DE2265209C3

DE2265209C3 - Obere Abstützung einer steilgestellten Lenksäule in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2265209C3
Application number: DE2265209A
Authority: DE
Inventors: Yozo Yamaguchi
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1971-05-25
Filing date: 1972-05-24
Publication date: 1981-06-25
Also published as: DE2264507A1; DE2225128B2; US3822608A; DE2265210C3; DE2264507C3; DE2265210B2; DE2264507B2; DE2265209B2; DE2265209A1; DE2225128A1; DE2265210A1; DE2225128C3

Description

Die Erfindung betrifft eine obere Abstützung einer steilgestellten Lenksäule in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff von Anspruch I.

Ms ist bekannt (CiH-PS 7 37 ¹H¹I). 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 Schraubenfeder als Stoßauffangglied verschiebbar angeordnet ist Um einem Verschieben der Stange im Zylinder schon bei geringen, unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegenden Erschütterungen entgegenzuwirken, sind senkrecht zur Längsachse der Stange angeordnete gegen die Stange bzw. in Einwölbungen 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 Rückfedern der ausgeschwenkten Lenksäule verhindern, nicht vorgesehen, so daß die Gefahr von Verletzungen des Fahrers insoweit nicht ausgeschlossen ist.

Auch ist είπε steilgesiellte Lenksäule für Kraftfahrzeuge der Frontlenkerbauart bekannt (DE-OS 16 55 597), 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 Soliknickstellen sind so gestaltet, daß sie den normalen Betriebsbedingungen standhaften, bei starker, in Fahrtrichtung gerichteter Kraft bei Unfällen einknicken und eine Schwenkbewegung der Lenksäule nach vorwärts ermöglichen. Um ein Rückfedern der nach vorn bewegten Lenksäule zu verhindern, sind mechanische, an der einknickenden Strebe einrastende Sperrmittel vorgesehen.

Weiter ist es bekannt (DE-OS 20 27 828), zur oberen Halterung einer schwenkbar angelenkten Lenksäule in Kraftfahrzeugen ein etwa in Richtung der Lenksäule angeordnetes U-Profil-Tragtsil mk 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. Im Falle eines Stoßaufpralls auf die Lenksäule ist eine geführte Ausschwenkung der Lenksäule bei gesteuerter, stabiler Energieabsorption nicht darstellbar.

Auch ist es im Zusammenhang mit einer teleskopartig zusammenschiebbaren Lenksäule bekannt (GB-PS 11 66 750), wellenförmig gestaltete Deformationsieile zwischen unter einer Axialkraft teleskopierbaren Lenksäulen-Abschnitten zur Energieabsorption aufzunehmen.

Danach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Haltevorrichtung zur oberen Abstützung von über eine elastische Kupplung mit dem Lenkgetriebe verbundenen Lenksäulen zu schaffen, die bei Stoßaufprall nach einem Anfangswiderstand unter kontrollierter plastischer Verformung eine geführte Schwenkbe wegung der Lenksäule in Frontrichtung ermöglicht, sowie durch einen einfachen Aufbau, Herstellung und Montage vereinfacht und erleichtert ist.

Diese Aiifgaoc wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelost.

Damit ist eine vorbesiiinmbaie. kontrolliert ablaufende Schwenkbewegung der Lenksäule bei einer einen

bestimmten, festlegbaren Wert überschreitenden Krafteinwirkung auf die Lenksäule infolge eines Stoßaufpralls in Richtung der Kraftfahrzeugfrontseite erreichbar. Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. ϊ

Durch die Form der Stütze und deren Kopplung an in vergleichsweise großem Abstand auseinanderliegenden Stellen an einem festen Fahrzeugteil und der Zuordnung der Kopplungsstelle der Lenksäule hierzu wird auch bei nicht exakt in Frontrichtung einwirkender Kraft das m Ausschwenken der Lenksäule 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 ιϊ Energie absorbierenden Teils gemäß der Erfindung führt ungeachtet von Dicke und Werkstoff des Energie absorbierenden Teils zu einem stabilen Energieabsorptions-Vorgang.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung näher erläutert. Es zeigt schematisch

Fig. 1 eine schwenkbar angeordnete Lenkraule,

F i g. 2 einen Ausschnitt einer teilweise geschnittenen Draufsicht einer ersten Ausführungsform der Lenksäulen-Stütze,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie C-Cder F i g. 2,

F i g. 4A im vergrößerten Maßstab einen Teilschnitt •mch der Linie 5-Sder F i g. 2 und

Fig.4B im vergrößerten Maßstab eine Abwandlung j< > zur F i g. 4A.

