DE2604214A1 - Sicherheitslenkung fuer kraftfahrzeuge, insbesondere fuer personenkraftwagen - Google Patents
Sicherheitslenkung fuer kraftfahrzeuge, insbesondere fuer personenkraftwagenInfo
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- B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
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Description
BAYERISCiE MOTOREH WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, München 40
27. Januar 1976
Sicherheitslenkung für Kraftfahrzeuge, insbesondere für
Personenkraftwagen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitslenkung für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen,
bei der die Lenkeinrichtung unter Deformation wenigstens eines energieverzehrenden Elementes bei Überschreiten
einer bestimmten auf sie einwirkenden Aufprallkraft etwa in Längsrichtung der Lenkwelle ausweicht.
Es sind Sicherheitslenkungen bekannt, bei denen als Deformationselement
ein gewelltes Zugband aus Flachstahl vorgesehen ist, das senkrecht zur Längsrichtung der Lenkwelle
angeordnet und in seinem mittleren Bereich mit der Lenksäule, an seinen beiden Enden dagegen mit dem Fahrzeugaufbau
verbunden ist. Bei Überschreiten einer bestimmten Aufprallkraft auf das Lenkrad kann die Lenksäule um
einen gewissen Betrag zum Lenkgetriebe hin verschoben werden, wobei gleichzeitig das gewellte Zugband in der
Bandebene weitgehend halbkreisförmig unter Streckung der in das Band eingearbeiteten Wellen verformt wird. Das gewellte
Zugband dieser bekannten Sicherheitslenkung ist verhältnismäßig teuer in der Herstellung. Außerdem ist
der erreichbare Ausweichweg der Lenkeinrichtung nur begrenzt, so daß die von der Lenkeinrichtung auf den Fahrzeuglenker
ausgeübten Reaktionskräfte noch vergleichsweise hoch sind.
Es ist ferner bekannt, die Lenksäule über zwei annähernd parallele, senkrecht zur Lenksäule verlaufende Falten-
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blechstreifen mit dem Fahrzeugaufbau zu verbinden. Durch Verlagerung der Lenksäule aufgrund des Aufpralls des
Fahrzeuglenkers auf das Lenkrad nehmen die beiden Faltenbleche mehr und mehr einen spitzen Winkel zur Lenksäule
ein und längen sich dabei. Nachteilig bei dieser Bauart ist es, daß die beiden als Deformationselemente vorgesehenen
Faltenbleche auch im Normalzustand weitgehend ausschließlich eine Halterungsfunktion ausüben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Normalzustand stabil mit dem Fahrzeugaufbau verbundene Sicherheitslenkung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei einem Aufprall ein großer Ausweichweg der Lenkeinrichtung
gegen die Wirkung eines einfach und kostengünstig herstellbaren Deformationselementes erreicht werden
kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die die Lenkwelle lagernde Lenksäule oder
deren Tragteil mit dem Fahrzeugaufbau bei Quer- oder Torsionsbelastung der Lenksäule fest verbunden, bei Überschreiten
einer gewissen Belastung zum Lenkgetriebe hin jedoch verschiebbar ist, wobei das energieverzehrende
Element ein etwa U-förmig gebogenes Rollblech ist, dessen Schenkel annähernd parallel zur Lenkwelle gerichtet und
am Fahrzeugaufbau bzw. an der Lenksäule befestigt sind.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Lenksäule oder deren Tragteil mit Schrauben am Fahrzeugaufbau
befestigt, die am Fahrzeugaufbau und/oder an der Lenksäule bzw. deren Tragteil vorgesehene offene Schlitze durchsetzen,
derart, daß die Lenksäule sich in Ausweichrichtung vom Fahrzeugaufbau lösen kann.
