DE2411370C3

DE2411370C3 - Halterung einer unter Energieabsorption teleskopartig zusammenschiebbaren Lenksäule bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Frontmotor

Info

Publication number: DE2411370C3
Application number: DE2411370A
Authority: DE
Inventors: Ichiro Suzuki; Aichi Toyota; Hiroyuki Watanabe
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1973-03-10
Filing date: 1974-03-09
Publication date: 1978-09-21
Also published as: DE2411370A1; GB1435482A; US3921747A; DE2411370B2; JPS5239527B2; JPS49116736A

Description

Halterung einer unter Energieabsorption teleskopartig zusammenschiebbaren Lenksäule bei Kraftfahrzeu- au gen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Frontmotor.

Die Erfindung betrifft eine Halterung einer unter Energieabsorption teleskopartig zusammenschiebbare Lenksäule der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der US-PS 37 02 081 ist eine Lenksäulenhalterung der einleitend genannten Gattung bekannt. Die Lenksäule ist hier innerhalb des Fahrgastraums zum einen mit dem unteren Mantelrohr in der Spritzwand über einen Befestigungsanker gegen Axialverschiebung gehalten und zum anderen mit dem oberen Mantelrohr an einem kombinierten Führungs- und Stützteil abscherbar gehalten. Das Führungs- und Stützteil ist einerseits unterhalb der Windschutzscheibe am Fahrzeugkörper befestigt, und zwar an zwei Stellen, zum einen unmittelbar an einem etwa horizontal verlaufenden Abschnitt und zum anderen mittelbar über eine Strebe an einem an den Horizontai-Abschnitt anschließenden etwa vertikal verlaufenden Abschnitt des Fahrzeugkörpers. Eine Vielzahl der Kraftfahrzeugkolli- wi sionen sind Frontalkollisionen, bei diesen ist indessen bei dieser Lenksäulenhalterung das den Fahrer bei einem Aufprall auf das Lenkrad schützende, unter Energieabsorption teleskopartige Zusammenschieben der Lenksäule nicht oder nicht im angestrebten Maße ■■> gegeben. Denn die für eine gezielte Krafteinleitung des sogenannten Sekundärstoßes des Fahrers erforderliche vorgegebene Neigung der icleskopierbarcn Lenksäule ist durch die vorgegebene Halterung der Lenksäule in der Spritzwand nicht sichergestellt.

Danach ist der Erfindung als Aufgabe zugrundeliegend anzusehen, die Halterung einer unter Energieabsorption teleskopartig zusammenschiebbare Lenksäule bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Frontmotor der einleitend genannten Gattung, so auszubilden, daß die vorgegebenen Neigung der Lenksäule zur Horizontalen bei einer Frontalkollision des Kraftfahrzeugs weitgehend konstant gehalten ist

Diese Aufgabe wird bei einer Halterung der einleitend genannten Gattung dadurch gelöst, daß das Führungs- und Tragteil im Abstand und getrennt von der Spritzwand einen Frontabschnitt aufweist, an welchem das untere Mantelrohr befestigt ist und daß der untere Lenkwellenabschnitt in sich teleskopierbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3.

Dadurch ist erreicht, daß bei einer Frontalkollision Deformierungen und Verschiebungen der den Motorraum und Fahrgastraum abteilenden Spritzwand, beispielsweise beim Eindringen des Motors in die Spritzwand, weitgehend ohne Einfluß auf die Halterung und damit auch auf die Position der Lenksäule und daraus folgend auf die Funktionsfähigkeit der beim sogenannten Sekundärstoß durch den Fahrer unter Energieabsorption teleskopartig zusammenschiebbaren Lenksäule sind. Das die Halterung für das untere Mantelrohr bildende Führungs- und Halteteil ist nicht nur vergleichsweise einfach gestaltet, sondern auch auf einfache und rasche Weise, ohne daß wesentliche Umgestaltungen und Änderungen im Kraftfahrzeug vorzunehmen sind, zu montieren und auch zu demontie-

J5 ren.

