DE2265210C3

DE2265210C3 - Haltevorrichtung zur oberen Abstützung von Lenksäulen in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2265210C3
Application number: DE2265210A
Authority: DE
Inventors: Hisahal Mineda; Genyo Nagoya Murase; Aichi Toyota; Yozo Yamaguchi
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1971-05-25
Filing date: 1972-05-24
Publication date: 1978-11-23
Also published as: DE2225128C3; DE2265209B2; DE2264507C3; DE2265210A1; DE2265209A1; DE2264507A1; DE2265209C3; DE2225128A1; DE2264507B2; DE2225128B2; DE2265210B2; US3822608A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zur oberen Abstützung von Lenksäulen in Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Es ist bekannt (GB-PS 7 37 959), eine mit einem Gelenk, verbundene Lenksäule über 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 vorgegebenen Wertes liegenden Erschütterungen entgegenzuwirken, sind senkrecht zur Längsachse der Stange angeordnete gegen die Stange bzw. Einwölbungen in der Stange andrückbare Kugeln vorgesehen. Abgesehen davon, daß bei nicht in Richtung der von der Lenksäule und Stange gebildete^ Ebene angreifenden Kräften 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 Fahrersinsoweit nicht ausgeschlossen ist

Auch ist eine steilgestellte Lenksäule für Kraftfahrzeuge der Frontlenkerbauart bekannt (DE-OS 16 55 597), 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 Schwenkbewegung 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 (DE-OS 20 27 828), 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 Stoßaufpralls auf die Lenksäule eine geführte Ausschwenkung der Lenksäule bei gesteuerter, stabiler Energieabsorption nicht darstellbar ist

Danach zielt die Erfindung darauf ab, die bekannten Nachteile auszuräumen und eine Lenksäulen-Stütze zur oberen Halterung einer 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 Frontrichtung bei stabiler, vorgebbarer Energieabsorption gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst. Damit ist eine vorbestimmbare, kontrolliert ablaufende Schwenkbewegung der Lenksäule bei einer einen bestimmten festlegbaren Wert überschreitenden Krafteinwirkung auf die Lenksäule infolge eines Stoßaufpralls in Richtung der Kraftfahrzeugfrontseite erreichbar. Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Durch die Form der Stütze und deren Kopplung an vergleichsweise im großen Abstand voneinander liegenden Stellen an einem festen Fahrzeugteil! und der Zuordnung der Kopplungsstellen an der Lenksäule hierzu wird auch bei nicht exakt in Frontrichtung einwirkender Kraft das Ausschwenken der Lenksäule in der bevorzugten Frontrichlung 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 Stoßenergieabsorptionsteüs einfach einstellbar ist

Anhand der Zeichnung wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung näher erläutert Es zeigt schematisch

F i g. 1 eine schwenkbar angeordnete Lenksäule mit einer Haltevorrichtung zur oberen Abstützung, M)

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

F i g. 3A einen Schnitt längs der Linie D-D der F i g. 2,

Fi g. 3B einen Ausschnitt der Ansicht in Richtung des Pfeils Eder F ig.3A,

Fig.4A im vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt nach der Linie ß-Sder F i g. 2 und

F i g. 4B im vergrößertem Maßstab eine Abwandlung derFig.4A.

F i g. 1 zeigt eine Lenksäule 10, die ein Mantelrohr 12 M und eine darin 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 Lenkweile 11 trägt am oberen Ende ein Lenkrad 16 und darunter angeordnet eine Mantelrohrabdeckung 15. Die Lenksäule 10 ist durch eine zur Energiealbsorption 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 Haltevorrich- «ο tung S weist gemäß F i g. 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 unter einem rechten Winkel am Instrumentenbrett 80 abstützen, sowie einen an der Stütze angeordneten Verformungsstab 52 auf sowie den mit dem Verformungsstab 52 zusammenwirkenden, Stoßenet gie absorbierenden Deformationsteil 53. Das Deformationsteil 53 wirkt in der Weise, daß eine auf die Lenksäule 10 einwirkende, nach vorwärts gerichtete Stoßbelastung in einem vorbestimmten Maße absorbiert wird, indem das Deformationsteil 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 vorn bewegt wird. Der vordere Bereich der Stütze 50 ist über eine abscherbare Verbindung am Instrumentenbrett 80 gekoppelt und am hinteren Bereich unter einem rechten Winkel mit der Lenksäule 10 verbunden. w>

