DE2836788A1

DE2836788A1 - Sicherheitslenksaeule fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2836788A1
Application number: DE19782836788
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl Ing Bochenek; Gerhard Glaser
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1978-08-23
Filing date: 1978-08-23
Publication date: 1980-03-06
Also published as: GB2028740B; IT7949993A0; FR2434071A1; GB2028740A; IT1120491B

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschalt

tuttgart-tJntertürkheim Daim 12 116/4

2T.8.7S

Sicherlieitslenksäulc für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, die beispielsweise aus der BE-PS 1 927 173 als bekannt her\^orgeht.

Der unnachgiebig am Fahrzeugaufbau gelagerte Lenkwellenabschnitt sowie die sich zum Motorraum hin in Richtung auf das Lenkgetriebe daran anschließende geteilte Zwischenteile halten Verlagerungen der Getriebceingangswelle bei unfallbedingten Verstauchungen der Vorderpartie des Fahrzeuges vom Innenraum des Fahrzeuges und von den Passagieren fern. Energieverzehrcndc Kellenelemente zwischen dem Lenkgetriebe und dem
fest gelagerten Kellenabschnitt sind nicht nötig. Zur Milderung des Sekundäraufpialles des Fahrers auf da? Lenkrad sind zwischen dein Lenlrad und dem unnachgiebig gelagerten Lenlwellenahschnitt Pralltöpfe oder energie\'erzehrendr Hohlwellen
od. dgl. angeordnet, \obei die durch den Aufpiall in den obeicn Teil ύη lenksäule eingeleiteten Lräfte an dei unnachgiebigen I ageistelle in den FaIu reugaufbau abgeleitet leiden.

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Die im unteren Teil der Sicherheitslenksäule befindliche geteilte Zwischenwelle braucht - wie gesagt - keine Stoßenergie zu adsorbieren, sie soll lediglich wirksam Annäherungen und Winkelverlagerungen der Getriebeeingangswelle des Lenkgetriebes bei Unfällen von dem oberen Teil der Sicherheitslenksäule fernhalten. Hierzu ist die sich selbsttätig lösende Kupplung vorgesehen.

In der bereits eingangs erwähnten DE-PS 1 927 173 ist eine Steckkupplung mit axial verlaufenden Drehmoment—übertragenden Stiften an dem einen Wellenteil der Zwischenwelle und einer Mitnehmerplatte an dem anderen Wellenteil vorgesehen, in die die Stifte hineinragen. Der eine der beiden Wellenteile ist im Bereich der Kupplung Z-förmig zur Seite abgekröpft, so daß sich die beiden Kupplungshälften hakenförmig umgreifen können. Bei Annäherung der beiden Wellenteile können die Stifte aus der Mitnehmerplatte axial herausgleiten und die Kupplungshälften gelangen außer Eingriff. Nach dem Lösen der beiden Kupplungshälften. sind die beiden Wellenteile seitlich frei beweglich und eine unfallbedingte weitere Verlagerung des Lenkgetriebes und des damit verbundenen unteren Wellenteiles der Zwischenwelle bleibt rückwirkungsfrei auf den oberen Teil der Sicherheitslenksäule. Nachteilig an dieser Konstruktion ist, daß die sich selbsttätig lösende Kupplung sowie der seitlich abgekröpfte Wellenteil relativ kompliziert aufgebaut und teuer in der Herstellung sind.

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Eine andere vorbekannte in der DE-PS 2 315 385 beschriebene
Sicherheitslenksäule weist als geteilte Zwischenwelle eine
normale Teleskopwelle auf, die sich zwar zusammenschieben
läßt, bei der aber Winkelverlagerungen zwischen den beiden
axialbeweglichen Wellenhälften nicht möglich sind. Um bei
dieser Sicherheitslenksäule Winkelverlagerungen des Lenkgetriebes bei unfallbedingter Annäherung des Lenkgetriebes an
den Fahrgastraum gleichwohl zu ermöglichen, ist das Lenkgetriebe selber um eine horizontale quer zur Fahrtrichtung
liegende Schwenkachse schwenkbar am Fahrzeugrahmen befestigt.
Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die schwenkbare Lagerung des Lenkgetriebes am Fahrzeugrahmen zusätzliche Teile erforderlich macht, wodurch die Konstruktion ebenfalls verteuert wird. Außerdem wird die Übertragung der Bewegung vom Lenkhandrad auf die einschlagbaren Fahrzeugräder durch die bewegliche Lagerung des Lenkgetriebes schwammig. Auch an den dortigen Gelenkstellen sind zur Vermeidung von \^erschleiß und zur Dämpfung von Schwingungen gummielastische Zwischenlagen einzubauen, die gerade an solchen Stellen liegen, an denen besonders hohe Drehmomente auftreten. Durch die Schwenkbarkeit des Lenkgetriebes ist außerdem die Möglichkeit eines seitlichen Ausweichens der Getriebeeingangswelle nur in einer einzigen, nämlich in einer vertikalen Ebene gegeben. Axustreben ist aber eine Ausweichmöglichkeit nach allen Richtungen.

