DE2321915A1 - Zusammenschiebbare lenksaeulenanordnung - Google Patents

Description

Zusaminenschiebbare Lenksiiulenanördnung

Die Erfindung betrifft zusammenschiebbar Lenksäulen und insbesondere eine zusammenschiebbar Lenksäulenanordnung für ein Fahrzeug, die bei einem axialen Zusammenschieben der Anordnung energievernichtend ist.

Es besteht seit langem die Notwendigkeit, für Fahrzeuge, insbesondere für Automobile zusammenschiebbare Lenksäulen als zusätzlichen Sicherheitsfaktor für den Fahrzeuglenker im Falle eines Unfalls vorzusehen. Es sind zahlreiche verschiedene Arten von Lenksäulenanordnungen bekannt, die eine Energievernichtung bei einem axialen Zusammenschieben bewirken und der größte Teil hiervon bewirt die Energievernichtung durch fortschreitende Deformation eines oder mehrerer Teile. Diese Energievernichtung ist jedoch ein diesen Konstruktionen eigentümliches Merkmal und es würde zu einem erheblichen Konstruktionsproblem führen, solche Lenksäulenanordnungen

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von einer energxevernichtenden in eine umzuwandeln, die nicht energievernichtend ist. In bestimmten Fällen kann es erwünscht oder notwendig sein, ein freies axiales Zusammenschieben der Lenksäulenanordnung bei einer anormalen axialen Belastung ohne irgendeine tatsächliche . Energievernichtung zu ermöglichen. In solchen Fällen wären die bekannten zusammenschiebbaren Lenksäulenanordnungen ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zusammenschiebbare Lenksäulenanordnung für ein Fahrzeug zu schaffen, bei dem die Anordnung leicht von einer, bei der eine Energievernichtung auftritt, in eine umwandelbar ist, bei der die Lenksäule sich bei einer anormalen axialen Belastung frei zusammenschiebt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfidnung durch ein erstes Lenkungsdrehmoraentübertragungsteil zur Aufnahme eines Lenkrads, ein . zweites Lenkungsdrehmomentübertragungsteil zur Verbindung mit dem Lenkungsmechanismus des Fahrzeugs, die axial ausgerichtet und zur übertragung des Lenkungsdrehmoments verbunden sind, wobei eines der Teile bei einem axialen Zusammenschieben der Anordnung infolge einer anormalen axialen Belastung in dem anderen verschiebbar ist, und ein drittes Teil, das derart ausgebildet und angeordnet ist, daß das erste oder zweite Teil beim axialen Zusammenschieben der Anordnung auf das dritte Teil fortschreitend Druck ausübt, so daß dieses sich verformt oder von dem anderen Teil unter Energievernichtung verformt wird.

Das erste Teil kann eine Welle sein, das zweite ein Rohr und das dritte ein Zapfen, der einen Rand hat, dessen Durchmesser größer als der Innendurchmesser des zweiten Teils isto Das erste Teil ist vorzugsweise mit einer Nase zum Angriff an den dritten Teil bei einem axialen Zusammenschieben der Anordnung versehen.

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Das zweite Teil ist zweckmäßigerweise ein Rohr, das zwei Innendurchmesser hat, und das dritte Teil liegt an einer Schulter an, die zwischen den beiden Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet sind.

Das dritte Teil kann anders als ein Zapfen ausgebildet sein, solange es von dem ersten und zweiten Teil getrennt ausgebildet ist und sich fortschreitend verformt oder von dem ersten oder zweiten Teil beim axialen Zusammenschieben der Anordnung verformt wird. Z.B. kann das dritte Teil kappenförmig ausgebildet oder ein Spaltring sein.

Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren 1 bis 7 erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine Aufsicht einer Lenksäulenanordnung gemäß der Erfindung,

Figur 2 einen Längsschnitt der Anordnung der Fig. 1,

Figur 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III der Fig..1,

Figur 4 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform einer zusammenschiebbaren Lenksäulenanordnung gemäß der Erfindung,

Figur -5 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Lenksäulenanordnung gemäß der Erfindung ,

Figur 6 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform einer Lenksäulenanordnung gemäß der Erfindung , und

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Figur '7 eine Endansicht der Anordnung der Fig. 6.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine zusammenschiebbare Lenksäulenanordnung mit einem ersten Lenkungsdrehmomentübertragungsteil bzw. einem oberen Teil 1 und einem zweiten Lenkungsübertragungsteil bzw. einem unteren Teil 2. Das obere Teil 1 ist bei 3 zur Verbindung mit einem üblichen Lenkrad eines Fahrzeugs ausgebildet und das untere Teil 2 ist an einer kurzen unteren Welle befestigt, die bei 5 zur Verbindung mit dem Fahrzeuglenkmechanismus ausgebildet ist. Wie die Zeichnung zeigt, hat das obere Teil 1 die Form einer Welle und das untere Teil 2 die Form eines Rohrs. Der größte Durchmesser der Welle 1 ist kleiner als der Innendurchmesser des Rohrs 2. Das Rohr 2 ist mit einer rohrförmigen Verlängerung 6 versehen, die einen größeren Durchmesser als das Rohr 2 hat. Das Rohr 2 und die Verlängerung .6 sind durch eine Schulter 7 getrennt.

Den oberen Teil der Drehmomentübertragungsanordnung umgibt ein oberes äußeres Gehäuseteil 8, das mit einem Bügel 9 zur Befestigung an dem Armaturenbrett eines Fahrzeugs mittels Bolzen befestigt werden kann, die durch öffnungen 10 geführt werden. Das obere Teil 1 wird in dem oberen äußeren Teil- 8 durch eine Hülse geführt.

Das untere Drehmomentübertragungsteil 2 umgibt eine Hülse 12, die in dem unteren Ende des oberen äußeren Teils 8 liegt. Diese Hülse liegt auch innerhalb des oberen Endes eines äußeren unteren Teils 13.

Die kurze Welle 4 wird in einem Lager 14 getragen, das mit einer Ausnehmung in der Trennwand 15 des Fahrzeugs gehalten wird und das untere Ende des äußeren unteren Teils 15 ist ebenfalls in dieser Ausnehmung aufgenommen.

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Das untere Ende des oberen Drehmomentübertragungsteil 1 ist mit einer Reihe von sich in Längsrichtung erstreckenden Verzahnungen bzw. Keilnuten 16 und mit einer Umfangsnut 17 versehen. Das untere Ende der Welle 1 ist mit einer einstückigen Nase 18 versehen.

Den unteren Teil der Welle 1 umgibt.eine Hülse 19, die mit inneren Verzahnungen bzw. Keilnuten versehen ist, die mit den Keilnuten 16 der Welle 1 in Eingriff stehen. Die Hülse 19 ist an der Verlängerung 6 des unteren Drehmomentübertragungsteils 2 angeschweißt oder in anderer Weise befestigt und somit kann ein Lenkungsdrehmoment von der Lenkwelle und der Welle 1 über die Hülse 19 auf . das untere Teil 2 und das Lenkungsgetriebe übertragen werden. Um eine relative axiale Bewegung zwischen der Welle 1 und der Hülse 9 während der normalen Benutzung der Anordnung zu verhindern, sind Abseherzapfen 20 vorgesehen und diese können aus Kunststoffmaterial sein.

An der Hülse 19 ist ein Verlängerungsrohr 21 angeschweißt, das sich nach oben längs der Welle 1 erstreckt und in einem stabilisierenden Lager 22 zwischen dem oberen Ende des Rohrs 21 und der Welle 1 endet.

Das dritte Teil der Anordnung gemäß der Erfindung ist an dem unteren Ende der Welle 1 als gesonderte Einheit vorgesehen und umfaßt bei dieser Ausführungsform den Zapfen 23. Dieser verjüngt sich und hat einen Rand 24, der einen Durchmesser hat, der größer ist, als der Innendurchmesser des unteren Rohrs 2. Von dem Rand 24 aus verjüngt sich der Zapfen 23 bis in den Bereich seines unteren Endes 25, wo er zylindrisch ist und einen Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Rohrs 2 hat.

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Der Zapfen 23 kann aus einem geeigneten elastischen Gummimaterial wie z.B. Silikongummi, Nitril/Neopren-Gummi oder einem Polyurethan-Kunststoff bestehen.

