DE4018346C2 - Bolzen mit Sollbruchstelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bolzen mit Sollbruchstelle, wie er im Stand der Technik in mannigfaltigen Ausführungsvarianten und für unterschiedliche Anwendungszwecke bekannt ist.

Unter den an dieser Stelle gebrauchten Begriff - Bolzen - fallen defi­ nitionsgemäß auch andere stabförmige Elemente, die keinen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

Die Sollbruchstelle ergibt sich in der Regel durch eine bereichsweise Querschnittsverringerung, beispielsweise herbeigeführt durch eine Ein­ kerbung. Ein solcher Bolzen ist an seinem Einsatzort üblicherweise mehr oder weniger starken statischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt. Dies erschwert die exakte Festlegung bzw. Dimensionierung der Soll­ bruchstelle, da insbesondere sie durch die genannten Belastungen über Gebühr beansprucht wird und dadurch vorzeitig Schaden nehmen, d. h. bei Belastungswerten bereits brechen könnte, die unterhalb der rechnerisch ermittelten Sollbruchbelastung liegen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Bolzen mit Sollbruchstelle in der Weise auszubilden, daß diese in ihrer Funktionsfähigkeit und Le­ bensdauer durch während des Betriebes auftretende zusätzliche statische und dynamische Belastungen nicht beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Bolzen gelöst, wie er durch die Merkmale des Patentanspruches 1 definiert ist.

Ein besonders geeigneter Anwendungsfall ist mit Patentanspruch 12 auf­ gezeigt.

Zwar sind in den beiden deutschen Patentschriften 36 11 483 und 36 22 361 bereits Lenkschlösser für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei denen an geeigneter Stelle ebenfalls Sollbruchstellen vorgesehen sind. Weder der Ort der Anbringung der Sollbruchstelle noch deren konstruktive Ausbil­ dung vermochten allerdings den erfindungsgemäß ausgebildeten Bolzen nahezulegen bzw. dessen aufgezeigte vorteilhafte Verwendung vorwegzu­ nehmen.

Durch die Verwendung eines Bolzens mit Sollbruchstelle bei Lenkschlös­ sern ist eine Trennung zwischen oberem Lenkschloßgehäuse und der Lenk­ spindel möglich. Dies ist, wie Untersuchungen gezeigt haben, im Falle eines Fahrzeugzusammenstoßes oder eines ähnlich gearteten Unfalles in sicherheitstechnischer Hinsicht von Vorteil. Die eingangs erwähnten statischen und dynamischen Belastungen, denen der Bolzen ausgesetzt ist, ergeben sich insbesondere aufgrund seiner häufigen Axialverschie­ bungen beim Verriegeln bzw. Entriegeln der Lenkspindel und durch auf­ tretende Querkräfte bei Lenkradbewegungen im verriegelten Zustand.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprü­ chen hervor, die bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen be­ anspruchen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand diverser Ausführungsbeispiele be­ schrieben und in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt in

Fig. 1 ein Lenkschloß für ein Kraftfahrzeug in schematisierter Darstellung mit eingesetztem erfindungsgemäßen Bolzen und

Fig. 2-6 eine Anzahl bevorzugter Ausführungsformen von Bolzen- Sollbruchstellen

Fig. 1 zeigt ein Lenkschloßgehäuse 1, welches auf unten näher beschrie­ bene Art und Weise mit einem Fortsatz 2 eines eine Lenkspindel 3 auf­ nehmenden Mantelrohres 4 verbunden ist. Das Lenkschloßgehäuse 1 weist eine zum Fahrgastraum hin gerichtete Ausnehmung 5 auf, die der Aufnahme eines Schließzylinders dient. Der Ausnehmung 5 gegenüberliegend ist ein Schalterelement 6 in das Lenkschloßgehäuse 1 eingesetzt, von dem aus über Kabel-Steckverbindungen die einzelnen Elektrik-Funktionselemente ansteuerbar sind. Nähere Erläuterungen zu Aufbau und Funktionsweise eines Kraftfahrzeug-Lenkschlosses sind entbehrlich, da dies bekannter Stand der Technik ist.

