DE3877247T2 - Befestigungsstruktur einer lenksaeule. - Google Patents
Befestigungsstruktur einer lenksaeule.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung einer Lenksäule und insbesondere eine Befestigungsvorrichtung einer Lenksäule, bei der das Lenksäulenrohr bei der Kollision eines Fahrzeuges von einem Befestigungsbereich eines Chassis getrennt wird und in axialer Richtung der Lenkwelle eingezogen wird.
- Eine Lenksäule für ein Fahrzeug ist in eine obere und eine untere Welle geteilt und so gebaut, daß sie in Richtung der Lenkwelle eingezogen wird, wenn ein Fahrer bei einer Kollision usw. mit seinem Brustkorb usw. auf das Lenkrad auftrifft, wodurch die Aufprallkraft gemindert wird.
- Fig. 1 stellt eine Befestigungsvorrichtung einer herkömmlichen Lenksäule dar. Eine Wellensäule 2 ist in eine untere und eine obere Welle innerhalb eines Rohres 1 unterteilt. Wenn ein Lenkrad 5 in Richtung von Pfeil A gedrückt wird, drückt die obere Welle einen Pufferbereich innerhalb des Rohrs 1 zusammen und wird zusammen mit dem Rohr 1 in Richtung von Pfeil A bewegt, wodurch die Wellensäule zusammengezogen wird. Das Rohr 1 wird von dem Bügel 3 gehalten, der mit einer Schraube 6 an einem Chassis 4 befestigt ist.
- Fig. 2 und 3 zeigen eine vergrößerte perspektivische, beziehungsweise eine Schnittansicht des Bügels 3 und des Befestigungsbereiches desselben. Eine Ausnehmung 8 ist am Flanschbereich 7 des Bügels 3 ausgeformt, und kleine Löcher 9 zur Aufnahme von Scherbolzen sind um die Ausnehmung herum angeordnet. Eine Kapsel 10 mit H-förmigem Querschnitt ist in der Ausnehmung 8 angebracht und hat in einem Mittelabschnitt ein Schraubenloch 11. Kleine Löcher 13 zur Aufnahme von Scherbolzen sind in einem Flanschabschnitt 12 der Kapsel 10 angeordnet. Scherbolzen 14 aus Kunstharz sind in die kleinen Löcher 9 und 13 eingesetzt und befestigt.
- Bei einer derartigen, obenerwähnten Konstruktion ist das Rohr 1 mit Schrauben über den Bügel 3 und die Kapsel 10 am Chassis befestigt, wodurch das Rohr 1 vollständig am Chassis befestigt ist. Jedoch sind der Bügel 3 und die Kapsel 10 durch die Scherbolzen 14 und den Reibschluß zwischen ihnen aneinander befestigt. Dementsprechend werden, wenn eine starke Stoßkraft in der Richtung von Pfeil A auf das Lenkrad wirkt, die Scherbolzen 14 zerbrochen und der Bügel 3 von der Kapsel 10 getrennt, während er das Rohr hält, wodurch es die Wellensäule 2 durch einen Zugmechanismus innerhalb des Rohres zusammenzieht und die Stoßkraft lindert.
- Die obenerwähnte Befestigungsvorrichtung der Lenksäule bringt jedoch folgende Probleme mit sich:
- Um die Trennung des Bügels 3 bei der Kollision zu erleichtern, ist es notwendig, den Zwischenraum S zu schaffen, indem der Abstand L zwischen dem oberen und dem unteren Flanschbereich 12 der Kapsel 10 in Bezug auf die Dicke t des Flanschbereiches 7 des Bügels 3 vergrößert wird, so daß Lenkrad schlägt, was zu einigen Problemen bei der Bedienung des Fahrzeuges führt.
- Wenn die Kapsel 10 und der Bügel 3 eng aneinandergepaßt werden, wird die Reibungskraft zwischen ihnen erhöht und es ist daher nicht einfach, den Bügel 3 glatt von der Kapsel 10 zu trennen.
