DE2358183C3

DE2358183C3 - Energieabsorbierende Lenksäule für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2358183C3
Application number: DE2358183A
Authority: DE
Inventors: Benjamin T. Birmingham Mich. Howes (V.St.A.)
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1972-12-04
Filing date: 1973-11-22
Publication date: 1981-02-26
Also published as: DE2358183A1; AU466796B2; DE2358183B2; GB1384367A; JPS4987029A; CA992848A; AU5937073A; US3805636A

Description

Die Erfindung betrifft eine energieabsorbiereinJe Lenksäule für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Energieabsorbierende Lenksäulen der eingangs genannten Art sind bereits in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt (vgl. z. B. DE-OS 25 950). Bei diesen bekannten energieabsorbierenden Lenksäulen waren die Kräfte, die zum Freibrechen der die Lenksäule haltenden Befestigungseinrichtung erforderlich waren, die Kräfte, die zur Beschleunigung der Masse der Lenksäulenanordnung erforderlich waren und die Kräfte die zur Verformung des plastisch deformierbaren Elementes notwendig waren bei einem Aufprall auf das Lenkrad gleichzeitig wirksam, wodurch lieh für einen auf das Lenkrad aufprallenden Körper unerwünscht hohe Spitzenbelastungen ergaben.

Außerdem sind gewellte Lenksäulenrohre zur Energieaufnahme bekannt (DE-AS 16 30 859).

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine energieabsor· bierende Lenksäule der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die zum Freibrechen, Beschleunigen und Verformen der einzelnen Teile der Lenksäulenanordnung erforderlichen Kräfte zeitlich aufeinanderfolgend überwunden werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale nach Anspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale nach der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.

Sobald eine nach vorwärts gerichtete Aufprallbelastung auf das Lenkrad einwirkt, wird die gepolsterte Prallplatte nachgeben. Ist der Aufprall geringer als ein vorbestimmter Wert, so wird die Belastung durch die Befestigungseinrichtung der Lenksäule aufgenommen. Obersteigt der Aufprall einen bestimmten Wert, so gibt die Befestigungseinrichtung die Lenksäule fnn und das

to Lenkrad kann sich nach vorwärts bewegen. Dabei wird die Masse der Lenksäulenanordnung auf die Geschwindigkeit des auf das Lenkrad aufprallenden Körpers beschleunigt Nach einem kurzen Verschiebeweg der Lenksäule trifft das an der Lenksäule angeordnete

:5 Anschlagteil gegen das an der Karosserie angeordnete Reaktionsteil, wodurch eine weitere freie Bewegung der Lenksäule verhindert wird, so daß nunmehr das plastisch deformierbare Element der Lenksäule in kontrollierter Weise verformt wird und die kinetische

Energie des aufprallenden Körpers aufnimmt

Durch die Tatsache, daß das Anschlagteil der Lenksäule in einem bestimmten Abstand zum Reaktionsteil an der Karosserie liegt ergibt sich zwischen dem Freibrechen der Befestigungseinrichtung, der Vorwärtsbewegung der Lenksäule und der Verformung des plastisch deformierbaren Elementes der Lenksäule jeweils eine Verzögerung. Daher müssen die Kräfte, die zum Freibrechen üer Befestigungseinrichtung erforderlich sind, die zum Beschleunigen der Masse der Lenksäulenanordnung erforderlich sind und die zum Verformen des plastisch deformierbaren Elementes der Lenksäule erforderlich sind nicht gleichzeitig aufgebracht werden, so daß keine hohe Spitzenbelastung auftritt

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht einer energieabsorbierenden Lenksäule gemäß der Erfindung,
F i g. 2 zeigt eine Teilansicht der Anordnung nach F i g. 1 bei unter einem Aufprall anfänglich verschobener Lenksäule.

Fig.3 zeigt eine Ansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 1.
In F i g. 1 ist eine energieabsorbierende Lenksäule 10 für ein Kraftfahrzeug gezeigt Die Lenksäule 10 besteht aus einem Lenksäulenrohr 12, das eine Lenkwelle 14 drehbar gelagert aufnimmt Das obere Ende der Lenkwelle 14 ist in herkömmlicher Weise mit einem Lenkrad 16 verbunden.

so Das Lenkrad 16 ist in herkömmlicher Weise mit einer gepolsterten Prallplatte versehen. Die Prallplatte 18 besteht aus einem nachgiebigen Material wie z. B.