Wenn bei der Benutzung eine anormale axiale Belastung auf die Anordnung infolge z.B. eines Unfalls einwirkt und die obere Welle 1 nach unten axial in das Rohr 2 gedrückt wird, werden die Zapfen 20 abgeschert und die Nase 18 der Welle 1 drückt den Zapfen 23 in das untere Rohrteil 2 und,verformt dieses Rohr und/oder den Zapfen selbst fortschreitend. Wenn diese- Verformung stattfindet, erfolgt eine Energieabsorption und es ergibt sich ein zusätzlicher Sicherheitsfaktor für den Fahrzeuglenker .

Während des axialen Zusammenschiebens kann der Widerstand des dritten Teils 23 gegen eine Abwärtsbewegung im Rohr 2 fortschreitend abnehmen, da der Außendurchmesser des dritten Teils 23 sich dem Innendurchmesser des Rohrs 2 nähert. Zugleich kann die Stoßenergie mit einer ähnlichen Rate abnehmen, so daß die Anordnung gleichmäßig und stetig zusammengeschoben wird.

Da, wie Fig. 2 zeigt, die Hülse 19 an der Verlängerung 6 des Rohrs 2 angeschweißt oder in anderer Weise befestigt ist, gleiten die Keilnuten bzw. Verzahnungen 16, wenn sich die Lenksäule zusammenschiebt, nur innerhalb der entsprechenden Verzahnungen bzw. Keilnuten in der Hülse 19 und es ist weiterhin möglich, die Lenksäule zum Lenken des Fahrzeugs zu benutzen. Daher geht auch beim endgültigen Zusammenschieben der Lenksäule, die Fähigkeit, das Fahrzeug zu steuern, nicht durch irgendeine Fehlfunktion der Lenksäule verloren.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist ein oberes Drehmomentübertragungsteil 30 in Form einer Welle

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und ein unteres Drehmomentubertragungsteil 21 in Form eines Rohrs vorgesehen. Zur Erleichterung der Darstellung sind die äußeren Teile der Lenkanordnung weggelassen. Das untere Drehmomentübertragungsteil 21 hat eine Verlängerung 32 mit einem Durchmesser, der größer als der Innendurchmesser des Rohrs 31 ist. Das obere Ende der Welle 30 ist bei 33 zur Aufnahme eines Lenkrads ausgebildet. Das untere Ende des Rohrs 31 ist bei 34 zur Verbindung mit dem Lenkgetriebe des Fahrzeugs vorgesehen. Das untere Ende des Rohrs 31 ist in einem Lager 35 befestigt, das in einer Ausnehmung der Trennwand 36 des Fahrzeugs liegt. Die Verlängerung 32 ist an ihrem oberen Ende mit einem stabilisierenden Lager 37 vorgesehen, das die Welle 30 lagert.

An dem unteren Ende der Welle 30 ist ein Kopf 38 mit quadratischem Querschnitt und dieser Kopf 38 liegt in einer quadratischen Bohrung einer Hülse 39, die an der Verlängerung 32 angeschweißt oder in anderer Weise befestigt ist. Der Kopf 38 ist mit einer Umfangsausnehmung 40 versehen, die den Sockel von Abscherzapfen 41 aufnimmt, die durch die Hülse 39 in die Verlängerung 32 verlaufen. Die obere Welle 30 ist mit einer mit dieser einstückigen Nase 42 versehen. , "

Das dritte Teil der Anordnung dieser Ausführungsform der Erfindung ist ein kappenförmiges Teil 43, das einen Boden 44 und eine zylindrische Seitenwand 45 mit einem Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Rohrs 31 hat. Von dem zylindrischen Teil 45 erstreckt sich ein sich nach außen erweiternder Abschnitt 46, der eine äußere Verjüngung gleich der der Schulter 47 hat, die das Rohr 31 mit der Verlängerung 32 verbindet.

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Die maximale Querschnittsabmessüng der Welle 30 ist geringer als der Innendurchmesser des Rohrs 31, so daß, wenn das dritte Teil 43 nicht vorhanden wäre und die Abscherzapfen 41 durchgeschlagen wären, die beiden Teile der Anordnung sich teleskopisch frei bewegen könnten.