- Insbesondere entsteht, da die Druckkraft vom Lenkrad normalerweise in horizontaler Richtung ausgeübt wird, ein Problem in Bezug auf die Reibungskraft zwischen der Oberseite des Flanschbereiches 7 des Bügels 3 und der Unterseite des oberen Flanschbereiches 12 der Kapsel 10, insofern, als der Bügel 3 im Notfall möglicherweise nicht von der Kapsel 10 getrennt wird, da ihr Reibungskoeffizient äußert hoch ist, wenn sie aus Metall wie Eisen, Aluminium usw. bestehen.
- Darüber hinaus treten Kollisionen des Fahrzeuges nicht nur an dessen Vorderseite auf, sondern oft wirkt eine Flankenkraft auf das Fahrzeug. In diesem Fall ist eine sekundäre Stoßkraft vom Lenkrad schräg gerichtet, wodurch es zu Problemen hinsichtlich der Reibungskraft zwischen den Seitenflächen der Ausnehmung 8 und der Kapsel 10 kommt.
- Um die obenerwähnten Probleme zu lösen, wird in Erwägung gezogen, die Kapsel aus Kunstharz herzustellen, jedoch kommt es, wenn die aus Kunstharz bestehende Kapsel mit Schrauben befestigt wird, zum Kriechen, wodurch die Dauerhaftigkeit der Konstruktion verringert wird und Sicherheitsprobleme verursacht werden.
- Eine Befestigungsvorrichtung gemäß der Präambel von Anspruch 1 ist aus dem British Patent 1 322 234 bekannt. Dieses Dokument offenbart eine Befestigungsvorrichtung für eine Lenksäule eines Fahrzeuges mit einem Bügel mit trapezförmigen Ausnehmungen. Ansätze greifen in die Ausnehmungen ein und halten den Bügel an der Fahrzeugkarosserie. Flüssigharz wird in den Zwischenraum zwischen den Ansätzen und dem Bügel eingespritzt, um den Bügel zu befestigen.
- Eine weitere Befestigungsvorrichtung wird in FR-A-2 003 996 offengelegt. Dieses Dokument stellt eine Befestigungsvorrichtung dar, die der anhand von Fig. 1 bis 3 erläuterten sehr ähnlich ist. Die bekannte Befestigungsvorrichtung umfaßt ein Gleitstück, das in eine U-förmige Aussparung eines Befestigungsbügels eingreift. Das Gleitstück hat auf jeder Seite Ausnehmungen, in die die Bügel eingreifen. Das Gleitstück besteht aus Aluminium und ist mit Kunststoffbolzen am Bügel befestigt, die durch das Gleitstück und durch den Bügel vorstehen.
- British Patent 1 300 284 stellt eine Befestigungsvorrichtung für Fahrzeug-Lenksäulen mit einem Bügel mit U-förmigen Ausnehmungen und einem Gleitstück dar, das in den Bügel eingreift. Das Gleitstück besteht völlig aus Kunstharz.
- Um die obenerwähnten Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befestigungsvorrichtung einer Lenksäule zu schaffen, bei der ein Rohr glatt von einer Kapsel getrennt wird, wenn eine Stoßkraft auf die Lenksäule wirkt und bei der das Rohr im normalen Betrieb sicher an der Kapsel befestigt ist.