Fig. 1 zeigt eine Lenksäule 10,die ein Mantelrohr 12 und eine darin drehbar angeordnete Lenkwelle 11 aufweist. Die Lenkwelle 11 ist über eine elastische Kupplung 13 an einem Lenkgetriebe 14 angeschlossen. }5 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 Mantelrohrabdeckung 15. Die Lenksäuire 10 ist durch eine zur Energieabsorption geeignete Haltevorrichtung 8 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 Haltevorrichtung 5 nach vorn ausgeschwenkte Lenksäule 10 dargestellt ist. Die zur Energieabsorption geeignete Haltevorrichtung 5 weist als Basisteil eine Lenksäulen-Stütze zur oberen Halterung der Lenksäule 10 am Instrumentenbrett 80 auf.

Wie aus F i g. 2, 3,4A und 4B ersichtlich weist die zur Energicabsorption geeignete Haltevorrichtung bzw. obere Abstützung Seine Stütze 40 auf, die die Lenksäule 10 im wesentlichen unter einem rechten Winkel gegen das Instrumentenbrett 80 abstützt, sowie eine an der Stütze 40 angeordnete Führungsstange 42 und ein um die Führungsstange 42 angeordneten Deforinationsteil 43. Das Deformationsteil 43 wirkt in der V/eise, daß eine auf die Lenksäule 10 einwirkende, nach vorwärts m> gerichtete Stoßbelastung in einem vorbestimmten Maß absorbiert wird, indem das Deformationsteil 41 sich in axialer und dazu vertikaler Richtung verformt, wenn die Stütze 40 durch die Kraft nach vorne bewegt wird. Die Rihriingsstange 42 führt die Stütze 40 entsprechend der (■.'> Vorwärtsbewegung Her Stüt/c 40.

Die .Stütze 40 hat dabei in etwa V-I'orm und ist an den inneren Seiten mit inneren nach unten vorspringenden Aussteifungsflanken 41a, 41Λ und an den äußeren Seiten sowie an dem der Lenksäule 10 zugekehrten hinteren Bereich mit nach unten abgebogenen Aussteifungsflanken 41c versehen. Am vorderen Bereich ist die Stütze 40 über eine abscherbare Verbindung am Instrumentenbrett 80 und am hinteren Bereich unter einem rechten Winkel an der Lenksäule 10 angebracht

Die abscherbare Verbindung der Stütze 40 am Instrumentenbrett 80 ist in den Fig.4A und 4B veranschaulicht Die Führungsteile 23, von denen in den F i g. 4A und 4B jeweils nur eines dargestellt ist, weisen Ausnehmungen 23a auf, in welche die vorderen Seitenkanten 40a der Stütze 40 eingeordnet sind. Durch Ausfüllen des Zwischenraums zwischen den Seitenkanten 40a 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.4B, geschaffen, so daß die Stütze 40 bei einer einen bestimmten Wen überschreitenden Stoßbelastung in den Führungsteilen 23 v?:-schiebbar ist Die FQhrungsteile 23 weisen je einen Durchlaß 236 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 F i g. 2 und 3 gezeigt, ist die Stütze 40 am rechten, hinteren Bereich durch eine φε Lenksäule 10 bzw. das Mantelrohr 12 umfassende Klemmschelle 27 unter Zwischenschaltung eines zylindrischen 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 286. die an der Innenseite der Aussteifungsflanke 41 cangeschweißt ist, befestigt. Auf diese Weise ist die Lenksäule 10 fest in der Grundstellung gehalten.

An der Innenseite der Aussteifungsflanke 41c sind zv-ei Stützglieder 45 aus Metall angeordnet, welche von einer Durchsteckschraube 46, die durch einen Federring 48 gesichert in einer Mutter 47 eingeschraubt ist, durchsetzt sind. Die Führungsstange 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-förmigem Querschnitt verschiebbar geführt. Das Tragteil 44 ist zusammen mit den Führungsteilen 23 am Instrumentenbrett 80 befestigt. Der von der Schraube 46 durchsetzte Durchlaß 42a der Führungsstange 42 ist von sphärisch gekrümmten Wänden begrenzt, so daß die Führungsstange 42 im Zusammenwirken mit der Schraube 46 in Vertikal- und Horizontal-Richtifngen schwenkbar ist.

Das Deformationsteil 43 ist aus Stahlmaschenwerk, oder gestanzten Stahlstreifen, die in Zick-Zack-Anordnung mit durch Abstand voneinander getrennten Faltungen und Biegungen einander zugeordnet sind, aufgebaut. Die Führungsstange 42 erstreckt sich in Längsrichtung zentral durch das Deformatiorstcil 43, dessen eines Ende an de- Innenseite des IVagteils 44 und dessen anderes Ende im Bereich der .Stützglieder 45 angreift. Im Längsschnitt gesehen weist das Deformationsteil 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 ("ahrzeugkollision vom fahrer ein Stoßaufprall auf das Lenkrad ausgeübt und die Kraft auf die Stiit/c 40. welche die Lenksäule 10 in ihrer Grundstellung hält, übertragen, so wird die Abscherverbindung 24 /wischen den Seilenkantcn 40,·/ und den Ausnehmungen 23«ί der Hihrungsteile 23 zerstört Dadurch wird die Stütze 40 fiir eine Vorwärtsbewegung relativ zu den Rihrungsteilen 23 freigegeben. Mn de, Vorwärtsbewegung der Stütze 40 wird die Stoßenergie vom De forma tu ι η st ei I 43 aufgenommen. Dabei wird da s Deformalionslcil 43 gestaucht und die luhrungsstanri 42 durch die f ührungsoffnung 44<i des f ragteils 44 n.u h vorne aiisgeschobcn. Auf diese Weise wird eine auf das l.enk^rad 16 einwirkende Stoßkraft aufgefangen und clem I-"!ihrer Schul/ geboten

Der l'.nergieabsorptionsvoiL'ang kann gut gesteuert und eingestellt werden, indem die (iestalt. der Aufbau und/oder der Werkstoff fiir das Deformationsieil 43 in geeigneter Weise vorgegeben werden. Durch den I nergieiibsorpiinns-Vorg.ing kann die Lenksäule ir einer gewissen Weise begrenzt in Vorwiirtsrichtung ausgeschwenkt werden m daß seitliche Abweichbewegungen Jer Lenksäule 10 \ erhindert sun!

Die Anwendung wellenförmig gestalteter Dcforma iionsteile 4 3 ermöglicht bei ausreichender und aiisrei .ho in) genau einstellbarer Lnergieabsorption eine kompakte hauweise der I lalte\orru htiing. Die Aiiwen llung der I tihrunt'sstange. uisbi".. irulere inne'-halb ιιικΙ in I ausrichtung des Drlot ni.iiionsteils aneeurdnet. '•cw ah! leistet eine gefühlte gleichmäßige Verformung und damit gezielte LnergieahMirption des Delorma tionsifils.

Ilici/ti .·. liliit: /eichnungen

Claims

Patentansprüche:

!,Obere Abstützung einer steilgestellten Lenksäule in Kraftfahrzeugen der Frontlenkerbauart, die über eine elastische Kupplung mit dem Lenkgetriebe i verbunden ist und bei Stoßkrafteinwirkung unter Energieabsorption in Frontrichtung schwenkbar ist, wobei die Abstützung an einem festen Fahrzeugteil im Winkel zur Mittelachse der Lenksäule unterhalb des Instrumentenbretts angeordnet ist, dadurch iu gekennzeichnet, daß die obere Abstützung (S)eine von dem festen Fahrzeugteil (Instrumentenbrett 80) entkoppelbare, zu ihrer Längsachse achsensymmetrische Stütze (40), deren Breite am vorderen, instrumentenbrettseitigen Abschnitt grö- ι ί ßer ist als am hinteren Abschnitt, und ein in etwa wellenförmig gestaltetes, plastisch verformbares Deformationsteil (43) aufweist, das in Frontrichtung angeordnet, einerseits am festen Fahrzeugteil und andererseits am hinteren Bereich der Stütze (40) abgestützt ist, und daß eine Führungsstange (42) vorgesehen ist, die mit einem Ende am hinteren Bereich der Stütze (40) und mit dem anderen, vorderen Ende am festen Fahrzeugteil verschiebbar aufgenommen ist.
2. Obere Abstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationsteil (43) in Längsrichtung wellenförmig gestaltet ist.
3. Obere Abstützung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, dali das Deformationsteil jo (43) in an sich bekannter Weise aus einem Metall-Netz^ 2rk aufgebaut ist.
4. Obere Abstützung nach Anspruch I₁ 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationsteil (43) in Richtung der Symmetrieachse der Stütze (40) y> angeordnet ist.
5. Obere Abstützung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (42) innerhalb des Deformationsteils (43) angeordnet ist.
6. Obere Abstützung nach Anspruch I oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (42) mit dem vorderen Ende in einer Führungsöffnung (44a,}eines am Instrumentenbrett (80) befestig ten Tragteils (44) aufgenommen ist.
7. Obere Abstützung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß das Tragteil (44) etwa L-Form aufweist.
8. Obere Abstützung nach Anspruch 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (40) im vorderen Bereich in Randnähe am Instrumenten- ">n brett (80) durch eine abscherbarc Verbindung (24) in Führungsteilen (21) gehalten ist.
9. Obere Abstützung nach Anspruch 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (40) an den Seiten sowie am der Lenksäule (10) zugekehrten v> hinteren Bereich nach un'cn abgebogene Aussteifungsflanken (41 a, 41 b, 41 C/auf weist.
10. Obere Abstützung nach Anspruch I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (40) in etwa V- Form aufweist. w)