Während der Benutzung und wenn eine anormale Belastung axial auf die Anordnung wirkt, werden Abscherzapfen 41 abgeschlagen, und die beiden Teile 30 und 31 schieben sich axial zusammen und die Nase 42 drückt das kappenförmige dritte Teil 43 nach unten längs des Rohrs 31. Der sich nach außen erweiternde Abschnitt 46 des Teils 43 wird zugleich verformt, wenn die Wand des Rohrs 31 verformt wird. Der Grad der Verformung eines jeden Teils hängt von dem Material ab, aus dem die Teile hergestellt sind, sowie ihrer Festigkeit. So kann nur eines der Teile fortschreitend verformt werden oder es können beide gleichzeitig verformt werden.

Wie bei der vorherigen Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 nimmt der Widerstand des dritten Teils 43 gegen eine Abwärtsbewegung im Rohr 31 fortschreitend ab, da der Außendurchmesser des dritten Teils 43 sich dem Innendurchmesser des Rohrs 32 nähert. Dadurch kann ein gleichmäßiges und stetiges Zusammenschieben der Anordnung erreicht werden.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem oberen Drehmomentübertragungsteil 50 in Form einer Welle und einem unteren Drehmomentübertragungsteil 51 in Form eines Rohrs sowie eines dritten Teils 52, das von der Welle 50 und dem Rohr 51 getrennt ist, so daß, wenn ein freies Zusammenschieben der !lenksäule gewünscht wird, das dritte Teil 52 aus der Anordnung weggelassen werden kann.

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Das untere Ende der Welle 50 ist mit einem Kopf 53 versehen, der eine ümfangsnut 54 hat, die den Sockel von Abscherzapfen 55 aufnimmt. Diese Abscherzapfen 55 erstrecken sich durch eine Hülse 56, die an einer Verlängerung 57 des Rohrs 51 angeschweißt oder in anderer Weise befestigt ist. Der Kopf 53 hat einen quadratischen Querschnitt und die Bohrung in■der Hülse 56 hat ebenfalls einen quadratischen Querschnitt zur Aufnahme dieses Kopfes. Somit kann ein Drehmoment von der Welle

50 über die Hülse 56 auf das Rohr 51 übertragen werden.

Der Kopf 53 ist mit einer Nase 58 versehen, die sich verjüngt und das kappenförmige dritte Teil 52 ist mit einer zentralen öffnung 59 versehen, die eine Verjüngung ähnlich der der Nase 58 hat.

Das dritte Teil 52 hat einen Boden 60 und einen kurzen zylindrischen Abschnitt 61, der einen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Rohrs 51 hat. Von diesem kurzen zylindrischen Abschnitt .61 aus erstreckt sich ein nach außen erweiternder Abschnitt 62, der sich ähnlich wie die Verjüngung des Teils 63, das das Rohr

51 mit seiner Verlängerung 57 verbindet, verjüngt.

Wie bei den vorherigen Ausführungsformen würde sich die Welle 50, wenn das dritte Teil 52 nicht vorhanden wäre und die Abscherzapfen 55 abgeschlagen wären, in dem Rohr 51 frei nach unten bewegen. Während der Benutzung jedoch, wenn eine anormale axiale Last auf die Anordnung einwirkt, schlägt die Welle 50, wenn sie in das Rohr 51 eindringt, die Abscherzapfen 55 ab und die Nase 58 greift in die öffnung 59 des dritten-Teils 52 ein. Das dritte Teil 52 würde in dem Rohr 51 nach unten gedrückt und gleichzeitig findet eine Verformung des dritten Teils 52 und/oder des Rohrs 51 mit einem fortschreitenden Energieverbrauch statt.

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Bei einerweiteren* in den Fig..6 und 7 gezeigten Ausführungsform der Erfindung wirkt das obere erste Teil in Form einer Welle mit einem zweiten Teil 71 in Form eines Rohrs zusammen und das dritte Teil der Anordnung gemäß der Erfindung ist bei dieser Ausführungsform ein. Ring 72.

Die Welle 70 ist mit einem Kopf 73 mit quadratischem Querschnitt und einer ümfangsnut 74 zur Aufnahme des Sockels der beiden Abscherzapfen 75 versehen, die sich durch eine Hülse 76 erstrecken, die an einer Verlängerung 77 des Rohrs 71 angeschweißt oder in anderer Weise befestigt ist. Der Kopf 73 ist mit einer zweiteiligen Nase mit einer Grundplatte 78 und einem abgesetzten Ansatz 79 versehen. Wie Fig. 6 zeigt, liegt der Ring 72 während der normalen Drehmomentübertragungsvorgänge der Lenksäulenanordnung in der Nähe eines sich verjüngenden Abschnitts 80 zwischen dem Rohr 71 und seiner Verlängerung 77.