- Die obenerwähnte Aufgabe wird mittels einer Befestigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
- Bevorzugte Ausführungen der erfindungsgemäßen Befestigungskonstruktion sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungen derselben zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, wobei:
- Fig. 1 eine Seitenansicht einer herkömmlichen Lenksäule ist;
- Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Befestigungsvorrichtung der herkömmlichen Lenksäule in Fig. 1 ist;
- Fig. 3 eine Schnittansicht der Befestigungsvorrichtung in Fig. 2 ist;
- Fig. 4 eine perspektivische Ansicht der Gesamtkonstruktion einer Befestigungsvorrichtung einer Lenksäule gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist;
- Fig. 5 ein Schnitt durch die Befestigungsvorrichtung entlang der Linie X-X in Fig. 4 ist;
- Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Befestigungsvorrichtung im zusammengebauten Zustand der Vorrichtung ist;
- Fig. 7 eine perspektivische Ansicht ist, die die Gesamtkonstruktion einer Befestigungsvorrichtung einer Lenksäule gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt;
- Fig. 8 ein Schnitt durch die Befestigungsvorrichtung entlang der Linie X-X in Fig. 7 ist;
- Fig. 9 ein Schnitt durch die Befestigungsvorrichtung entlang der Linie Y-Y in Fig. 7 ist;
- Fig. 10A eine Fig. 8 entsprechende Schnittansicht ist, die eine Schraube im Befestigungszustand zeigt;
- Fig. 10B eine Fig. 9 entsprechende Schnittansicht ist, die eine Schraube im Befestigungszustand zeigt; und
- Fig. 11 eine Fig. 9 entsprechende Schnittansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem kleine Vorsprünge aus vertieften Bereichen heraus bewegt sind.
- Die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- Wie in Fig. 4 bis 6 dargestellt, ist eine trapezförmige Ausnehmung 108 mit auf einer Lenkradseite allmählich zunehmender Breite in einem Flanschbereich 107 eines Bügel 103 ausgeformt, und kleine Ausnehmungen 115 sind auf beiden Seiten der Ausnehmung 108 angeordnet.
- Eine Kapsel 110 ist in ein Metall-Gleitstück 116 und ein Kunstharz-Gleitstück 117 unterteilt. Das Metall-Gleitstück 116 hat einen vorstehenden Abschnitt 118 in einem mittleren Bereich, und der vorstehende Abschnitt 118 hat ein Schraubenloch 111, das in einem mittleren Bereich desselben ausgeformt ist. Ein Unterabschnitt 119 des Metall-Gleitstücks 116 ist auf der Lenkradseite allmählich dünner werdend abgeschrägt, und der vorstehende Abschnitt 118 ist auf der Lenkradseite allmählich dicker werdend abgeschrägt. Die Oberseite des vorstehenden Abschnitts 118 ist im wesentlichen parallel zur Unterseite des Unterabschnitts 119. Der vorstehende Abschnitt 118 hat die gleiche Flächenform wir die Trapezform der Ausnehmung 108.
- Das Kunstharz-Gleitstück 117 hat den gleichen Umriß wie der Unterabschnitt 119 des Metall-Gleitstücks 116, und es hat ein Loch 120, das in einem mittleren Bereich desselben angeordnet ist und den vorstehenden Abschnitt 118 des Metall-Gleitstückes 116 aufnimmt. Das Kunstharz-Gleitstück 117 hat des weiteren kleine Vorsprünge 121 auf beiden Seiten des Lochs 120.
- Wenn der Bügel 103 an der Kapsel 110 angebracht wird, wird der vorstehende Abschnitt 118 des Metall-Gleitstücks 116 zunächst in die Ausnehmung 108 von der unteren Seite des Bügels 103 eingeführt, und der vorstehende Abschnitt 118, der nach oben vorsteht, wird in das Loch 120 des Kunstharz-Gleitstücks 117 eingepaßt. Dadurch wird ein peripherer Abschnitt der Ausnehmung 108 des Bügels 103 zwischen dem Metall-Gleitstück 116 und dem Kunstharz-Gleitstück 117 gehalten, und die kleinen Vorsprünge 121 des Kunstharz-Gleitstücks 117 werden ebenfalls in die kleinen Ausnehmungen 115 des Bügels 103 eingepaßt. Danach wird eine Schraube 106 in das Schraubenloch 120 eingeführt, und der Bügel 103 wird am Chassis 104 befestigt, indem eine Mutter auf die Schraube 106 geschraubt wird.
- In diesem Zustand wirkt die Befestigungskraft der Schraube 106 lediglich auf das Metall-Gleitstück 116, wodurch kein Kriechen in der Konstruktion hervorgerufen wird und der Bügel 103 sicher am Chassis befestigt wird.
