DE3923982A1 - Energieabsorbierende einrichtung an der lenkeinrichtung eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine energieabsorbierende Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten und aus der DE-AS 20 44 905 (Fig. 3) hervor­ gehenden Art.

Bei der aus dieser Druckschrift bekannten energieabsor­ bierenden Einrichtung ist der kegelstumpfförmig gestal­ tete Druckring in den untenliegenden Endabschnitt des Lenkrohrs eingesetzt, wobei der konische Außenmantel des Druckrings in dessen Ruhelage vom zylindrischen Endab­ schnitt eines seinerseits fahrzeugaufbaufest angebrach­ ten Führungsrohrs unter Bildung einer gleitenden Führung umgeben ist. Dabei schließt sich an den zylindrischen Endabschnitt des Führungsrohrs ein konischer Abschnitt an, der einen geringeren Neigungswinkel hat als der konische Außenmantel des Druckrings. Bei einem starken Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad wird der Druckring über das Lenkrohr in den konischen Abschnitt des Füh­ rungsrohrs gepreßt, wobei die beiden Teile von einer anfänglichen Linienberührung in eine Flächenberührung übergehen, so daß die Stoßenergie absorbiert wird. Nachdem hierbei das Führungsrohr radial aufgeweitet, also plastisch verformt wird, muß dieses nach einem starken Aufprall ausgewechselt werden. Für ein exaktes Zusammenwirken von Druckring und Führungsrohr müssen ferner deren Konen paßgenau und damit arbeitsaufwendig hergestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine energieabsor­ bierende Einrichtung der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 genannten Art derart auszubilden, daß bei einem auf die Lenksäule einwirkenden Aufprall eine plastische Verformung der Teile der energieabsorbie­ renden Einrichtung vermieden wird und diese dabei in einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dargelegten Merkmale vorgesehen.

Da der Druckring einen Längsschlitz aufweist und dabei kraftschlüssig auf dem Lenkrohr angeordnet ist, wird er mit diesem bei einem Aufprall auf das Lenkrad längsver­ lagert und dadurch im Bereich des kleinsten Durchmessers seines konischen Außenmantels in die diesen mit Radial­ spiel umgebende Durchgangsöffnung des Führungsrohrs geschoben. Nachdem ferner bei Anlage des konischen Außenmantels des Druckrings an der innenliegenden Umfangskante der Durchgangsöffnung des Führungsrohrs eine Normalkraft auf den konischen Außenmantel erzeugt wird, wird bei weiterer Längsverlagerung des Lenkrohrs der Druckring aufgrund des an diesem vorgesehenen Längsschlitzes radial zusammengedrückt und dadurch die zwischen dem Lenkrohr und dem Druckring vorhandene Reibkraft bis zu einem Grenzwert stetig erhöht. Somit wird die Aufprallenergie auf das Lenkrad unter Bildung einer hohen Reibkraft in gedämpfter Weise absorbiert, wobei vorteilhafterweise eine unmittelbare plastische Verformung der Teile vermieden wird. Darüber hinaus wird das Lenkrohr über den konischen Außenmantel des Druck­ rings vom Führungsrohr selbstzentrierend geführt, so daß eine in das Lenkrohr eingeleitete Aufprallenergie auch bei dessen radialer Verlagerung zuverlässig absorbiert wird. Die vorstehenden Ausführungen gelten in funk­ tioneller Hinsicht analog auch für einen Druckring mit konischer Durchgangsöffnung und zylindrischem Außen­ mantel. Schließlich ist auch die erfindungsgemäß im wesentlichen aus Lenkrohr, Druckring und Führungsrohr bestehende energieabsorbierende Einrichtung sehr to­ leranzunempfindlich.

Bei einem aus Kunststoff bestehenden Druckring (Merkmal des Patentanspruchs 2) wird bei dessen Zusammenwirken mit dem Lenkrohr bzw. dem Führungsrohr an seiner zylin­ drischen Durchgangsöffnung bzw. an seinem zylindrischen Außenmantel abrasiv Kunststoffmaterial abgetragen und damit Aufprallenergie absorbiert. Durch die Konizität des Außenmantels bzw. der Durchgangsöffnung des Druck­ rings wird dieser hierbei stets mit hoher radialer Druckkraft gegen das Lenkrohr bzw. das Führungsrohr gepreßt. Die Mechanismen des abrasiven Verschleißes sind Reibung, Mikrozerspanen, Mikropflügen, Mikrobrechen.

