DE2604214A1

DE2604214A1 - Sicherheitslenkung fuer kraftfahrzeuge, insbesondere fuer personenkraftwagen

Info

Publication number: DE2604214A1
Application number: DE19762604214
Authority: DE
Inventors: Walter Ing Grad Egartner; Siegfried Ing Gra Pfaffelmoser
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1976-02-04
Filing date: 1976-02-04
Publication date: 1977-08-11
Also published as: DE2604214C3; DE2604214B2; IT1086202B; GB1567263A; FR2340235B1; FR2340235A1

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 2^T 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

260A2H BAYERISCHE MOTOREN WSRKS AKTIENGESELLSCHAFT, München 40 27. Januar 1976 Patentansprüche:

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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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, 2^f) 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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