- Wenn durch Kollision usw. eine Sekundär-Stoßkraft vom Lenkrad in Richtung des Pfeils A auf die Konstruktion wirkt, wird der Bügel 103 in Richtung des Pfeils A in Fig. 4 gedrückt, so daß die aus Kunstharz bestehenden kleinen Vorsprünge 121 durch die kleinen Ausnehmungen 115 gebrochen werden und der Bügel 103 aus dem Zwischenraum zwischen dem Metall- und dem Kunstharz-Gleitstück 116 und 117 bewegt wird. Zu diesem Zeitpunkt wirkt die Druckkraft in horizontaler Richtung auf die Konstruktion und die stärkste Reibungskraft wirkt auf die Oberseite des Bügels 103, der normalerweise aus Eisen oder Aluminium besteht, und die Unterseite des Kunstharz-Gleitstücks 117. Der Reibungskoeffizient des Kunstharzes und des Metalls ist jedoch niedrig und dadurch werden der Bügel 103 und die Kapsel 110 leicht voneinander getrennt. Darüber hinaus hat die Ausnehmung 108 Trapezform und die Gleitstücke aus Metall und Kunstharz 116 und 117 sind, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, in ihrer Dicke abgeschrägt, so daß der Bügel 103 und die Kapsel 110 noch leichter voneinander getrennt werden.
- Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung einer Lenksäule wirkt, wie oben erwähnt, auf folgende Weise:
- 1) Da der aus Metall bestehende Bügel über Metallflächen an einem Chassis befestigt ist, kommt es zu keinem Kriechen in der Konstruktion und die Konstruktion ist fest gebaut und sicher.
- 2) Wenn der Bügel von der Kapsel getrennt wird, sind der Bügel und die Kapsel über Metall- und Kunstharzflächen miteinander in Reibschluß, und deren Reibungskoeffizient ist so niedrig, daß der Bügel und die Kapsel leicht voneinander getrennt werden können.
- Fig. 7 bis 11 stellen eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung dar. In diesen Figuren ist eine trapezförmige Ausnehmung 214 in jedem der Flanschabschnitte 212 von Bügel 210 auf dessen beden Seiten angebracht, und die Breite der Ausnehmung 214 nimmt axial in Richtung auf die Lenkradseite zu. Ein Metall- Gleitstück 216 ist an der unteren Seite der Ausnehmung 214 angebracht, und ein Kunstharz-Gleitstück 218 ist an der oberen Seite der Ausnehmung 214 angebracht. Ein peripherer Abschnitt der Ausnehmung 214 wird zwischen beiden Gleitstücken 216 und 218 gehalten.
- Das Metall-Gleitstück 216 besteht aus einem Block aus beispielsweise Aluminium und umfaßt einen trapezförmigen Flanschabschnitt 220, der größer ist als die Ausnehmung 214, einen trapezförmigen, vorstehenden Bereich 222, der von einem mittleren Abschnitt des Flanschabschnittes 220 aus einem Stück geformt vorsteht, sowie ein längliches Schraubenloch 224, das durch den vorstehenden Bereich 222 nach oben und nach unten verläuft.
- Das Kunstharz-Gleitstück 218 hat die gleiche Trapezform wie der Flanschabschnitt 220 und eine trapezförmige Öffnung 226, die in einem Mittelabschnitt desselben angeordnet und in den vorstehenden Bereich 222 eingepaßt ist. Das Kunstharz-Gleitstück 218 hat darüber hinaus vorstehende Abschnitte 228 an seinen vier oberen Ecken, die vom vorstehenden Bereich 222 leicht abstehen, wenn das Kunstharz-Gleitstück 218 in den vorstehenden Bereich 222 des Metall-Gleitstücks 216 durch den Bügel 210 hindurch eingepaßt ist. Wie in Fig. 8 dargestellt, sind ein Paar kleiner Vorsprünge 230 an den unteren Seiten von Verbindungsabschnitten zwischen den vorstehenden Abschnitten 228 auf deren beiden Seiten ausgeformt.
