DE2150061B2

DE2150061B2 - Aus Blech bestehendes, piatisch verformbares Deformationsglied für Sicherheitslenkungen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2150061B2
Application number: DE2150061A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 6090 Ruesselsheim Rohrbach
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 1971-10-07
Filing date: 1971-10-07
Publication date: 1975-01-02
Also published as: DE2150061C3; GB1334320A; DE2150061A1; US3771379A; FR2155517A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aus Blech bestehendes, plastisch verformbares Deformationsglied für Sicherheitslenkungen von Kraftfahrzeugen, das konzentrisch zur Lenkwelle angeordnet ist

Bei einem frontalen Zusammenstoß eines Fahreeuges mit einem anderen Fahrzeug oder sonstigem Hindernis werden die Fahrzeuginsassen bekanntlich infolge der Massenträgheit, bezogen auf das stark verzögerte bzw. gewaltsam zun< Stillstand gebrachte Fahrzeug nach vorn geschleudert. Für den Fahrer bedeutet dies einen Aufprall auf das Lenkrad, der zu erheblichen und sogar lebensgefährlichen Verletzungen führen kann.

Es wurden deshalb Sicherheitslenküngen mit plastisch verformbaren Deformationsgliedern entwickelt, die es ermöglichen, die auf den Körper des auf das Lenkrad aufschlagenden Fahrers wirkenden Verzögerungsspitzenwerte in einem solchen Maße abzubauen, daß die Verletzuhgsgefahr herabgesetzt wird bzw. keine lebensgefährlichen Verletzungen auftreten.

Durch die kontrollierte Umwandlung der Bewegungsenergie in Verformungsarbeit, d* h. durch die volle Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Verformungsweges bei miglichst gleichbleibend hohen, jedoch for den Menschen ^tragbaren Verzögerungswerten kann die Wirkung äes Aufpralls auf den menschüchen Körper in vielen Fällen in einem iQr dap. Oberleben entscheidendem Maße verringert verdea

Derartige ernergieabsorbierende Vorrichtungen an Lenksäulen von Kraftfahrzeugen sind in mannigfachen Ausführungen bekannt Es seien diesbezüglich bei-

spielsweise die deutschen Offenlegungsschriften

1 630265,1 630266, I 630327,! 630825, 1 68001t, die deutsche Pateidschriit 1 298 010 und die deutsche Ge-

• braüd&smusterschrift 7 l03 666 genannt Dabei handelt es sidb zumeist um topfförraige Deformationsglieder.

die sich entweder durch relativ aufwendigen Aufbau und Anordnung (GS 1 630 265,1 630 266.1 630 327 und 1 680011) oder durch ungenügende Wirksamkeit auszeichnen, da sie in der Regel so angeordnet sind, daß die Energieumwandlung nur längs der Lenksäulenachse möglich ist

Auch das in der Sicherheitslenkung gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 277 685 zwischen Spritzwand und Instrumentenbrett eingeschaltete, einen Teil des Mantelrohres der Lenksäule bildende Gitterrohr ist ein vergleichsweise aufwendiges Konstruktionselement, das speziell für hohe Energieaufnahme bei der nur möglichen Verformung in Richtung der Lenksäulenachse bestimmt ist
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitslenkung der eingangs genannten Art zu schaffen unter Verwendung eines universell verwendbaren Deformationsgliedes, das den Kräfteverhältnissen, insbesondere der Kraftrichtung beim Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad in optimaler Weise gerecht wird. Ferner soll das Deformationsglied einfach im Aufbau und — als Folge davon — unter nur geringem Kostenaufwand hersteilbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Deformationsglied aus einem in an sich bekannter Weise schraubenförmig gewickelten Flachband, vorzugsweise aus Stahlblech, besteht und daß die Windungen des Rachbandes durch mehrere über den Umfang desselben verteilte, in axialer Richtung angeordnete Stege miteinander verbunden sind, die im Bereich zwischen den einzelnen Windungen des Flachbandes mit in Umfangsrichtung des Deformationsgliedes angeordneten Sicken versehen sind.

Durch die deutsche Patentschrift I 298 010 ist zwar ein Deformationsglied an sich bekannt, das aus schrau-

so benförmig gewundenem Flachband besteht Es handelt sich jedoch dabei um insgesamt vier Flachbänder, die schraubenförmig mit gleicher Steigung und entgegengesetzem Steigungssinn gewickelt und an ihren Kreuzungsstellen miteinander verbunden sind, wobei die

SS Bänder gleichen Steigungssinnes um 180° gegeneinander versetzt sind. Der Aufbau dieses bekannten Deformationsgliedes ist also vergleichsweise kompliziert gegenüber der erfindungsgemäßen Konstruktion, die nur ein einziges gewundenes Flachband benötigt. Der Vorteil der Verwendung eines einzigen Flachbandes besteht überdies darin, daß sich im unteren Bereich des Deformationsgliedes die Windungen zu einem bestimmten Betrag ineinanderschieben können, was insofern günstig ist, als entsprechend der größeren Veffor-

6s mung ein größerer Betrag der Bewegungsenergie des nach vorn geschleuderten Fahrers absorbiert wird.

