DE2814145C2

DE2814145C2 - Halterungsvorrichtung zur Befestigung einer Lenksäule für Kraftfahrzeuge am Fahrzeugkörper

Info

Publication number: DE2814145C2
Application number: DE2814145A
Authority: DE
Inventors: Shuzo Osaka Hirakushi; Shigeru Manabe
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1977-04-06
Filing date: 1978-04-01
Publication date: 1985-11-21
Also published as: DE2814145A1; CA1095381A; US4194411A

Description

a) die Verbindung zwischen Dämpfungselement (1; 11; 21; 31; 52) und Lenksäule (8; 45) ein Halterungsteil (2; 46) mit planen Halterungsstegen (2a; 46a) aufweist, mit denen das auf diesen aufliegende Dämpfungselement an seinem einen Ende fest verbunden ist,

'b) das Halterungsteiä (2; 46) am Fahrzeugkörper (48) durch an der Innenkante (Ic; 21c; 52e^ der verformbaren öffnung (la; lla,· 21a; 31a; 52b) anliegende, durch langgestreckte Bolzenschlitze (2b; 46b) des Halterungsteils (2; 46) hindurchgeführte Bolzen (5; 47) befestigt ist und

c) das Dämpfungselement (1; 11; 21; 31; 52) plan ausgebildet ist und die verformbaren Öffnungen (la; 1 la; 21a; 31a; 52i>) rahmenartig umgibt, wobei die zur Längsachse der Lenksäule (8, 45) parallelen Teile in etwa zickzackförmig ausgebildet sind.

2. Halterungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungsabschnitte der Dämpfungselemente (1; 11; 21; 31 ;52) jeweils eine Schwachstelle (Ii^ aufweisen.

3. Halterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsstege (2a; 46a) jeweils einen zum Lenkrad (6; 41) hin offenen Bolzenschlitz (2b; 46b) zur Aufnahme der Bolzen (5; 47) aufweisen.

4. Halterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Fahrzeugkörper (48) und dem durch die Bolzen (5; 47) getragenen Dämpfungselement (1; 11; 21; 31; 52) jeweils Abstandshalter (4; 53) angeordnet sind.

5. Halterungsvorrichtung nach einem dpr Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (5; 47) durch das Halterungsteil (2; 46) hindurchgeführt sind.

6. Halterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (1; 11; 21; 31; 52) und das Halterungsteil (2; 46) jeweils durch U-förmige Abstandshalter (4; 53) umklammert sind.

7. Halterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (5; 47) jeweils mit den diesen zugewandten Bereichen des Dämpfungselements (1; 11; 21; 31; 52) und des Halterungsteih (2; 46) zusammenwirkende, ringartige Paßteile (3; 51) tragen.

8. Halterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paßteil (3; 51) jeweils im Bolzenschlitz (2b; 46b) des Halterungsteils (2; 46) und in der Öffnung (la; Ua; 21a;31a:52£>;desDämpfungselements(l;ll;21;3t: 52) angeordnet ist, so daß die axiale Festlegungskraft des Bolzens (5;47) durch das Paßteil (3; 51) wirkt.

9. Halterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (52) eine Vorrichtung (52g) mit gesättigter Federcharakteristik zur Ausübung einer vorbestimmten statischen Reibungskraft auf das Halterungsteil (46) gegen die axiale Festlegungskraft des Bolzens (47) am Fahrzeugkörper (48) aufweist

10. Halterungsvorrichtung nach Anspruch?), dadurch gekennzeichnet, daß am Dämpfungselement (52) ein durch die axiale Festlegungskraft des Bolzens (47) elastisch deformierbarer, bogenartiger Vorsprung (52g; vorgesehen ist

11. Halterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die zickzackförmigen Verformungsabschnitte (52c) zur Vermeidung eines durch Spannungskonzentration verursachten Bruches bei der Verformung hinreichend gekrümmt ausgebildet sind.

12. Halterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß die zickzackförrnigen Verformungsabschnitte (52c) eine sich fortschreitend verändernde Breite besitzen.

13. Halterungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der zickzackförmigen Verformungsabschnitte (52c^ von dem zum Lenkgetriebe (44) gewandten Ende zu dem zum Lenkrad (41) gewandten Ende fortschreitend zunimmt.

30 Die Erfindung betrifft eine Halterungsvorrichtung zur Befestigung einer eine Lenkspindel aufnehmenden Lenksäule für Kraftfahrzeuge am Fahrzeugkörper, mit