Aus der DE-OS 19 35 746 ist eine Halterung einer im der Spritzwand nahen Bereich unter Energieabsorption ausknickbaren Lenksäule bekannt, wobei zur Halterung dieser Lenksäule zwei am Fahrzeugkörper bzw. an der Spritzwand befestigte Halteteile vorgesehen sind, die so mit Sollknickstellen ausgebildet sind, daß beim Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad die Lenksäule nach unten wegschwenkt und dabei ausknickt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung und deren Einzelheiten an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt schematisch

Fig. I in Seitenansicht eine Lenksäulenhalterung nach der Erfindung,

F i g. 2 die Anordnung eines Führungs- und Tragteils für die Lenksäule und eines Pedaltragteils für das Bremspedal gemäß F i g. 1 und

F i g. 3. die Lenksäulenhalterung nach F i g. 1 im Falle einer Kraftfahrzeugkollision.

In Fig. I ist eine Lenksäule 20 dargestellt, die von einer Halterung 10 abgestützt und gehalten wird. Die Lenksäule 20 ist am Fahrzeugkörper unabhängig von einem Pedaltragteil 40, an welchem das Bremspedal 41 gelagert ist, und — wie in Fig. 2 dargestellt — rechts neben dem Pedaltragteil 40 angeordnet.

Die Lenksäulenhalterung 10 weist auf, ein Führungsund Tragteil 11 mit U-förmigen Querschnitt, ein Verslärkungsteil 12, welches mit seinem Bodenabschnitt am hinteren Teil des Führungs- und Tragteils 11 befestigt ist, und eine Frontplatte 13, welche mit ihren beiden Enden an den inneren .Seitenwänden des Frontabschnitts 10;ides Führungs-und Tragteils 11 fest angebracht ist und ein Gegendruckteil (Reaktionskraft) für die Lenksäule 20darstellt.

Das Führungs- und Tragteil 11 ist an seinem vorderen Abschnitt fest am Bodenabschnitt eines Vorderteils 44 angebracht, indem durch Schraubbolzen 14a und Muttern Hb der obere Abschnitt des Führungs- und Tragteils 11 mit einem Paar von Rippen 44a, die sich parallel vom Vorderteil 44 erstrecken, verschraubt ist. Das Verstärkungsteil 12 ist mit seinem voideren Ende am rückwärtigen Abschnitt des Vorderteils 44 befestigt, und zwar sind die sich seitlich von deir. vorderen Ende des Verstärkungsteils 12 erstreckenden Flansche durch Schraubbolzen 14a und Muttern 146 mit den Rippen 44a des Vorderteils 44 verschraubt. Das Vorderteil 44 ist unterhalb der Windschutzscheibe 43 angeordnet und bildet einen Teil des Fahrzeugkörpers und wird verstärkt durch Streben 44b.

Das Führungs- und Tragteil Ii ist also insoweit separat bzw. isoliert angeordnet, als sein Frontabschnitt 10a nach rückwärts einen bestimmten Abstand von einer Spritzwand 45 wahrt, welche an der Frontseite des Fahrgastraums R angeordnet ist. Das Führungs- und Tragteil U ist weiter mit einem Bodenteil iOb mit der Spritzwand 45 über eine zusammendrückbare Platte 15 verbunden, welche sich zwischen der Spritzwand 45 und dem Bodenteil lOfa des Führungs- und Tragteils 11 erstreckt und so das Führungs- und Tragteil U gegen 2ί darauf ausgeübte Zugkräfte hält.

Die Lenksäule 20 ist zusammengesetzt aus einem unteren Mantelrohr 22 und einem oberen Mantelrohr 21, welche teleskopartig miteinander verbunden sind und eine nicht dargestellte Lenkwelle umgeben und JO zwischen denen ein energieabsorbierendes Deformationselement angeordnet und aufgenommen ist. Das obere Mantelrohr 21 wird abgestützt von einem Haltebügel 24, der unterhalb des rückwärtigen Abschnitts der Lenksäulenhalterung 10 angeordnet ist und H mit seinen beiden Seiten am rückwärtigen Abschnitt des Führungs- und Tragteils 11 und dem Verstärkungsteil 12 durch Schraubbolzen 25a und Muttern 25b über ein abscherbares Element 23 befestigt ist. Dadurch ist gewährleistet, daß das obere Mantelrohr 21 aufgrund w von auf das obere Ende der Lenkwelle in Vorwärtsrichtung einwirkender Stoßkraft eine Verschiebung nach vorwärts durchführen kann. Das untere Mantelrohr 22 ist mit einem konisch gestalteten Halteteil 26 durch Verschweißen verbunden und über das Halteteil 26 4Ί durch Spannbolzen 27a und Muttern 27b fest mit der als Gegendruck- bzw. Reaktionsteil dienenden Frontplatte 13 verbunden.

Die Lenkwelle setzt sich zusammen aus einem oberen und einem unteren Lenkwellenabschnitt. Der obere Lenkwellenabschnitt ist aus zwei über tine nicht dargestellte Keüwellenverbindung hintereinander gekoppelter und teleskopierbaren Wellenabschnitten aufgebaut und in der aus oberem und unterem Mantelrohr 21, 22 aufgebauten Lenksäule 20 drehbar « aufgenommen. Am oberen Ende des Lenkwellenabscnnitts ist eine Verkleidung 46 der Lenksäule 20 vorgesehen und ein mit einer Luftkissen-Einrichtung ausgerüstetes Lenkrad 30 angeordnet. Das untere Ende des oberen Lenkwellenabschnitts ist über eine flexible wi Kupplung 31 mit einem unteren Lenkweüenabschnitt 32, 33, 34 verbunden. Der untere Lenkwellenabschnitt ist aus einem ersten Wellenabschnitt 32 und einem zweiten, unteren Wellenabschnitt 34, der an ein nicht dargestelltes Lenkgelreibe angeschlossen ist, aufgebaut, i>'> Die beiden Wellenabschnitte 32,34 sind in Axialrichtung verschiebbar miteinander über ein abscherbares Verbindungselement 33 verbunden, so daß ein in sich teleskopierbar unterer Lenkwellenabschnitt 32,33,34 gegeben ist. Mit 47 und 48 ist in Fig. 1 ein Armaturenbrett und ein Hauptzylinder mit einem durch das Bremspedal 41 betätigten Bremskraftverstärker bezeichnet.

In diesem Ausführungsbeispiel übernimmt das Vorderteil 44 bei normalen Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugr die Belastungen, die auf die Halterung 10 von jeder Horizontal-Richtung einwirken. Indessen nimmt die Spritzwand 45 Zugkräfte auf, welche durch Kräfte hervorgerufen werden, welche auf die Platte 15 über die Halterung 10 wirken. Daher ist durch entsprechende Steifigkeit die notwendige Fixierung der Lenksäule 20 bei normalen Fahrbedingungen des Kraftfahrzeugs gesichert.

Im Falle einer Kraftfahrzeugkollision tritt — wie in Fig. 3 als Frontalkollision dargestellt — eine Axialkraft Fl auf, welche bei einem Stoß auf die Frontpartie des Fahrzeugkörpers über den unteren zweiten Wellenabschnitt 34 ein Abscheren des Verbindungselements 33 herbeiführt, so daß dadurch der zweite WeUenabschnitt 34 in den ersten Wellenabschnitt 32 des unteren Lenkwellenabschnitts 32, 33,34 hineingleitet. Dies führt zur Trennung von unterem Lenkwellenabschnitt und Lenkgetriebe. Sollte der Motor E in die Spritzwand 45 eindringen, — wie in Fig. 3 gezeigt — so behält die Halterung 10 ihre ursprüngliche Ausbildung und Gestaltung, und zwar unabhängig vom Stoß auf die Spritzwand 45 bei. Denn die Halterung 10 mit ihrem Frontabschnitt 10a ist getrennt und in einem gewissen Abstand von der Spritzwand 45 nach rückwärts in Richtung Fahrgastraum R angeordnet und wird durch das Vorderteil 44 festgehalten. Auf diese Weise bleibt selbst bei einer vorerwähnten Kollision der vorgegebene Neigungswinkel λ der Lenksäule 20 gegenüber der Horizontalen und die Position der Lenksäule 20 unverändert. Folglich behält auch die als Gegendruckteil dienende Frontplatte 13 ihre, für die Erreichung der noch zu erläuternden Zwecke, vorbestimmte Position bei.

