DE2154058A1

DE2154058A1 - Energieabsorbierende Lenkvorrichtung zum Verbinden eines Lenkrades mit einem Lenkgetriebe

Info

Publication number: DE2154058A1
Application number: DE19712154058
Authority: DE
Inventors: Noboru; Kurauchi Toshio; Nagoya Aichi Komatsu (Japan)
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1970-10-31
Filing date: 1971-10-29
Publication date: 1972-05-04
Also published as: DE2154058C3; DE2154058B2; US3744338A; GB1327899A; JPS5118694B1

Description

Patentanvälte Difl. - Ing. F. Wetckmann, 2 154058

Dipl.-Ing. H.¥eickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke D1PL.-ING. F. A-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

<983921/22>

KABUSHIKI KAISHA TOYOTA OHUO KEHKIUSHO, 2-12, Hisakata, showa-ku, ITagoya-shi, Aicixi—ken, Japan

Energieabsorbierende lenkvorrichtung zum Verbinden eines Lenkrades mit einem lenkgetriebe.

Die Erfindung betrifft eine energieabsorbierende Lenkung mit einem steifen Schaumstoffkörper als energieabsorbierendem Material. Die gesteigerte Fahrgeschwindigkeit von Autos und anderen Fahrzeugen hat zu einer Zunahme an schweren Unfällen mit schlimmen Verletzungen der Fahrer dieser Fahrzeuge geführt» Die herkömmlichen Lenkungen werden von einer Lenkwelle gebildet, die drehbar in einer Lenksäule aufgenommen ist und an ihrem Ende das Lenkrad trägto Bei solchen Lenkvorrichtungen ist .weder die Lenkwelle noch die Lenksäule in Achsrichtung verschieblich« Wenn daher das Fahrzeug in einen Unfall verwickelt wird, bei dem der Fahrer nach vorne geschleudert wird, stößt dieser mit seiner Brust mit großer Kraft gegen das Lenkrad. Dieser Vorgang ist eine Folge der Trägheitskraft des fahrenden Fahrzeugs«, Der Aufprall des Fahrers gegen das Lenkrad verursacht bei solchen Unfällen schwere Verletzungen, sogar solche mit Todesfolge.

Um die Fahrer vor solchen Verletzungen zu schützen, sind bereits Konstruktionen vorgeschlagen worden, bei denen die kinetische Energie des Fahrers dadurch absorbiert wird, daß eine axial verschiebliche Lenkwelle und Lenksäule vorgesehen ist. Bei dieraen Konstruktionen wird die Lenkvorrichtung

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axial verschoben, wenn der Fahrer mit dem Lenkrad kollidiert. Jedoch gibt es bis jetzt keine voll befriedigende energieabsorbierende Vorrichtung dieser Arto Vielmehr treten bei den bekannten Konstruktionen zahlreiche Probleme hinsichtlich der Art des energie absorbierend en Materials, des Mechanismus zum Haltern dieses Materials, usw. auf, die bis heute noch nicht gelöst sind,,

Aufgabe der Erfindung ist es, eine energieabsorhierende Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die die Verletzungsgefahr für einen gegen das Lenkrad prallenden Fahrer weitgehend herabsetzt. Die Lenkvorrichtung soll ein Maximum an Energie auf einer begrenzten Strecke bei einem vorgegebenen Energieabsorptionsniveau absorbieren. Sie soll außerdem haltbar, betriebssicher, verhältnismäßig billig und von einfacher Konstruktion sein·

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen steifen Schaumstoff körper vor, der zwischen einem oberen und einem unteren Lenkungsteil, die axial verschieblich sind, angeordnet i3t· Im einzelnen sieht die Erfindung eine energieabsorbierende Lenkvorrichtung zum Verbinden eines Lenkrades und eines Lenkgetriebes vor, die einen oberen Lenkungsteil, an dessen oberem Ende das Lenkrad befestigt ist, und einen unteren Lenkungsteil umfaßt, mit dessen unterem Ende ein Lenkgetriebe verbunden ist» Ferner werden Mittel vorgesehen, um das untere Ende des oberen Lenkungsteils mit dem oberen Ende des unteren Lenkungsteils derart zu verbinden, daß die beiden Teile bei Aufwendung einer axialen Kraft auf die beiden Teile gegeneinander in Achsrichtung verschieblich sindo Diese Mittel sind so konstruiert, daß sie die Übertragung des Drehmomentes vom Lenkrad durch den oberen und den unteren Lenkungsteil auf das Lenkgetriebe gestatteile Zwischen dem oberen und dem unteren Lenkungsteil ist ein steifer Schaumstoffkörper eingefügt, der von den beiden Lenkungstei-