einem mindestens eine verformbare öffnung aufweisenden Dämpfungselement das an seiner einen Seite fest mit der Lenksäule verbunden und an der anderen Seite am Fahrzeugkörper befestigt ist.
Aus der DE-OS 19 63 334 ist eine Halterungsvorrichtung dieser Art bekannt, bei der ein die Lenksäule halbkreisförmig umgreifendes Dämpfungselement, das an seinem zungenartig abwärts vorstehenden, mit einem Langloch versehenen unteren Ende über einen Bolzen an der Lenksäule festgelegt und über an seinem oberen Ende angeordnete, jeweils mit einem Langloch versehene plane Halterungsstege über Bolzen am Armaturenbrett festgezogen ist, in seinem gebogenen Mittelabschnitt eine Vielzahl von in Abständen zueinander versetzt angeordneten Querschlitzen aufweist, die bei einem harten Aufprall des Fahrzeugs eine Längung des Dämpfungselements in Achsrichtung der Lenksäule ermöglichen. Bei dieser bekannten Konstruktion kann jedoch die bei einem Unfall od. dgl. angestrebte Energieabsorption nur durch plastische Verformung der Schlitze erreicht werden, die erst bei sehr hohen Anfangsbelastungen beginnt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halterungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfacher unaufwendig zu fertigender Konstruktion eine verbesserte, stufenweise fortschreitende Dämpfungscharakteristik ergibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Halterungsvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Dämpfungselement und Lenksäule ein Halterungsteil mit planen Halterungsstegen aufweist, mit denen das auf diesen aufliegende Dämpfungselement an seinem einen Ende fest verbunden ist, das Halterungsteil am

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Fahrzeugkörper durch an der Innenkante der verform- Ausführungsform der Halterungsvorrichtung,

baren Öffnung anliegende, durch langgestreckte BoI- F i g. 11 einen senkrechten Teilschnitt durch die HaI-

zenschlitze des Halterungsteils hindurchgeführte BoI- terungsvorrichtung gemäß F i g. 10,

zen befestigt ist und das Dämpfungselement plan ausge- F i g. 12 eine perspektivische Ansicht der Einzelteile

bildet ist und die verformbaren Öffnungen rahmenartig 5 der Halterungsvorrichtung gemäß F i g. 10 und 11,

umgibt, wobei die zur Längsachse der Lenksäule paral- Fi g. 13 eine perspektivische Ansicht der einzelnen

lelen Teile in etwa zickzackförmig ausgebildet sind. Teile der Halterungsvorrichtung gemäß F i g. 10 bis 12,

Diese Halterungsvorrichtung erfordert nur wenige, Fig. 14 eine perspektivische Ansicht der Funktions-

sehr einfach, beispielsweise durch Stanzen herzustellen- weise des Dämpfungselements der Haherungsvorrich-

de Teile, ermöglicht eine rasche und einfache Montage io tung gemäß F i g. 10 bis 13 und

und ergibt infolge der neuartigen Ausbildung des Fig. 15 eine graphische Darstellung der bei der Hai-Dämpfungselements und der darin angeordneten ver- terungsvorrichtung gemäß Fig. 10 bis 14 auftretenden formbaren öffnungen eine besonders günstige stufen- Kräfte.

weise Energieabsorption, wobei je nach der Größe der Die in F ig. 1 dargestellte Lenkeinrichtung weist eine aufzunehmenden Energie zunächst elastische Biegever- 15 Lenkspindel 7 auf, die an ihrem oberen Ende mit einem formungen, dann plastische Biegeverformungen und Lenkrad 6 und an ihrem unteren Ende mit einem Lenkschließlich gegebenenfalls plastische Zugverformungen getriebe 9 verbunden ist und in einer Lenksäule 8 dreheintreten, was eine größere Sicherheit für den Fahrer bar, jedoch zu dieser nicht axial verschiebbar gelagert ergibt. ist. Die Lenkspindel 7 kann in bekannter Weise aus zwei

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Halte- 20 relativ zueinander in Längsrichtung verschiebbaren

rungsvorrichtung sind in den Unteransprüchen be- Segmenten bestehen. Die Lenksäule 8 ist mit einem wei-

schrieben. ter unten beschriebenen Halterungsteil 2 durch Schwei-

Durch die gekrümmt ausgebildeten, zickzackförmi- ßen oder nicht dargestellte Bolzen fest verbunden, wogen Verformungsabschnitte kann das Dämpfungsele- bei das Halterungsteil 2 mittels Bolzen 5 am Fahrzeugment trotz seiner einfachen und kompakten Form ohne 25 körper im Bereich der Armaturentafel im Fahrerhaus Spannungskonzentration einen hinreichenden Verfor- des Kraftfahrzeugs befestigt ist

mungsweg aufnehmen und dabei gleichzeitig die sonst Das Dämpfungselement 1 weist eine durch Stanzen

auf die Lenksäule übertragenen Vibrationen weitge- erzeugte, verformungserleichternde Öffnung la auf,

'& hend absorbieren, so daß das Lenkrad bei normalem durch die zur Längsrichtung der Lenksäule 8 parallel

'' Fahrbetrieb weitgehend vibrationsfrei gehalten wird. 30 verlaufende, zickzackförmige Verformungsabschnitte

Durch die zusätzliche Anbringung von der axialen gebildet werden, so daß das Dämpfungselement 1 bei