Schaumstoff. Das Lenksäulenrohr 12 der Lenksäule 10 weist einen

gewellten Abschnitt 20 auf, der unter einer Aufprallbelastung plastisch deformierbar ist Die plastische Verformung des gewellten Abschnittes 20 des Lenksäulenrohres 12 zehrt die kinetische Energie eines Aufpralles auf.
Die Lenksäule 10 ist über eine Befestigungseinrichtung 24 an einer Konsole 22 der Karosserie befestigt Die Befestigungseinrichtung 24 ist mit dem Lenksäulen= rohr 12 verbunden und besitzt seitliche Flansche 26 und 28. Jeder Flansch 26 und 28 ist mit zwei nach oben offenen Schlitzen 30 versehen. Ein aus Spritzguß hergestellter Stifthalter 32 ist in jedem Schlitz angeordnet und enthält jeweils eine Anzahl zerbrechlicher Abscherstifte 34 aus Kunststoff, die sich durch entsprechende Bohrungen benachbart den Schlitzen 30

erstrecken.

Wie am besten aus F i g. 3 zu ersehen ist, sind in den Flanschen 26 und 28 vier Schlitze 30 mit jeweils einem Stifthalter 32 angeordnet Bolzen 36 erstrecken sich durch die Stifthalter 32 und verbinden die Befestigungseinrichtung 24 mit der Konsole 22.

Das untere Ende der Lenksäule 10 ist über eine untere Befestigungseinrichtung mit der Karosserie verbunden. Die untere Befestigungseinrichtung besteht hierbei aus dem Reaktk rateil 40, das das Lenksäulenrohr 12 kragenfönnig umfaßt und verschiebbar führt Das Reaktionsteil 40 stützt sich hierbei an der Spritzwand der Karosserie 38 ab.

Das untere Ende des Lenksäulenrohres 12 ist weiterhin mit einem Anschlagteil 42 versehen, das von aus dem Lenksäulenrohr 12 herausgepreßten Vorsprüngen gebildet ist

Das Anschlagteil 42 an der Lenksäule 10 liegt hierbei in einem bestimmten Abstand zum Reaktionsteil 40 an der Karosserie, was im Nachfolgenden noch erläutert wird.

Funktionsweise

Im Falle eines geringen Aufpralls auf das Lenkrad 16 wird die gepolsterte Prallplatte nachgeben und die kinetische Energie des Aufpralls aufzehren.

Im Falle eines größeren Aufpralls wird die auf das Lenkrad 10 einwirkende Belastung eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Wirkungen auslösen. Während der Anfangsphase des Aufpralls wird die gepolsterte Prallplatte 18 nachgeben und einen geringen Teil der Belastung absorbieren. Nach dem Nachgeben der Prallplatte 18 wird die Belastung über das Lenkrad 16 und dessen Nabe auf das Lenksäulenrohr übertragen. Sobald die Belastung des Lenksäulenrohres 12 einen bestimmten Wert übersteigt, werden die Abscherstifte 34 in den Stifthaltern 32 der Befestigungseinrichtung 24 brechen und die Befestigungseinrichtung 24 kann sich nach vorwärts bewegen wobei ihre Schlitze 30 aus den Stifthaltern 32 austreten. Ein Teil der Aufprallbelastung wird hierbei dazu verwendet die Masse der Lenksäule 10 auf die Geschwindigkeit des auf das Lenkrad 16 aufprallenden Körpers zu beschleunigen. Sobald die Lenksäule 10 auf diese Geschwindigkeit beschleunigt wurde, wird das Anschlagteil 42 an der Lenksäule 10 gegen das Reaktionsteil 40 an der Karosserie treffen. Nach diesem Aufeinandertreffen des Anschlagteiles 42 und des Reaktionsteiles 40 wird der verbleibende Teil der Aufprallbelastung eine plastische Deformierung des gewellten Abschnittes 20 der Lenksäule 10 bewirken. Die plastische Verformung des gewellten Abschnittes 20 der Lenksäule 10 absorbiert hierbei den größten ^eil der kinetischen Energie des Aufpralls.
Fig.2 zeigt die Lage der einzelnen Teile einer erfindungsgemäßen Lenksäule nach dem die Befestigungseinrichtung 24 sich von ihrer Befestigung an der Konsole 22 gelöst hat die Lenksäule nach vorwärts beschleunigt wurde und das Anschlagteil 42 und das

ίο Reaktionsteil 40 aufeinandertreffen. Diese Ansicht zeigt

die verschiedenen Teile der Lenksäulenanordnung kurz

vor der darauf folgenden plastischen Verformung des

gewellten Abschnittes der Lenksäule.