Dadurch, daß die Stege aus Flachstahlmaterial bestehen und mit den Windungen des Flachbandes punkt-

verschweißt siiid, ist im Falle, daß die Vorrichtung das Lenkmoment in vollem Umfange übertragea muß, die notwendige Verdrebsteifigkeit zu erzeugea Za diesem Zwecke genSgt es, wenn vier Stege über den Umfang des Flachbandes gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die in die Stege des Deformationsgliedes eingeprägten Sicken radial nach außen gerichtet sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei einer Verformung des Deformationsgliedes der maximal mögnc&e Verformungsweg des schraubenförmig gewickelten Stahlflachbandes durch dazwischen eingeklemmte Sicken nicht beeinträchtigt wird.

Das Deformationsglied kann in bekannter Weise einen Teil eines die Lenkspindel umgebenden Mantelrohres bilden. Hierbei wären alle Parameter, wie Steigung, Stärke, Länge und Durchmesser, darauf abzustellen, daß die geforderten Energieabsorptionswerte erreicht werden.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, sowie der nachstehenden Beschreibung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 den vorderen Teil eines Personenkraftfahrzeugs mit in Seitenansicht dargestellter Sicherheitslenkung.

F i g. 2 einen Längsschnitt eines zwischen Lenkradspeichen und -nabe angeordneten Deformationsgliedes nach Fig. 1,

F i g. 3 das Deformationsglied nach F i g. 1 und 2 als Einzelteil und

F i g. 4 in Seitenansicht (entsprechend F i g. 1) einen Ausschnitt einer Kraftfahrzeug-Lenksäule, wobei das die Lenkspindel umschließende Mantelrohr als Deformationsglied ausgebildet ist

In F i g. 1 sind durch strichpunktierte Linien angedeutet eine Fronthaube 10, ein Dach 11. eine Windschutzscheibe 12 und eine Vordertür 13 mit Seitenfenster 14 einer Personenwagenkarosserie sowie eine einen Motorraum 15 von einem Fahrgastraum 16 trennende Stirnwand 17. Ferner ist aus F i g. 1 die als ganzes mit 18 bezeichnete Sicherheitslenkung des Fahrzeugs erkennbar, die mit zwei Lagerstellen 19 und 20 an der Stirnwand 17 befestigt ist An der oberen Lagerstelle 19 angreifende Befestigungselemente 21, 22, 23 gewährleisten eine Aufnahme der wesentlichen, im Normalbetrieb auf die Lenkung ausgeübten Kräfte. An der unteren Lagerstelle 20 tritt die Lenkung durch die Stirnwand 17 hindurch.

Die Lenkung besteht im wesentlichen aus einer Lenkspindel 24, 25, die im oberen Bereich von einem 5» Mantelrohr 26 umgeben ist, einem Lenkgetriebe 27 und einem Lenkrad 28. Die Lenkspindel setzt sich aus zwei Teilen 24, 25 zusammen, wobei der obere Lenkspinde!- teil 25 teleskopierbar ist und durch ein Kardangelenk 29 unterhalb der Lagerstelle 20 drehfest mil dem unteren Lenkspindelteil 24 verbunden ist. Das Kardangelenk erlaubt aber ein widerstandsloses Abwinkein der beiden Lenkspindelteile 24 und 25 gegeneinander und dient damit der Sicherheit des Fahrers. Das Lenkgetriebe 27 ist durch einen Schraubenbolzen 30 an einer Vorderachse 31 des Fahrzeugs befestigt

Wie insbesondere aus Fig.2 ersichtlich, gehen

Lenkradspeichen 32 in ein Defoimationsglied 33 über, das im einzelnen aus einem schraubenförmig gewickelten, aus Stahl bestehenden Flachband 34 und vier gleichmäßig über den Umfang des Flachbandes 34 verteilten, axial ausgerichteten Stegen 35 besteht (vgl. auch F i g. 3). Die Stege 35 sind mit den Windungen des Flachbandes 34 punktverschweißt und dienen der Übertragung des Lenkmoments auf die Lenkspindel. Zu diesem Zweck mündet das Deformationsglied an seinem unteren Ende in eine Lenkradnabe 36 (F i g. 2), in der das obere Ende des Lenkspindeltcils 25 mittels Verzahnung 37 und Schraubenbolzen 38 fixiert isi. Das Deformationsglied 33 ist somit axial zwischen die Lenkradspeichen 32 und die Lenkradnabe 36 eingesetzt