Festlegungskraft der Bolzen entgegenwirkenden, bo- der Energieabsorption unter der Einwirkung einer in

genartigen Vorsprüngen mit gesättigter Federcharakte- Achsrichtung der Lenksäule wirkenden Kraft elastische

ristik wird in der Anfangsphase der Deformation ein Biegeverformungen erleidet

statischer Reibungswiderstand aufrechterhalten. Die 35 Wie F i g. 1 und 2 zeigen, ist das rahmenförmige, ener-

bogenartigen Vorsprünge können ferner Toleranzen in gieabsorbierende Dämpfungsteil 1 mit den erwähnten

der Dicke der Dämpfungselemente bzw. der Halte- Verformungsabschnitten an einem Ende mit Innenkan-

rungsteile weitgehend aufnehmen, so daß die Einhai- ten lc versehen, gegen die jeweils die Bolzen 5 zur

tung enger Maßtoleranzen bei der Herstellung und der Befestigung des Dämpfungselements am Fahrzeugkör-

Montage vermieden und dennoch stabile Eigenschaften 40 per anliegen. Die dem Getriebeende der Lenksäule 8

erzielt werden. zugewandten anderen Endabschnitte 1 ei sind zur unver-

Im folgenden werden Ausführungsformen der erfin- rückbaren Halterung der Lenksäule 8 fest mit dem vor-

dungsgemäßen Halterungsvorrichtung unter Bezug- deren Ende des Halterungsteils 2 verbunden. Die in der

nähme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt in Fig. 2 wiedergegebenen perspektivischen Ansicht

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer Lenk- 45 des Dämpfungselements 1 und des Halterungsteils 2

einrichtung mit der erfindungsgemäßen Halterungsvor- nicht dargestellten Bolzen 5 sind durch in den planen

richtung, Halterungsstegen 2a der Halterungsteile 2 angeordnete,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des Dämpfungs- langgestreckte Bolzenschlitze 2Zj und durch die Öffnun-

elementes und des Halterungsteiles in der an der Lenk- gen la hindurchgeführt und unter Abstützung der In-

säule angeordneten Stellung, 50 nenkanten Ic durch Muttern am Fahrzeugkörper befe-

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der einzelnen stigt

Teile der Halterungsvorrichtung nach F i g. 2, Wenn die Lenksäule 8 einer in F i g. 2 nach links oben

F i g. 4 eine teilweise geschnittene Teilansicht der Be- gerichteten Kraft ausgesetzt wird, bewegt sich das HaI-

festigungsweise am Fahrzeugkörper, terungsteil 2 zusammen mit der Lenksäule 8 nach links.

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht eines gerissenen 55 Das an seinem vorderen Ende mit dem Halterungsteil 2

Dämpfungselements, verschweißte Dämpfungselement 1 wird zu dieser Zeit

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht einer abgewan- in der in F i g. 9 dargestellten Weite einer Zugspannung

delten Ausführungsform der Halterungsvorrichtung, zwischen den am Fahrzeugkörper festgelegten Bolzen 5

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren und dem durch Stoßwirkung nach links gedrängten Haiabgewandelten Ausführungsforrn der Halterungsvor- 60 terungselement 2 ausgesetzt, wobei das durch die BoI-richtung, zen 5 gehaltene Dämpfungselement 1 zunächst unter

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht einer dritten ab- elastischer Verformung seiner zickzackförmigen Vergewandelten Ausführungsform der Halterungsvorrich- formungsabschnitte und nachfolgend unter energieabtung, so^rbierender plastischer Verformung derselben nach

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Funktions- 65 links gestreckt wird,

weise des Dämpfungselements, Wie F i g. 3 erkennen läßt, besteht das Halterungsteil

F i g. 10 eine schematische, teilweise geschnittene Sei- 2 aus einer Stahlplatte mit U-förmigem Querschnitt, die

tenansicht einer Lenkeinrichtung mit einer anderen auf ihren gegenüberliegenden Seiten jeweils koplanare

Halterungsstege 2a mit jeweils einem langgestreckten Bolzenschlitz 2h aufweist. Die Bolzenschlitze 2b haben eine den Außendurchmesser des Bolzens 5 etwas übersteigende Breite, erstrecken sich parallel zur Lenksäule 8 und sind zum oberen Ende der Lenksäule 8 hin, nämlich in Richtung zu dem das Lenkrad 6 tragenden Ende der Lenkspindel 7 offen, wobei die offenen Enden der Bolzenschlitze 2b am oberen Ende des Halterungsteils 2 angeordnet sind. Das Halterungsteil 2 weist einen jochartig gebogenen Mittelabschnitt 2c auf, der so bemessen ist, daß er sich etwa um die Hälfte des Umfanges der Lenksäule 8 anlegt.

Das Dämpfungselement 1 ist ein aus einer planen Stahlplatte durch Stanzen hergestelltes Formteil mit verformungserleichternden öffnungen la in den auf die gegenüberliegenden planen Halterungsstege 2a des Halterungsteils 2 aufliegenden Bereichen. Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform sind die verformungserleichternden öffnungen la im wesentlichen H-förmig, wobei die den senkrechten parallelen Balken des Buchstabens H entsprechenden Bereiche rechtwinklig zur Längsachse der Lenksäule 8 verlaufen. Der die öffnung la umgebende Randbereich des Dämpfungselementes I ist in einer der Öffnung la angepaßten Konfiguration zickzackförmig ausgebildet. Die in dem dem Lenkgetriebe zugewandten Bereich der Öffnung la deren gegenüberliegende Seiten definierenden Randbereiche des Dämpfungselements 1 können Schwachstellen \b mit im Vergleich zu den übrigen Bereichen des Dämpfungselements 1 geringerer Breite aufweisen. Stattdessen können die Schwachstellen ib auch an den gegenüberliegenden Seiten eines dem Lenkrad 6 näherliegenden Bereiches der öffnung la angeordnet sein. Die Funktion dieser Schwachstellen wird im folgenden noch weiter erläutert werden.