- Die jeweiligen kleinen Vorsprünge 230 sind in vertieften Abschnitten 232 entsprechend angeordnet, die auf beiden Seiten jeder der Ausnehmungen 214 in den Flanschabschnitten 212 des Bügels 210 ausgeformt sind, und sind in die vertieften Abschnitte 232 eingepaßt, wenn bede Gleitstücke 216 und 218 durch den Bügel 210 einander überdecken.
- Bei der obenerwähnten Befestigungsvorrichtung wird eine Schraube B in das Schraubenloch 224 eingeführt, wenn der Flanschabschnitt 212 des Bügels 210 zwischen den Gleitstücken 216 und 218 gehalten wird, und wird dann in ein Chassis 234 eingeschraubt. So kommen die entsprechenden vorstehenden Abschnitte 228 in Kontakt mit dem Chassis 234, und die Oberseite des vorstehenden Bereiches 222 des Metall-Gleitstücks 216 kommt, wie in Fig. 10A und 10B dargestellt, in Kontakt mit dem Chassis 234, wenn die Vorsprünge 228 durch die Befestigungskraft der Schraube B elastisch flach verformt werden, wodurch mittels des Kontaktes zwischen den Metallabschnitten ein fester Verbindungszustand hergestellt wird.
- In diesem Verbindungszustand sind die kleinen Vorsprünge 230 in die vertieften Abschnitte 232 eingepaßt. Ein vorgegebener Zwischenraum d&sub1; wird außer bei den vorstehenden Abschnitten 228 gegenüber dem Chassis zwischen dem Chassis 234 und den Verbindungsabschnitten des Kunstharz-Gleitstücks 218 gebildet. Der Zwischenraum d&sub1; ist größer als die eingepaßte Tiefe d&sub2; der kleinen Vorsprünge 230 festgelegt.
- Wenn durch Kollision usw. eine Sekundär-Stoßkraft vom Lenkrad auf die Konstruktion in Richtung von Pfeil A wirkt, wird der Bügel 210 in Richtung von Pfeil A gedrückt.
- Wenn die Stoßkraft die Paßfestigkeit zwischen den kleinen Vorsprüngen 230 und den vertieften Abschnitten 232 übersteigt, wird der Mittelabschnitt des Kunstharz-Gleitstücks 218 nach oben bewegt und, wie in Fig. 11 dargestellt, elastisch verformt, so daß die kleinen Vorsprünge 230 aus den vertieften Abschnitten 232 bewegt werden. In diesem Zustand kommt die untere Seite des Kunstharz-Gleitstücks 218 hauptsächlich mit dem Flanschabschnitt 212 am stärksten in Reibschluß. Der Reibungskoeffizient zwischen dem Kunstharz und dem Metall ist jedoch niedrig und dadurch können die kleinen Vorsprünge 230 leicht aus den vertieften Abschnitten 232 bewegt werden. Die Trennung der kleinen Vorsprünge 230 von den vertieften Abschnitten 232 kann durch die Trapezform der Ausnehmung 214 zusätzlich erleichtert werden.
- Die Befestigungsvorrichtung gemäß dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung wirkt, wie oben erwähnt, auf folgende Weise:
- 1) Da das Metall-Gleitstück durch Kontaktabschnitte aus Metall mit einer Schraube am Chassis angebracht ist, sind diese Elemente fest miteinander verbunden. Dementsprechend wird die Konstruktion, selbst wenn es aufgrund der Befestigungskraft der Schraube im Kunstharz-Gleitstück zu Kriechen kommt, durch die Passung zwischen den kleinen Vorsprüngen und den auf der Bügelseite geformten, vertieften Abschnitten nicht schlagen, und die Axialkraft der Schraube wird nicht verringert.
- 2) Wenn es zu einer Kollision am Lenkrad kommt, werden die kleinen Vorsprünge durch die Elastizität des Kunstharzes aus den vertieften Abschnitten bewegt. In diesem Zustand wird der Bügel vor allem durch die Reibungskraft zwischen dem Kunstharz und dem Metall bewegt, die so klein ist, daß der Bügel durch eine Stoßkraft, die eine vorgegebene Kraft übersteigt, sicher vom Chassis getrennt werden kann.