Trifft nun im Falle eines Zusammenstoßes des Fahrzeugs mit einem Hindernis der Körper des Fahrers auf den unteren Lenkradkranz auf (Pfeil P), so erlaubt das Deformationsglied 33 unter teilweiser Absorption der AufpraHenergie ein schnelles Abknicken des Lenkrades entsprechend der Neigung des Oberkörpers des auf das Lenkrad aufschlagenden Fahrers. Wie insbesondere aus F i g. 2 und 3 hervorgeht weisen die Stege 35 im Bereich zwischen den einzelnen Windungen des Flachbandes 34 konvex nach außen gestülpte Sicken 39 auf, die ein Zusammendrücken und Auseinanderziehen der Stege 35. wie es beim Kippen des Lenkrades 28 auftritt, erleichtern. Das Flachband 34 hat beispielsweise einen Querschnitt von 10 χ 2 mm. Die verhältnismäßig geringe Stärke des Rachbandes 3*1 von 2 mm ermöglicht vorteilhaft ein teilweises Ineinanderschieben der Windungen im unteren Bereich. Der dadurch bedingte größere Verformungsweg und -grad wirkt sich günstig hinsichtlich der Absorption von AufpraHenergie des Fahrers aus.

Sobald eine volle Auflage des Brustkorbes des nach vorne geschleuderten Fahrers auf der Ebene des Lenkrades erreicht ist kann der größere, noch verbleibende Rest der Aufprallenergie durch ein weiteres, in der Lenksäule angeordnetes Deformationsglied 40 absorbiert werden. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 handelt es sich dabei um ein Gitterrohr bekannter Bauart, welches den energieabsorbierenden Teil des Mantelrohres 26 bildet.

Nach F i g. 4 dagegen ist in ein Mantelrohr 26a statt eines Gitterrohres als energieabsorbierender Teil ein Deformationsgüed 41 eingesetzt das prinzipiell wie das im vorstehenden ausführlich beschriebene Deformationsglied 33 aufgebaut ist und daher an dieser Stelle nicht noch einmal erläutert zu werden braucht Der besseren Anschaulichkeit halber sind in F i g. 4 die dem Deformationsglied 33 nach F i g. 1 bis 3 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen, lediglich ergänzt durch den Buchstaben »a«. gekennzeichnet. Die übrigen Teile der Sicherheitslenkung nach F i g. 4 entsprechen der Ausführung nach Fig. 1. Selbstverständlich sind auch bei dem Deformationsglied 41 die veränderlichen Größen, wie Steigung, Stärke, Länge und Durchmesser, des Flachbandes 34a so aufeinander abzustimmen, daß die geforderten Energieabsorptionswerte erreicht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aus Blech bestehendes, plastisch verformbares Defoemationsglied für Sicherheitslenkungen von Kraftfahrzeugen, das konzentrisch zur Lenkwelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationsglied (33,41) aus einem is an sich bekannter Weise schraubenförmig gewickelten Flachband (34, 34a), vorzugsweise aus Stahlblech, besteht und daß die Windungen des Flachbandes durch mehrere fiher den Umfang desselben verteilte, in axialer Richtung angeordnete Stege g*S, 3Sa) miteinander verbunden sind, die im Bereich zwischen den einzelnen Windungen dis Flachbandes (34,34a^ mit in UmfangsrtebHmg des Beformationsfcliedes (33,41) angeordneten Sicken (39,39a) versehen sind.

2. Deformationsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (35, 35a) aus Rachstahlmaterial bestehen und mit den Windungen des Flachbandes (34,34 s) punktverschweiüt sind.

3. Deformationsglied nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Stege (35,35a) über den Umfang des gewundenen Rachbandes (34,34a) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

4. Deformationsglied nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Stege (35, 35a) des Deformationsgliedes(33, 41) eingeprägten Sicken radial nach außen gerichtet sind.

5. Deformationsglied nach einem oder mehrerea der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationsglied (33) in Richtung der Lenkspindelachse zwischen einer auf der Lenkspindel sitzenden Lenkradnabe (36) und ά·~η zentralen Enden der Lenkradspeichen (32) angeordnet ist

6. Sicherheitslenkung für Kraftfahrzeuge nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß in an sich bekannter Weise das Deformationsglied (41) einen Teil eines die Lenkspindel (25) umgebenden Mantelrohres (26a) bildet.