Der dem horizontalen Balken des Buchstabens H entsprechende Bereich der Öffnung la hat die gleiche Breite, wie der Bolzenschlitz 2b. Das Dämpfungselement 1 ist so auf das Halterungselement 2 aufgelegt, daß seine dem horizontalen Balken des Buchstabens H entsprechenden Teile auf den Bolzenschlitz 2b ausgerichtet sind, wobei die zum Lenkgetriebe S gewandten, übereinanderliegenden Endabschnitte des Dämpfungselements 1 und des Halterungsteils 2 zur festen Verbindung derselben beispielsweise durch Punktschweißen verbunden sind.

Wegen der vorstehend beschriebenen Konfiguration und der Materialeigenschaften wird das Dämpfungselement 1 unter der Einwirkung einer in Richtung einer Vergrößerung der Öffnung la axial zur Lenksäule 8 wirkenden Kraft in dieser Richtung durch plastische Verformung gedehnt Wenn das Dämpfi/ngselement 1 zur Aufnahme einer sehr großen Kraft dienen soll, können die Schwachstellen ib so bemessen sein, daß sie unter einer solchen Belastung reißen. Die an den die Dämpfungselemente 1 tragenden Bolzen 5 angeordneten, ringförmigen Paßteile 3 entsprechen in ihrer Dicke der Gesamtdicke des Halterungsteils 2 und des darüber liegenden Dämpfungsteils 1, während ihr Außendurchmesser etwas geringer ist, als die Breite der Bolzenschlitze 2b und ihr Innendurchmesser das Einführen der Bolzen 5 gestattet Das Dämpfungselement 1 und das Halterungsteil 2 werden jeweils durch Abstandshalter 4 aus Metall oder Kunststoff mit U-förmigem Querschnitt und flacher Ausbildung zusammengehalten, wobei deren obere und untere Schenkel jeweils Bolzenöffnungen 4a für die Bolzen 5 aufweisen.

Das an der Lenksäule 8 angeordnete Halterungsteil 2 und das Dämpfungselement 1 werden mittels zweier Bolzen 5, zweier ringförmiger Paßteile 3 und zweier Abstandshalter 4 in der in F i g. 1 und 4 dargestellten Weise am Fahrzeugkörper befestigt. Dabei werden die Paßteile 3 jeweils in die Bolzenschlitze 2b des Halterungsteiles 2 und in die verformungserleichternden Öffnungen la so eingesetzt, daß ihr äußerer Umfangsrand teilweise mit der näher zum Lenkrad 6 gelegenen Innenkante Ic des Dämpfungselements 1 in Berührung steht.

ίο Die Abstandshalter 4 werden von dem näher zum Lenkrad 6 gelegenen Ende auf das Dämpfungselement 1 und das Halterungsteil 2 so aufgeschoben, daß ihre Bolzenöffnungen 4a mit denjenigen der Paßteile 3 fluchten (vgl. F i g. 5). Die Bolzen 5 werden durch diese Bolzenöffnungen hindurch in an vorbestimmten Stellen des Armaturentafelbereichs des Fahrzeugkörpers angeordnete Bohrungen eingeführt und durch aufgeschraubte Muttern in ihrer Stellung festgelegt
Wenn der Fahrer bei einem Zusammenstoß seines Fahrzeuges gegen das Lenkrad 6 angedrückt wird, überträgt sich die Stoßkraft dieses sekundären Zusammenpralls des Fahrers mit dem Lenkrad 6 von diesem über die Lenkspindel 7 auf die Lenksäule 8, die sich zusammen mit dem Halterungsteil 2 in Richtung zum Lenkgetriebe 9 zu bewegen sucht. Da jedoch die auf der dem Lenkrad 6 zugewandten Seite der öffnung la angeordneten Innenkanten Ic des Dämpfungselements 1 mit den relativ zum Fahrzeugkörper durch die Bolzen 5 festgelegten, ringförmigen Paßteilen 3 in Eingriff stehen, wird das Dämpfungselement 1 einer in Richtung zum Lenkgetriebe 9 wirkenden Kraft ausgesetzt welche die öffnung la in Richtung parallel zur Lenksäule 8 zu vergrößern trachtet Dabei erleidet das Dämpfungselement 1 zunächst eine elastische Biegeverformung, dann eine plastische Biegeverformung und schließlich gegebenenfalls eine plastische Zugverformung. Während der plastischen Verformung wird die vom Fahrer erzeugte Stoßenergie durch das Dämpfungselement 1 absorbiert. Da bei Verwendung von Dämpfungselementen 1, die zur Energieabsorption auch sehr starker Stöße ausgelegt sind, die Grenze der plastischen Verformbarkeit des Dämpfungselements 1 überschritten wird, führt dies zu einem Bruch des Dämpfungselements 1 an den Schwachstellen ib infolge der übermäßigen Belastung (vgl. F i g. 5). Das dabei auftretende Reißen des Dämpfungselements verhindert die Erzeugung übermäßiger Reaktionskräfte und absorbiert die restliche Energie. Die Abstandshalter 4 gestatten einerseits eine zuverlässige Befestigung der Lenksäule 8 mittels der Bolzen 5 am Fahrzeugkörper, andererseits jedoch eine hinreichende Gleitverschiebung zwischen dem Dämpfungselement 1 und dem mit diesem in Berührung stehenden Bereich des Fahrzeugkörpers und tragen so zur Erleichterung der Verformung des Dämpfungselementes 1 bei.