Ein in seiner zylindrischen Durchgangsöffnung mit einem Federring versehener Druckring kann vorteilhafterweise exakt auf dem Lenkrohr positioniert und damit der Zeitpunkt des Ansprechens der Energieabsorbierung frei gewählt werden (Merkmale des Patentanspruchs 3).

Durch einen am Außenumfang des Druckrings mit zylind­ rischer Durchgangsöffnung angeordneten Federring wird der Druckring mit hoher radial wirkender Druckkraft gegen das Lenkrohr gepreßt, so daß bei einer Kraftein­ leitung in dieses die hierbei entstehende Reibkraft noch erhöht wird (Merkmale des Patentanspruchs 4).

Zweckmäßigerweise hat das im Bereich der Stirnwand eines Personenkraftwagens angeordnete Führungsrohr eine dem Lenkrad zugewandte trichterförmige Erweiterung, so daß der Druckring bei einer Krafteinleitung in das Lenkrohr selbstzentrierend in das Führungsrohr eingeschoben wird (Merkmale des Patentanspruchs 5).

Ein Druckring mit einer konischen Durchgangsöffnung wird durch das entsprechend gestaltete Lenkrohr oder einem auf dieses aufgesetzten Schubring bei einer Kraftein­ leitung in das Lenkrohr radial aufgeweitet und damit gegen die Innenwandung des Führungsrohrs gepreßt, so daß auch hierdurch in gedämpfter Weise Aufprallenergie absorbiert wird. Durch einen in eine Umfangsnut des Druckrings eingesetzten Federring, der seinerseits an der Innenwandung des Führungsrohrs federnd anliegt, kann der Druckring exakt positioniert und damit auch der Zeitpunkt des Ansprechens der energieabsorbierenden Einrichtung frei gewählt werden (Merkmale der Patentan­ sprüche 6 und 7).

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine am Armaturenbrett angebrachte Lenkeinrichtung, deren Lenkrohr im Bereich der Stirnwand mit einer energieabsorbierenden Einrichtung versehen ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt der energieabsorbierenden Einrichtung in größerer Darstellung,

Fig. 3 eine Einzeldarstellung des Druckrings im Längsschnitt mit in die Durchgangsöffnung eingesetztem Federring,

Fig. 4 eine Einzeldarstellung des Druckrings im Längsschnitt mit an seinem Außenumfang ange­ ordneten Federring,

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsart der energieabsorbierenden Einrichtung im Längs­ schnitt.

Die in Fig. 1 dargestellte Lenkeinrichtung 1 weist ein Lenkrohr 2 und eine in diesem über ein Lenkrad 3 drehbar gelagerte Lenksäule 4 auf. Dabei ist das Lenkrohr 2 an seinem oben liegenden Endbereich über eine Aufnahmeein­ richtung 5 unter Zwischenschaltung eines Ausklinkele­ ments an einem Armaturenbrett 6 befestigt, wobei das Ausklinkelement derart ausgebildet ist, daß bei einem gegen das Lenkrad 3 gerichteten starken Aufprall des Fahrers das Lenkrohr 2 unter Loslösung vom Armaturen­ brett 6 in Pfeilrichtung a längsverlagerbar ist. Über einen ferner an der Aufnahmeeinrichtung 5 ausgebildeten, etwa lotrecht verlaufenden Führungsschlitz 7 ist die Lenkeinrichtung 1 in den Richtungen des Doppelpfeils b höhenverlagerbar und schließlich in der jeweils gewähl­ ten Höhenlage durch einen Schwenkhebel 8 festklemmbar.

Das Lenkrohr 2 ist ferner an seinem untenliegenden, dem Lenkgetriebe zugewandten Endabschnitt an einem an der Stirnwand 10 angebrachten Lagergehäuse 11 schwenkbar gelagert, wie Fig. 2 zeigt. Hierzu ist auf das Lenkrohr 2 ein Kugelring 12 aufgeschoben, dessen sphärische Ober­ fläche in der kugelförmigen Innenwandung des Lagerge­ häuses 11 schwenkbar gelagert ist. An der sphärischen Oberfläche des Kugelrings 12 liegt ferner eine Kugel­ pfanne 13 an, die von einem in das Lagergehäuse 11 eingesetzten, ein Führungsrohr 14 bildenden Einsatzring unter Zwischenlage eines gummielastischen Zwischenrings 15 gepreßt wird. Dabei ist das Führungsrohr 14 bayonett­ verschlußartig mit dem Lagergehäuse 11 verrastet.

