DE2265210A1

DE2265210A1 - Haltevorrichtung zur oberen abstuetzung von lenksaeulen in kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2265210A1
Application number: DE19722265210
Authority: DE
Inventors: Hisahal Mineda; Genyo Murase; Yozo Yamaguchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1971-05-25
Filing date: 1972-05-24
Publication date: 1976-10-14
Also published as: DE2264507A1; DE2225128B2; US3822608A; DE2265210C3; DE2264507C3; DE2265210B2; DE2264507B2; DE2265209B2; DE2265209A1; DE2225128A1; DE2265209C3; DE2225128C3

Description

Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha, 1, Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi-ken (Japan)

Haltevorrichtung zur oberen Abstützung von Lenksäulen in Kraftfahrzeugen

Teil-Anmeldung aus P 22 25 128.1-21

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zur oberen Abstützung von Lenksäulen in Kraftfahrzeugen, insbesondere zur oberen Abstützung einer steilgestellten Lenksäule in Kraftfahrzeugen der Frontlenkerbauart, an einem festen Fahrzeugteil, insbesondere unterhalb des Instrumentenbretts, im Winkel zur Mittelachse der Lenksäule angeordnet ist und durch die einer infolge eines Stossaufpralls auf die Lenksäule erfolgenden Ausschwenkbewegung der Lenksäule in Frontrichtung ein Widerstandfentgegensetzbar ist.

Es ist bekannt (GB-PS 737 959) _s eine mit einem Gelenk verbundene Lenksäule liber eine zur Mittelachse der Lenksäule hin geneigt angeordnete Stütze zur oberen Halterung der Lenksäule an einem festen Fahrzeugteil eines Kraftfahrzeugs abzustützen. Die Stütze besteht aus einer Stange, die mit einem Ende an der Lenksäule angelenkt ist und deren gegenüberliegender Endabschnitt in einem Zylinder mit Spiralfeder als Stossauffangglied verschiebbar angeordnet ist. Um einem Verschieben der Stange im Zylinder schon bei geringen, unterhalb eines vorge-

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gebenen Wertes liegenden Erschütterungen entgegenzuwirken, sind senkrecht zur Längsachse der Stange angeordnete gegen die Stange bzw. .EinWölbungen in der Stange andriickbare Kugeln vorgesehen. Abgesehen davon, dass bei nicht in Richtung der von der Lenksäule und Stange gebildeten Ebene angreifenden Kräfte»! eine geführte Ausschwenkbewegung der Lenksäule problematisch ist, sind Vorkehrungen, die ein Rückfedern der ausgeschwenkten Lenksäule verhindern, nicht vorgesehen, so dass die Gefahr von Verletzungen des Fahrers insoweit nicht ausgeschlossen ist.

Auch ist eine steilgestellte Lenksäule für Kraftfahrzeuge der Frontlenkerbauart bekannt (DT-OS 1 655 597), die schwenkbar am Lenkgetriebe angeordnet ist und durch eine mit Sollknickstellen versehene Strebe als obere Halterung an der Frontwand des Kraftfahrzeugs abgestützt ist und zusätzlich über einen an der Strebe angeordneten Bock unterhalb der Schalttafel gehalten ist. Die Sollknickstellen sind so gestaltet, dass sie den normalen Betriebsbedingungen standhalten, bei starker in Fahrtrichtung gerichteter Kraft bei Unfällen einknicken und eine Schwenkbeweguhg der Lenksäule nach vorwärts ermöglichen. Um ein Rückfedern der nach vorn bewegten Lenksäule zu verhindern, sind mechanische, an der eingeknickten Strebe einrastende Sperrmittel vorgesehen. Nachteilig ist hierbei vor allem, dass diese obere Lenksäulenabstützung überaus kompliziert und aufwendig ist.

Weiter ist es bekannt (DT-OS 2 027 828), zur oberen Halterung einer schwenkbar angelenkten Lenksäule in Kraftfahrzeugen ein etwa in Richtung der Lenksäule angeordnetes U-Profil-Tragteil mit Gebieten verminderten Widerstands gegen Biegung an der Lenksäule und an der Spritzwand des Kraftfahrzeugs befestigt sowie einen etwa senkrecht zur Mittelachse der Lenksäule angeordneten faltbaren Arm, der die Lenksäule mit dem Armaturenbrett verbindet, vorzusehen. Von Nachteil ist hierbei vor allem, dass im Falle eines Strossaufpralls auf die Lenksäule eine geführte Ausschwenkung der Lenksäule bei gesteuerter, stabiler Energieabsorption nicht darstellbar ist.

Danach zielt die Erfindung O9v>iuf ab, die bekannten Nachteile auszuräumen und eineLenksäulet:-Stütze zur oberen Halterung einer

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schwenkbar angeordneten Lenksäule zu schaffen, die im Aufbau, Einbau und in der Herstellung einfach und kostensparend ist und die bei einem Stossaufprall auf die Lenksäule eine gezielte, nicht rückfedernde Ausschwenkung der Lenksäule aus der Grundstellung in Pro nt richtung bei stabiler, vorgebbarer Energi)Labsorption gewährleistet.

Dies wird dadurch erreicht, dass die Haltevorrichtung eine mit dem festen Fahrzeugteil gekoppelte Stütze und ein in etwa wellenförmig gestaltetes Teil aufweist und dass das in etwa wellenförmig gestaltete Teil zur Energieabsorption durch plastische Verformung durch einⁿan der Stütze angeordneten Verformungsstab

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in Front richtung ausdehnbar ist und dassTdas - m etwa wellenförmig gestaltete Energieabsorptionsteil quer zur Frontrichtung angeordnet mit beiden Enden am Instrumentenbrett befestigt ist und

vorzugsweise

dassTdie Stütze in etwa die Form eine_s gleichschenkligen Dreiecks oder die Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweist und dass die Stütze im Bereich der Dreieckspitze oder an der kurzen Parallelseite des Erapezes mit der Lenksäule und im gegenüberliegenden Bereich in Eandnähe am Instrumentenbrett durch Abschwermittel in Führungsstellen gehalten ist.

Damit ist eine vorbestimmbare, kontrolliert ablaufende Schwenkbewegung der Lenksäule bei einer einen bestimmten festlegbaren Wert überschreitenden Kräfteinwirkung auf die Lenksäule infolge eines Stossaufpralls in Richtung der Kraftfahrzeugfrontseite erreichbar. Denn durch die Fojrm der Stütze und deren Kopplung an vergleichsweise im grossen Abstand voneinander liegenden Stellen an einem festen Fahrzeugteil und der Zurordnung der Kopplungsstellen an der Lenksäule hierzu " wird auch bei nicht exakt in Frontrichtung einwirkender Kraft das Ausschwenken der Lenksäule in der bevorzugten Frontrichtung gerichtet und durch die Ausbildung des plastisch verformbaren Teils auch in zuverlässiger Weise unter gesteuerter Energieabsorption weitergeführt. Damit ist ein stabiler Energieabsorptions-Vorgang gegeben, der durch Vorgabe der Stärke, der Zahl der gekrümmten Bereiche und der Querschnittsform des Stossenergieabsorptionsteils einfach einstellbar ist.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den

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Unteranspriichen angegeben.

Anhand der anliegenden Zeichnungen wird ein bevorzugtes AusfUhrungsbeispiel nach der Erfindung näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 eine schwenkbar angeordnete Lenksäule mit einer Haltevorrichtung zur oberen Abstützung,

Fig. 2 einen Ausschnitt der teilweise geschnittenen Draufsicht der Haltevorrichtung der Lenksäule,

Fig. 3A einen Schnitt längs der Linie D-D der Fi "g. 2,

Fig. 3B einen Ausschnitt der Ansicht in Richtung des Pfeils E der Fig. 3A,

im vergrössertem Masstab
Fig. 4A (einen Teilschnitt nach der Linie B-B der Fig. 2 und

im vergrössertem Masstab
Fig. 4-B (eine Abwandlung der Fig. 4A.

Fig. 1 zeigt eine Lenksäule 10, die ein Lenkrohr 12 und eine im Lenkrohr 12 drehbar angeordnete Lenkwelle 11 aufweist. Die Lenkwelle 11 ist über eine elastische Kupplung 13 an einem Lenkgetriebe 14 angeschlossen. Eine nachgiebige Abdeckplatte 17 deckt dabei den Durchtritt der Lenksäule 10 durch ein Brandschott 18 ab. Die Lenkwelle 11 trägt am oberen Ende eine Lenkrad 16 und darunter angeordnet eine Lenkrohrabdeckung 15· Die Lenksäule 10 ist durch eine zur Energieabsorption geeignete Haltevorrichtung S am Instrumentenbrett 80, einem festen Teil eines Kraftfahrzeugs, abgestützt. Die Grundstellung der Lenksäule 10 ist in ausgezogenen Linien dargestellt, wogegen in strichpunktierten Linien die nach einem Stossaufprall und nach Energieabsorption durch die Haltevorrichtung S nach vor ausgeschwenkte Lenksäule 10 dargestellt ist. Die zur Energieabsorption geeignete Haltevorrichtung S weist als Basisteil eine Lenksäulen-Stütze zur oberen Halterung der Lenksäule 10 am Instrumentenbrett 80 auf.

Die zur Energieabsorption geeignete Haltevorrichtung S weist gemäss Fig. 2 bis 4 eine Stütze 50 mit an den äusseren Seiten

sowie an dem der Lenksäule 10 zugekehrten hinteren Bereich nach unten abgebogene Aussteifungsflanken 51 auf, welche die Lenksäule 10 im wesentlichen unter einem rechten Winkel am In-

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strumentenbrett 80 abstützen, sowie ein an der Stütze angeordneter Verformungsstab 52 sowie das mit dem Verformungsstab 52 zusammenwirkende Stossenergieabsorptionsteil 53. Das Stossenergieabsorptionsteil 53 wirkt in der Weise, dass eine auf die Lenksäule 10 einwirkende, nach vorwärts gerichtete Stossbelastung in einem vorbestimmten Masse absorbiert wird, indem das Stossenergieabsorptionsteil 53 durch den Verformungsstab 52 in Frontrichtung ausgedehnt und ausgestreckt wird, sobald die Stütze 50 durch eine Kraft von ihrer Befestigung am Instrumentenbrett 80 freikommt und nach vorne bewegt wird. Der vordere Bereich der Stütze 50 ist über eine abscherbare Verbindung am Instrumentenbrett 80 gekoppelt und am hinteren Bereich im wesentlichen unter einem rechten Winkel mit der Lenksäule 10 verbunden.

Die abscherbare Verbindung der Stütze 50 am Instrumentenbrett ist in den Fig. 4A und 4-B veranschaulicht. Die Führungsteile von denen in den Fig. 4A und 4-B jeweils nur eines dargestellt ist, weisen Ausnehmungen 23a auf, in welche die vorderen Seitenkanten 50a der Stütze 50 eingeordnet sind. Durch Ausfüllen des Zwischenraums zwischen den Seitenkanten 50a der Stütze 50 und den Begrenzungen der Ausnehmungen 23a der Führungsteile 23 mit Kunstharz, beispielsweise Epoxyharz, wird eine abscherbare Verbindung 24, beispielsweise durch ein Paar von Scherstiften gemäss Fig. 4B geschaffen, so dass die Stütze 50 bei einer einen bestimmten Wert überschreitenden Stossbeiastung in den Führungsteilen 23 gelöst und nach vorn verschiebbar ist. Die Führungsteile 23 weisen je einen Durchlass 23b auf, in welchen eine Schraube 34 unter Zwischenlage einer Federrings 35 durchgesteckt und in einer auf der Oberseite des unteren Teils des Instrumentenbretts 80 angeschweissöe Mutter 36 eingeschraubt wird. Auf diese Weise ist die Stütze 50 lösbar mit dem Instrumentenbrett 80 gekoppelt.

Wie in den Fig. 2, 3A und 3B gezeigt, ist die Stütze 50 am rechten hinteren Bereich durch eine die Lenksäule 10 bzw. das Lenkrohr 12 umfassende Klemmschelle 27 unter Zwischenschaltung eines zylindrischen Distanzstu^fces 25 aui; elastischem Material, etwa Gummi oder Kunstharz, mit .1er- Lenksäule 10 verbundene Die Klemmschelle 2? ist an der Aussueifangsflanke ~ή lej? t^ütze 5& mifc-

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tels einer Schraubenverbindung, bestehend aus Schraube 28a, Federring 29 und Mutter 28b, die an der Innenseite der Aussteifungsflanke 51 angeschweisst ist, befestigt. Auf diese Weise ist die Lenksäule 10 fest in der Grundstellung gehalten. An der Unterseite der Stütze 50 sind zwei Stützglieder 55 angeordnet, welche von einer Durchsteckschraube 56, die durch einen Federring 58 gesichert in einer Mutter 57 eingeschraubt ist, durchsetzt sind. Der Verformungsstab 52 ist an einem Ende um die Schraube 56 schwenkbar angeordnet und mit dem anderen Ende in einer Auswölbung 53a im quer zur Vorderseite der Stütze 50 verlaufenden Stossenergieabsorptionsteils 53 eingeordnet. Das Stossenergieabsorptionsteil 53 ist fest mit seinen beiden Enden über die Führungsteile 23 am Instrumentenbrett 80 befestigt. Der von der Schraube 56 durchsetzte Durchlass 52a des Verformungsstabs 52 ist von sphärisch gekrümmten Wänden begrenzt, so dass der Verformungsstab 52 im Zusammenwirken mit der Schraube 56 in Vertikal- und Horizontal-Richtungen schwenkbar ist.

Das Energieabsorptionsteil 53 ist ein gepresstes Stahlteil von im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und mit vorwärts und rückwärts gekrümmten Abschnitten. Die Verbindung des Stossenergieabsorptionsteils 53 an der Unterseite des Instrumentenbretts 80 ist hier durch eine Schweissverbindung erreicht.

Wird bei einer Fahrzeugkollision vom Fahrer . ein. Stossaufprall auf das Lenkrad ausgeübt und die Kraft über die Lenksäule 10 auf die Stütze 50, welche die Lenksäule 10 in ihrer Grundstellung hält, übertragen, so wird - falls die Kraft einen vorbestimmten Wert überschreitet - die Abscherverbindung 24 zwischen den Seitenkanten 50 und den Ausnehmungen 23a der Führungsteile 23 zerstört. Dadurch wird die Stütze 50 für eine Vorwärtsbewegung relativ zu den Führungsteilen 23 freigegeben. Mit der Vorwärtsbewegung der Stütze 50 und dem an der Stütze 50 angeordneten Verformungsstab 52 wird die Stossenergie vom Stossenergieabsorptionsteil 53 aufgenommen. Dabei wird das Stossenergieabsorptionsteil 5^ durch den Verformungsstab 52 nach vorn in Frontrichtung ausgedehnt und ge strikt. Auf diese Weise wird eine auf das Lenkrad 16 einwirkende Stosskraft aufgefangen und dem Fahrer Sctautζ gebο t eη.

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Der Energieabsorptions-Vorgang ist gut und auf einfache Weise steuerbar und einstellbar durch, geeignete Wahl der Stärke, der Zahl der gekrümmten, wellenförmigen Bereiche und der Querschnittsform des Stossenergieabsorptionsteils 53· Während des Energieabsorptiöns-Vorgangs, der Verformung durch den Verformungsstab 52, kann die Lenksäule in einem gewissen vorgegebenen Bereich in Vorwärtsrichtung ausgelenkt werden, wobei seitliche Bewegungen der Lenksäule 10 verhindert sind.

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Claims

Patentansprüche

1)y Haltevorrichtung zur oberen Abstutzung von Lenksäulen in... kraftfahrzeugen, insbesondere zur oberen Abstützung einer steilgestellten Lenksäule in Kraftfahrzeugen der Frontlenkerbauart, an einem festen Fahrzeugteil, insbesondere unterhalb des Instru-

die

mentenbretts, im Winkel zur Mittelachse der Lenksäule angeordnet ist und durch die einer infolge eines Stossaufpralls auf die Lenksäule erfolgenden Ausschwenkbewegung der Lenksäule in Frontrichtung ein Widerstand entgegensetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (S) eine mit dem festen Fahrzeugteil (80) gekoppelte Stütze (50) und ein in etwa wellenförmig gestaltetes Teil (53) aufweist und dass das in etwa wellenförmig gestaltete Teil (53) zur Energieabsorption durch plastische Verformung durch eißⁿan der Stütze (50) angeordneten Verformungsstab (52) in Frontrichtung ausdehnbar ist.

2) Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in etwa wellenförmig gestaltete Stossenergieabsorptionsteil (53) quer zur Frontrichtung angeordnet mit beiden Enden am Instrumentenbrett (80) befestigt ist.

3) Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze(50) in etwa die Form eines gleichschenkligen Dreiecks oder die Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweist und dass die Stütze (50) im Bereich der Dreieckspitze oder an der kurzen Parallelseite des Trapezes mit der Lenksäule (10) und im gegenüberliegenden Bereich in Handnähe am Instrumentenbrett (80) durch Abschermittel (24-) in Führungsteilen (23) gehalten ist.

4) Haltevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (5o) an den Seiten sowie am der Lenksäule zugekehrten hinteren Bereich nach unten abgebogene Aussteifungsflanken (51) aufweist.

5) Heilvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsstab (52) am hinteren Bereich der Stütze (50) in Richtung der Symmetrieachse angeordnet mit einem Ende ange-

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lenkt ist und mit dem anderen Ende in einer Auswölbung (53) des etwa wellenförmig gestalteten Stossenergxeabsorptxonsteils (53) eingeordnet ist.

6) Haltevorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsstab (52) vom an der Stütze (50) angelenkten Ende zum anderen Ende hin sich verjüngend ausgebildet ist.

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