Wie Fig. 7 zeigt, ist der Ring bei 81 gespalten. Der Ring 72 kann aus Federstahl sein und daher kann der Durchmesser des Rings geändert werden. Wie Fig. 6 zeigt, ist bei normaler Benutzung der Anordnung der Außendurchmesser des Rings 72 größer als der Innendurchmesser des Rohrs 71, jedoch bei einem axialen Zusammenschieben" der Säule, wenn die Platte 78 den Ring 72 in das Rohr 71 drückt, schließt sich der Ring 72 fortschreitend, so daß der Spalt 81 im wesentlichen geschlossen wird. Es ist ersichtlich, daß der Durchmesser des Ansatzes 79 zur Anpassung an jedes Schließen des Rings 72, das während des axialen Zusammenschiebens der Lenksäule auftreten kann, kleiner als der Innendurchmesser des Rings 72 ist.

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Das dritte Teil kann eine andere Form als die oben beschriebenen Formen haben, wenn es getrennt von dem ersten und zweiten Teil der Anordnung ausgebildet ist. Dies ist von Vorteil, wenn es erwünscht ist, eine Lenksäulenanordnung zu schaffen, die nicht energieabsorbierend ist, in welchem Fall das dritte Teil aus der Anordnung weggelassen werden kann und bei einem axialen Zusammenschieben das erste und zweite Teil sich frei ineinander schieben.

Es ist ersichtlich, daß die röhrförmige Anordnung, wie sie bei den obigen Ausführungsformen erwähnt wurde, bei der die Welle das obere Teil und das Rohr das untere Teil ist, umgekehrt werden kann und die Welle das untere Teil bilden kann, das mit dem Lenkgetriebe des Fahrzeugs verbunden ist, und das Rohr das obere Teil bilden kann, das mit dem Lenkrad des Fahrzeugs verbunden ist.

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Claims (8)

"" 12 ~ Patentansprüche

1./Zusammenschiebbare Lenksäulenanordnung für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch ein erstes Lenkungsdrehmomentübertragungsteil (1) zur Aufnahme eines Lenkrads, ein zweites Lenkungsdrehmomentübertragungsteil (2) zur Verbindung mit dem Lenkungsmechanismus des Fahrzeugs, die axial ausgerichtet und zur Übertragung des Lenkungsdrehmoments verbunden sind, wobei eines der Teile bei einem axialen Zusammenschieben der Anordnung infolge einer anormalen axialen Belastung in dem anderen verschiebbar ist, und ein drittes Teil (23), das derart ausgebildet und angeordnet ist, daß das erste oder zweite Teil beim axialen Zusammenschieben der Anordnung auf das dritte Teil fortschreitend Druck aus-' übt, so daß dieses sich verformt oder von dem anderen Teil unter Energievernichtung verformt wird.

2. Lenksäulenanördnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet i daß das erste Teil (1) eine Welle ist, daß das zweite Teil (2) ein Rohr ist, und daß die Welle eine Nase (18) hat, die bei einem axialen Zusammenschieben der Anordnung an dem dritten Teil (23) angreift»

3'. Lenksäulenanördnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil zwei Innendurchmesser hat, und daß das dritte Teil an einer Schulter anliegt, die zwischen den beiden Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet ist.

4. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Teil (23) ein Zapfen ist, der einen größeren Durchmesser als der Innendurchmesser des Rohrs (2) hat.

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5. Lenksäulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Teil kappenförmig (43) ausgebildet ist.

6. Lenksäulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das .dritte Teil ein Ring (72) ist.

7. Lenksäulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Teil aus einem elastischen Material z.B. Gummi, Polyurethan, Weichstahl, Aluminium, Kupfer oder Kunststoff besteht.

8. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (1) eine Hülse (19) befestigt ist, die einen Teil der Welle aufnimmt, und daß die Hülse und die Welle so verbunden sind, daß sie ein Lenkungsdrehmoment übertragen, jedoch eine relative axiale Bewegung beim Abschlagen abscherbarer Teile zulassen.

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