Eine weitere vorbekannte Sicherheitslenksäule der in Rede stehenden Art (vgl. DE-OS 2 535 812) weist eine ungeteilte Zwi-■schenweLle mit einer Sollknickstelle auf. Diese Ausgestaltung

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hat den Nachteil, daß beim Unfall vom Lenkgetriebe Knickkräfte nach rückwärts auf den Lenkwellenabschnitt übertragen werden. Das seitliche Ausknicken der Zwischenwelle kann je nach Umfangslage der Lenkwelle und je nach Relativlage der Einzelteile im Motorraum beim Unfall auch einmal behindert werden, so daß trotz der Sollknickstelle das seitliche Ausknicken nicht oder nur mit großer Verzögerung erfolgt und dementsprechend hohe Stoßkräfte auf den festgelagerten Lenkwellenabschnitt vom Motorraum her einwirken. Im übrigen macht die genannte Art der Ausbildung der Zwischenwelle die Anordnung von Wellengelenken an beiden Enden der Zwischenwelle erforderlich, wodurch die Konstruktion ebenfalls verteuert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die zugrunde gelegte Sicherheitslonksäule dahingehend zu verbessern, daß sie mit einer möglichst geringen Anzahl von Steckverbindungen, Wellengelenken, Kupplungen od. dgl. auskommt, daß die unentbehrlichen Verbindungen und Elemente möglichst einfach und fertigungsgünstig gestaltet sind und daß trotzdem die Sicherheitsfunktion der Lenksäule in allen Punkten voll gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dank der Γτνοϊteiung dos hohl ausgebildeten Wellenteiles der teleskopierharen Zwischenwelle und dank der Einschnürung des inneren Wellentoiles ist eine denkbar einfache Steckkupplung geschaffen, die bei Annähc-iung der Wellenteile ausrastet und die außerdem Mnl-c 1\ erlageiungcn der TiVllenteile/ausgerastet cn Zustand der Kupplung ohne weiteres zuläßt. Die sich sclh;1 t fit ig lösende fupplmij' i:t sclbci donkbai

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einfach aufgebaut; außerdem sind auch die angrenzenden Wellenteile besonders einfach gestaltet. Ihre bearbeiteten Enden sind jeweils integraler Bestandteil der sich selbsttätig lösenden Kupplung. Abkröpfungen an den Wellenteilen der Zwischenwelle sind vermieden. Es ist nur ein einziges Wellengelenk, was im übrigen auch/als gummielastische Kupplung ausgebildet zu sein braucht, erforderlich. Der untere vorzugsweise massiv ausgebildete Wellentcil der Zivischenwelle kann einstükkig mit der Eingangswelle des Lenkgetriebes ausgebildet sein.

Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch kurz erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Sicherheits

lenksäule nach der Erfindung in Seitendarstellung im Normalzustand,

Fig. 2 die gleiche Sicherheitslenksäulc in einem

zusammengeschobenen Zustand nach einem Unfall und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Sicherheitslenk

säule an der Stelle HI-III in Fig. 1.

In dem andeutungsweise dargestellten Kraftfahrzeug 1 ist eine Sicherheitslenksäule angeordnet, die sich zwischen dem Lenkhandrad 2 und dem am Fahrzeugrahmen 5 befestigten Lenkgetriebe erstreckt. Sie weist einen am Fahrzeugaufbau 3 unnachgiebig be-

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festigten Lenkwellenahschnitt 4 auf. Zwischen der Eingangswelle 7 des Lenkgetriebes und dem genannten Lenkwellenabschnitt ist eine zweiteilige Zwischenwelle 8 angeordnet, die mit dem Lenkwellenabschnitt 4 über ein als Kardangelenk ausgebildetes Wellengelenk 9 verbunden ist. Die Zwischenwelle 8 besteht aus zwei Wellenteilen 1o und 11, die über eine bei unfallbedingter Annäherung der IVellenteile sich selbsttätig lösende Kupplung 12 miteinander verbunden sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der untere dem Lenkgetriebe 6 zugekehrte Wellenteil 11 der Zwischemvelle einstückig mit der Eingangswelle 7 des Lenkgetriebes ausgebildet. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Normalzustand der Sicherheitslenksäule ist der in Fahrtrichtung des Fahrzeuges gemessene horizontale Abstand zwischen Kardangelenk und Mittelpunkt der Lenkstockwelle A. Die Sicherheitslenksäule selber ist im wesentlichen gestreckt.