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Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß das obengenannte Rollblech beispielsweise aus einem einfachen
Stanzteil oder etwa aus einem lediglich abgelängten Flachstahl durch einfaches Umbiegen um etwa 180° hergestellt
werden kann. Bei der Verformung bewegen sich die beiden Schenkel des U-förmigen Rollbleches relativ zueinander
auf einer annähernd parallelen Bahn, wobei in Längsrichtung aufeinanderfolgende Blechbereiche zuerst abgebogen
und dann wieder gestreckt werden. Der Biegewiderstand läßt sich durch weiter unten näher beschriebene Maßnahmen
in sehr einfacher Weise verändern, so daß die Wirkungscharakteristik des Deformationselementes abhängig vom
Ausweichv/eg sehr leicht "gesteuert" werden kann. Das Rollblech benötigt wenig Einbauraum, ermöglicht aber trotzdem
andererseits einen großen Ausweichv/eg. Aus letzterem ergibt sich wiederum, daß die von der Lenkeinrichtung auf
den Fahrzeuglenker nach dem Aufprallen ausgeübte Reaktionskraft vermindert ist. Im Normalzustand ist dagegen die
Lenksäule über deren Tragteil mit dem Fahrzeugaufbau so ausreichend fest verbunden, daß auch größere, auf die
Befestigung ausgeübte Quer- und Torsionskräfte sicher aufgenommen werden, die etwa beim Einsteigen des Fahrzeuglenkers
oder durch Reißen am Lenkrad bei über das
Zündschloß blockierter Lenkung auftreten können. Schließzusätzlich
lieh kann das Rollblech - beispielsweise/zu bereits vorhandenen
Deformationselementen - auch ohne größere grundlegende konstruktive Änderungen bei bereits bestehenden
Lenkeinrichtungen eingebaut v/erden.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung, die Gegenstand von Uhteransprüchen sind, sind im folgenden
anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen die
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Fig. 1 die Befestigung einer im Normalzustand starr mit dem Fahrzeugaufbau verbundenen Lenksäule
mit dem neuen Deformationselement,
Fig. 2 die Befestigung einer Lenksäule, die in ihrer Achsrichtung verstellt werden kann,
Fig. 3 eine Teildraufsicht auf die in Fig. 2 gezeigte Lenksäule,
Fig. 4a und 4b zwei Ausführungsformen eines in der erfindungsgemäßen Sicherheitslenkung verwendbaren
Rollbleches,
Fig. 5 einen Schnitt in der Achse einer das Rollblech mit dem Fahrzeugaufbau verbindenden Befestigungsschraube
,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der neuen Sicherheitslenkung und
Fig. 7 eine Detaildarstellung des in Fig. 6 gezeigten, die Lenksäule mit dem Ρ3ΐΐΓΖ6υυΒμΛΒυ verbindenden
Lenkers.
Die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Lenkeinrichtung einer Sicherheitslenkung weicht unter Deformation eines
energieverzehrenden Elementes bei Überschreiten einer bestimmten,
auf sie einwirkenden Aufprallkraft etwa in Längsrichtung der Lenkwelle 1 aus. Ein flanschartiges
Tragteil 2 der die Lenkwelle 1 lagernden Lenksäule 3 ist mit dem Fahrzeugaufbau 4 bei Quer- oder Torsions-"belastung
der Lenksäule 3 fest, bei Überschreiten einer gewissen Belastung zum (in der Zeichnung nicht darge-
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stellten) Lenkgetriebe hin jedoch verschiebbar verbunden. Das energieverzehrende Element ist ein etwa U-förmig umgebogenes
Rollblech 5, dessen Blechschenkel 6 und 7 annähernd parallel zur Lenkwelle 1 gerichtet und am Fahrzeugaufbau
4 bzw. an der Lenksäule 3 befestigt sind.
Der Tragteil 2 der Lenksäule 3 ist mit Schrauben 8 und Muttern 9 am Fahrzeugaufbau 4 befestigt. Die Schrauben 8 durchsetzen
am Fahrzeugaufbau 4 und am Tragteil 2 vorgesehene offene Schlitze 10 und 10' derart, daß die Lenksäule 3 sich
in Ausweichrichtung A vom Fahrzeugaufbau 4 lösen kann (siehe auch Fig. 3).
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der
neuen Sicherheitslenkung ist das Lenkrad 11 den individuellen Bedürfnissen des Fahrzeuglenkers entsprechend zusammen
mit der Lenksäule 3 in Achsrichtung der Lenkwelle verstellbar. Die Lenksäule 3 kann gegenüber dem von ihr
getrennten Tragteil 2' durch eine Klemmeinrichtung K fixiert werden. Mit dem Fahrzeugaufbau 4 steht die Lenksäule 3
weiterhin über zwei Lenker 12 in Verbindung.
In Fig. 3 ist zu erkennen, daß der Tragteil 2' auf einer
vergleichsweise sehr breiten Basis mit großem Querabstand der Schrauben 8 mit dem Fahrzeugaufbau 4 verbunden ist.
Hierdurch ist eine im Normalzustand besonders gegen Quer- und Torsionskräfte stabile Halterung der Lenksäule 3 gewährleistet.
