DE1298010B

DE1298010B - Sicherheitslenksaeule fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1298010B
Application number: DEV31186A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Albert; Grotewohl; Kales Josef
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1966-06-04
Filing date: 1966-06-04
Publication date: 1969-06-19
Also published as: GB1125206A

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge mit einem beim Zusammenstauchen der Lenksäule unter Energieabsorption bleibend verformbaren Element in Form eines unmittelbar in die Lenkwelle eingeschalteten Zwischenstücks.
Eine bekannte Sicherheitslenksäule dieser Art weist ein unter Energieabsorption bleibend verformbares Wellrohr auf, das unmittelbar in die Lenkwelle eingeschaltet ist.
Ein solches Wellrohr wird bei axialer Druckbelastung im wesentlichen nur am großen und kleinen Durchmesser biegeverformt in der Weise, daß die Fasern in Meridianrichtung am großen und kleinen Durchmesser sehr stark überdehnt werden und leicht reißen können. Die spezifische Verformungsenergie, d. h. die Verformungsenergie auf das Gewicht bezogen, ist daher sehr gering.
In dem Wellrohr kann sich bei Verwendung als Verformungsstück in einer Lenksäule in den Wellentälern Schwitz- und Spritzwasser sammeln, wodurch das Durchrosten von innen begünstigt wird. Dieser Zerstörungsvorgang kann keiner Kontrolle unterzogen werden, da der Innenraum des Wehrohres unzugänglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenksäule der genannten Art zu schaffen, die die erwähnten Nachteile nicht aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß das Zwischenstück aus zwei Paaren in an sich bekannter Weise ineinandergeschobener, schraubenförmig mit gleicher Steigung und entgegengesetztem Steigungssinn gewickelter Bänder besteht, die an ihren Kreuzungsstellen miteinander verbunden sind, wobei die Bänder gleichen Steigungssinnes um 180° gegeneinander versetzt sind. Die Verbindung an den Kreuzungspunkten kann z. B. durch Punktschweißung erfolgen.
Bei einer derartigen Gitterrohrkonstruktion ist bei axialer Druckbelastung eine im wesentlichen homogene Beanspruchung des Materialvolumens vorhanden, so daß die spezifische Verformungsenergie um ein Vielfaches größer ist. Die Abstimmung zwischen dem erforderlichen maximalen Drehmoment zur übertragung der Betriebsbeanspruchung der Lenkung und der maximal zulässigen plastischen, axialen Ver- . formungskraft ist bei einem Gitterrohr wesentlich einfacher als bei einem Wellrohr, wenn die räumlichen Verhältnisse für die Unterbringung des Verformungselementes in der Lenkung gewissen Einschränkungen unterliegen. ; Das Gitterrohr hat ferner gegenüber dem Wehrohr den Vorteil, daß durch geeignete Wahl des Wickeldurchmessers, der Steigung, der Banddicke und -breite sowie Versickung und Deformationselementlänge die Abstimmung zwischen gesetzlich vorgeschriebener Verformungsenergie und maximal zulässiger Axialkraft beim Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad leichter möglich ist.
Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Darstellung in der Zeichnung näher erläutert worden. Es zeigt Fi g. 1 die schematische Seitenansicht einer Sicherheitslenksäule mit einem Zwischenstück, F i g. 2 einen Querschnitt durch ein Zwischenstückaus vier Bändern und F i g. 3 Querschnittsdarstellungen der das Zwischenstück bildenden Bänder.
Schraubenförmig rechtssteigend und linkssteigend gewickelte Bänder 1 und 2 aus Stahlblech sind ineinandergeschoben und an ihren -Kreuzungsstellen mittels Punktschweißung miteinander verbunden. Das Konstruktionselement enthält zwei weitere Bänder 1 a und 1 b, die jeweils um 180° versetzt in das entsprechende Band 1 bzw. 2 hineingewunden sind. Pro Ganghöhe ergeben sich dann insgesamt acht Kreuzungsstellen von Bändern unterschiedlichen Steigungssinnes, wobei sich je zwei Kreuzungsstellen diametral gegenüberliegen. In der Seitenansicht der F i g. 1 würden sich die zusätzlichen Bänder 1 a und l b, die in F i g.1 lediglich durch ihre Enden angedeutet sind, mit den Bändern 1 und 2 decken. Ihre räumliche Anordnung kann daher nur durch die Querschnittsdarstellung der F i g. 2 verdeutlicht werden, in der die Pfeile den Steigungssinn der Bänder angeben. An ihren oberen und unteren Enden sind die Bänder 1 und 2 mit Ringen 3 bzw. 4 verschweißt, die ihrerseits mit den Enden 5 bzw. 6 des geteilten Lenkrohres verbunden sind. Die Ringe 3 und 4 können bei entsprechender Gestaltung dazu dienen, einen eventuellen Durchmesserunterschied zwischen dem Lenkrohr und dem Zwischenstück zu überbrücken.
Die Bänder können nach F i g. 3 entweder einen einfachen rechteckigen Querschnitt aufweisen oder bei Bedarf durch eine Sicke versteift sein.
Die Bänder werden bei einer Torsion je nach der Drehrichtung im wesentlichen auf Zug oder Druck beansprucht. Die auf Druck beanspruchten Bänder suchen ihren Wickeldurchmesser zu vergrößern, während die auf Zug beanspruchten Bänder ihren Wikkeldurchmesser verkleinern wollen. In den Kreuzungsstellen findet eine gegenseitige Abstützung statt, wodurch eine sehr hohe Drehsteifigkeit erzielt wird.
Die bei einer Torsionsbeanspruchung des Konstruktionselementes in den Kreuzungspunkten auftretenden tangentialen Kräfte liegen paarweise in derselben Querebene und erzeugen daher nur Momente um die Längsachse des Elements. Die Lenkkräfte werden somit querkraftfrei übertragen. Dasselbe Ergebnis wird bei je drei links- und rechtsseitigen Bändern erreicht, wenn die Bänder gleicher Steigung um 120° gegeneinander versetzt sind. Allgemein ausgedrückt muß der Versetzungswinkel bei n Bändern gleichen Steigungssinnes die Größe 360': n haben, wobei dann jeweils n Kreuzungspunkte in derselben Ebene liegen. Bei axialer Druckbeanspruchung suchen die Bänder sämtlich ihren Durchmesser zu vergrößern und setzen daher dieser Belastung nur einen geringen Widerstand entgegen.
Das vorgeschlagene und in Anwendung auf eine Sicherheitslenksäule erläuterte Konstruktionselement zeichnet sich daher bei einfacher Konstruktion durch eine hohe Drehsteifigkeit und einen verhältnismäßig geringen Widerstand gegen ein Zusammenstauchen aus. Bei Zusammenstauchen wird der gesamte Werkstoff auf Druck beansprucht, was eine optimale Energieaufnahme zur Folge hat.

Claims

Patentanspruch: Sicherheitslenksäule für Kraftfahrzeuge mit einem beim Zusammenstauchen der Lenksäule unter Energieabsorption bleibend verformbaren Element in Form eines unmittelbar in die Lenkwelle eingeschalteten Zwischenstücks, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Zwischenstück aus zwei Paaren (1 und 2 bzw. 1 a und 2 a) in an sich bekannter Weise ineinandergeschobener, schraubenförmig mit gleicher Steigung und entgegengesetztem Steigungssinn gewickelter Bänder besteht, die an ihren Kreuzungsstellen miteinander verbunden sind, wobei die Bänder gleichen Steigungssinnes um 180° gegeneinander versetzt sind.