DE4101972A1

DE4101972A1 - Vehicle safety steering column - has two telescopic sections, one with variable deformation resistance

Info

Publication number: DE4101972A1
Application number: DE19914101972
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dipl Ing Baeuerle; Klaus Dipl Ing Luik
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1991-01-24
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1992-07-30

Abstract

The shock-absorbent steering column consists of two tubular telescopic sections, and an intermediate cage with roller bodies. This consists of a harder material than that of at least one section, and causes deformation in this, when thw two sections are telescoped. At least one of the two sections (2,3) has a deformation resistance in its overlapping area with the roller bodies (5). This reistance varies across the relative movement area of the sections, e.g. it decreases with increasing insertion distace. USE - Shock-absorbent steering column in vehicle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine stoßdämpfende Sicherheitslenksäule aus zwei teleskopisch ineinanderschiebbaren rohrförmigen Bauteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a shock-absorbing steering column two telescopically telescopic tubular components according to the Preamble of claim 1.

Bei einer bekannten Bauart einer solchen stoßdämpfenden Lenksäule (DE-AS 19 25 950) ist zwischen ineinandergreifenden Abschnitten zweier rohrförmiger und teleskopisch ineinanderschiebbarer Lenksäulen-Bauteile ein Käfig mit zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten Kränzen von Kugeln eingeschaltet. Die Kugeln jedes der Kugelkränze erzeugen beim Ineinanderschieben der beiden Bauteile in jeweils einem der beiden Bauteile, Innenrohr und Mantelrohr, durch plastische Verformung des Bauteiles jeweils Nuten, woraus über den Weg der gegenseitigen Verschiebung der Bauteile hin eine konstante Hemm- bzw. Dämpfungskraft resultiert. Da die Konstruktion der bekannten stoßdämpfenden Lenksäule aber alle sonstigen baulichen Gegebenheiten der Lenksäule, die ihrerseits wenigstens bereichsweise eine erhebliche Veränderung der beim Ineinanderschieben der beiden Bauteile der Lenksäule auftretenden Hemm- bzw. Dämpfungskraft bewirken können kann mit der bekannten Konstruktion einer stoßdämpfenden Lenksäule der an sich erwünschte konstante Verlauf der beim Ineinanderschieben der beiden Bauteile der Lenksäule auftretenden Hemm- bzw. Dämpfungskräfte nicht erreicht werden.In a known type of such a shock-absorbing steering column (DE-AS 19 25 950) is between interlocking sections of two tubular and telescoping telescopic steering column components with a cage two axially spaced rings of balls switched on. The balls of each of the ball rings create at Pushing the two components into each other in one of the two components, Inner tube and jacket tube, due to plastic deformation of the component Grooves from which on the path of mutual displacement of the components a constant inhibiting or damping force results. Since the construction of the known shock-absorbing steering column but all other structural Conditions of the steering column, which in turn at least in some areas significant change in when pushing the two components together Steering column occurring inhibitory or damping force can cause the well-known construction of a shock-absorbing steering column in itself Desired constant course when pushing the two components together inhibiting or damping forces occurring in the steering column cannot be achieved.