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len bei einer axialen Verschiebung dieser Teile gegeneinander komprimiert wird und die axial gerichtete Kraft absorbiert«

V/eitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig.1 die Idealkurve der Abhängigkeit der Verschiebung von der Belastung der energieabsorbierenden Materialien;

Figo2-9 Kurven der Last-Verschiebungsabhängigkeit für verschiedene Schaumstoffe}

Figo 10 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung;

Figt.11 und 12 Schnittansichten nach den Linien XI-XI bzw_e XII-XII der Fig.10;

Fig.1.5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;

Figo 14 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung in teilweise geschnittener fragmentarischer Ansichto

Die Last—Weg-Charakteristik einer energieabsorbierenden Lenkvorrichtung soll für eine Verschiebung in Stoßrichtung derart sein, daß möglichst viel kinetische Energie des Fahrers von der Lenkvorrichtung innerhalb der begrenzten VerschiebuniTsstrecke absorbiert wird, damit der auf den Fahrer einwirkende Stoß möglichst klein wirde Eine ideale Lenkvorrichtung müüte demnach eine solche Last-Weg-Charakteristik haben, daß während der Anfangsphase unmittelbar nach dem Einwirken des Stoßes bei einer verhältnismäßig kleinen Verschiebung die Belastung steil ansteigt. Danach würde im Idealfall die Belastung nicht zunehmen, sonderi. nur die Verschiebung

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würde wachsen, nachdem die Last eine vorgegebene Höhe innerhalb des für den menschlichen Körper nicht gefährlichen Bereiches erreicht hat, so daß während dieser Zeitspanne ein großer Teil der kinetischen Energie absorbiert wirdo Eine solche ideale Last-Weg-Kurve ist in Figd dargestellt, wobei die Verschiebung oder der Weg als Abszisse und die Belastung als Ordinate aufgetragen sindo Wie diese Figo zeigt, steigt beim Einwirken einer Stoßbelastung die last steil an bis zum Punkt A während einer Anfangsphase, in der es nur eine geringe Verschiebung gibt· Über einen vorgegebenen Wert F hinaus nimmt die Last nicht mehr zu« Der Wert F liegt innerhalb des Bereiches, in dem noch keine Verletzung des menschlichen Körpers erfolgt. Jenseits des Punktes A nimmt nur noch die Verschiebung zu, während die Last praktisch auf gleicher Höhe bleibt. Die Last F, die durch den weiteren Verschiebungsbereich praktisch gleibhbleibend verläuft, wird im folgenden als "Plateaulast¹¹ bezeichnet; die während der gleichbleibenden Belastung stattfindende Verschiebung heißt im folgenden "Plateauverschiebung". Wenn der einwirkende Stoß am Punkt B aufhört, ist die Verschiebung OD; die während der Verschiebung OD absorbierte kinetische Energie entspricht der in OABD eingeschlossenen Fläche,

Wenn die Last-Weg-Charakteristik der in Fig<,1 gestrichelt gezeichneten Kurve OB entspricht, entspricht die während der Verschiebung OD absorbierte kinetische Energie der von OBD eingeschlossenen Fläche, die viel kleiner ist als im erstgenannten Fall, Daraus wird klar, daß die ideale Energieabsorptionscharakteristik einen "Plateaulast"-Teil innerhalb eines bestimmten Verschiebungsbereiches hat, wie im Falle von OAB in Fig_e1o Je größer die Plateaulast ist, desto besser sind die energieabsorbierenden Eigenschaften der Anordnung.