Eine seitlich abragende und einstückig angeformte Führungshülse 7 des Lenkschloßgehäueses 1 ist in eine Bohrung 8 des Fortsatzes 2 eingesetzt und über eine Abreißschraube 9 gesichert. Die Führungshülse 7 dient im wesentlichen der Aufnahme eines Bolzens 10, der durch die Drehbewegung des Zündschlüssels und diese Bewegung weiterleitende Übertragungsmittel axial verschiebbar ist (Pfeil 13).

Ein der Lenkspindel 3 zugewandtes Ende des Bolzens 10 ist mit einer Ab­ flachung 14 versehen, so daß er in eine Bolzenaufnahme 15 der Lenkspin­ del 3 eindringen kann. Um dies zu ermöglichen, durchdringt der Bolzen 10 überdies eine im Mantelrohr 4 eingearbeitete und zur Führungshülse 7 bzw. zur Bohrung 8 des Fortsatzes 2 konzentrisch angeordnete weitere Bohrung 16, die ihm als zusätzliche Führung dient.

Der Bolzen 10 besteht aus zwei Bolzenteilen 10.1, 10.3, die jeweils einander zugewandte, im Querschnitt verjüngte Zapfen 10.2, 10.4 aufwei­ sen, die in der Weise zueinander korrespondierend S-förmig geformt sind, daß hinsichtlich von auf den Bolzen 10 wirkenden Axialkräften eine Formschlußverbindung zwischen beiden Bolzenteilen 10.1, 10.3 gege­ ben ist.

Die so miteinander verbundenen Bolzenteile 10.1, 10.3 sind von einer Hülse 17 umgeben, so daß damit eine handhabbare Einheit, nämlich der Bolzen 10 entsteht. Fertigungstechnisch ergibt sich die Anbringung der Hülse 17 durch Anwendung des Spritzgußverfahrens, indem beide Bolzen­ teile 10.1, 10.3 zusammengesetzt und in eine geeignete Spritzgußform eingelegt werden, in die der Hülsenwerkstoff (z. B. Kunststoff) einge­ spritzt werden kann. Gegenüber dem Bolzenquerschnitt sollte der äußere Hülsendurchmesser ein geringfügiges Untermaß aufweisen, so daß die Hülse 17 bei der Axialbewegung des Bolzens 10 nicht störend wirken kann.

Anstelle der vorstehend beschriebenen Hülse wäre beispielsweise auch denkbar, einen radial aufweitbaren Stahlfederring auf die Zapfen 10.2, 10.4 aufzusetzen. Auch könnte ein elastischer (radial aufweitbarer) Gummiring oder ein Schrumpfschlauch endseitig über eines der Bolzentei­ le 10.1, 10.3 auf die Zapfen 10.2, 10.4 aufgeschoben werden.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Bolzens 10 ist, daß an der Sollbruchstelle eine gewisse Elastizität mit damit einherge­ hendem Bewegungsspiel vorhanden ist, so daß die eingangs erwähnten, zu­ sätzlich auftretenden statischen und dynamischen Belastungen das Werk­ stoffgefüge des Bolzens 10 an seiner Sollbruchstelle nicht beeinträch­ tigen können. Darüberhinaus ist insoweit eine Notlaufeigenschaft vor­ handen, als selbst bei beispielsweise zerstörter Hülse 17 nach wie vor eine Formschlußverbindung bezüglich Axialbewegungen der Bolzenteile 10.1, 10.3 gegeben ist und somit die Funktionsfähigkeit erhalten bleibt.

Im Bereich der bolzenseitigen Sollbruchstelle weist auch die Führungs­ hülse 7 des Lenkschloßgehäuses 1 eine umlaufende Kerbe 18 auf, so daß an der so definierten Stelle das Lenkschloßgehäuse 1 von der Lenkein­ heit trennbar ist (ausknicken entsprechend Pfeil 12).

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform des Bolzens 10 ist in Fig. 2 zur weiteren Verdeutlichung in einer vergrößerten Darstellung nochmals ge­ zeigt.

Die Fig. 3-6 zeigen weitere Ausführungsformen mit mehr oder weniger stark ausgeprägten Abwandlungen im Bereich der Sollbruchstellen. Den Bolzenteilen und Zapfen 19.1-19.4; 20.1-20.4; 21.1-21.4; 22.1-22.4 der Bolzen 19; 20; 21; 22 fallen dabei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 prinzipiell entsprechende Funktionen zu.