Gemäß der Erfindung sind die beiden teleskopierbaren Wellenteile Io und 11 der Zwischenwelle 8 - ausgehend von der Kupplung 12, die als einfache Steckverbindung ausgebildet ist erweitert (hohl ausgebildeter Wellenteil 1o, Maß a) beziehungsweise eingeschnürt (massiv ausgebildeter innerer Wellenteil 11, Einschnürmaß e). Die Steckkupplung 12 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Vierkantkupplung mit einer unter radialer Vorspannung stehender gummielastischen Zwischenlage 13 zwischen den Formschlußflächen der Kupplung ausgebildet. Dadurch werden Körperschallschwingungen von dem unteren Wellenteil 11 von der Sicherheitslenksäule ferngehalten. Diese Zwischenlage 13 bzw. ihr radiales Ausmaß kommt

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außerdem dem Einschnürmaß e zugute. Die axiale Erstreckung 1 der Formschlußflächen der Kupplung 12 ist größenordnungsmäßig etwa gleichgroß wie der wirksame Durchmesser d der Formschlußflächen, d. h., die Kupplung ist in Axialrichtung relativ kurz. Dank dieser kurzen Ausgestaltung der Formschlußflächen der Kupplung und dank der dahinterliegenden Erweiterung des äußeren Wellenteiles bzw. der Einschnürung des inneren Wellenteiles sind nach einem Lösen der Kupplung 12 bei unfallbedingter Annäherung der Wellenteile Winkelverlagerungen <h> zwischen ihnen ohne weiteres möglich. Der horizontale/Normalzustand der Sicherheitslenksäule vorliegende Abstand A zwischen Lenkgetriebe und Wellengelenk kann sich auf das geringe Maß A' beim Zusammenknautschen der Vorderpartie des Fahrzeuges verringern, ohne daß Rückwirkungen auf den festgelagerten Lenkwellenabschnitt 4 eintreten.

Die Erweiterung des äußeren Wellenteiles 1o kann über die gesamte Länge gleichgroß sein, so daß in dem erweiterten Teil ein zylindrisches oder prismatisches Rohrstück verwendet werden kann. Es kann aber auch - ausgehend von der Kupplung 12 - eine stetige Erweiterung an dem äußeren Wellenteil 1o vorgesehen sein, wie das Ausführungsbeispiel zeigt. In jedem Fall ist die Erweiterung zumindest in dem unmittelbar hinter der Kupplung liegenden Bereich so groß vorzusehen, daß bereits nach einem vollständigen Ausrasten der Formschlußflächen der Kupplung nennenswerte Winkelverlagerungen der Wellenteile möglich sind. Die gestreckte Umfangslänge des rohrförmigen äußeren Wellenteiles muß also im Bereich der Kupplung 12 wesentlich geringer sein als

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in einem unmittelbar hinter der Kupplung liegenden Bereich. Bei normalen teleskopierbaren Wellenteilen, die im Längsschnitt gezeigt sind, ist lediglich scheinbar eine Erweiterung hinter den Formschlußflächen vorhanden; ein solcher Anschein trügt aber, weil die möglicherweise dargestellten Durchmesserunterschiede darauf beruhen, ώβ im Bereich der Formschlußflächen ein Teleskoprohr vierkantig gepreßt ist, wohingegen es im dahinterliegenden Bereich einen Kreisquerschnitt mit gleichem Umfang aber geringfügig größerem Durchmesser aufweist. Eine solche scheinbare Aufweitung ist vorliegend nicht gemeint; sie wäre auch nicht, zumindest nicht im befriedigenden Ausmaß im Sinne der vorliegenden Erfindung wirksam. Ein kleines Ausmaß von Winke!Verlagerungen der Wellenteile-ist auch ohne Erweiterung des äußeren Wellenteiles dank der Einschnürung am inneren Wellenteil immer noch möglich.

Dank der Einfachheit der Verbindung an der Kupplung 12 kann der innere Wellenteil 11 ohne -weiteres auch einteilig mit der Getriebeeingangswelle 7 ausgebildet werden, wodurch eine zusätzliche Vereinfachung aufgrund des Wegfalles einer Verbindung dieser genannten Teile erzielt werden kann. Außerdem ist die Einfachheit der Steckverbindung an der Kupplung 12 auch ursächlich dafür, daß der äußere Wellenteil selber sehr einfach durch ein entsprechend deformiertes Rohr hergestellt werden kann. Der obere dem Wellengelenk 9 zugekehrte Rand des äußeren Wellenteiles 1o stellt außerdem einen integralen Bestandteil des als Kardangelenk ausgebildeten Wellengelenkes dar.