Es wurde gefunden, daß steife Schaumstoffe die ideale Last-

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~⁵~ 215405a

Weg-Charakteristik haben«. Die erfindungsgemäße Anordnung sieht daher eine Lenkvorrichtung vor, die den auf einen Fahrer einwirkenden Stoß durch Verwendung eines steifen Schaumstoffkörpers als energieabsorbierendes Material herabsetzte Gemäß der Erfindung ist die lenkvorrichtung beim Einwirken einer Stoßbelastung auf sie in Kompressionsriohtung, also etwa beim Aufprall des Fahrers gegen das lenkrad} plastisch verformbar. Die energieabsorbierenden Eigenschaften des Materials tragen dazu bei, eine Verletzung des Fahrers zu vermeid en_o

Die nachfolgende Tabelle enthält die Versuohsergebnisse mit verschiedenen Proben säulenförmiger plastischer Schaumstoffkörper. Jede Probe wurde komprimiert, bis die Kompresionsbelastung 500 kg in axialer Richtung erreichte. Die Kompression erfolgte unter einer Kompressionsgesohwindigkeit von 50 mm/min mit Hilfe einer Universalprüfmaschine vom Typ Instrom. Die für die einzelnen Proben gewonnene Abhängigkeit der Verschiebung von der Kompressionsbelastung ist in den Kurven der Figo2-9 dargestellt, die den Proben 1-8 zugehören_o

	Material	Tabelle	Größe (mm)	50	Fig«, Nr«
Proben nr·	steifer PoIy- ur e thans chaum	Dichte (g/cm3)	40 φ χ	50	2
1	steifer Poly urethanschaum	0,11	40 fi χ	18	3
2	steifer PoIy- urethansohaum	0,15	30 j χ	50	4
3	steifer PoIy- urethansohaum	0,11	20 ^ χ	50	5
4	steifer PoIy- urethansohaum	0,32	20 ^ χ	30	6
5	steifer Styrol- schaumstoff	0,48	25 ff x	13	7
6	ateifer Styrol- sohaumstoff	0,08	40 ^ χ		8
7	0,029

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	Forts·	Material	Tabelle	Größe (mm)	2154058
	weicher Poly urethanschaum	Dichte (g/cm^)	40 φ χ
Proben nr·		0,19	Figo Nr₀
8		20 9

PUr die Probe Nr₀1 zeigt die Last-Weg-Kurve der Mge2, daß die Belastung steil und nahezu linear ansteigt, bis eine Verschiebung von etwa 3 mm erreicht ist. Danach wächst nur noch die Verschiebung, wobei die Plateaulast etwa 140 kg beträgt ο Es ist ersichtlich, daß die Charakteristik der Probe Nr₀1 der idealen Charakteristik der Figol ähnlich ist} die Probe Nrd ist also ein brauchbares energieabsorbierendes Material. Bei einer Verschiebung von 35 mm steigt die Belastung plötzlich an, weil die Probe an dieser Stella die Grenze ihrer plastischen Verformbarkeit erreicht hato Im Pail der Proben 2 bis 7 steigt wie bei der Probe ITr. 1 die Bela·™» stung jeweils während einer Anfangsphase steil an und flacht sich dann zu dem Plateaulastteil der Kurve ab. Demnach entwickeln alle Proben ähnliche Eigenschaften wie das Ideal der Figol. Bei der Probe Nr.2 (Figo3) ist die Plateaulast grosser als bei Probe Nr.1. Diese höhere Plateaulast ist eine Folge der größeren Dichte des Schaumstoffes. Man kann also die Plateaulast durch Wahl der Dichte des Materials einstellen.

Das Material der Probe 3 (Fig.4) hat die gleiche Dichte wie dasjenige der Probe Nr_o1, jedoch sind Plateauverschiebung und Plateaulast der Probe Nr«3 kleiner als die entsprechenden Werte der Probe Nr„1. Die kleinere Plateauverschiebung der Probe Nr_o3 beruht auf der geringen Höhe der Probe, die kleinere Plateaulast auf der kleineren Fläche, auf die die Kompressionsbelastung einwirkt-· Die Plateaulast kann demnach auch durch Wahl der Querschnittsfläche des Körpers verändert werden. Die Dichte der Probe Nr.4 (Fig.5) beträgt 0,32 g/W⁵, was größer ist als bei den vorherigen Proben, jedoch ist die

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Plateaulast kleiner als diejenige der Probe Nr_o2_o Dies be« ruht auf der kleinen Fläche, auf die die Kompressionsbelastung angelegt wird.

Vergleicht man die Probe Nr„5 (Fig.6) mit Probe Nr.4, so ist die Dichte der Probe Nr.5 (0,48 g/cm ) größer, und auch die Plateaulast dieser Probe ist größer« Die geringere Plateauverschiebung beruht auf dem kleineren Bereich der plastischen Deformation infolge der größeren Dichte.

