DE2928103C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einen Boden aufweisenden Teils aus einer Blechplatte gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs.

Stoßabsorptionsglieder werden in der Regel in die Lenksäulen- Konstruktion von Kraftfahrzeugen integriert, um im Falle einer Kollision und damit verbundenem Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad, die Aufprallenergie zu absorbieren. Ihre Herstellung erfolgt bislang aus Rohren, die mit in bestimm­ tem Abstand voneinander angeordneten Querwellen bestimmter Höhe versehen werden.

Diese Art der Herstellung hat eine Reihe von fertigungstech­ nischen Vorteilen, welche einen gleich hoch bleibenden Quali­ tätsstandard gewährleisten und folglich dazu geführt haben, daß danach hergestellte Stoßabsorptionsglieder mit Querwellen in einem vergleichsweise großen Umfang in der Praxis einge­ setzt worden sind.

Trotz dieser günstigen Voraussetzungen traten jedoch Schwie­ rigkeiten bei der Eingliederung der Stoßabsorptionsglieder in die Lenksäulen-Konstruktionen auf. Diese Schwierigkeiten beruhen im wesentlichen darauf, daß für die Verbindung zwi­ schen den endseitig offenen, weil aus Rohren gefertigten Stoßabsorptionsgliedern und den entsprechenden Anschlußele­ menten der Lenksäulen, z. B. den Lenkspindeln, mehr oder weniger komplizierte, das heißt technisch unbefriedigende und letztlich teure sowie unwirtschaftliche Kompromißlösun­ gen gesucht werden mußten. So gelangten unter anderem zur Verbindung der Stoßabsorptionsglieder mit den Lenkspindeln Naben zur Anwendung, die im Druck- oder Spritzgußverfahren an die Stoßabsorptionsglieder angegossen werden mußten.

Aus den "VDI-Nachrichten" vom 27. 05. 1977, Seiten 8 bis 10 ist es bekannt, Blechdosen dadurch herzustellen, daß zu­ nächst aus einer Blechplatte eine scheibenförmige Platine gestanzt, dann von der Platine ein topfförmiger Grundkörper mit Boden gezogen, anschließend die Wandung des Grundkör­ pers abgestreckt und mit Querwellen versehen wird. Dieser Stand der Technik kann jedoch dem Fachmann, der sich mit Lenksäulen-Konstruktionen von Kraftfahrzeugen befaßt, keine unmittelbare Anregung vermit­ teln, wie er die in solchen Lenksäulen-Konstruktionen einge­ gliederten Stoßabsorptionsglieder herstellungsmäßig verbes­ sern kann, um die bislang angewendeten, mehr oder weniger komplizierten, das heißt technisch unbefriedigenden Kompro­ mißlösungen zu vermeiden.

Die US-PS 16 17 857 veranschaulicht Querwellen am bodensei­ tigen Ende eines Zylinders. Sie offenbart lediglich, daß ein Zylinder erzeugt wird. Es ist aber kein Hinweis zu finden, der Aussagen über den Gegenstand macht, aus dem der Zylinder hergestellt und auf welchem Wege er erzeugt wird. Ferner wird an keiner Stelle darauf hingewiesen, daß der verstärkte Randbereich nahe des Bodens durch Abstrecken erzeugt wird. Auch ist nicht zu entnehmen, daß ein topfförmiger Teil aus einer Blechplatte durch Ziehen hergestellt und die Wandung des topfförmigen Grundkörpers anschließend abgestreckt wird.

Die bei der Fertigung von Blechdosen durchgeführte Wellung, wie sie in der DE-OS 23 53 209 beschrieben wird, dient dem Zweck, den abgestreckten zylindrischen Grundkörper mit be­ wußt schwach ausgeprägten Sicken oder Wellen zu versehen, um den Grundkörper gegen insbesondere seitliche Deformationen zu versteifen. Dieser Sachverhalt ergibt sich allein schon durch den besonderen Verwendungs- und Handhabungszweck von Blechdosen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Stoßabsorptionsglieds zu schaffen, bei welchem die vorteilhaften Eigenschaften bei der Herstellung von topfförmigen Grundkörpern durch Stanzen, Ziehen und Abstrecken weiterhin gut genutzt und dadurch eine einfache sowie wirtschaftliche Fertigung zwecks technisch optimaler Integration des Stoßabsorptionsglieds in eine Lenksäulen- Konstruktion gewährleistet werden kann.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch angegebene Erfindung gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um einen Vorschlag zur Fertigung eines "Sicherheitselements" in der Automobilindustrie. Die für die Herstellung eines solchen Sicherheitselements durchzuführenden Überlegungen erfordern Gedankengänge, die sich nicht problemlos von einem Ferti­ gungsverfahren für Blechdosen ableiten lassen, wo Sicher­ heitsüberlegungen erkennbar keine Rolle spielen.