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Und zv:ar ist das Kardankreuz 14 dieses Wellengelenkes mit dem oberen Rand des äußeren Wellenteiles schwenkbar verbunden, zu welchem Zweck an zwei gegenüberliegenden Umfangsstellen kleine Lageraugen 15 an dem äußeren Wellenteil angebracht sind.

Durch die Erfindung können also folgende Vorteile erzielt werden. Die Zwischenwelle bzw. deren Wellenteile sind selber sehr einfach gestaltete Wellen, die leicht hergestellt und montiert werden können. Der innere Wellenteil 11 kann einstückig mit der Eingangswelle des Lenkgetriebes ausgebildet werden, wodurch eine Steckverbindung entfallen kann. Die Steckkupplung 12 zwischen den Wellenteilen der Zwischenwelle selber ist ebenfalls recht einfach und billig, ohne daß die Funktion dieser Kupplung darunter leiden würde. Außerdem kann das Wellengelenk 9, es ist nur eines erforderlich, einfacher als bei herkömmlicher Bauweise ausgebildet sein. Bei alledem bleiben die funktionellen Vorteile der Sicherheitslenksäule voll erhalten.

Darüberhinaus bietet die Ausgestaltung nach der Erfindung den Vorteil, daß im Kollisionsfall der untere sich lösende und der Spritzwand 3 sich nähernde Wellenteil 11 im Innern der hohlen Welle 1o gefangen ist und nicht in gefährlicher Weise die Wand 3 durchdringen und Verletzungen an den Füßen oder Beinen des Fahrers hervorrufen kann.

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Leerseite

Claims

Daimler-Benz Aktiengeseilschafc

Stuttgart-Untertürkheim Daim 12 116/4

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Ansprüche

\/ Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge mit einem am Fahrzeugaufbau unnachgiebig gelagerten vom Lenkhandrad antreibbaren Lenkwellenabschnitt, einem am Fahrzeugrahmen befestigten Lenkgetriebe, dessen Eingangswelle wenigstens in grober Annäherung in einer Flucht mit dem Lenkwellenabschnitt liegt sowie mit einpr Zwischenwelle zwischen der Eingangswelle und dem Lenkwellenabschnitt, welche mit dem Lenkwellenabschnitt über ein Wellengelenk, insbesondere über ein Kardangelenk verbunden ist und welche eine bei - unfallbedingter - axialer Annäherung der Eingangswelle an den Lenkwellenabschnitt sich selbsttätig lösende Kupplung enthält, derart, daß die entkuppelten Wellenteile der Zwischenwelle wenigstens in Grenzen frei seitlich ausweichen können, dadurch gekennzeichnet , daß die Wellenteile (To und 11) der Zwischenwelle (8), von denen wenigstens der eine (1o) hohl ausgebildet ist, in an sich bekannter Weise mit ihren einander zugekehrten Enden formschlüssig verdrehfest ineinandergesteckt und teleskopartig zusammenschiebbar sind und mit ihrem gegenseitigen Eingriff die sich selbsttätig lösende Kupplung (12) bilden und daß der äußere Wellenteil (1o) hinter der sich selbsttätig lösenden Kupplung (12) bis hin zu seinem anderen Ende in einem axiale Winkelverlagorungen ( </O der Wellenteile (1o und 11) zulassenden Ausmaß erweitert (a) und der innere Wellenteil (11) hinter der sich selbsttätig lösenden Kupplung (12) auf der ganzen Länge eingeschnürt (e)

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Wellenteil (1o) sich von der sich selbsttätig lösenden Kupplung Ci2) weg stetig erweitert.
3. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 1 oder 2, dadur ch gekennzeichnet , daß der äußere Wellenteil (1o) der Zwischenwelle (8) mit dem Lenkwellenabschnitt (4) und der innere Wellenteil (11) mit der Getriebeeingangswelle (7) verbunden ist.
4. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Wellenteil (11) der Zwischenwelle (8) massiv und einstückig mit der Getriebeeingangswelle (7) ausgebildet ist.
5. Sicherheitslenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von der sich selbsttätig lösenden Kupplung (12) abweisende Rand des äußeren Wellenteiles (1o) integraler Bestandteil des Wellengelenkes (9) ist.
6. Sicherheitslenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenteile (1o und 11) der Zwischenwelle (8) unter Zwischenschaltung einer vorzugsweise unter radialer Vorspannung stehenden gummielastischen Schicht (13) ineinandergesteckt sind.

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7. Sicherheitslenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung (1) des gegenseitigen Eingriffs der Wellenteile (1o und 11) der Zvischenwclle (8) an der sich selbsttätig lösenden Kupplung (12) höchstens etwa dem wirksamen Durchmesser (d) von deren Formschlußflächen entspricht.

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