Die Proben 6 (Pig.7) und 7 (Figo8) bestehen aus Styrolschaumstoff. Beide Proben 6 und 7 haben verhältnismäßig kleine
Plateaulasten aufgrund ihrer geringen Dichte und kleinen
Fläche. Die Probe Nr.8 (Fig.9) besteht aus weichem Polyurethanschaumstoff verglichen mit den steifen Schaumstoffen der Proben 1 bis 7» Die Charakteristik der Probe Nr „8 weist weder den stellen anfänglichen Anstieg der Last noch den folgenden Plateaulastteil auf. Dieses Material kann folglich nicht als energieabsorbierendes Material für eine Lenkvorrichtung verwendet werden, da die von ihm absorbierte Energiemenge sehr gering ist.

Steife Schaumstoffe haben also die Eigenschaft, die maximale kinetische Energie in einem vorgegebenen Verschiebungsbereich zu absorbieren und sind ideal geeignet als energieabsorbierende Materialien. Gemäß der Erfindung ist ein steifer Schaumstoffkörper als energieabsorbierendes Material in
einer Lenkvorrichtung vorgesehen. Der steife zellulare
Schaumstoffkörper ist zwischen einem oberen und einem unteren Lenkungsteil angeordnet, die in Achsrichtung zueinander verschieblich sindo

In der erfindungsgemäßen Anordnung ist es erwünscht, daß
die Plateaulast, dci. die auf einen Fahrer einwirkende Belastung beim Aufprall gegen das Lenkrad während eines Zusammenstoßes, innerhalb des für den Fahrer unschädlichen Be-

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reiches möglichst groß ist₀ Da die Plateaulast hauptsächlich durch die Dichte des zur Energieabsorption dienenden Schaumstoffes bestimmt ist, wird die Plateaulast, wenn die Dichte zu gering ist, klein und die Energie wird nur zu einem ungenügenden Anteil absorbiert. Wenn dagegen die Dichte zu groß ist, ist die Plateaulast zu groß und auf den Fahrer wird nach dem Zusammenstoß eine zu große Kraft ausgeübte Demgemäß liegt die Dichte des steifen Schaumstoffes, der in der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung zur Energieabsorption verwendet wird, zwischen 0,1 g/cm und 0,6 g/cm „ Wenn ein Material mit kleinerer Dichte verwendet wird, muß die ψ Querschnittsfläche des starren Schaumstoffkörpers verhältnismäßig groß sein. Wenn dagegen ein Material mit einer größeren Dichte innerhalb des genannten Bereiches verwandt wird, erhält man eine energieabsorbierende Vorrichtung, die selbst bei schweren Unfällen wirksam ist, da zwar der beim Aufprall auf das Lenkrad auf den Fahrer wirkende Stoß verhältnismäßig groß, jedoch nicht groß genug ist, um den Fahrer zu verletzen, aber andererseits der Anteil an absorbierter kinetischer Energie ebenfalls groß ist, aufgrund der großen Plateaulast. Andererseits erhält man im Fall von Schaumstoffen hoher Dichte keine ausreichende Verschiebung (Kompression), wie das Kurvendiagramm der Probe Nr»5 (Fig.6) erkennen läßt, so daß die Gesamtmenge an absorbierter Energie begrenzt isto Aus diesem Grund ist es notwendig, einen stoßabsorbierenden Körper zu verwenden, dessen Länge in Kompressionsrichtung verhältnismäßig groß ist, mit dessen Hilfe man für die bestimmte Länge eine genügende Verschiebung erreichen kann«. Beispiele für solche Mechanismen werden weiter unten in Verbindung mit den Figo 13 und 14- genauer beschriebene

In den Figo 10-12 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen energieabsorbierenden Lenkvorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung besteht aus einer Lenkwelle 5, an deren einem Ende ein Lenkrad D befestigt ist, und einem Getriebekasten 0, der das Lenkgetriebe enthält und am anderen Ende der Lenk-

