DE4319817A1 - Lenksäule und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Lenksäulen, insbesondere auf zusammenschiebbare Lenksäu­ len für Fahrzeuge, sowie auf Verfahren zu ihrer Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfin­ dung Einrichtungen zum Absorbieren von Energie, die durch eine Lenksäule hindurch über­ tragen wird, wenn ein Fahrzeugbenutzer mit der Brust auf die Lenksäule aufschlägt und da­ durch eine Belastung auf diese aufbringt oder wenn ein Fahrzeug einen frontalen Zusammen­ stoß erleidet und die Lenksäule deswegen zusammengeschoben wird.

Seit einiger Zeit besteht das Problem, wie man eine Lenksäule unter Schlageinwirkungen sich zusammenschieben lassen kann, wobei manchmal gleichzeitig Energie absorbiert werden soll, ohne daß ein Spiel oder ein toter Gang irgendeiner Art in das System eingebracht werden soll. Eine Lösung besteht darin, Kunststoffmaterial zwischen die Welle einer Lenksäule und ein Lenksäulenrohr einzubringen, in das die Lenkwelle eingepaßt ist. Das Kunststoffmaterial nimmt die normalen Toleranzen auf, und bei Crashsituationen bewegt sich die Welle der Lenksäule innerhalb des Rohres, wobei sie den Widerstand des Kunststoffmaterials überwin­ det.

Ein anderer Weg zur Bewältigung des Problems bestand darin, getrennte Kunststoffteile in der Form von Kunststoffstützteilen vorzusehen, die innerhalb einer dreieckigen Form des Rohres der Lenkwelle eingepaßt sind. Diese Stützteile werden so bearbeitet, daß sie beim Zu­ sammenbau der Lenkwelle genau passen und/oder teilweise gestaucht werden, um die norma­ len Toleranzen aufzunehmen.

Andere Verfahren schließen die Verwendung von Federn ein, aber diese Verfahren sind oft teuer.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die danach hergestellte Lenksäule sind in den Ansprü­ chen gekennzeichnet.

Dabei kann das erste Teil vorzugsweise vor dem Verformen kreisförmigen Querschnitt haben, während das zweite Teil eine massive oder eine rohrförmige Welle mit abgeflachtem oder anderem Querschnitt ist, der beispielsweise auch dreieckig sein kann, um eine flächig anein­ anderliegende Gestalt oder eine doppelte D-Gestalt zu ergeben.

Andere Gestaltungen sind möglich, wobei es nur wichtig ist, daß die Abmessungen der bei­ den Teile sich vor dem Schmieden, Stauchen oder Verformen des ersten Teils auf den zwei­ ten Teil wesentlich unterscheiden.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, werden nun weitere Einzelheiten und Vorteile bei­ spielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die das erste Teil und das zweite Teil vor dem Schmieden, Stauchen oder Verformen zeigt;

Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht der beiden Teile, nachdem das erste Teil auf das zweite Teil aufgeschmiedet, aufgestaucht oder verformt wurde;

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Zusammenschiebkraft über der Zeit ver­ anschaulicht.

Fig. 1 zeigt den ersten Teil 1 der Lenksäule in der Form eines Rohres mit kreisförmigem Querschnitt und den zweiten Teil 2 des wesentlichen Abschnittes der Lenksäule in der Form einer abgeflachten Stange mit Doppel-D-Gestalt.

Wenn die Stange 2 teilweise in das Rohr 1 eingesetzt ist, wird das die Stange 2 umgebende Ende des Rohres 1 auf diese aufgeschmiedet, aufgestaucht oder verformt, so daß es dieselbe Grundform annimmt wie die Stange 2.

Zusätzlich wird eine dünne Schicht 3 aus Kunststoffmaterial zwischen die beiden Teile 1 und 2 vor dem Schmieden, Stauchen oder Verformen eingebracht.

Das Kunststoffmaterial kann die Form einer Beschichtung auf der Stange 2 mit einer Dicke von etwa 0,3 bis 0,6 mm haben, wobei das Kunststoffmaterial kompressibel ist und beispiels­ weise durch Aufsprühen oder durch Eintauchen als Überzug aufgebracht wird.

Alternativ könnte das Kunststoffmaterial 3 innerhalb des Rohres 1 angebracht werden.

Es ist auch möglich, daß das Kunststoffmaterial 3 als getrenntes Bauteil, beispielsweise in Form einer Hülse, gestaltet ist.

Wenn das Fahrzeug einen Aufprall (Crash) erleidet und/oder wenn die Lenksäule eine Last aufzunehmen hat, die bei einem Unfall durch den Brustkorb des Benutzers oder Fahrers auf­ gebracht wird, verschieben sich die beiden Teile 1 und 2 relativ zueinander.

Der Vorgang des Schmiedens, Stauchens oder Formens des ersten Teils 1 auf den zweiten Teil 2 ist hinsichtlich der aufgebrachten Belastungen steuerbar, und zwar insbesondere wegen der Beziehung zwischen diesen Lasten und derjenigen Last, die zum Zusammenschieben der beiden Teile erforderlich ist. Da die zum Zusammenschieben der Lenksäule erforderliche Kraft berechnet werden kann, kann auf diese Weise auch die Kraft berechnet werden, die auf das erste Teil 1 aufgebracht werden muß, wenn dieses auf das Teil 2 aufgeschmiedet, aufge­ staucht oder aufgeformt wird.