Durch die beschriebene Folge von elastischer Biegeverformung und plastischer Verformung kann die erfindungsgemäße Halterungsvorrichtung die sich bei einem Zusammenstoß des Kraftfahrzeugs durch den sekundären Zusammenprall des Fahrers gegen das Lenkrad 6 einwirkende Energie absorbieren. Da die Halterungsvorrichtung aus nur zwei einfach geformten und mit einfachen Mitteln montierbaren Teilen besteht, kann die Energie des Zusammenstoßes mit einer verringerten Zahl von unaufwendig zu fertigenden und einfach zu montierenden Teilen absorbiert werden, so daß die stoßdämpfende Halterungsvorrichtung sehr wirtschaftlich gefertigt werden kann.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform

weist das Dämpfungselement 11 nur eine mittlere, verformungserleichternde Öffnung 11a und von dieser getrennte Bolzenöffnungen lib auf, die auf die Bolzenschlitze Ib des Halterungsteils 2 ausgerichtet sind. Das Dämpfungselement 11 ist mit dem Halterungsteil 2 an den Verbindungsstellen lic/verschweißt.

Die in Fig.7 dargestellte, abgewandelte Ausführungsform weist zwei getrennte Dämpfungselemente 21 auf, die jeweils an der Unterseite der planen Halterungsstege 2a an den gegenüberliegenden Seiten des Halterungsteils 2 angeordnet sind und mit diesem jeweils an den Verbindungsstellen 21c/befestigt sind.

Bei der in F i g. 8 dargestellten weiteren Ausführungsform weisen die energieabsorbierenden Dämpfungselemente 31 jeweils eine verformungserleichternde öffnung 31a und eine Mehrzahl von symmetrischen, zickzackförmigen Verformungsabschnitten auf. Das Dämpfungselement 31 ist an einer Verbindungsstelle 31c/mit der Oberseite des planaren Halterungssteges 2a des Halterungsteiles 2 verbunden.

Die in F i g. 6 bis 8 dargestellten Ausführungsformen werden in der bereits vorstehend für die erste Ausführungsform beschriebenen Weise am Fahrzeugkörper befestigt und in ähnlicher Weise unter Erzielung entsprechender Vorteile betrieben. Im Dämpfungselement können dabei je nach den Anforderungen eine oder mehrere verformungserleichternde öffnungen mit zweckentsprechend gewählter Form vorgesehen sein. Durch entsprechende Wahl de*· Öffnungsform und der Querschnitte der zickzackförmigen Verformungsabschnitte wird eine in definierter Weise den einwirkenden Kräften angepaßte Verformung erreicht und die bei den bekannter Vorrichtungen auftretende Funktionsunsicherheit vermieden.

Bei der in Fig. 10 dargestellten Lenkeinrichtung besteht die Lenkspindel aus einem mit dem Lenkrad 41 verbundenen Lenkspindel-Oberteil 42 und einem mit diesem über eine bekannte Keilverbindung A zur Übertragung von Drehmomenten axial verschiebbar verbundenen Lenkspindel-Unterteil 43, das mit der Eingangswelle 44a eines Lenkgetriebes 44 verbunden ist Das Lenkspindel-Oberteil 42 und das Lenkspindel-Unterteii 43 sind in einer Lenksäule 45 drehbar gelagert, die über ein Halterungsteil 46 und Bolzen 47 am Fahrzeugkörper 48 an der Unterseite der Armaturentafel befestigt ist. Das untere Ende der Lenksäule 45 ist in einem an einer feuerfesten Wand 49 des Fahrzeugkörpers gehalterten Führungsrohr 50 im Überlappungsbereich B axial verschiebbar geführt.

Wie F i g. 11 bis 13 zeigen, ist das Halterungsteil 46 in einer der äußeren Umfangsform der Lenksäule 45 entsprechenden Weise U-förmig ausgebildet und weist von den Oberkanten des ll-förmigen Bereiches seitlich auswärts vorstehende plane Halterungsstege 46a auf. Der U-förmig gebogene Abschnitt des Halterungsteils 46 ist so wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen durch Schweißen oder andere Mittel an der Lenksäule 45 befestigt Jeder der Halterungsstege 46a besitzt einen auf seiner dem Lenkrad 41 zugewandten Seite offenen Bolzenschlitz 466, der parallel zur Längsachse der Lenkspindel 42 verläuft Der Bolzenschlitz 46b hat eine hinreichende Breite zur Aufnahme eines ringartigen Paßteiles 51 für den Bolzen 47. Wenn diese Halterungsvorrichtung in der beschriebenen Weise mittels der Bolzen 47 und der ringförmigen Paßteile 51 am Fahrzeugkörper 48 befestigt wird, ist das Halterungsteil 46 an einer Verschiebung in Richtung zum Lenkrad 41 gehindert, jedoch in Richtung zum Lenkgetriebe 44 beweglich.