Wie in Fig. 2 ferner ersichtlich, ist auf dem Lenkrohr 2 ein aus Kunststoff bestehender Druckring 17 angeordnet, der über seine zylindrische Durchgangsöffnung 17′ kraftschlüssig auf dem Außenmantel 2′ des Lenkrohrs 2 verschiebbar ist. Ferner hat der Druckring 17 einen Längsschlitz 17′′. Schließlich verläuft der Außenmantel 17′′′ des Druckrings 17 derart konisch, daß sein klein­ ster Durchmesser der Stirnwand 10 zugewandt ist, wobei dieser Endbereich des Druckrings 17 von der Durchgangs­ öffnung 14′ des Führungsrohrs 14 mit Radialspiel koaxial umgeben ist. Das Führungsrohr 14 hat dabei an seiner dem Lenkrad 3 zugewandten Stirnseite eine trichterförmige Erweiterung 14′′, durch die ein selbstzentrierendes Einschieben des Druckrings 17 in Pfeilrichtung a in die Durchgangsöffnung 14′ des Führungsrohrs 14 erleichtert wird. Zur exakten Positionierung des Druckrings 17 auf dem Lenkrohr 2 weist seine zylindrische Durchgangsöff­ nung 17′ eine Ringnut 18 auf, in die ein mit einer Umfangslücke versehener Federring 19 eingesetzt ist (Fig. 3). Dieser hat einen solchen Innendurchmesser, daß er den Außenmantel 2′ des Lenkrohrs 2 kraftschlüssig umgreift. Wie Fig. 4 zeigt, ist der Druckring 17 mit einem an einem stirnseitigen Bund 20 angeordneten Federring 21 versehen, der ebenfalls eine Umfangslücke aufweist und einen solchen Innendurchmesser hat, daß er durch die Wirkung seiner Eigenspannung den Druckring 17 radial zusammenspannt, wodurch die im folgenden erläu­ terte Energieabsorbierung durch den Druckring 17 bei Längsverlagerung des Lenkrohrs 2 in Pfeilrichtung a erhöht wird.

Falls infolge eines Unfalls oder dergleichen der Fahrer mit seinem Oberkörper gegen das Lenkrad 3 geschleudert wird, so wird das Lenkrohr 2 (nach Lösung vom Armatu­ renbrett 6 über das Ausklinkelement) durch die hierdurch entstehende, hohe Aufprallenergie in Pfeilrichtung a verlagert und hierdurch der Druckring 17 in die Durch­ gangsöffnung 14′ des Führungsrohrs 14 geschoben. Da hierbei der konische Außenmantel 17′′′ des Druckrings 17 an der Übergangskante zwischen der Durchgangsöffnung 14′ und der trichterförmigen Erweiterung 14′′ des Führungs­ rohrs 14 anliegt, wird der Druckring 17 aufgrund des vorgesehenen Längsschlitzes 17′′ bei weiterer Längsver­ lagerung des Lenkrohrs 2 in Pfeilrichtung a radial zusammengedrückt, so daß zwischen dem Außenmantel 2′ des Lenkrohrs 2 und der zylindrischen Durchgangsöffnung 17′ des Druckrings 17 eine hohe Reibkraft entsteht, durch welche die Aufprallenergie gedämpft absorbiert wird. Bei weiterer Längsverlagerung des Lenkrohrs 2 in Pfeilrich­ tung a wird die Reibkraft bis zu einem Grenzwert stetig erhöht. Durch den aus Kunststoff bestehenden Druckring 17 wird hierbei ferner an dessen zylindrischer Durch­ gangsöffnung 17′ geringfügig Kunststoffmaterial abge­ tragen, wodurch auch Aufprallenergie absorbiert wird.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel hat der aus Kunststoff bestehende Druckring 170 eine koni­ sche Durchgangsöffnung 170′ und einen zylindrischen Außenmantel 170′′′. Dieser ist derart bemessen, daß er in Ruhelage des Druckrings 170 kraftschlüssig an der Innenwandung 14′′′ des Führungsrohrs 14 anliegt. Ferner ist am zylindrischen Außenmantel 170′′′ des Druckrings 170 eine Umfangsnut 22 ausgebildet, in die ein Federring 23 mit einer Umfangslücke eingesetzt ist. Dieser hat eine radial nach außen gerichtete Vorspannung, so daß er in Ruhelage federnd an der Innenwandung 14′′′ des Füh­ rungsrohrs 14 anliegt. Schließlich weist der Druckring 170 auch einen Längsschlitz 170′′ auf. Auf dem Lenkrohr 2 ist ein Schubring 25 schubfest angebracht, der einen solchen Außendurchmesser aufweist, daß bei Längsverla­ gerung des Lenkrohrs 2 in Pfeilrichtung a infolge einer gegen das Lenkrad 3 gerichteten Aufprallenergie der Druckring 170 durch das Gleiten des Schubrings 25 längs der konischen Durchgangsöffnung 170′ radial aufgeweitet und damit sein zylindrischer Außenmantel 170′′′ gegen die Innenwandung 14′′′ des Führungsrohrs 14 gepreßt wird. Dabei wird die Aufprallenergie analog wie zu den Fig. 1 bis 4 erläutert absorbiert. Natürlich kann auch am Lenkrohr 2 eine radial gerichtete Erweiterung einstückig ausgebildet sein, deren Außendurchmesser derart bemessen ist, daß unmittelbar durch diese der Druckring 170 radial aufgeweitet wird.