Die einander gegenüberliegenden Anlageflächen der Zapfen 19.2, 19.4 ge­ mäß Ausführungsform nach Fig. 3 verlaufen geradlinig und sind Z-förmig, wobei die die Axialkräfte aufnehmenden Anlageflächen 26 in einer Nor­ malebene zur Kraftflußrichtung liegen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind die korrespondierenden Zapfen- Anlageflächen in der Weise gestaltet, daß ein geringfügiger Spalt ent­ steht, der beim Herstellen der Hülse 23 (Spritzgußverfahren) vom Hül­ senwerkstoff ausgefüllt wird. Die Sollbruchstelle eines solchen Bolzens 20 erhält dadurch eine noch höhere Elastizität, ohne die Notlaufeigen­ schaft zu verlieren.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die miteinander korrespondie­ renden Zapfen 21.2 und 21.4 hakenförmig ausgebildet. Auch hier liegen die kraftübertragenden Anlageflächen 27 wiederum in einer Normalebene bezüglich der Kraftflußrichtung der Axialkraft. Sämtliche Hohlräume werden beim Herstellen der Hülse 24 durch den Hülsenwerkstoff ausge­ füllt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 haben die einander zugewandten Zapfen 22.2, 22.4 keine Formschlußverbindung (keine Notlaufeigenschaft vorhanden) sondern sind lediglich mit einer jeweiligen endseitigen Querschnittserweitung ausgeführt. Sie sind geringfügig beabstandet, so daß der Zwischenraum wiederum mit Hülsenwerkstoff ausgefüllt wird. Die Axialkräfte werden unmittelbar durch die Hülse 25 übertragen, was bei der Werkstoffauswahl zu berücksichtigen ist. Der Vorteil dieser Aus­ führungsform ist in der besonderen Elastizität im Bereich der Soll­ bruchstelle zu sehen.

Claims (12)

1. Bolzen mit Sollbruchstelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (10; 19; 20; 21; 22) an der Sollbruchstelle geteilt ist und daß die Bolzenteile (10.1, 10.3; 19.1, 19.3; 20.1, 20.3; 21.1, 21.3; 22.1, 22.3) an dieser Stelle durch ein Verbindungselement (17, 23, 24, 25) mit­ einander verbunden sind.

2. Bolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einander zuge­ wandte Bolzenzapfen (10.2, 10.4; 19.2, 19.4; 20.2, 20.4; 21.2; 21.4) in der Weise zueinander korrespondierend geformt sind, daß sie hin­ sichtlich von auf den Bolzen (10; 19; 20; 21) einwirkenden Axialkräf­ ten eine Formschlußverbindung aufweisen.

3. Bolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Anlageflächen der Zapfen (10.2, 10.4) S-förmig ausge­ führt sind.

4. Bolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Anlageflächen der Zapfen (19.2, 19.4) Z-förmig ausge­ führt sind.

5. Bolzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (21.2, 21.4) hakenförmig ausgebildet sind.

6. Bolzen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß kraft­ übertragende Anlageflächen (26; 27) der Zapfen (19.2, 19.4; 21.2, 21.4) in einer Normalebene bezüglich der Kraftflußrichtung der Axialkraft liegen.

7. Bolzen nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (10.2, 10.4; 19.2, 19.4; 20.2, 20.4; 21.2, 21.4; 22.2, 22.4) von einer Hülse (17, 23, 24, 25) umgeben sind.

8. Bolzen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (17; 23; 24; 25) als Kunststoff-Spritzgußteil ausgeführt ist.

9. Bolzen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den miteinander korrespondierenden Zapfen (20.2, 20.4; 21.2, 21.4; 22.2, 22.4) vorhandene Hohlräume von Hülsenwerkstoff ausgefüllt sind.

10. Bolzen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Hülse wahl­ weise ein radial aufweitbarer Stahlfederring, ein radial aufweit­ barer Gummiring oder ein Schrumpfschlauch verwendet wird.

11. Bolzen nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Hülsendurchmesser gegenüber dem Bolzenquerschnitt ein geringfügiges Untermaß aufweist.

12. Verwendung eines Bolzens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11 als Sicherungsbolzen in Kraftfahrzeug-Lenkschlössern.