Jedoch kann die Toleranz in diesen Lasten manchmal zu groß sein, so daß eine genauere Kontrolle oder Steuerung erforderlich ist. Dies wird erfindungsgemäß durch Ausnutzung der natürlichen Kriecheigenschaften des Kunststoffmaterials erreicht, das, wenn immer eine Schmiede-, Stauch- oder Verformungs-Überlast aufgebracht wird, bis auf ein steuerbares Niveau einer Grundlast oder Grundbeanspruchung kriecht. Dies ist in der graphischen Dar­ stellung von Fig. 3 veranschaulicht. Wegen der Kriechfähigkeit der Kunststoffschicht 3 bleibt diese immer unter einer bestimmten Grundlast eingespannt.

Da die Kurve zeit- und temperaturabhängig ist, kann sie entweder künstlich in der Fabrik eingestellt werden oder sie kann der natürlichen Entwicklung während der ersten wenigen Wochen des Gebrauchs überlassen bleiben. Die erreichte Zusammenschieblast ist somit ab­ hängig von dem Beanspruchungsniveau, dem das Material widerstehen kann, und von der Reibungskonstante zwischen dem Kunststoffmaterial und der zugehörigen Gleitoberfläche.

Wenn das Rohr 1 auf die Stange oder Welle 2 über den vollen Umfang von 360° über eine Länge von etwa 50 mm aufgeschmiedet, aufgestaucht oder aufgeformt wird, eliminiert dieser Vorgang jeglichen Toleranzaufbau, der ein Rütteln, Vibrationen oder einen toten Gang verur­ sachen könnte.

Wenn die Teile so zusammengefügt und verschmiedet, verstaucht oder verformt werden, daß der Abstand zwischen den Enden jedes Teils länger ist als erforderlich, kann die Anordnung dann auf die gewünschte Länge zusammengeschoben oder -gestoßen werden. Dies gestattet eine hundertprozentige Bestätigung der Zusammenschieblast, ohne daß ein Verlust an Leistungsfähigkeit oder Zuverlässigkeit der Anordnung eintritt.

Die beiden Teile 1 und 2 können aus Stahl oder aus jedem anderen geeigneten Material her­ gestellt werden.

Wie dargelegt, ist die erfindungsgemäße zusammenschiebbare Lenksäule im Hinblick auf ei­ ne vorbestimmte Zusammenschieblast steuerbar und einstellbar, so daß sie für Stöße durch den Brustkorb eines Benutzers oder durch einen frontalen Fahrzeugaufprall geeignet ist. Es können jedoch zusätzliche Merkmale eingebaut werden, um die Zusammenschieblast zu mo­ difizieren, beispielsweise eine Kugel, ein Metallstreifen oder eine Feder.

Die beiden Teile 1 und 2 können in einen oberen Abschnitt der Lenksäule und/oder in einen mittleren Schaftabschnitt der Lenksäule eingebaut werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Herstellen einer zusammenschiebbaren Lenksäule für ein Fahrzeug, wobei ein rohrförmiges erstes Teil (1), ein zweites Teil (2) und eine Schicht (3) eines Kunststoffmaterials zwischen den ersten und zweiten Teilen vorgesehen ist, gekenn­ zeichnet durch Formen des ersten Teils (1) auf den zweiten Teil (2) der Lenksäule mit einer solchen Kraft, daß eine Verformungs-Überlast auftritt, die das Kunststoffmaterial veranlaßt, auf ein bekanntes, steuerbares Niveau einer Grundlast zu kriechen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verformens ein Schmieden oder Stauchen des ersten Teils (1) auf den zweiten Teil (2) mit einer solchen Kraft aufweist, daß eine Schmiede- oder Stauch-Überlast auftritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff­ schicht (3) ein separates Bauteil ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (1) vor dem Schmieden, Stauchen oder Verformen auf das zweite Teil (2) in demjenigen Bereich, der verformt wird oder wurde, kreisförmigen Querschnitt hat oder hatte, wäh­ rend das zweite Teil (2) eine massive Welle mit abgeflachtem oder anderem Quer­ schnitt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (1) vor dem Schmieden, Stauchen oder Verformen auf das zweite Teil (2) in demjenigen Bereich, der verformt wird oder wurde, kreisförmigen Querschnitt hat oder hatte, wäh­ rend das zweite Teil (2) eine rohrförmige Welle mit abgeflachtem oder anderem Quer­ schnitt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Quer­ schnitt dreieckig ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schmieden, Stauchen oder Verformen das Kunststoffmaterial eine Dicke in der Größenordnung von 0,3 bis 0,6 mm hat.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial durch Beschichten des zweiten Teils (2) aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (1, 2) in einem oberen Abschnitt einer Lenksäule eingebaut oder an­ gebracht werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (1, 2) oder zwei andere, im wesentlichen gleichartige Teile in einem mittleren Schaftabschnitt der Lenksäule eingebaut oder angebracht werden.

11. Lenksäule für ein Fahrzeug, hergestellt durch das Verfahren nach irgendeinem der vor­ hergehenden Ansprüche.