Auf den planen Halterungsstegen 46a liegen jeweils Dämpfungselemente 52 auf, die mit ihrem dem Lenkgetriebe 44 zugewandten Endabschnitt 52a mit dem Halterungssteg 46a verbunden sind. Das Dämpfungselement 52 weist eine in einer Richtung parallel zur Längsachse des Längsspindeloberteils 42 langgestreckte Öffnung 52b zum Einsetzen des ringförmigen Paßteils 51 auf. An den einander gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 52b weist das Dämpfungselement 52 kontinuierliche, zickzackförmige Verformungsabschnitte 52ci, 52c2, ... 52c,,, sowie mehrere Bogenabschnitte 52/auf. An seinem dem mit dem Halterungssteg 46a verbundenen Endabschnitt 52a gegenüberliegenden Endabschnitt 52c/ ist das Dämpfungselement 52 mit einer Ausnehmung 52e für das ringförmige Paßteil 51 versehen. Die Bogenabsehnitte 52/ der zickzackförmigen Verformungsabschnitte 52ci, 52C2, ... 52c„ sind kreisbogenförmig mit solcher. Krümmung ausgebildet, daß sie während der Verformung des Dämpfungselements 52 ohne zu einem Brechen der Bogenabschnitte 52/führende Spannungskonzentration verformt werden können. Zur Erzielung einer optimalen Energieabsorption während der Verformung weisen die zickzackförmigen Verformungsabschnitte 52ci, 52c2,... 52c in ihren Bogenabschnitten 52/ zum Endabschnitt 52a hin fortschreitend abnehmende Breite w 1, w 2,... wn, dh. w1>iv2>...>w<77 auf.

Ein zugehöriger Abstandshalter 53 ist in seinen oberen und unteren Schenkeln jeweils mit Bolzenöffnungen 53a für die Bolzen 47 versehen und umschließt das ringartige Paßteil 51, einen den Bolzenschlitz 46Z> enthaltenden Teil des Halterungssteges 46a und einen dem Lenkrad 41 zugewandten Teil des Dämpfungselementes 52, wobei das Paßteil 51 im Bolzenschlitz 466 und der langgestreckten öffnung 52b liegt. Der sich durch den Ab-Standshalter 53 und das Paßteil 51 erstreckende Bolzen 47 legt das Halterungsteil 46 und das Dämpfungsteil 52 an der vorgesehenen Stelle am Fahrzeugkörper 48 fest. Bei dieser Ausführungsform ist das Dämpfungsteil 52 an vorbestimmten Stellen mit bogenartigen Vorsprüngen 52g mit gesättigter Federcharakteristik versehen, die bei der Befestigung des Dämpfungselements 52 am Fahrzeugkörper der axialen Kraft des Bolzens 47 entgegenwirken und dabei elastisch verformt werden. Zur Befestigung des Bolzens 47 dient eine federnde Unterlegscheibe 54 und eine Mutter 55.

Die planen Halterungsstege 46a des Halterungsteiles 46 und das Dämpfungselements 52 werden an ihrer dem Lenkrad 41 zugewandten Seite durch die Abstandshalter 53 umschlossen, wobei die ringförmigen Paßteile 51

so in den Bolzenschlitzen 46£> und den langgestreckten Öffnungen 52b liegen.

Die durch den gebogenen Abschnitt des Halterungsteils 46 hindurchgeführte Lenksäule 45 wird mit den durch die Abstandshalter 53 und die ringförmigen Paßteile 51 hindurchgeführten Bolzen 47 am vorgesehenen Bereich des Fahrzeugkörpers 48 befestigt Beim normalen Betrieb des Kraftfahrzeugs wird eine axiale Verschiebung der Lenksäule 45 durch die Eigensteifigkeit des unbelasteten Dämpfungselements 52 und die gesättigte Federcharakteristik der gegen die axiale Kraft der Bolzen 47 wirkenden, bogenförmigen Vorsprünge 52g· des Dämpfungselementes 52 verhindert Wenn der durch einen Zusammenstoß des Fahrzeugs bewirkte Primärstoß vom Lenkgetriebe 44 auf das Lenkspindel-Unterteil 43 und das Führungsrohr 50 einwirkt, werden diese jeweils in Richtung zum Lenkrad 41 hin verschoben, wobei jedoch das Lenkspindel-Oberteil 42 und die Lenksäule 45 durch die das Halterungsteil 46 am Fahr-

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zeugkörper 48 festlegenden Bolzen 47 an einer Bewe- ständig zu absorbieren.