Bei Überschreiten einer bestimmten auf das Lenkrad 11 und damit auch auf die Lenksäule 3 und den
Tragteil 2! im Falle eines Uhfalls vom Fahrer ausgeübten
Aufprallkraft kann sich der Tragteil 2T gegenüber dem
Fahrzeugaufbau 4 etwa in Richtung zum (nicht dargestellten) Lenkgetriebe hin verschieben. Der Tragteil 21 löst sich
dabei von den gemäß Fig. 3 beiden rechten Schrauben 8, die
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am Fahrzeugaufbau 4 verbleiben, während die linke Schraube 8 zusammen mit dem Tragteil 2· nach links
bewegt wird. Nach Heraustreten der Schrauben 8 aus den einseitig offenen Schlitzen 10, 10' übt allein
das Rollblech 5 noch eine gewisse halternde Funktion für die Lenksäule 3 aus. Bis dahin und im weiteren Verlauf
des Ausweichens des Lenkrades 11 dient das Rollblech 5 jedoch vornehmlich zur Aufnahme und Vernichtung
der vom Fahrer auf das Lenkrad 11 übertragenen Aufprallenergie. Im Verlauf der Verformung verkürzt sich dabei
der nur mit seinem Ende mit dem Fahrzeugaufbau 4 verbundene Schenkel 6 des Rollbleches 5, während sich der
andere Schenkel 7 verlängert.
Die dabei von dem Rollblech 5 erzeugte Reaktionskraft kann abhängig vom Grad des Ausweichens variiert werden,
indem das Rollblech 5 gegen eine Verformung quer zur Schenkelrichtung ein unterschiedliches Biegewiderstandsmoment
aufweist. Hierzu kann in dem Rollblech wenigstens eine zwischen seinen Befestigungsenden verlaufende, entweder
in den Breitenabmessungen oder in der Tiefe variierende Längssicke ausgebildet sein. Gemäß Fig. 4a ist
es aber auch möglich, das Rollblech 5 zwischen seinen Enden unterschiedlich breit zu gestalten und/oder (Fig. 4$
in ihm eine Durchbrechung 13 mit unterschiedlicher V.eite
W vorzusehen. In den Fig. 4a und 4b, die zwei Rollbleche 5, 5' im flachliegenden Zustand zeigen, ist zu erkennen,
daß diese Rollbleche sehr einfache Stanzteile sein können.
Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen ist der Steg des U-förmig gebogenen Rollbleches 5 dem
Lenkrad 11 zugekehrt. Ferner ist die Verbindung des Rollbleches 5 mit dem Fahrzeugaufbau 4 eine Schweißverbindung.
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Wie in Fig. 6 zu erkennen ist, kann der mit dem Tragteil
2' der (nicht dargestellten) Lenksäule verbundene Schenkel 7' des Rollbleches 5" verlängert, zum Fahrzeugaufbau
4 zurückgebogen und mit diesem ebenfalls verbunden sein-. Die Verlängerung 14 ist wie das übrige Rollblech
5" einmal im Normalzustand und zum anderen - in strichpunktierten Linien - im verformten Zustand dargestellt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zweckmäßig in die Schlitze 10, 10' im Tragteil 2, 2' bzw. im Fahrzeugaufbau
4 von den Schrauben 8 durchdrungene Gleitscheiben 15 eingesetzt, die mit radial vorstehenden
Ringbunden 16 die Schlitzränder übergreifen (Fig. 5)· Die vorteilhaft aus Kunststoff bestehenden Gleitscheiben
15 ermöglichen ein Ausweichen des Tragteiles 2, 2' und damit der Lenksäuel 3 bei einem Aufprall des Fahrers
auf das Lenkrad 11 schon nach Überwinden einer verhältnismäßig geringen Losbrechkraft.
In Fig. 6 der Zeichnung ist eine etwa der Bauart nach Fig. 2 entsprechende Sicherheitslenkung mit einer axial
verstellbaren Lenksäule wiedergegeben, die über eine Klemmeinrichtung und zwei Lenker 17 am Fahrzeugaufbau 4
befestigt ist. Vorzugsweise löst sich dabei wenigstens eine der Anlenkungen 18, 19 jedes Lenkers 17 bei Überschreiten
einer bestimmten Zugkraft im Lenker. Auf diese Weise v/ird vermieden, daß der Lenker 17 den Ausweichweg
der Lenksäule dann begrenzt, wenn er in eine annähernd parallel zur Lenkwellenachse gerichtete Stellung gelangt.
Die Lösbarkeit beispielsweise der Anlenkung 19 des Lenkers 17 kann gemäß Fig.. 7 dadurch errreicht werden, daß
ein von der Lagerbohrung 20 des Lenkers 17 zu dessen Ende hin offener Schlitz 21 vorgesehen ist. Nach Erreichen
einer bestimmten Zugkraft im Lenker 17 weitet sich der
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Schlitz 21 auf und gibt den der Lagerbohrung 20 zugeordneten Lagerzapfen 22 frei. Die Lösekraft für
den Lenker 17 läßt sich noch genauer definieren, wenn der Schlitz 21' sich gemäß Fig. 6 von der Lagerbohrung
20' etwa tangential ausgehend zu seinem offenen Ende hin konisch verengt. Dabei kann vorzugsweise zwischen
Lagerzapfen 22 und Lagerbohrung 20' des Lenkers 17 eine
zweckmäßig aus Kunststoff bestehende Buchse 23 mit einem
achsparallelen, den konischen Schlitz 21' ausfüllenden
Aasatz 24 eingesetzt sein. Es wird hierdurch ein besonders "weiches" Lösen des Lenerks 17 von seiner Anlenkung
19 ermöglicht, so daß die Lenksäule während des Ausweichens bei einem Aufprall keine merklich höheren
durch Überwindung der Lösekraft verursachten Reaktionskraftspitzen erzeugt.
