DE7503823U - Sicherheitslenksaeule fuer personenkraftwagen - Google Patents

Description

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Daimler-Bens Aktiengesellschaft
Stuttgart-UntertUrkheim

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5.2.75

Sicherheitslenksa'ule für Personenkraftwagen

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitslenksäule für Per sonenkraftwagen mit einer axial zusatmnendrückbaren Lenkwelle und einem die Lenkwelle umgebenden einerseits an einem karosseriefesten Punkt axial abgestützten und andererseits von einem mit dem axialbeweglichen Teil der Lenkwelle verbundenen Anlageteil axial beaufschlagbaren stoßabsorbierenden ein Wellrohr enthaltenden Deformationsglied , welches auf unterschiedlichen Axialabschnitten unterschiedliche Werte der Axialsteifigkeit aufweist.

Eine solche Sicherheitslenksäule ist z. B. aus der DT-OS 2 okk B>7k bekannt. Die unterschiedliche Steifigkeit des Defortnationsgliedes ist dazu vorgesehen, den aus praxisnahen Versuchen beobachteten ungleichmäßigen Kraftverlauf im Kraft/Weg-Diagramm der Deformation bei herkömmlichen Deformationsgliedern auszugleichen und die Flächen unter der Kraft/Weg-Kennlinie, welche gleich dem Arbeitsaufnahmevermögen ist, bei

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vorgegebener Maximalkraft möglichst groß zu gestalten, d. h. der Kennlinie im mittleren Bereich einen möglichst

konstanten Verlauf zu geben. Dabei besteht eine Ausführungsvariante des Deformationsgliedes unterschiedli- \ eher Steifigkeit der oben genannten vorbekannten Sicher

heitslenksäule aus einem Wellrohr konstanter Wellung und aus einer durch Scherstifte gesicherten Vorlaufstrecke. Nachteilig hieran ist, daß die Steifigkeit des Deformationsgliedes nur zwei Steifigkeitswerte aufweist und daß das Arbeitsaufnahmevermögen der Vorlaufstrecke im wesentlichen durch die der Scherstifte bestimmt, also relativ klein und auf einen sehr kurzen Veg beschränkt ist. Das Arbeitsaufnahmevermögen der Vorlaufstrecke entzieht sich gewissermaßen einer Auslegung.

Es gibt eine andere Art von Sicherheitelenksäulen (vgl. DT-OS 2 o52 3o6), bei denen die Lenkwelle selber wenigstens teilweise ebenfalls als stoßabsorbierendes Deformationsglied, nämlich als Wellrohr ausgebildet ist, so daß zwei konzentrisch ineinanderliegend angeordnete Wellrohre in der Lenksäule vorhanden sind. Dabei ist das Lenkwellen-Wellrohr derart ausgebildet bzw. angeordnet, daß es zunächst alleine die Stoßenergie aufzunehmen hat, weil ea zunächst alleine im Kraftfluß liegt. Erst nach einer gewissen Defortnationsstrecke kommt auch das äußere Wellrohr zum Anliegen im Kraftfluß und trägt zur Stoßabsorption mit bei. Diese Ausgestaltung läßt sich nach dor oben genannten Veröffentlichung auch noch dahingehend modifizieren, daß das eine der Wellrohre, nämlich das Lenkwellen-Wellrohr über eine Sollbruchstelle,

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ζ. D. einen Scherotift an die eine Abstützung angehängt ist und ab einem bestimmten Kraftwert diese Sollbruchstelle nachgibt, »o daß bei Überschreiten der Bruchkraft nur noch eines der Wellrohre im Kraftfluß angeordnet ist und die Deformationsenergie alleine aufnehmen muß. Zwar bietet diese Lenksäule gegenüber der vorex~wähnten den Vorteil einer gezielten Auslegung der beiden Stufen der Energieabsorption, jedoch weist sie den Nachteil auf, daß dazu zwei verschiedene Wellrohre erforderlich sind. Außerdem sind die Wellrohre nicht gegen Knicken abgesichert, so daß die größere Wahrscheinlichkeit besteht, daß nach einer kleinen Deformation der Wellrohre diese unkontrolliert seitlich ausknicken. Hierbei wird vor allem ein weit geringerer Betrag an Stoßenergie absorbiert als bei knickfreier axialer Deformation.

Weiterhin ist es an Sicherheitslenksäulen bekannt, wellrohrähnliche Deformationsglieder mit in Axialrichtung unterschiedlicher Steifigkeit anzuordnen, sogenannte konische Pralltöpfe (vgl. DT-PS 1 229 86o oder DT-OS 1 9o3 255) Hierbei wird eine Progression in der Kraft/Weg-Kennlinie der Deformationsglieder erzielt, die dazu dient, mit zunehmender Deformation der Dewegung einen zunehmenden Widerstand entgegenzusetzen. Die eine dieser zuletzt genannten Veröffentlichungen zeigt einen ungeführten ausknickenden Pralltopf; die andere zeigt ein auf Zug beanspruchtes Deformationsglied.

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Weiterhin ist im Zusammenhang mit Sicherheitslenksäulen bekannt (vgl. z. B* DT-OS 2 l4o 221), daß durch die Abmessungen eines Wellrohres, wie Länge und Tiefe der Wellen« Materialdicke und Materialgüte die Steifigkeit in weiten Grenzen variiert werden kann, um eine bestimmte Charakteristik der plastischen Verformung zu erzielen. Daneben ist es auch bekannt (vgl. DT-AS 1 630 857), durch Schlitze in den Wellrohren, und zwar durch deren Tiefe und Anzahl die Charakteristik der Wellrohre bei deren Verformung zu beeinflussen.

Aufbauend auf diesem Stand der Technik wird zur Erhöhung des Arbeitsaufnahmevermögens durch weitgehende Konstanthaltung der Laufkraft nahe der zulässigen Maximalkraft erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei der Sicherheitelenksäule der eingangs genannten Art die unterschiedlichen Steifigkeitswerte in an sich bekannter Weise am Wellrohr selber vorgesehen sind. Hierbei können vorteilhafterweise die Steifigkeitswerte über die Länge des Wellrohres stufenweise geändert sein. In fertigungsgünstiger Weise kann vorgesehen sein, daß die Wandstärke und die Materialeigenschaft über die Länge des Wellrohres - wie an sich bekannt - unverändert ist, daß aber die Wellentiefe bzw. -höhe und/oder die Wellenlänge über der Länge des Wellrohres geändert sind.

Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispieles im folgenden näher erläutert; es zeigen:

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eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Sicherheitslenkung, teilweise im Schnitt,

einen Axialschnitt durch das gestufte Well« rohr.

Die in der Zeichnung dargestellte Sicherheitslenkung weist ein Lenkhandrad 1 mit einem sogenannten Pralltopf 2 und eine sich daran anschließende, zweiteilig ausgebildete Lenkspindel 3 auf, die die Verbindung mit dem Lenkgetriebe k herstellt. Die Lenkspindel 3 ist durch zwei Lager 5 und 6 innerhalb eines Mantelrohres 7 gelagert, das sich lediglieh über einen Teil der Länge der Lenkspindel 3 erstreckt und das seinerseits über eine Lasche 8 mit einer Langlochführung 9 durch abscherbare Stifte oder Bolzen Io an einem fahrzeugfesten Teil 11 gehalten ist. Im Bereich zwischen dieser Mantelrohrbefestigung und dem lenkradfernen Endbereich des Mantelrohres 7 ist auf dieses ein axial mit stufenweise geänderten Wellenabmessungen versehenes Wellrohr cufgeschoben, dessen Innendurchmesser nur wenig größer ale der Außendurchmesser des Mantelrohres 7 ist. Dadurch ist das Wellrohr gegen seitliches Ausknicken geführt und die axiale Deformationsenergie des Wellrohres kann ungeschmälert zur Geltung kommen. Das lenkradferne Endο des Wellrohres 12 ist an einem fahrzeugfesten Teil 13 abgestützt, das im Abstand von der Stirnwand lk angeordnet ist, so daß bei einem Unfall eintretende Verformungen der .Stirnwand lk sich nicht auf das Wellrohr 12 auswirken können·