Claims (6)
1. Befestigungsvorrichtung für eine Lenksäule mit:
einem metallischen Bügel (103, 210) zum Befestigen einer
Lenkwelle (1) an einem Chassis (4);
zumindest einem Gleitelement, welches in eine Ausnehmung
(108, 214) eingepaßt ist, die in diesem metallischen Bügel
ausgebildet ist, wobei dieses Gleitelement ein Metallteil
und ein Plastikteil aufweist,
zumindest einer Befestigungsschraube (106, B), welche in
eine Bohrung des Gleitelementes eingeschoben ist, um den
Bügel an dem Chassis durch das Gleitelement zu befestigen,
so daß der Bügel von dem Gleitelement im Falle einer
Kollision (2) weggleiten kann, wobei diese
Befestigungsschraube in Kontakt mit diesem Metallteil
gebracht wird, um den Metallbügel an dem Chassis durch die
metallischen Kontaktflächen dieses Metallteiles und dieses
Chassis zu befestigen, derart, daß die Befestigungskraft nur
auf dieses Metallteil aufgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet,
(1) daß dieses Plastikteil aus einem Kunstharz-Gleitstück
(117, 218) besteht, welches eine Bohrung (111, 226)
aufweist, und welches einen geringen Reibungskoeffizienten
in Kontakt mit dem Metallbügel aufweist und daß dieses
Metallteil aus einem Metall-Gleitstück (116, 216) besteht,
das in die Bohrung dieses Kunstharz-Gleitstückes eingepaßt
ist, um den Metallbügel im Zusammenwirken mit diesem
Kunstharz-Gleitstück zu halten, wobei der Metallbügel von
einem Zwischenraum zwischen diesem Metall-Gleitstücks lösbar
ist, durch den geringen Reibungskoeffizienten zwischen
diesem Kunstharz-Gleitstück und dem Metallbügel, wenn eine
hohe Stoßkraft auf die Lenkwelle in deren axialer Richtung
aufgebracht wird.
2. Befestigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei dieses
Metall- und dieses Kunstharz-Gleitstück sich in
entgegengesetzte Richtungen an einer Zwischenfläche
verjüngen, welche durch den Raum zwischen diesem
Metall-Gleitstück und diesem Kunstharz-Gleitstück definiert
ist.
3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei sich eines
von dem Metall- und Kunstharz-Gleitstück verjüngt, um, zum
Lenkrad hin, graduell dünner zu werden, und daß das andere
dieser beiden Teile so gestaltet ist, daß es in Richtung auf
das Lenkrad zu graduell dicker wird.
4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei diese
Bügeleinrichtung eine kleine Ausnehmung (115) aufweist, und
dieses Kunstharz-Gleitstück einen Vorsprung (121) aufweist,
der in diese kleine Ausnehmung der Bügeleinrichtung
eingepaßt ist und daß dieser Vorsprung so gestaltet ist, daß
er bricht, wenn eine Stoßkraft auf die Lenksäule wirkt, die
größer ist als eine vorbestimmte Kraft.
5. Befestigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, welche
weiterhin vorspringende und vertiefte Bereiche (230, 232)
aufweist, welche in diesem Kunstharz-Gleitstück und diesem
Bügel vorgesehen sind, und die ineinander eingepaßt sind, um
eine Relativbewegung dazwischen zu vermeiden, und wobei die
vorspringenden und vertieften Bereiche (230, 232) dieses
Kunstharz-Gleitstückes (218) und des Bügels (210) außer
Eingriff voneinander kommen können, wenn die Stoßkraft
größer als eine vorbestimmte Kraft ist.
6. Befestigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei dieses
Metall-Gleitstück (216) einen vorspringenden Bereich (222)
aufweist, der in eine Öffnung (226) dieses
Kunstharz-Gleitstückes durch eine Nut (214) des Bügels
eingepaßt ist.
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