Bei der vorliegenden Konstruktion muß der Wider-

stand der Verformung der Prallplatte 18, des Abscherens der Abscherstifte 34, der Beschleunigung der Masse der Lenksäule 10 und der Verformung des gewellten Teiles 20 aufeinanderfolgend überwunden werden. Dementsprechend schafft die Lenksäulenannigung räch dem Abscheren der Abscherstifte der

Ordnung gemäß der Erfindung einen weitgehend

gleichmäßigen Widerstand bei der Vernichtung der kinetischen Energie eines Aufpralls.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der

Erfindung beträgt der Abstand zwischen dem Anschlagteil dv der Lenksäule und dem Reaktionsteil an der Karosserie zumindest 25 mm, was im wesentlichen der Dicke der gepolsterten Prallplatte entspricht Dieser Abstand ermöglicht eine Beschleunigung der Lenksäulenanordnung auf die Geschwindigkeit des auf das Lenkrad aufprallenden Körpers, wobei diese Beschleu-Befestigungslasche und vor der plastischen Verformung des gewellten Teiles der Lenksäule auftritt

Das Reaktionsteil 40 an der Karosserie führt hierbei das untere Ende des Lenksäulenrohres 12 und setzt einer Verschiebung der Lenksäule 10 nur einen verhältnismäßig geringen Widerstand entgegen. Ein gewisser Widerstand gegen eine Verschiebung des Lenksäulenrohres 12 ist jedoch erwünscht da verhindert werden muß, daß die Lenksäule 10 nach dem Freibrechen der Befestigungslasche 24 sich plötzlich iuch vorwärts bewegt wodurch die Prallplatte 18 in unerwünschter Weise außer Eingriff mit dem aufprallenden Körper kommen könnte. Bei einem Ausführungsbeispiel wurde ein Widerstand von etwa 100 kp gegen eine Verschiebung der Lenksäule 10 durch ein dem Reaktionsteil 40 entsprechendes Bauteil als ausreichend ermittelt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Energieabsorbierende Lenksäule für Kraftfahrzeuge mit einer an der Karosserie ober eine an der Spritzwand befestigten Konsole gehaltenen Lenksäule, die eine Lenkwelle drehbar gelagert aufnimmt, die an ihrem oberen Ende mit einem Lenkrad und an ihrem unteren Ende mit einem Lenkgetriebe verbunden ist und wobei die Lenksäule Ober eine unter einer bestimmten axialen Belastung eine Verschiebung freigebenden Befestigungseinrichtung an der Konsole festgelegt ist und ein plastisch deformierbares Element enthält, dadurch gekennzeichnet, daß an der Karosserie (38) ein Reaktionsteil (40) und an der Lenksäule (10) ein Anschlagteil (42) angeordnet ist, die in einem solchen Abstand zueinander liegen, daß sie bei einer Verschiebebewegung der Lenksäule (10) erst aufeinandertreffen, wenn die Befestigungseinrichtung (24) die Lenksäule (10) freigegeben hat

2. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenksäule (10) Ober die obere Befestigungseinrichtung (24) und das untere Reaktionsteil (40) axial geführt und mit der Karosserie verbunden ist

3. Lenksäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Reaktionsteil (40) das Lenksäulenrohr (12) kragenförmig umfaßt und verschiebbar führt

4. Lenksäule nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagteil (42) von aus dem Lenk»äulenrohr (12) herausgepreßten Vorspningen gebildet ist

5. Lenksäule nach de". Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß in an sich bekannter Weise das plastisch deformierbare Element der Lenksäule (10) durch einen gewellten Abschnitt (20) des Lenksäulenrohres (12) gebildet ist