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welle angeschlossen isto Die Lenkwelle 5 ist in einer lenksäule 6 angeordnet. Sie besteht aus einer stangenförmigen oberen Welle 51 mit etwa ovalem Querschnitt und einer rohrförmigen unteren Welle 52. Das lenkrad D ist am oberen Ende der oberen Welle 51 fest angebracht. Das untere Endstück der oberen Welle 51 wird von dem oberen Endstück der unteren Welle 52 erfaßt. Die Verbindung der beiden Wellen ist solcher Art, daß sie eine axiale Verschiebung der Wellen gegeneinander erlaubt, eine Verdrehung der Wellen gegeneinander jedoch verhindert, so daß das lenkungsdrehmoment und die Drehbewegung des Lenkrades D auf das lenkgetriebe im Getriebekasten C übertragen wird ο Das untere Ende der unteren Welle 52 ist mit einem Staubfänger 11 verschlossen und über ein Kreuzgelenk 3 an den Getriebekasten C angeschlossen. Das lenkungsdrehmoment wird durch den Getriebekasten auf das Vorderrad des Fahrzeugs übertragen·

Die lenksäule 6 besteht aus einem oberen Rohr 61, das als Außenrohr die obere Welle 51 umgibt, und einem unteren Rohr 62, das als Außenrohr die untere Welle 52 umgibt. Das untere Ende des oberen Rohres 61 und das obere Ende des unteren Rohres 62 sind ineinander geschoben. Die lenksäule 6 ist am Wagenaufbau mit einer Fußplatte 1 und einem Instrumentenbrett 2 befestigt. In der lenksäule ist die lenkwelle 5 mittels eines Klemmringes 9 drehbar aufgenommene

Ein oberer lenkungsteil besteht also definitionsgemäß aus dem oberen Rohr 61 und der oberen Welle 51, während ein unterer lenkungsteil von der unteren Welle 52 und dem unteren Rohr 62 gebildet wird. Die Kupplung zwischen dem oberen und dem unteren lenkungsteil ist in FIg₀H im einzelnen gezeigt. Die sich überlappenden Teile der oberen Welle 51 und der unteren Welle 52 bilden einen Spalt, der mit einer Kunststoffpackung 71 unterstopft ist, die unter Druck durch ein loch 521 in der unteren Welle in den Spalt eingepreßt wird· In gleicher Weise bilden auch die überlappenden Teile des obe-

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ren Rohres 61 und des unteren Rohres 62 einen Spalt, der ebenfalls mit einer Preßstoffpackung 72 versehen ist, die in den Spalt unter Druck durch ein Loch 611 in dem oberen Rohr 61 eingeführt worden iste

Unter normalen Fahrbedingungen sind die obere Welle 51 und die untere Welle 52, sowie das obere Rohr 61 und das untere Rohr 62 in der in Pig.10 gezeigten Stellung miteinander verbunden· Wenn jedoch auf das Lenkrad D ein Stoß ausgeübt wird, wie dies durch den Körper des Fahrers bei einer Kollision des Fahrzeugs geschieht, wird die Kupplung zwischen der oberen Welle 51 und der unteren Welle 52, die aus der Kunststoffpaokung 71 besteht, zerstört, und die obere Welle 51 bewegt sich in axialer Richtung (X-Richtung). In gleicher Weise wird auch die Kupplung zwischen dem oberen Rohr 61, auf das die axiale Kraft vom Lenkrad D ebenfalls übertragen wird, und dem unteren Rohr 62 unterbrochen, indem die Preßstoffpackung 72 zerstört wird, so daß sich auch das obere Rohr 61 der Lenksäule in Achsrichtung verschieben kann_e

Wie im Detail in Figo12 gezeigt, ist das obere Rohr 61 am Instrumentenbrett gehaltert und an diesem mittels Schellen 21 und 22 festgemacht· Zwischen den Schellen und dem oberen Rohr ist eine Packung 73 mit geringer Reibung eingefügt· Wenn also vom Fahrer auf das Lenkrad D eine Stoßbelastung ausgeübt wird, wird die Last durch das Lenkrad auf das obere Rohr 61 und die obere Welle 51 übertragen und bewirkt eine Verschiebung dieser beiden Teile·

Zwisohen dem unteren Ende der oberen Welle 51 und dem Staubfänger 11 ist in der rohrförmigen unteren Welle 52 ein säulenförmiger steifer Schaumstoffkörper 4 eingelegt· Dieser Körper dient als energieabsorbierend es Material· Der Durch·· messer des Schaumstoffkörpers ist -vorzugsweise so gewählt, daß ein schmaler Spalt zwisohen der Außenfläche des Sehaum-

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stoffes und der Innenwand des unteren Rohres 62 vorhanden ist.