gung in Richtung zum Lenkrad 41 gehindert werden. Die Bogenabschnitte 52/sind in ihrer Krümmung so Auf diese Weise wird das Lenkrad 41 während des Pri- bemessen, daß sie eine Spannungskonzentration durch rhärstoßes an einer Aufwärlsbewegung gehindert. Verformung vermeiden und die zickzackförmigen VerWenn die Brust des Fahrers nach dem Zusammenstoß 5 formungsabschnitte ohne bruchgefährdende Spaninfolge des Sekundärstoßes auf das Lenkrad 41 auftrifft, nungskonzentration vollständig verformbar sind, werden die Lenksäule 45 und das Halterungsteil 46 ei- Wenn sich die am wenigsten widerstandsfähigen Benem in Richtung auf das Lenkgetriebe 44 wirkenden reiche zu verformen beginnen, wird die durch die gesät-Stoß ausgesetzt, der jedoch ebenso wie bei den vorher- tigte Federcharakteristik der Bogenvorsprünge 52g des gehend beschriebenen Ausführungsformen durch Ver- io Dämpfungselements 52 auf einem vorbestimmten Wert formung des Dämpfungselements 52 absorbiert wird. gehaltene statische Reibung zwischen dem Halterungs-Dabei werden das Dämpfungselement 52 und das Halte- teil 46 und den Abstandshaltern 53 auf einen niedrigeren rungsteil 46 durch die axiale Festlegungskraft der BoI- kinetischen Reibungswert reduziert, so daß die Verforzen 47 am Fahrzeugkörper 48 festgehalten und die in mung auf Bereiche hob-. - Widerstandsfähigkeit uberdie Ausnehmungen 52e der Dämpfungselemente 52 ein- 15 greift. Das Dämpfungselement S2 bewirkt daher eine Greifenden, ringförmigen Paßteile 51 auch durch die stetige Energieabsorption.

axiale Kraft der Bolzen 47 zusammen mit den U-förmi- Wie bereits erwähnt, weisen aie Bogenvursprun_se

gen Abstandshaltern 53 festgehalten. Dementsprechend 52g des Dämpfungselements 52 gesättigte Federcharak-

wird das an den Ausnehmungen 52e abgestützte Dämp- teristik gegen die beim Befestigen der Langssaule 45 am

fungselement 52 in Richtung zum Lenkgetriebe ge- 20 Fahrzeugkörper 48 erzeugte axiale Festlegungskraft P

dehnt, wobei es zunächst eine elastische Biegeverfor- der Bolzen 47 auf, so daß die statische Reibung zwischen

mung und dann eine plastische Verformung erleidet und dem Halterungsteil 46 und den Abstandshaltern 53 in

dabei die Energie des Zusammenstoßes absorbiert. einer definierten Höhe beibehalten wird. Die Vorsprun-

Bei der erfindungsgemäßen Halterungsvorrichtung ge 52^ dienen darüber hinaus zur Anpassung der axialen

wird durch die gesättigte Federcharakteristik der bo- 25 Festlegungskraft P der Bolzen 47 bei Abweichungen in

genförmigen Vorsprünge 52g· der Dämpfungselemente der Dicke r, des Dehnungselements 52 oder der Dicken

52 zwischen dem Halterungselement 46 und den Ab- h der planen Halterungsstege 46a des Halten"V-tL.:c:>

standhaltern 53 eine statische Reibungskraft vorbe- 46 relativ zur Dicke l der ringförmigen Paßteile 51.

stimmter Größe aufrechterhalten, die eine Verschie- Wenn die Bogenvorsprünge 52^ nicht am Dampbung des Halterungsteils 46 und der Lenksäule 45 zu- 30 fungselement 52 angeordnet waren, wurde fur den Fall,

läßt. Wenn das Lenkrad daher einer in Richtung zum daß t größer ist als die Summe aus r, und f₂ die axiale

Lenkgetriebe 44 wirkenden Stoßkraft ausgesetzt wird, Fesllegungskraft P des Bolzens 47 ausschließlich über

die größer ist, als die Summe der statischen Reibungs- das ringförmige Paßteil 51 wirken und zwischen dem

kraft und des Verformungswiderstandes der weichsten Abstandshalter 53 und^dem Dampfungsteil 52 bzw. dem Bereiche des Dämpfungselements 52, nämlich des zick- 35 Halterungsteil 46 ein Zwischenraum entstehen. Bei sol-

zackförmigen Verformungsbereiches 52c„ mit der ge- chen Zwischenräumen würde die Vibration des Fahr-

ringsten Breite wn, beginnt die Verschiebung des Halte- zeugkörpers zu einer Vibration des Lenkrades fuhren

rungsteiles 46 in Richtung zum Lenkgetriebe 44 und und der Fahrer bei der Bedienung des Lenkrades stark

damit die Dehnung des durch die ringförmigen Paßteile verhindert werden.