Die abscherbare Verbindung der Stütze 50 am Instrumentenbrett 80 ist in den Fig.4A und 4B veranschaulicht. Die Führungsteile 23, von denen in den F i g. 4A und 4B jeweils nur eines dargestellt ist, weisen Ausnehmungen 23a auf, in welche die vorderen M 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 5ebei einer einen bestimmten Wert überschreitenden Stoßbelastung in den Führungsteilen 23 gelöst und nach vorn verschiebbar ist. Die Führungsteile 23 weisen je einen Durchlaß 236 auf, in welchen eine Schraube 34 unter Zwischenlage eines FederringsOS durchgesteckt und in einer auf der Oberseite des unteren Teils des Instrumentenbretts 80 angeschweißte Mutter 36 eingeschraubt wird. Auf diese Weise ist die Stütze 50 lösbar mit dem Instrumentenbrett 80 gekoppelt

Wie in den F i g. 2,3A und 3B gezeigt, ist die Stütze 50 am rächten hinteren Bereich durch eine die Lenksäule 10 bzw. das Mantelrohr 12 umfassende Klemmschelle 27 unter Zwischenschaltung eines zylindrischen Distanz-Stückes 26 aus elastischem Material, etwa Gummi oder Kunstharz, mit der Lenksäule 10 verbunden. Die Klemmschelle 27 ist an der Aussteifungsflanke 51 der Stütze 50 mittels einer Schraubenverbindung, bestehend aus Schraube 28a, Federring 29 und Mutler 28i>, die an der Innenseite der Aussteifungsfianke 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 Schraube 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 Vorderseile der Stütze 50 verlaufenden Deformationsteils 53 eingeordnet. Das Deformationsteil 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 Deformationsteil 53 ist ein gepreßtes Stahlteil von im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und mit vorwärts und rückwärts gekrümmten Abschnitten. Die Verbindung des Deformationsteils 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 Verbindung 24 zwischen den Seitenkanten 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 Deformationsteil 53 aufgenommen. Dabei wird das Deformationsteil 53 durch den Verformungsstab 52 nach vorn in Frontrichtung ausgedehnt und gestreckt. Auf diese Weise wird eine auf das Lenkrad 16 einwirkende Stoßkraft aufgefangen und dem Fahrer Schutz, geboten

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

Deformationsteils 53. Während des Energieabsorptions-Vorgangs kann die Lenksäule in einem gewissen vorgegebenen Bereich in Vorwärtsrichtung ausgelenkt werden, wobei seitliche Bewegungen der Lenksäule 10 verhindert sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Haltevorrichtung zur oberen Abstützung von Lenksäulen in Kraftfahrzeugen, insbesondere zur s oberen Abstützung einer steilgestellten Lenksäule in Kraftfahrzeugen der Frontlenkerbauart, an einem festen Fahrzeugteil, insbesondere unterhalb des Instrumentenbretts, die im Winkel zur Mittelachse der Lenksäule angeordnet ist und durch die einer infolge eines Stoßaufpralls auf die Lenksäule erfolgenden Ausschwenkbewegung der Lenksäule in FiTontrichtung ein Widerstand entgegensetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (S) eine mit dem festen Fahrzeugteil '⁵ (Instrumentenbrett 80) entkoppelbare Stütze (50) und ein in etwa wellenförmig gestaltetes Defcrmationsteil (53) aufweist und daß das Deformationsteil (53); zur Energieabsorption durch plastische Verformung durch einen an der Stütze (50) angeordneten Verformungsstab (52) in Frontrichtung ausdehnbar ist
2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deformationsteil (53) quer zur Frontrichtung angeordnet mit beiden Enden am Instrumentenbrett^) befestigt ist
3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (50) in etwa V-Form oder die Form eines gleichschenkligen Trapezes aufweist und daß die Stütze (50) im Bereich ^o der V-Spitze oder an der kurzen Parallelseite des Trapezes mit der Lenksäule (10) und im gegenüberliegenden Bereich in Randnähe am Instrumentenbrett (80) durch eine abscherbare Verbindung (24) in Führungsteilen (25) gehalten ist
4. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (50) an den Seiten sowie am der Lenksäule zugekehrten hinteren Bereich nach unten abgebogene Aussteifungsflanken (51) aufweist.
5. Haltevorrichtung 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 angelenkt ist und mit dem anderen Ende in einer Auswölbung (53a) des Deformationsteils (53) eingeordnet ist.
6. Haltevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungsstab (52) vom an der Stütze (50) angelenkten Ende zum anderen ^M Ende hin sich verjüngend ausgebildet ist.