrungsform der Lenksäulen-Stütze und

Fig. 6 einen Teilschnitt nach der Linie F-F der Fig. 5·

Fig. 1 zeigt eine Lenksäule 10, die ein Lenkrohr 12 und eine im Lenkrohr 12 drehbar angeordnete Lenkwelle11 aufweist. Die Lenkwelle 11 ist über eine elastische Kupplung 13 an einem Lenkgetriebe 14 angeschlossen. Eine nachgiebige Abdeckplatte 17 deckt dabei den Durchtritt der Lenksäule 10 durch ein Brandschott 18 ab. Die Lenkwelle 11 trägt am oberen Ende ein Lenkrad 16 und darunter angeordnet eine Lenkrohrabdeckung 15. Die Lenksäule 10 ist durch eine zur Energieabsorption geeignete Haltevorrichtung S am Instrumentenbrett 80, einem festen Teil eines Kraftfahrzeugs abgestützt. Die Grundstellung der Lenksäule 10 ist in ausgezogenen Linien dargestellt, wogegen in strichpunktierten Linien die nach einem Stossaufprall und nach Energieabsorption durch die Haltverrichtung S nach vorn ausgeschwenkte Lenksäule 10 dargestellt ist. Die zur Energieabsorption geeignete Haltevorrichtung S weist als Basisteil eine Lenksäulen-Stütze zur oberen Halterung der Lenksäule 10 am Instrumentenbrett 80 auf.

In der ersten AusfUhrungsform der Lenksäulen-Stütze gemäss Fig. 2 bis 4 weist die zur Energieabsorption geeignete Haltevorrichtung S eine Stütze 40 auf, die die Lenksäule 10 im wesentlichen unter einem rechten Winkel gegen das Instrumentrenbrett 80 abstützt, sowie ein an der Stütze 40 angeordnetes Führungselement 42 und ein um das Führungselement 42 angeordnetes Stossenergie-

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absorptionsteil 4-3. Das Stossenergieabsorptionsteil 4-3 wirkt in der Weise, dass eine auf die Lenksäule 10 einwirkende, nach vorwärts gerichtete Stossbelastung in einem vorbestimmten Mass absorbiert wird, indem das Stossenergieabsorptionsteil 43 sich in axialer und dazu vertikaler Richtung verformt, wenn die Stütze 40 durch die Kraft nach vorne bewegt wird. Das Führungselement 4-2 führt die Stütze 40 entsprechend der Vorwärtsbewegung der Stütze 40.

Die Stütze 40 hat dabei in etwa V-Form und ist an den inneren Seiten mit inneren nach unten vorspringenden Aussteifungsflanken 4-1a, 4-1 b und an den äusseren Seiten sowie an dem der Lenksäule 10 zugekehrten hinteren Bereich mit nach unten abgebogenen Aussteifungsflanken 4-1 c versehen. Am vorderen Bereich ist die Stütze 40 über eine abscherbare Verbindung am Instrumentenbrett 80 und am hinteren Bereich im wesentlichen unter einem rechten Winkel an der Lenksäule 10 angebracht.

Die abscherbare Verbindung der Stütze 40 am Instrumentenbrett 80 ist in den Fig. 4-A und 4-B veranschaulicht. Die Führungsteile 23, von denen in den Fig. 4-A und 4-B jeweils nur eines dargestellt ist, weisen Ausnehmungen 23a auf, in welche die vorderen Seitenkanten 40a der Stütze 4-Oeingeordnet sind. Durch Ausfüllen des Zwischenraums zwischen den Seitenkanten 4-Oa . der Stütze 40 und den Begrenzungen der Ausnehmungen 23a der Führungsteile 23 mit Kunstharz, beispielsweise Epoxyharz, wird eine abscherbare Verbindung 24-, beispielsweise ein Paar von Scherstiften gemäss Fig. 4-B, geschaffen, so dass die Stütze 4-0 bei einer einen bestimmten Wert überschreitenden Stossbelastung in den Führungsteilen 23 verschiebbar ist. Die Führungsteile 23 weisen je einen Durchlass 23b auf, in welchen eine Schraube 34- unter Zwischenlage eines Federringes 35 durchgesteckt und in eine auf der Oberseite des unteren Teils des.Instrumentenbretts 80 angeschweisste Mutter 36 eingeschraubt wird. Auf diese Weise ist die Stütze 40 lösbar am Instrumentenbrett 80 zusammen mit einem Tragteil 44- gekoppelt.

Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, ist die Stütze 4-0 am rechten, hinteren Bereich durch eine die Lenksäule 10 bzw. das Lenkrohr 12 umfassende Klemmschelle 27 unter Zwischenschaltung eines Zylin-

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drischen Distanzstücks 26 aus elastischem Material, etwa Gummi oder Kunstharz, mit der Lenksäule 10 verbunden. Die Klemmschelle 27 ist an der Aussteifungsflanke 41c der Stütze 40 mittels einer Schraubenverbindung, bestehend aus Schraube 28a, Federring 29 und Mutter 28b, die an der Innenseite der Aussteifungsflanke 41c angeschweisst ist, befestigt. Auf diese Weise ist die Lenksäule 10 fest in der Grundstellung gehalten.

An der Innenseite der Aussteifungsflanke 41 sind zwei Stützglieder 45 aus Metall angeordnet, welche von einer Durchsteckschraube 46, die durch einen Federring 48 gesichert in einer Mutter 47 eingeschraubt ist, durchsetzt sind. Das Führungselement 42 ist an einem Ende um die Schraube 46 schwenkbar angeordnet und mit dem anderen Ende in einer Führungsöffnung 44a im quer zur Vorderseite der Stütze 40 verlaufenden Tragteil 44 von L-förmigen Querschnitt verschiebbar geführt. Das Tragteil 44 ist zusammen mit dem Führungsteilen 23 am Instrumentenbrett 80 befestigt. Der von der Schraube 46 durchsetzte Durchlass 42a des Führungselemente 42 ist von sphärisch gekrümmten Wänden begrenzt, so dass das Führungselement 42 in.Zusammenwirken mit der Schraube 46 in Vertikal- und Horizontal-Richtungen schwenkbar ist.

Das Stossenergieabsorptionsteil 43 ist aus Stahlmaschenwerk, oder gestanzten Stahlstreifen, die in Zick-Zack-Anordnung mit durch Abstand voneinander getrennten Faltungen und Biegungen einander zugeordnet sind, aufgebaut. Das Führungselement 42 erstreckt sich in Längsrichtung zentral durch das Stossenergieabsorptionsteil 43, dessen eines Ende an der Innenseite des Tragteils 44 und dessen anderes Ende im Bereich der Stützglieder 45 angreift. Im Längsschnitt gesehen weist das Stossenergieabsorptionsteil 43 eine Wellenform auf, so dass es sich unter einer, einen bestimmten Wert überschreitenden Stossbelastung in axialer und dazu vertikaler Richtung verformen kann.

Wird bei einer Fahrzeugkollision vom Fahrer ein Stossaufprall auf das Lenkrad ausgeübt und die Kraft auf die Stütze 40, welche die Lenksäule 10 in ihrer Grundstellung hält, übertragen, so wird die Abscherverbindung 24 zwischen den Seitenkanten 40a und den Ausnehmungen 23a der Führungsteile 23 zerstört. Dadurch wird

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die Stütze 40 für eine Vorwärtsbewegung relativ zu den Führungsteilen 23 freigegeben. Mit der Vorwärtsbewegung der Stütze 40 wird die Stossenergie vom Stossenergieabsorptionsteil 43 aufgenommen. Dabei wird das Stossenergieabsorptionsteil 43 gestaucht und das Führungselement 42 durch die Führungsöffnung 44a des Tragteils 44 nach vorne ausgeschoben. Auf diese Weise wird eine auf das Lenkrad 16 einwirkende Stosskraft aufgefangen und dem Fahrer Schutz geboten.

Der Energieabsorptionsvergang kann gut gesteuert und eingestellt werden, indem die Gestalt, der Aufbau und/oder der Werkstoff für das Stossenergieabsorptionsteil 43 in geeigneter Weise vorgegeben werden. Durch den Energieabsorptions-Vorgang kann die Lenksäule in einer gewissen Weise begrenzt, in Vorwärtsrichtung ausgeschwenkt werden, so dass seitliche Abweichbewegungen der Lenksäule 10 verhindert sind.

Eine zweite AusfUhrungsform der Lenksäulen-Stütze ist in den Fig. 5 und 6 wiedergegeben. Die Energieabsorptionshaltevorrichtung S mit der Stütze 70, greift an der Lenksäule 10 in einem im wesentlichen rechten Winkel an. Die Stütze 70 ist an den Seiten und im Längsschnitt wellenförmig gestaltet und vorzugsweise aus Stahlblech gefertigt. Querschlitze 71a, 7^b sind in den ausgewölbten Teilen der wellenförmigen Oberfläche der Stütze 70 vorgesehen. Der seitliche Randbereich der Stütze 70 weist eine nach unten gerichtete Aussteifungsflanke 70a auf. Am vorderen Ende ist die Stütze 70 an zwei oder mehr Stellen mit dem Armaturenbrett 80 verbunden, indem Schrauben 73 durch Federringe 74 gesteckt in Muttern 72 eingeschraubt werden, die im unteren Bereich des Instrumentenbretts 80 an dessen Innenseite angeschweisst sind. Am anderen, hinteren Ende der Stütze 70 ist, wie auch bei der ersten Ausführungsform, die Lenksäule 10 im wesentlichen unter einem rechten Winkel befestigt.