51 abgestützten Dämpfungselements 52, wobei die zick- 40 Wenn andererseits t kleiner wäre als die Summe aus ii zackförmigen Abschnitte 52c„ zunächst eine elastische und I₂, würde die axiale Festlegungskraft P des Bolzens Verformung und dann eine plastische Verformung erlei- 47 nur über das Dämpfungselement 52 und den Halteden. Gleichzeitig hiermit beginnen sich die Bereiche ge- rungssteg 46a des Halterungsteils 46 wirken und sich ringer Reibung, d. h. die Verbindungsstellen zwischen eine sehr hohe statische Reibung zwischen dem Halteder Lenksäule 45 und dem Führungsrohr 50 bzw. zwi- 45 rungsteil 46 und dem Abstandhalter 53 ergeben, was das sehen dem Lenkspindel-Oberteil 42 und dem Lenkspin- Dämpfungselement 52 im Falle eines Zusammenstoßes del-Unterteil 43 im Sinne einer Verlagerung ii; Richtung an der angestrebten Energieabsorption hindern wurde, zum Lenkgetriebe 4 zu verschieben. Wenn das Dämpfungselement 52 dagegen in den Bo-Die Verformung des Dämpfungselements 52 beginnt genvorsprüngen 52g- einer vor der Festlegung durch die jeweils in dem Bereich geringster Widerstandsfähigkeit 50 Bolzen 47 gemessenen freien Hohe entsprechend der Das Fortschreiten der Verformung der am wenigstens Differenz t - (U + t₂) entspricht, entsteht beim Befestiwiderstandsfähigen Bereiche von einer Biegeverfor- gen der Teile mit den Bolzen 47 zwischen dem Abmung zu einer Z'ugverformung löst dann eine Biegever- Standshalter S3 und dem Haiterungsteii 46 dzw. uern formung des benachbarten zickzackförmigen Verfor- Dämpfungselement 52 kein Zwischenraum. Die Federmungsbereiches mit im Vergleich zu dem bereits ver- 55 kraft des Vorsprungs 52g absorbiert dann etwaige auf formten Abschnitt größerer Breite aus. Die Verformung tretende Vibrationsenergien, so daß das Lenkrad vibraschreitet so schrittweise von Abschnitten geringeren tionsfrei bleibt

Querschnitts zu Abschnitten größeren Querschnitts und Wenn die freie Höhe des Vorsprungs 52g großer ist

größerer Widerstandsfähigkeit fort als t - (h + t₂) wird der Bogenvorsprung 52g beim Be-Da das Dämpfungselement 52 auf den gegenüberlie- 60 festigen des Dämpfungselements 52 mit dem Bolzen

genden Seiten der langgestreckten Öffnung 52b konti- elastisch deformiert Die axiale Festlegungskraft Pwirkt

nuierliche zickzackförmige Verformungsabschnitte über das ringförmige Paßteil 51, während die gesättigte

52c,, 52q, ... 52c mit jeweils äußeren Bogenabschnitten Federwirkung des Bogenvorsprungs 52°· wegen seiner

52/aufweist, ist es durch Zugverformung aller Zickzack- elastischen Deformation zwischen dem Haiterungsteii förmigen Verformungsabschnitte über eine hinreichen- 65 46 und dem Abstandshalter 53 vorgesehen ist und die

de Strecke verformbar, wie dies aus F i g. 14 ersichtlich Einwirkung einer übermäßigen axialen Kraft zwischen

ist Durch diese Verformung vermag das Dämpfungsele- diesen verhindert und dadurch die statische Reibung

ment 52 den Sekundärstoß zum Schutz des Fahrers voll- dazwischen wiederum auf einem definierten Niveau

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hält, so daß im Falle eines Zusammenstoßes eine optimale Energieabsorption erreicht wird.

In der in F i g. 15 wiedergegebenen graphischen Darstellung ist die Gleitkraftcharakteristik T(kg) als Ordinate gegen die Festlegungskraft P (kg-cm) des Bolzens 47 als Abzisse aufgetragen, um die Beziehung zwischen diesen aufzuzeigen, wenn

a) die Kraft P direkt über das Dämpfungselement 52 und das Halterungsteil 46 (t < (t\ + i₂)) wirkt und

b) die Kraft P über das ringförmige Paßteil 5t wirkt, wobei die statische Reibung zwischen dem Halterungsteil 46 und dem Abstandshalter 53 durch die gesättigte Federcharakteristik des Bogenvorsprungs 52g auf einem vorbestimmten Niveau gehalten wird.

Die graphische Darstellung zeigt deutlich die bei Verwendung des Bogenvorsprungs 52g erzielte Wirkung. Bei Verwendung des Bogenvorsprungs 52g bleibt die Gleitkraftcharakteristik trotz der Vergrößerung der Festlegungskraft auf dem gleichen Niveau, so daß sich eine stetige und verbesserte Energieabsorption ergibt. Därnpfungselemente mit Bogenvorsprung sind zudem einfach und unaufwendig herzustellen, so daß sich insgesamt erhebliche Vorteile ergeben.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Halterungsvorrichtung zur Befestigung einer eine Lenkspindel aufnehmenden Lenksäule für Kraftfahrzeuge am Fahrzeugkörper, mit einem mindestens eine verformbare Öffnung aufweisenden Dämpfungselement, das an seiner einen Seite fest mit der Lenksäule verbunden und an der anderen Seite am Fahrzeugkörper befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß: