DE2535812C2

DE2535812C2 - Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2535812C2
Application number: DE2535812A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Industria Napoletana Costruzione Autoveicoli Alfa Romeo Alfasud S.p.A., Neapel
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1974-09-11
Filing date: 1975-08-11
Publication date: 1987-01-15
Also published as: DE2535812A1; US4022495A; FR2284500A1; IT1021290B; FR2284500B1; GB1502647A

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge, wobei die Lenksäule einen beim Auftreten von Stoßbelastungen verformbaren Teil aufweist, und wobei die Lenksäule zwischen dem verformbaren Teil und dem das Lenkrad tragenden Ende mit dem Wagenkasten über eine nachgiebige Halterung verbunden ist, die zwei relativ zueinander verschiebbare Teile aufweist, denen Reibungselemente zugeordnet sind.
Eine Sicherheitslenksäule der genannten Art ist bekannt (US-PS 33 73 965). Bei dieser bekannten Sicherheitslenksäule weist die Halterung einen Tragarm auf, der mittels Bolzen an dem Instrumentenbrett unter Zwischenanordnung von Tellerfedern festgelegt ist. Der Tragarm weist seitlich vorragende Endansätze auf, deren jeder einen an einem Ende offenen Schlitz besitzt, durch welche die Bolzen hindurchgehen. Beim Auftreten einer Stoßkraft entsprechender Größe ergibt sich eine Relativverschiebung zwischen dem Tragarm und der Instrumententafel, und bei dieser Verschiebung gelangen die Bolzen aus den Schlitzen der Endansätze, wonach die Lenksäule nicht mehr mit der Instrumententafel verbunden ist. Bei der bekannten Sicherheitslenksäule erfolgt bei Auftreten einer Stoßbelastung die Aufzehrung von Energie durch Verformung des verformbaren Teiles der Lenksäule und mittels Reibung. Die Energieaufzehrung mittels Reibung erfolgt nur bis zu dem Zeitpunkt, bis zu welchem die Bolzen aus den Schlitzen des Tragarmes ausgetreten sind. Ab diesem Zeitpunkt erfolgt die weitere Aufzehrung von Energie lediglich durch Verformung der Lenksäule in Richtung ihrer Achse. Nachteilig ist es bei der bekannten Ausführung, daß das Ausmaß der Energieaufzehrung begrenzt ist und daß bei auftretenden Stoßbelastungen die Lenksäule nur in Richtung ihrer Achse bewegt wird. Somit kann die Lenksäule aufgrund der Erzeugung von zu großen geneigten oder geradezu senkrecht zur vorgesehenen Nachgebungsrichtung der nachgiebigen Halterung ausgerichteten Kräftekomponenten verklemmt oder gehemmt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitslenksäule der genannten Art derart zu gestalten, daß bei hoher Energieaufzehrung eine Bewegung der Lenksäule nicht nur in Richtung ihrer Achse ermöglicht ist. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der verformbare Teil der Lenksäule eine geknickte Welle ist und daß die relativ zueinander verschiebbaren Teile der nachgiebigen Halterung bei ihrer Verschiebung eine Bewegung der Lenksäule parallel zu sich selbst vorsehen mit sich mit der Verschiebung erhöhender Reibungskraft.
Bei einer Ausführung gemäß der Erfindung wird Stoßenergie teilweise durch Knickverformung der Lenksäule und teilweise durch Reibung aufgezehrt. Hierbei erfolgt die Aufzehrung von Stoßenergie derart, daß die gegen den Fahrer ausgeübte Reaktion nahezu konstant bleibt. Dies ergibt sich daraus, daß die durch Reibung und die durch Verformung aufgezehrten Energiemengen praktisch komplementär sind, wobei in der ersten Phase die durch Verformung aufgezehrte Energiemenge größer ist als die durch Reibung aufgezehrte Energiemenge, während in der zweiten Phase die durch Reibung aufgezehrte Energiemenge größer als die durch Verformung aufgezehrte Energiemenge wird, was inbesondere dadurch erreicht wird, daß mit der Verschiebung der Lenksäule parallel zu sich selbst die Reibung größer wird. Somit werden durch die Erfindung günstigere Sicherheitsverhältnisse für den Fahrer geschaffen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt, der teilweise eine Lenkanordnung eines Kraftfahrzeuges darstellt, die mit der erfindungsgemäßen Sicherheitslenksäule versehen ist, die sich in Normalstellung der Anordnung befindet;
Fig. 2 einen Schnitt ähnlich Fig. 1, wobei jedoch das Verhalten der Sicherheitslenksäule bei einem Unfall und einem etwaigen Aufprall des Fahrerkörpers auf das Lenkrad der Lenkanordnung dargestellt wird;
Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie III-III aus Fig. 1;
Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie IV-IV aus Fig. 3.
Die in den Zeichnungen teilweise dargestellte, erfindungsgemäße Lenkanordnung umfaßt ein Lenkrad 10, das an einer Lenksäule befestigt ist, die aus zwei miteinander durch ein erstes Kardangelenk 13 verbundenen Teilstücken 11, 12 besteht.
Ein zweites Kardangelenk 14 verbindet die Lenksäule mit dem Lenkgehäuse (nicht gezeigt).
Das untere Teilstück 12 ist in kennzeichnender Weise nicht geradlinig, sondern weist eine die Verformung einladende geknickte Welle 15 auf.
Das obere Teilstück 11 ist auf endseitigen Rollenlagern 16innerhalb einer Muffe 17 abgestützt, die mittels einer nachgiebigen Halterung 18 gelagert und am Wagenkasten 19 befestigt ist.