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Dae in Fig. 2 vergrößert und einseift dargestellte Wellrohr mit gestufter Vellung weist drei Abschnitte I, XI und III auf, in denen die Axialsteifigkeit der Wellen unterschiedlich ausgebildet ist. In fertigungsgllnstiger Weise ist der Werkstoff und die Materialdicke sowie der Innendurchmesser d_± über die ganze Lange des Wellrohres konstant beibehalten· Jedoch ist in den Abschnitten I_t II und III der Außendurchsnesser des Wellrohres d_, djjt d_TIT bzw. die entsprechende Wellenhöhe stufenweise variiert· Desgleichen ist die Wellenlänge 1-, 1» und Ij₁j stufenweise variiert· Der Abschnitt mit der größten Wellenhöhe in der Welle - der Abschnitt III - ist der am wenigsten steife Abschnitt· Bei Deformation wird er sich zunächst mit vorbestimmter Kraft deformieren, bis ddc Wellen einen praktisch nicht mehr deformierbaren Block bilden. Gegen Ende dieser ersten Deformationsphase wird der Bereich II sich deformieren, bis auch dessen Wellen bis auf "Block" zusammengedrückt sind, und schließlich wird der Bereich I zusammengedrückt, bis das gesamte Wellrohr auf Blocklänge deformiert ist.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Sicherheitslenkung ist derart, daß bei einem Aufprall des Fahrers auf das Lenkhandrad 1 zuerst der Verformungsweg des eich daran anschließenden Pralltopfes 2 verbraucht wird. Falls dadurch nicht genügend Aufprallenergie absorbiert ist, wird danach die Verbindung 9, Io des Mantelrohres 7 mit dem fahrzeugfernsten Teil 11 gelöst und die Lenkspindel 3 wird zusammen mit dem Mantelrohr 7 in Richtung vom Fahrer veg verschoben. Da-

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bei läuft die nit den Mantelrohr 7 fest verbunden« Lasche 8 auf das Ende des Wellrohres 12 auf und drückt dieses zusammen, wobei das Mantelrohr 7 als Führung gegen ein seitliches Ausweichen des Mantelrohres 12 wähnend des Verformungsvorgangs dient. Durch den im Konstruktionszustand vorgesehenen Abstand 15 zwischen der Lasche und dem oberen Ende des Wellrohres 12 wird erreicht, daß erst die zum Lösen der Verbindung der Lasche 8 mit dem fahrzeugfesten Teil 11 erforderliche Kraft aufgebracht werden kann, ohne daß gleichzeitig schon die Verformung des Wellrohres 12 einsetzt, was zu einer unerwünschten Kraftspitze geführt hatte.

Der Aufprall des Körpers des Fahrers auf das Lenkrad im KoIlisionsfall kann dadurch herabgemildert werden, daß zunächst die zur Beschleunigung der Lenksäulenmassen erforderlichen Kräfte weitgehend alleine das Auffangen des Körpers und somit die Aufprallhärte bestimmen und die Energieabaorption durch Deformationeglieder zunächst nur tuüiJig, und zwar im Maße des Nachlassens der Beschleunigungskräfte einsetzen. Hierdurch kann die Kraftspitze am Beginn des Aufschlages des Körpers auch unter verschärften Unfallbedingungen auf erträgliches oder zulässiges Maß abgebaut und die anschließende Zeit unter Aufrechterhaltung dieser Rückhalte- oder Auffangkraft in gleicher Höhe zur raschen und wirksamen Energieabsorption herangezogen werden. Die Fläche unter unter dem Kraft/ Weg-Diagramm, das heißt das Ausmaß der Energieabsorption ist maximal groß.

Claims (2)

1. Ansprüche

   1* SicherheitslenksHule für Personenkraftwagen mit einer axial zusamuendrUckbaren Lenkwelle und einem die Lenkwelle umgebenden einerseits an einem karosseriefesten Punkt axial abgestützten und andererseits von einem mit dem axialbeweglichen Teil der Lenkwelle verbundenen Anlageteil axial beaufschlagbaren stoßabsorbierenden ein Wellrohr enthaltenden Deformationsglied, welches auf unterschiedlichen Axialabschnitten unterschiedliche Werte der Axialsteifigkeit aufweist« dadurch gekennzeichnet , daß die unterschiedlichen Steifigkeitswerte in an sich bekannter Weise am Wellrohr (12) selber vorgesehen sind.
2. 2. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß die Steifigkeitswerte über die Länge des Wellrohres (12) stufenweise (I, II, III) geändert sind.

   Lenksäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Wandstärke und die Materialeigenschaft über die Länge des Wellrohres (12) - wie an sich bekannt - unverändert ist, daß aber die Wellentiefe bzw. -höhe (dj - d., dj^ - d., djjj " ^i^ und/oder die Wellenlänge (Iy,¹TT ^¹TTt) über der Länge des Wellrohres (12) geändert sind.

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