Bei einem vom Fahrer infolge eines Fahrzeugzusammenstosses ausgeübten, nach vorwärts gerichteten Stoss auf die Stütze 70 über das Lenkrad 16 und die Lenksäule 10, wird die Stütze 70 durch ■ die Stossbelastung zusammengedrückt und gestaucht, wobei die Wellenbereiche der Stütze 70 zusammengelegt bzw. -gefaltet werden

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und Energie verzehren. Auf den Fahrer wird keine plätzliche Reaktionskraft ausgeübt.

Der Energieabsorptions-Vorgang ist gut steuerbar und einstellbar durch geeignete Wahl der Stärke der Stütze 70> des Werkstoffs sowie der Form und der Grosse und der Zahl der Wellen sowie durch die Gestalt und Grosse der Querschlitze 71a» 7"Ib, so dass beim Energieabsorptions-Vorgang die Lenksäule 10 in einem gewissen Bereich nach vorn geneigt werden kann.

Claims

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Patentansprüche

H 1)1 Lenksäulen-Stütze zur oberen Halterung einer schwenkbar ange- ^-erdneten Lenksäule in Kraftfahrzeugen, insbesondere zur oberen Halterung einer steilgestellten Lenksäule in Kraftfahrzeugen der IFrontlenkerbauart, an einem festen Fahrzeugteil, insbesondere unterhalb des Instrumentenbretts, die im Winkel zur Mittelachse der Lenksäule angeordnet ist und durch die einer infolge eines Stossaufpralls auf die Lenksäule erfolgenden Ausschwenkbewegung der Lenksäule in Frontrichtung cdn Widerstand entgegensetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (40, 70) einen in Längsrichtung und an den Seiten in etwa wellenförmig gestalteten Teil aufweist und dass der wellenförmige Teil zur Energieabsorption durch plastische Verformung in Frontrichtung zusammendrückbar ist.

1a) Lenksäulen-Stütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze(40, 70) in etwa die Form eines gleichschenkligen Dreiecks oder die Form eines gleichschenkligen Trapezes auf-

und
weistf dass die Stütze (40, 70) im Bereich der Dreieckspitze oder an der kurzen Parallelseite des Trapezes mit der Lenksäule (10) und im gegenüberliegenden Bereich in Randnähe mit dem festen Fahrzeugteil (80) gekoppelt ist.
2) Lenksäulen-Stütze nach Anspruch Ix^ 1a, dadurch gekennzeichnet,

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dass die Stütze (40, 70) an den Seiten sowie am der Lenksäule zugekehrten hinteren Bereich nach unten abgebogene Aussteifungsflanken (41a, 41b, 41c} 70a) aufweist.
3) Lenksäulen-Stütze nach Anspruch 1, 1a oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze(70) wenigstens einen Querschlitz (71a, 71b) aufweist.
4) Lenksäulen-Stütze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschlitze (71a, 71b) am G-runde von in Längsrichtung verlaufenden Wellen angeordnet sind.
5) Lenksäulen-Stütze nach Anspruch 1, 1a oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (40) am Instrumentenbrett (80) durch Abschermittel (24) in Führungsteilen (23) gehalten ist und ein

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in Längsrichtung und an den Seiten in etwa wellenförmig gestaltetes Stossenergieabsorptionsteil (43) zwischen dem festen Fahrzeugteil (80) und dem hinteren Bereich der Stütze (40) abgestützt ist.
6) Lenksäulen-Stütze nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (40) in etwa eine V-Form aufweist und dass das Stossenergieabsorptionsteil (43) in Richtung deren Längs- und Symmetrieachse angeordnet ist.
7) Lenksäulen-Stütze nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass am hinteren Bereich der Stütze (40) in Richtung der Symmetrieachse angeordnet ein Führungselement (42) mit einem Ende angelenkt ist und mit dem anderen Ende in einer Führungsöffnung (44a) eines L-förmigen, an der Unterseite des Instrumentenbretts (80) befestigten Tragteils (44) geführt ist.
8) Lenksäulen-Stütze nach Anspruch 6 und 7> dadurch gekennzeichnet, dass das plastisch verformbare Stossenergieabsfcrtptionsteil (43) um das Führungselement (42) angeordnet ist.
9) Lenksäulen-Stütze nach Anspruch 5» 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das plastisch verformbare Stossenergieabsorptionsteil (43) aus einem Metall-Netzwerk aufgebaut ist.

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