Wenn im Vorangegangenen von einem Rollblech die Rede war, so schließt dies trotzdem auch die Verwendung eines
U-förmig gebogenen Profilstahles oder Rundstahles als Deformationselement mit ein.
Patentansprüche;
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Claims (14)
1.. Sicherheitslenkung für Kraftfahrzeuge, insbesondere
v'-'' für Personenkraftwagen, bei der die Lenkeinrichtung
unter Deformation wenigstens eines energieverzehrenden Elementes bei Überschreiten einer bestimmten auf
sie einwirkenden Aufprallkraft etwa in Längsrichtung der Lenkwelle ausweicht, dadurch gekennzeichnet, daß
die die Lenkwelle (1)· lagernde Lenksäule (3) oder deren Tragteil (2, 2') mit dem Fahrzeugaufbau (4) bei Queroder
Torsionsbelastung der Lenksäule (3) fest verbunden, bei Überschreiten einer gewissen Belastung zum Lenkgetriebe
hin jedoch verschiebbar ist, wobei das energieverzehrende Element ein etwa U-förmig gebogenes Rollblech
(5) ist, dessen Schenkel (6, 7) annähernd parallel zur Lenkwelle (1) gerichtet und am Fahrzeugaufbau (4).
bzw. an der Lenksäule (3) befestigt sind.
2. Sicherheitslenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenksäule (3) oder deren Tragteil (2, 21)
mit Schrauben (8) am Fahrzeugaufbau (4) befestigt ist, die am Fahrzeugaufbau (4) und/oder an der Lenksäule (3)
bzw. dem Tragteil (2, 2') vorgesehene offene Schlitze (10, 10') durchsetzen, derart, daß die Lenksäule (3)
sich in Ausweichrichtung (A) vom Fahrzeugaufbau (4) lösen kann.
3. Sicherheitslenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rollblech (5) gegen eine Verformung quer zur Schenkelrichtung ein unterschiedliches Biegewiderstandsmoment
aufweist.
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ORIGINAL INSPECTED
ORIGINAL INSPECTED
4. Sicherheitslenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rollblech (5) wenigstens eine
zwischen seinen Befestigungsenden verlaufende Längssicke ausgebildet ist.
5. Sicherheitslenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rollblech (5, 5') zwischen seinen
Enden unterschiedlich breit ist und/oder in ihm eine Durchbrechung (13) mit unterschiedlicher Weite vorgesehen
ist.
6. Sxcherheitslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg des U-förmig
gebogenen Rollbleches (5) dem Lenkrad (11) zugekehrt ist.
7. Sicherheitslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Rollbleches
(5) mit dem Fahrzeugaufbau (4) eine Schweißverbindung ist.
8. Sicherheitslenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Tragteil (21) der Lenksäule verbundene
Schenkel (71) des Rollbleches (5") verlängert,
zum Fahrzeugaufbau (4) zurückgebogen und mit diesem verbunden ist.
9· Sicherheitslenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Schlitze (10, 10') im Tragteil (2, 2f) bzw. im Fahrzeugaufbau (4) von den
Schrauben (8) durchdrungene Gleitscheiben (15) eingesetzt sind, die mit radial vorstehenden
Ringbunden (16) die Schlitzränder übergreifen (Fig. 5).
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10. Sicherheitslenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitscheiben (15) aus Kunststoff
bestehen.
11. Sicherheitslenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
mit einer axial verstellbaren Lenksäule, die über eine Klemmeinrichtung und einen Pendellenker am Fahrzeugaufbau
befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Anlenkungen (18, 19) jedes Lenkers (17) sich bei
Überschreiten einer bestimmten Zugkraft im Lenker löst.
12. Sicherheitslenkung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer Lagerbohrung (20) des
Lenkers (17) zu dessen Ende hin offener Schlitz (21) vorgesehen ist.
13. Sicherheitslenkung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (21') sich von der Lagerbohrung
(20·) etwa tangential ausgehend zu seinem offenen Ende hin konisch verengt.
14. Sicherheitslenkung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Lagerzapfen (22) und Lagerbohrung
(20·) des Lenkers eine zweckmäßig aus Kunststoff bestehende Buchse (23) mit einem den konischen Schlitz
(21') ausfüllenden Ansatz (24) eingesetzt ist.
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