Genauer betrachtet, umfaßt die nachgiebige Halterung 18 zwei Bügel 20, 21 mit im wesentlichen "C" -förmigem Querschnitt (Fig. 3 und 4).
Der obere Bügel 20 ist mit dem Wagenkasten 19 mit Hilfe von nicht gezeigten Mitteln fest verbunden, während der Bügel 21 am Bügel 20 gegenüber diesem axial verschiebbar befestigt ist.
Die Verbindung zwischen den Bügeln 20 und 21 ist mit Hilfe von zwei, im allgemeinen mit 22 und 23 angegebenen, in Fig. 4 vergrößert dargestellten Anschlußsystemen hergestellt.
Das System 22 besteht aus einem Gewindebolzen 24, der durch einen Längsschlitz 25 und eine Bohrung 26 im Bügel 21 bzw. 20 durchgeführt ist. Eine Schraubenmutter 27 verspannt den Gewindebolzen 24 am Bügel 20. Diese Verspannung erfolgt durch den Einsatz zweier Reibungselemente 28 und 29 jeweils zwischen dem Schraubenkopf und dem Bügel 21 bzw. zwischen diesem letzteren und dem Bügel 20.
Das System 23 (Fig. 4) besteht aus einem Gewindebolzen 30, der durch ein am Bügel 21 befestigtes Rohr 31 und durch wie in 33 geflanschte Endbüchsen 32 hindurchgeführt ist, die in jeweiligen Längsschlitzen 34 und 35 in den Flanken des "C" bzw. in den an den Flanken selbst aufgetragenen Gleitebenen eingebracht sind.
Die Befestigung des Systems erfolgt mit Hilfe einer Schraubenmutter 37 und mit dem Einsatz von Reibungselementen 38 und 39 jeweils zwischen Unterlegscheiben 40 und Gleitebenen 36 bzw. zwischen den Flanschen 33 und der Innenfläche der Flanken des "C". Es ist zu bemerken, daß die Ebenen 36 aus verhältnismäßig nachgiebigem Blech bestehen und daß deren Abstand von den Flanken des "C" in Richtung zur Vorderseite des Fahrzeugs zunimmt, so daß ein gewisser Widerstand gegen die Verschiebung des Bügels 21 innerhalb des Bügels 20 erzeugt wird.
In Fig. 3 ist ein Zusammenbaubeispiel zwischen der Lenkanordnung und der nachgiebigen Halterung 18 klar ersichtlich.
Von der Muffe 17 erstrecken sich zwei Endgabeln 41 und 42. Die Gabel 41 ist an einen Bolzen 43 angelenkt, der sich zwischen den Flanken des Bügels 21 erstreckt.
Die Gabel 42 ist hingegen an einem System Schraubenbolzen 44 Schraubenmutter 45, in lageverstellbarer Weise zwischen den Schlitzen 46 in den Flanken des Bügels 21 verspannbar, befestigt. Auf diese Weise ist es möglich, die Höhenstellung des Lenkrades 10 zu regeln.
Die Wirkungsweise der Lenkanordnung mit der oben beschriebenen Sicherheitsvorrichtung ist wie folgt:
Wird bei einem Unfall der Körper des Fahrers gewaltsam gegen das Lenkrad 10 in Richtung des Pfeiles F geworfen, so wird die Aufprallkraft durch die Verformung des Aggregats von der in Fig. 1 gezeigten Stellung in die in Fig. 2 gezeigte Stellung aufgenommen. Aufgrund der an das Lenkrad 10 angewandten Kraft wird der Bügel 21 innerhalb des Bügels 20 verschoben und gleichzeitig wird das untere Teilstück 12 der Lenksäule gemäß dem Knick 15 verformt. Auf diese Weise wird Energie durch die Reibung zwischen den Elementen 28, 29 und den entgegenliegenden Oberflächen des Bügels 21, zwischen den Elementen 38 und den Gleitebenen 36 und zwischen den Elementen 39 und der Innenfläche der Flanken des Bügels 20 zerstreut. Weitere Energie wird zur Verformung der Ebenen 36 zerstreut, die vorzugsweise wie oben beschrieben divergieren. Weitere Energie wird noch zur Biegung des Teilstückes 12 zerstreut.
Es ist hervorzuheben, daß die Eigenheiten der nachgiebigen Halterung 18 und der Lenksäule derart ausgelegt sind, daß bei der Anwendung einer Aufprallkraft an das Lenkrad die nachgiebige Halterung 18 und die Lenksäule in jedem Augenblick Energiemengen aufnehmen, die sich zweckmäßig ergänzen, wodurch das Aggregat sich immerzu sich selber parallel in der Angriffsrichtung der Kraft bewegt, dessen Wert während des Verschiebens der Vorrichtung möglichst konstant bleibt.
Somit ist die Fähigkeit der Vorrichtung zur Aufnahme der Energie auf ein Optimum gebracht und gleichzeitig wird die Bildung von größeren Kraftkomponenten vermieden, die zur Angriffsrichtung der Kraft geneigt oder auch senkrecht gerichtet sind und die das Verklemmen der Sicherheitsvorrichtung hervorrufen können.
Auch wenn eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, liegt es nahe, daß am Gegenstand der Erfindung Varianten und Abänderungen vorgenommen wer -den können, ohne deshalb den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. So könnten beispielsweise die Anschlußsysteme 22, 23 zwischen den Bügeln 20 und 21 auch einen anderen Aufbau aufweisen. Verschiedenartige Ausbildungen können zum Beispiel die Reibungselemente sowie auch die Gleitebenen 36 annehmen, die in Grenzfällen auch fehlen könnten. An ihrer Stelle könnten beispielsweise sich verjüngende Kanäle vorgesehen sein, innerhalb welchen ein Element, zum Beispiel eine Scheibe gleitet, die am Gewindebolzen 30 befestigt ist. Das Vorrücken der Scheibe, die einen Durchmesser haben wird, der gleich der größten Anfangsbreite des sich verjüngenden Kanals ist, wird diesen letzteren mit Energieaufnahme verformen.
Verschieden ausgestaltet könnte auch das die Verformung einleitende Mittel sein, das an der Lenksäule vorgesehen ist.