Wesentlich ist im Rahmen der Erfindung, daß ein Stoßabsorp­ tionsglied geschaffen werden soll, bei welchem in Relation zu der Wellung einer Blechdose erheblich ausgeprägtere Wel­ len erzeugt werden, welche die Aufgabe haben, axial in das Stoßabsorptionsglied eingeleitete Kräfte derart zu transfor­ mieren, daß die Aufprallenergie zumindest teilweise in Um­ formenergie umgewandelt wird. In diesem Zusammenhang ist es dann durch eine Variation in der Wanddicke und im Wellen­ abstand möglich, ein exponentielles Verformungsverhalten des Stoßabsorptionsglieds zu erzielen.

Ein grundlegender Unterschied im Vergleich zum bisherigen Herstellungsverfahren eines Stoßabsorptionsglieds besteht darin, daß das Ausgangsmaterial nicht mehr von einem Rohr, sondern von einer einfachen Blechplatte gebildet wird. Aus dieser Blechplatte wird eine Platine gestanzt, deren Abmes­ sungen auf das zu erzeugende Stoßabsorptionsglied abgestellt sind. Die Platine wird dann gemäß dem nächsten Verfahrens­ schritt zu einem topfförmigen Grundkörper gezogen, der einen Boden und eine zylindrische Wandung aufweist. Die Wandung wird anschließend in Abhängigkeit von der ge­ wünschten Charakteristik des Stoßabsorptionsglieds in bezug auf das Kraft-Weg-Verhalten gestreckt und danach mit im bestimmten Abstand voneinander liegenden Querwellen be­ stimmter Höhe versehen.

Durch die Möglichkeit, aus einer scheibenförmigen Platine einen topfförmigen Grundkörper mit einem Boden zu ziehen, erhält man folglich ein Stoßabsorptionsglied, welches dank des Bodens überaus günstige Voraussetzungen für eine ein­ wandfreie technische und dabei auch wirtschaftliche Verbin­ dung mit benachbarten Anschlußelementen bietet. Es brauchen keine besonderen Überbrückungsglieder mehr angefertigt und mit dem Stoßabsorptionsglied verbunden zu werden, so daß die bisherigen Verbindungsschwierigkeiten eines Stoßabsorptions­ glieds mit einer Nabe oder einem Bodenteil entfallen. Dabei bleiben jedoch durch die weitgehend zylindrische, ggf. schwach konische Wandung des topfförmigen Grundkörpers sämt­ liche vorteilhaften Eigenschaften erhalten, um die Dicke der Wandung und auch die Anordnung sowie Ausbildung der Quer­ wellen in Abhängigkeit von den konstruktiven Forderungen oder den Forderungen aus dem Kraft-Weg-Verhalten entspre­ chend ausbilden zu können.

Damit der Boden des topfförmigen Grundkörpers ausreichend stabil ist, um den Anforderungen als Verbindungselement zur Lenksäulen-Konstruktion zu genügen, kann die Wanddicke des Grundkörpers auf etwa den dritten Teil der Dicke des Bodens abgestreckt werden. Die Wandung weist hierbei auf ihrer gesamten Länge die gleiche Dicke auf, so daß die Verformungs­ charakteristik des Stoßabsorptionsglieds dann lediglich durch die Ausbildung und Anordnung der in einem anschließen­ den Fertigungsschritt noch angeformten Querwellen bestimmbar ist.

Abweichend hiervon kann es jedoch ebenso vorteilhaft sein, daß die Wandung des Grundkörpers vom Boden ausgehend mit zunehmender Dicke oder mit abnehmender Dicke abgestreckt wird. Die Wandung erhält hierdurch über ihre Länge gesehen unterschiedliche Dicken, die aber im Vergleich zur Dicke des Bodens geringer bemessen sind. Die in diesem Fall gewisser­ maßen schwach konische Abstreckung der Wandung erlaubt es demnach, die durch die Ausbildung und Anordnung der Quer­ wellen erreichbare Verformungscharakteristik noch überla­ gernd in gewünschter Weise zu variieren.

Eine besonders günstige Voraussetzung für die Verbindung des Stoßabsorptionsglieds mit der Lenksäulen-Konstruktion wird dadurch erreicht, daß der Boden des Grundkörpers bzw. des Stoßabsorptionsglieds mit einer zentralen, einwärts gerich­ teten, kegelstumpfförmigen Aushalsung versehen wird. Diese Aushalsung kann im Boden vor oder nach dem Wellen der Wan­ dung angeformt werden. Die Aushalsung nimmt dann beispiels­ weise das freie Ende der Lenkspindel auf, wobei die dreh­ feste Verbindung zwischen der Aushalsung und dem Lenkspin­ delende beliebig sein kann.

Nach der Erfindung wird ferner in die konisch verlaufende innere Oberfläche der Aushalsung eine Längsverzahnung einge­ bracht. Diese Längsverzahnung korrespondiert dann mit einer Längsverzahnung am freien Ende der Lenkspindel, womit sowohl eine einwandfreie axiale als auch radiale Verbindung zwi­ schen dem Stoßabsorptionsglied und der Lenkspindel erreich­ bar ist.