Wird nun bei einer Frontalkollision durch eine vom Fahrer M durch Aufschlagen seines Körpers gegen das Lenkrad 30 herrührende Trägheitskraft F2 eine Axialkraft F3 und ein Biegemoment F4 in Achsrichtung auf die Lenksäule 20 ausgeübt, so wird die Verbindung zwischen dem Halteteil 26 für das untere Mantelrohr 22 und der als Gegendruckteil dienenden Frontplatte 13 der in Richtung der Lenkwelle wirkenden Kraft F3 dauerhaft standhalten, ohne daß eine Deformation infolge der Kraftfahrzeugkollision eintritt. Der Neigungswinkel cn der Lenksäule 20 kann sich wegen der Übertragung des Biegemoments F4 über das Führungs- und Tragteil 11 auf das Vorderteil 44 nicht verändern. Infolgedessen verschiebt sich das obere Mantelrohr 21 nach dem Abscheren des Elements 23 auf Grund der Axialkrafi F3 relativ zum unteren Mantelrohr 22 nach vorwärts, so daß die Wirkung des eingebauten energieabsorbierenden Deformationselements einsetzt und dadurch die Sicherheit des Fahrers M gewährleistet ist. Die Halterung 10 wird also nicht von einer Deformation der Spritzwand 45 des Kraftfahrzeugs beeinflußt, da dip Halterung 10 für das untere Mantelrohr 22 getrennt und in einem Abstand von der Spritzwand 45 in einer rückwärtigen Position angeordnet ist. Bei einer derartigen Halterung 10 für eine Lenksäule 20 mit einem oberen und einem unteren Mantelrohr 21, 22, welche teleskopartig zusammenschiebbar miteinander verbunden sind, wird im Falle

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einer Kraftfahrzeugskollision durch ein Zusammenschieben der Mantelrohre 21, 22 die Kraft F3 von dem zwischen den Mantelrohren 21, 22 eingeordneten energieabsorbierenden Deformationselement aufgenommen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Halterung bei Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit Frontmotor, einer unter Energieabsorption teleskopartig zusammenschiebbaren, aus einem unteren und einem oberen Mantelrohr, zwischen denen das Deformationselement geschaltet ist bestehenden Lenksäule, welche einen oberen Lenkwellenabschnitt umhüllt, an dessen oberen Ende das Lenkrad angeordnet ist und dessen unteres Ende die Spritzwand durchsetzend über eine flexible Kupplung und einen unteren Lenkwellenabschnitt mit dem Lenkgetriebe in Verbindung steht, wobei das obere Mantelrohr an einem unterhalb der Windschutzscheibe angeordneten Vorderteil des Fahrzeugkörpers befestigten Führungs- und Tragteil abscherbar gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungs- und Tragteil (11) im Abstand und getrennt von der Spritzwand (45) einen Frontabschnitt (1Oa^ aufweist, an welchem das untere Mantelrohr (22) befestigt ist und daß der untere Lenkwellenabschnitt in sich teleskopierbar ist.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bodenteil {10 b) des Frontabschnitts (10a,/ und der Spritzwand (45) eine unter Druckkraft zusammendrückbare Platte (15) angeordnet ist.

3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frontabschnitt (iOa) von einer im Führungs- und Tragteil (11) befestigten Frontplatte (13) zur Aufnahme des unteren Mantelrohrs (22 gebildet ist.