Aus der US-PS 37 88 148 ist darüber hinaus bereits eine gleichfalls aus zwei teleskopisch ineinanderschiebbaren rohrförmigen Bauteilen sowie einem zwei Kränze von Kugeln halternden Käfig bestehende stoßdämpfende Sicherheitslenksäule bekannt, bei welcher beim Ineinanderschieben der beiden Bauteile die erforderlichen Hemm- oder Dämpfungskräfte ebenfalls dadurch erzeugt werden, daß die aus einem härteren Material bestehenden Kugeln in beiden Bauteilen jeweils durch plastische Verformung Nuten ausformen. Bei dieser Konstruktion einer Sicherheitslenksäule sind neben einem gewissen anfänglichen Freigang der beiden ineinanderschiebbaren Bauteile auch zwei aufeinanderfolgend angeordnete Längenbereiche zur Erzielung unterschiedlicher, beim Zusammenschieben der beiden Bauteile der Höhe nach ansteigender Hemm- bzw. Bremskräfte vorgesehen. Auch diese Konstruktion läßt die durch die konstruktiven Gegebenheiten und die Ausstattung der Lenksäule hervorgerufenen zusätzlichen Erhöhungen der zwischen den beiden ineinanderschiebbaren Teilen entstehenden Hemm- bzw. Bremskräfte außer acht, mit der Folge, daß zusätzliche Eindringwiderstände zwischen den beiden teleskopartig ineinanderschiebbaren Teilen zu einem insbesondere plötzlichen und daher um so mehr unerwünschten Anstieg der auftretenden Hemm- bzw. Bremskräfte führen.From US-PS 37 88 148 is also one of two telescopically telescoping tubular components and a two Wreaths of ball-holding cage existing shock-absorbing Safety steering column known, in which when the two are pushed together Components also the required inhibiting or damping forces generated that the balls made of a harder material in Shape the two components using plastic deformation. At this construction of a safety steering column are next to a certain one initial clearance of the two nested components also two successively arranged length ranges to achieve different in height when pushing the two components together increasing inhibiting or braking forces are provided. This construction also leaves due to the structural conditions and the equipment of the steering column caused additional increases in between the two inhibiting or braking forces arising in parts that can be pushed into one another, with the result that additional penetration resistance between the two telescoping parts to a particularly sudden and therefore the more undesirable increase in the inhibition or Lead braking forces.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine stoßdämpfende Sicherheitslenksäule zu schaffen, die über ihre gesamte Verstellänge bin einen möglichst gleichbleibenden Verlauf der Hemm- bzw. Dämpfungskraft für die ineinanderschiebbaren Teleskopteile und damit über ihre gesamte Verstellänge hin eine von sonstigen Einflüssen, beispielsweise durch Anbauten, wie Lenkradschloß, Blinkerschalter und dergl. hervorgerufenen zusätzlichen Eindringwiderständen unabhängig gleichbleibend hohe Hemm- bzw. Dämpfungskraft aufbringt.The invention is therefore based on the object of a shock-absorbing To create a safety steering column that is along its entire adjustment length a constant course of the inhibiting or damping force for the telescopic parts that can be pushed into each other and thus over their entire length Adjustment length one of other influences, for example by Attachments such as steering wheel lock, turn signal switch and the like additional penetration resistances independently consistently high inhibition or Damping force.

Diese Aufgabe wird bei einer stoßdämpfenden Sicherheitslenksäule der eingangs beschriebenen Bauart erfindungsgemäß im wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.This task is the case of a shock-absorbing steering column type described above according to the invention essentially by Features of claim 1 solved. Include other advantageous features the subclaims.

Bei einer durch die Bauart der Lenksäule und/oder durch die Anordnung von die relative gegenseitige Beweglichkeit der beiden teleskopisch ineinanderschiebbaren Bauteile der Lenksäule gegebenenfalls behindernden Anbauten vorgezeichneten Bewegungscharakteristik der beiden ineinanderschiebbaren Teile der Lenksäule ermöglicht die Ausbildung von Bereichen unterschiedlichen Verformungswiderstandes in der Stoßdämpfungseinrichtung die Einhaltung eines wenigstens in etwa gleichbleibenden Verformungswiderstandes beim Ineinanderschieben der beiden Bauteile der Lenksäule und damit naturgemäß auch eine über den maximalen Verstellweg der Lenksäule hin eine gleichbleibend hohe Belastung vor allem der Brust des insbesondere im Falle eines Unfalles auf die Lenksäule aufprallenden Fahrzeuglenkers. In one by the design of the steering column and / or by the arrangement of the relative mutual mobility of the two telescopically nested components of the steering column, if necessary, obstructing Attachments of the traced movement characteristics of the two telescoping parts of the steering column enables the formation of Areas of different deformation resistance in the Shock absorption device compliance with at least approximately constant deformation resistance when pushing the two together Components of the steering column and therefore naturally one above the maximum Steering column adjustment path towards a consistently high load above all the chest of the steering column in particular in the event of an accident bouncing vehicle driver.