Der freie Rand der Wandung des Grundkörpers bzw. des Stoß­ absorptionsglieds wird mit einer rechteckförmigen Verzahnung versehen. Diese Verzahnung kann vor oder nach dem Wellen der Wandung hergestellt werden. Sie ermöglicht es, das Stoßab­ sorptionsglied beispielsweise mit einem Lenkrad zu verbinden und auch hierbei eine einwandfreie axiale und radiale Befe­ stigung sicherzustellen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt einen aus einer scheibenförmigen Platine gezogenen topfförmigen Grundkörper;

Fig. 2 ebenfalls im Längsschnitt ein fertig gewelltes Stoßabsorptionsglied und

Fig. 3 nochmals im Längsschnitt ein in eine Lenksäulen- Konstruktion integriertes Stoßabsorptionsglied gemäß Fig. 2.

Ein in Fig. 1 dargestellter topfförmiger Grundkörper 1 ist aus einer nicht näher dargestellten kreisrunden, scheiben­ förmigen Stahlblechplatine gezogen, die aus einer ebenfalls nicht näher dargestellten Blechplatte gestanzt ist. Der Grundkörper 1 besteht aus einem Boden 2 mit einer zylindri­ schen Wandung 3. Die Dicke des Bodens 2 ist im Vergleich zur Dicke der Wandung 3 etwa wie 3 : 1 bemessen. Es ist zu erken­ nen, daß die Wandung 3 auf ganzer Länge gleichmäßig dick abgestreckt ist.

Gemäß Fig. 2 ist der topfförmige Grundkörper 1 der Fig. 1 mit Querwellen 4 versehen, die aus der Wandung 3 heraus­ geformt sind. Sämtliche Querwellen 4 sind gleich hoch und auch ihr Abstand voneinander ist derselbe.

Der freie Rand 5 der Wandung 3 eines gewellten Stoßabsorptions­ glieds 6 gemäß Fig. 2 ist mit einer relativ groben Rechteck­ verzahnung 7 versehen. Somit bilden einerseits der Boden 2 und andererseits der freie Rand 5 des Stoßabsorptions­ glieds 6 Verbindungselemente zu benachbarten Anschlußteilen.

Die Integrierung eines Stoßabsorptionsglieds 6 gemäß Fig. 2 in eine Lenksäulen-Konstruktion ist nachstehend anhand der Fig. 3 näher veranschaulicht.

Es ist zunächst zu erkennen, daß der Boden 2 des Stoßabsorp­ tionsglieds 6 mit einer zentralen, nach innen gerichteten kegelstumpfförmigen Aushalsung 8 versehen ist. In die konisch verlaufende innere Oberfläche der Aushalsung 8 ist eine Längsverzahnung 9 eingebracht, die mit einer Längsverzahnung 10 auf einem konischen Längenabschnitt einer Lenkspindel 11 korrespondiert, so daß das Stoßabsorptionsglied 6 unverdreh­ bar an der Lenkspindel 11 festgelegt ist. Die axiale Fest­ legung des Stoßabsorptionsglieds 6 erfolgt mit Hilfe einer Mutter 12, die auf ein Gewindeende 13 der Lenkspindel 11 aufgeschraubt wird und über eine Unterlegscheibe 14 das Stoßabsorptionsglied 6 auch axial an der Lenkspindel 11 festlegt.

Die Fig. 3 läßt ferner erkennen, daß der mit der Verzahnung 7 versehene freie Rand 5 des Stoßabsorptionsglieds 6 in eine entsprechend ausgebildete Verzahnung 15 von Lenkradspeichen 16 eines Lenkrads 17 eingreift. Zur exakten Festlegung werden die Zahnenden umgebogen und ggf. noch verschweißt. Mittels einer insbesondere aus Kunststoff bestehenden Haube 18 wird der Verbindungsbereich zwischen dem Stoßabsorptionsglied 6 und dem Lenkrad 17 abgedeckt.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung eines einen Boden aufweisenden topfförmigen Teils aus einer Blechplatte, bei welchem zu­ nächst aus der Blechplatte eine scheibenförmige Platine gestanzt, dann von der Platine ein topfförmiger Grundkörper mit Boden gezogen, anschließend die Wandung des Grundkörpers mit gleichbleibender oder kontinuierlich zu- bzw. abnehmender Wanddicke abgestreckt und die Wandung des Grundkörpers nach dem Abstrecken gleich oder ungleichbleibend hoch mit glei­ chem oder variierendem Abstand gewellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anwendung auf die Herstellung eines Stoßabsorptionsglieds (6) für Kraft­ fahrzeug-Lenksäulen (11) der Boden (2) zentral einwärts kegelstumpfförmig ausgehalst, die konisch verlaufende innere Oberfläche der Aushalsung (8) längsverzahnt und der freie Rand (5) der Wandung (3) des Stoßabsorptionsglieds (6) axial rechteckförmig verzahnt wird.