Claims

1. Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge, wobei die Lenksäule (12) einen beim Auftreten von Stoßbelastungen verformbaren Teil (15) aufweist, und wobei die Lenksäule zwischen dem verformbaren Teil und dem das Lenkrad tragenden Ende mit dem Wagenkasten (19) über eine nachgiebige Halterung (18) verbunden ist, die zwei relativ zueinander verschiebbare Teile (20, 21) aufweist, denen Reibungselemente (28, 29; 38, 39, 36) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Teil der Lenksäule eine geknickte Welle (15) ist und daß die relativ zueinander verschiebbaren Teile (20, 21) der nachgiebigen Halterung (18) bei ihrer Verschiebung eine Bewegung der Lenksäule (11, 12) parallel zu sich selbst vorsehen mit sich mit der Verschiebung erhöhender Reibungskraft.

2. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Halterung (18 ) einen ersten Bügel (20) mit einem im wesentlichen "C"-förmigen Querschnitt, der am Wagenkasten (19) befestigt ist, und einen zweiten Bügel (21) mit einem im wesentlichen "C"-förmigen Querschnitt aufweist, der im ersten Bügel angeordnet ist und die Lenksäule (11, 12) trägt, und daß die beiden Bügel miteinander mit Hilfe von Anschlußmitteln (22, 23) mit Relativbewegungsmöglichkeit und unter Einsatz von Reibungselementen (28, 29) verbunden sind.

3. Sicherheitslenksäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußmittel Gewindebolzen-Schraubenmutter-Systeme (22, 23) mit Möglichkeit einer Relativbewegung gegenüber von Schlitzen (25; 34, 35) in den Bügeln (20, 21) umfassen.

4. Sicherheitslenksäule nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungselemente (28, 29), die an diesen Gewindebolzen-Schraubenmutter-Systemen (22, 23) angebracht sind, auf die Oberflächen der Bügel (20, 21) einwirken.