Im Hinblick darauf, daß im Falle eines unfallbedingten Zusammenschiebens der Lenksäule zusätzliche Verformungswiderstände im wesentlichen durch in deren oberem Bereich angeordnete Anbauten der Lenksäule, wie das Zündschloß, den Blinkerhebel oder evtl. Schalthebel, hervorgerufen werden, ist in vorteilhafter Ausgestaltung vorgesehen, daß in wenigstens einem der beiden teleskopisch ineinandergreifenden Bauteile ein Längenabschnitt mit verringertem Verformungswiderstand ausgebildet ist, derart, daß der durch Anbauten der Lenksäule hervorgerufene Eindringwiderstand des einen Bauteiles im wesentlichen durch die Verringerung des als Dämpfungswiderstand vorgesehenen Verformungswiderstandes wenigstens in etwa ausgeglichen wird, wobei in einer einfachen Ausführungsform vorgesehen sein kann, daß die teleskopisch ineinanderschiebbaren Bauteile jeweils aus einem über ihre Länge hin einheitlichen Rohrmaterial gebildet sind und die Längsabschnitte geringeren Verformungswiderstandes durch paarweise angeordnete und parallel gerichtete Schlitzausnehmungen im Rohrmaterial gebildet sind.In view of the fact that in the event of an accident-related collapse of the Steering column additional deformation resistances essentially by in their Attachments of the steering column arranged in the upper area, such as the ignition lock Indicator lever or shift lever, if any, is in advantageous embodiment provided that in at least one of the two telescopically interlocking components with a length section reduced resistance to deformation is formed such that the by Attachments to the steering column caused penetration resistance of one component essentially by reducing the damping resistance provided deformation resistance is at least approximately compensated, it can be provided in a simple embodiment that the telescopically nested components each from one over their Length uniform tube material are formed and the longitudinal sections lower deformation resistance due to paired and parallel directed slot recesses are formed in the tube material.

Außer einer paarweisen Anordnung von geraden parallel gerichteten Längsschlitzausnehmungen kann zur Ausbildung von Bereichen geringeren Verformungswiderstandes in einem Bauteil auch vorgesehen sein, daß die den Bereich geringeren Verformungswiderstandes begrenzenden Schlitzausnehmungen U-förmig gestaltet sind, derart, daß die Bereiche verringerten Verformungswiderstandes durch freigeschnittene Zungen gebildet werden.Except for a paired arrangement of straight parallel ones Longitudinal slot recesses can be smaller to form areas Deformation resistance can also be provided in a component that the Area of lower deformation resistance limiting slot recesses Are U-shaped, such that the areas reduced Deformation resistance are formed by cut-out tongues.

Bei Ausführungsformen der stoßdämpfenden Lenksäule, die sich durch zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete in einem Käfig gehaltener Wälzkörper auszeichnen ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß an beiden ineinanderschiebbaren Bauteilen je ein Längenabschnitt mit geringerem Verformungswiderstand angeordnet sind.In embodiments of the shock-absorbing steering column, which is characterized by two in axial spacing from each other in a cage held rolling elements award is conveniently provided that at both nested components each have a length section with less Deformation resistance are arranged.

Im Einzelnen ist gemäß einer ersten Ausführungsform vorgesehen, daß das Mantelrohr bildende Teil der beiden teleskopisch ineinanderschiebbaren Teile Längenabschnitt mit verringertem Verformungswiderstand aufweist.In detail, it is provided according to a first embodiment that the Casing tube forming part of the two telescopically telescopic parts Longitudinal section with reduced resistance to deformation.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform kann ferner vorgesehen sein, daß lediglich das Innenrohr bildende Teil der beiden teleskopisch ineinanderschiebbaren Teile einen Längenabschnitt mit verringertem Verformungswiderstand aufweist. According to a second embodiment, it can also be provided that only the inner tube forming part of the two telescopic nested parts a length section with reduced Has deformation resistance.

Gemäß einer dritten und bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß beide der teleskopisch ineinanderschiebbaren Bauteile, das Innenrohr und das Außenrohr Längenabschnitte mit verringertem Verformungswiderstand aufweisen, wobei die Längenabschnitte verringerten Verformungswiderstandes wenigstens in axialer Richtung zueinander versetzt angeordnet sind.According to a third and preferred embodiment it is provided that both of the telescoping components, the inner tube and the Outer tube have longitudinal sections with reduced deformation resistance, the longitudinal sections of reduced deformation resistance at least are arranged offset to one another in the axial direction.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben.The invention is shown in the drawing and is described below described in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine schematische schaubildliche Darstellung der beiden Bauteile einer stoßfdämpfenden Sicherheitslenksäule, Fig. 1 is a schematic perspective view of the two components of a stoßfdämpfenden safety steering column,

Fig. 2 einen teilweise Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Sicherheitslenksäule, Fig. 2 shows a partial longitudinal section through a first embodiment of a safety steering column,

Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Sicherheitslenksäule, Fig. 3 shows a partial longitudinal section through a second embodiment of a safety steering column,

Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Sicherheitslenksäule, bei in Ausgangslage befindlichen Bauteilen, Fig. 4 shows a partial longitudinal section through a further embodiment of a safety steering column, wherein in the starting position located components,

Fig. 5 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Sicherheitslenksäule gemäß Fig. 4 bei über einen gewissen Weg hinaus ineinandergeschobenen Bauteilen und Fig. 5 is a partial longitudinal section through a safety steering column according to FIG. 4 in a certain way out nested components and

Fig. 6 einen Schnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 3. Fig. 6 is a section through the embodiment of FIG. 3.

Bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sind beiden teleskopisch ineinanderschiebbaren Bauteile einer Lenksäule 1 durch ein Außenrohr 2 und in ein dieses einschiebbares Innenrohr 3 gebildet und sind in einem zwischen dem Außenrohr 2 und dem Innenrohr 3 angeordneten Käfig 4 zwei Kränze von als Kugeln dargestellten Wälzkörpern 5 gehaltert. Die Wälzkörper 5 liegen dabei in der Ausgangsstellung in Vertiefungen 6 bzw. 7 sowohl des Außenrohres 2 als auch des Innenrohres 3 ein, derart, daß sie bei einer gegenseitigen Verschiebung von Außenrohr 2 und Innenrohr 3 in beiden Bauteilen im Wege der plastischen Verformung nutenförmige Vertiefungen erzeugen. Die für die Erzwingung dieser plastischen Verformung erforderliche Kraft bedingt die durch die Sicherheitslenksäule aufzubringende Hemm- bzw. Dämpfungskraft, die solange konstant verläuft als der Verformungswiderstand beider Bauteile gleichbleibend ist. Zur bereichsweisen Herabsetzung des Verformungswiderstandes des Außenrohres 2 sind bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel im Außenrohr 2 und in der Überdeckung mit den vorgezeichneten Laufbahnen der Wälzkörper 5 U-förmige Schlitzausnehmungen 8 angeordnet, durch welche jeweils ein segment- bzw. zungenförmiger Ausschnitt 8a geschaffen ist, in dessen Bereich das Außenrohr 2 einen geringeren Verformungswiderstand bietet als in seinem ein geschlossenes Rohrprofil aufweisenden übrigen Bereichen.In the exemplary embodiments shown in the drawings, the two telescopically insertable components of a steering column 1 are formed by an outer tube 2 and an inner tube 3 which can be inserted therein, and two rings of rolling elements 5 represented as balls are arranged in a cage 4 arranged between the outer tube 2 and the inner tube 3 supported. The rolling elements 5 are in the starting position in recesses 6 and 7 of both the outer tube 2 and the inner tube 3 , such that they produce groove-shaped depressions in both components in the way of plastic deformation when the outer tube 2 and inner tube 3 are mutually displaced . The force required to force this plastic deformation causes the restraining or damping force to be exerted by the safety steering column, which is constant as long as the deformation resistance of both components remains constant. In order to reduce the deformation resistance of the outer tube 2 in some areas, in the embodiment shown in FIG. 2, U-shaped slot recesses 8 are arranged in the outer tube 2 and in the overlap with the predetermined raceways of the rolling elements 5 , through each of which a segment or tongue-shaped cutout 8 a is created, in the area of which the outer tube 2 offers less resistance to deformation than in its other areas, which have a closed tube profile.

Bei dem in der Fig. 3 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur bereichsweisen Herabsetzung des Verformungswiderstandes dagegen das Innenrohr 3 ebenfalls im Überdeckungsbereich mit den vorgezeichneten Laufbahnen der Wälzkörper 5 angeordneten U-förmigen Schlitzausnehmungen 9 versehen, durch welche jeweils ein segmentförmiger Ausschnitt geschaffen ist, in dessen Bereich das Innenrohr 2 einen geringeren Verformungswiderstand bietet als in sein ein geschlossenes Rohrprofil aufweisenden übrigen Bereichen.In the exemplary embodiment shown in FIGS. 3 and 6, in order to reduce the deformation resistance in areas, the inner tube 3 is also provided in the overlap area with the predetermined raceways of the rolling elements 5 arranged U-shaped slot recesses 9 , through which a segment-shaped cutout is created, in the cutout Area the inner tube 2 offers a lower resistance to deformation than in its other areas having a closed tube profile.

Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl das Innenrohr 2 als auch das Außenrohr 3 im Überdeckungsbereich mit den vorgezeichneten Laufbahnen der Wälzkörper 5 jeweils mit U-förmigen Schlitzausnehmungen 8 bzw. 9 versehen, durch welche in beiden Bauteilen, Innenrohr 3 und Außenrohr 2 jeweils segmentförmige Ausschnitte 8a geschaffen sind, in deren Bereich die beiden Bauteile jeweils einen geringeren Verformungswiderstand bieten als in ihren ein geschlossenes Rohrprofil aufweisenden Bereichen. Bei dieser Ausführungsform sind die durch die Schlitzausnehmungen 8 bzw. 9 gebildeten segmentförmigen Ausschnitte in Längsrichtung der Lenksäule 1 in gleicher Weise im axialen Abstand voneinander angeordnet, wie die im Käfig gehaltenen Kränze von Wälzkörpern 5, derart, daß wie dies insbesondere aus der Darstellung der Fig. 5 ersichtlich ist, eine Herabsetzung der aufgebrachten Hemm- bzw. Dämpfungskraft erst dann eintritt, wenn die beiden Bauteile, Außenrohr 2 und Innenrohr 3, um einen gewissen Betrag ineinander geschoben sind.In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, both the inner tube 2 and the outer tube 3 are provided in the overlap area with the predetermined raceways of the rolling elements 5 each with U-shaped slot recesses 8 and 9 , through which in both components, inner tube 3 and outer tube 2 each segment-shaped cutouts 8 a are created, in the area of which the two components each offer a lower resistance to deformation than in their areas having a closed tube profile. In this embodiment, the segment-shaped cutouts formed by the slot recesses 8 and 9 are arranged in the longitudinal direction of the steering column 1 in the same manner at an axial distance from one another as the cages of rolling elements 5 held in the cage, such that, as is particularly evident from the illustration in FIG . 5 can be seen, a reduction of the applied inhibitory or damping force only occurs when the two components, the outer tube 2 and inner tube 3 are pushed by a certain amount each other.

Wie schließlich aus der Schnittdarstellung der Fig. 6 noch ersichtlich ist, umfaßt jeder Kranz von Wälzkörpern 5 mindestens drei Wälzkörper, die über den Innen- bzw. Außenumfang der beiden Bauteile hin gleichmäßig verteilt angeordnet sind.As can finally be seen from the sectional view in FIG. 6, each ring of rolling elements 5 comprises at least three rolling elements, which are evenly distributed over the inner and outer circumference of the two components.

Claims

1. Shock-absorbing safety steering column made of two telescopically telescopic tubular components and at least one ring in a cage, between relatively movable components arranged rolling elements, which consist of a harder material than at least one of the two components and when pushing the two telescopically telescopic components in at least one of the two parts cause plastic deformations, characterized in that at least one of the two telescopically insertable components ( 2 or 3 ) in the area of its overlap with the rolling elements ( 5 ) has a deformation resistance which varies over the mutual adjustment path of the two components ( 2 and 3 ) having.

2. Safety steering column according to claim 1, characterized in that at least one of the two components ( 2 or 3 ) has a decreasing deformation resistance with increasing insertion distance.

3. Safety steering column according to claims 1 and 2, characterized in that the provided in at least one of the two telescopically telescopic components ( 2 and 3 ) longitudinal sections with reduced deformation resistance are assigned to a predetermined portion of the total insertion path.

4. Safety steering column according to claims 1 to 3, characterized in that two axially spaced, in a cage ( 4 ) held rings of rolling elements ( 5 ) and also at an axial distance from each other alternately on both nested components ( 2 and 3 ) the steering column ( 1 ) each have a length section with lower resistance to deformation.

5. Safety steering column according to claims 1 to 4, characterized in that the telescopically telescopic components ( 2 and 3 ) are each formed from a uniform tubular material over its length and the longitudinal sections of lower resistance to deformation by slot recesses ( 8 and 9 ) in the pipe material walls are formed.

6. Safety steering column according to claims 1 to 5, characterized in that the areas of lower deformation resistance of a component ( 2 or 3 ) delimiting slot recesses ( 8 or 9 ) are U-shaped.

7. Safety steering column according to claims 1 to 6, characterized in that the component forming the casing tube ( 2 ) of the two telescopically telescopic components ( 2 and 3 ) has a length section with reduced resistance to deformation.

8. Safety steering column according to claims 1 to 6, characterized in that only the component forming the inner tube ( 3 ) of the two telescopically telescopic components ( 2 and 3 ) has a length section with reduced resistance to deformation.

9. Safety steering column according to claims 1 to 6, characterized in that both of the telescopically telescopic components, the inner tube ( 3 ) and the outer tube ( 2 ), have sections with reduced resistance to deformation, the lengths of reduced resistance to deformation at least offset in the axial direction to each other are.