Claims (7)

1. Energieabsorbierende Einrichtung an der Lenkein­ richtung eines Kraftfahrzeugs, im wesentlichen bestehend aus einem Druckring mit einer konischen Mantelfläche, wobei dessen Durchgangsöffnung von einer Lenksäule durchsetzt ist, zu der koaxial ein Lenkrohr verläuft, während mindestens ein Abschnitt des Druckring-Außenmantels von einem Führungsrohr umgeben ist, mit dem der Druckring unter Längsver­ lagerung des Lenkrohrs bei einer axialen Kraftein­ wirkung auf die Lenksäule zur Energieabsorbierung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Druckring (17, 170) einen Längsschlitz (17′′, 170′′) sowie einen konischen Außenmantel (17′′′) und eine zylindrische Durchgangsöffnung (17′) oder eine konische Durchgangsöffnung (170′) und einen zylindrischen Außenmantel (170′′′) aufweist,
• - die zylindrische oder konische Durchgangs­ öffnung (17′, 170′) des Druckrings (17, 170) vom Lenkrohr (2) durchsetzt ist, das seiner­ seits die Lenksäule (4) umgibt,
• - der Druckring (17) bei zylindrischer Durch­ gangsöffnung (17′) auf dem Außenmantel (2′) des Lenkrohrs (2) kraftschlüssig längsver­ schiebbar angeordnet ist und zur Energieab­ sorbierung durch das Führungsrohr (14) radial zusammengedrückt wird, während hierbei der eine konische Durchgangsöffnung (170′) auf­ weisende Druckring (170) radial aufgeweitet und gegen die Innenwandung (14′′′) des Füh­ rungsrohrs gepreßt wird.

2. Energieabsorbierende Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (17, 170) aus Kunststoff besteht.

3. Energieabsorbierende Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Durchgangsöffnung (17′) des Druckrings (17) mit einer Ringnut (18) versehen ist, in die ein sei­ nerseits das Lenkrohr (2) kraftschlüssig umgrei­ fender Federring (19) eingreift, der eine Umfangs­ lücke hat.

4. Energieabsorbierende Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (17) mit zylindrischer Durchgangsöffnung (17′) durch einen an seinem Außenumfang angeordneten Federring (21) mit einer Umfangslücke radial zusammengespannt wird.

5. Energieabsorbierende Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (14) im Bereich der Stirnwand (10) eines Personenkraft­ wagens angeordnet ist und seine Durchgangsöffnung (14′) an der dem Lenkrad (3) zugewandten Stirnseite eine trichterförmige Erweiterung (14′′) aufweist, wobei in deren Bereich die Durchgangsöffnung des Führungsrohrs den konischen Außenmantel (17′′′) des Druckrings (17) im Bereich von dessen kleinstem Durchmesser mit Radialspiel koaxial umgibt.

6. Energieabsorbierende Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem eine konische Durchgangsöffnung (170′) aufweisenden Druckring (170) der Außendurchmesser des Lenkrohrs (2) im Bereich einer radial gerichteten Erweiterung derart bemessen ist oder dieses einen Schubring (25) mit einem solchen Außendurchmesser trägt, daß bei einem gegen das Lenkrad (3) gerichteten Stoß der Druck­ ring radial aufgeweitet und damit gegen die Innen­ wandung (14′′′) des Führungsrohrs (14) gepreßt wird.

7. Energieabsorbierende Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Außenmantel (170′′′) des Druckrings (170) mit einer Umfangsnut (22) versehen ist, in die ein an der Innenwandung (14′′′) des Führungsrohrs (14) federnd anliegender Federring (23) mit einer Umfangslücke eingesetzt ist.