Wenn ein mit der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung versehenes Auto in einen Zusammenstoß verwickelt wird, so daß der Fahrer gegen das Lenkrad prallt, wird der steife Schaumstoffkörper 4 in Achsrichtung komprimiert und durch den Kontakt mit der oberen Welle 51 einerseits und dem Staubfänger 11 andererseits plastisch deformiert. Während dieser Kompression entweicht die in der unteren Welle 52 und in dem Schaumstoffkörper 4 enthaltene Luft durch eine öffnung 522 in der unteren Welle 52. Da der steife Schaumstoffkörper eine Abhängigkeit der Verschiebung von der Last, wie oben beschrieben, hat, steigt der Stoß gleich nach dem Aufprall des Fahrers gegen die Lenksäule D steil an, aber diese Stoßbelastung ist nicht so groß, daß sie dem Fahrer Schaden zufügt. Nach der anfänglichen Stoßbelastung bewegt sich der Fahrer zusammen mit dem Lenkrad in axialer Richtung der Lenkwelle, wobei die Belastung praktisch auf der oben genannten Plateaulast gehalten wird. Während dieses Vorgangs wird ein großer Anteil der kinetischen Energie absorbiert und der Fahrer wird geschützt. Auf diese Weise kann die Verletzung des Fahrers auf ein Minimum herabgesetzt werden, selbst wenn sich die Lenkwelle bis zur kritischen Verschiebung des steifen Schaumstoffmaterials bewegte

In Fig.13 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung dargestellte Dieses Beispiel ist mit einem energieabsorbierenden Körper einer vorgegebenen Länge in Kompressionsrichtung versehen, die für eine maximale Verschiebung ausgewählt ist· Die in Fig·13 nicht gezeigten Teile der Lenkvorrichtung sind die gleichen wie im Beispiel der Figo10-12. Die zweite Ausführungsform ist mit einem zylindrischen Gehäuse 53 versehen, das konzentrisch an einer oberen Welle 51 der Lenkwelle befestigt ist. Ein dikker zylindrischer Körper 4 aus steifem Schaumstoff, dessen

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Außendurchmesser nahezu gleich dem Innendurchmesser des zylindrischen Gehäuses 63 ist, ist in letzteres eingelegt. Der steife Schaumstoffkörper ist mit einer durchgehenden Mittenbohrung versehen, durch die sich die obere Welle 51 erstreckt· Auf der Außenfläche der unteren Welle 52 ist im Bereich ihrer Kupplung mit der oberen Welle 51 ein Kolben 54a angebracht. Dieser Kolben besteht aus einem zylindrischen Rumpf 54-1, der an der unteren Welle 52 befestigt ist, und einem pyramidenförmigen Pressungsteil 542, das durch Biegen des oberen Endes des Rumpfes 541 nach außen gebildet ist· Das pyramidenförmige Preeeungsteil 542 erfaßt mit einer Fläehe 82 den Schaumstoffkörper 4 J auf diese Weise wird der Schaumstoffkörper 4 durch das Pressungsteil in dem zylindrischen Gehäuse 55 gehalten und gestützt. Der Durchmesser des äußeren Randes des Pressungsteils 542 ist etwas kleiner gemacht als der Innendurchmesser des zylindrischen Gehäuses 53·

Da der Schaumstoffkörper 4 in der oben beschriebenen Weise festgehalten ist, wird, wenn die obere Welle 51 und der Schaumstoffkörper 4 durch den Aufprall des Fahrers gegen das Lenkrad gegeneinander verschoben werden, die Fläche 82 des Kolbens 54a in das zylindrische Gehäuse 53 hineingedrückt und komprimiert den Schaumetoffkörper 4» Dabei wird der kom-. primierte und zerstörte Schaumstoffkörper 4 von der Fläche 82 zum Umfang hingedrückt, so daß am Ende der axialen Verschiebung der oberen Welle 51 und des oberen Rohres 61 die Spitze der Fläche 82 an der Endwand des zylindrischen Gehäuses 53 anstoßen kann· Auf diese Weise ist die Ausführungsform der Fig.13 in der lage, ein Maximum an kinetischer Energie zu absorbieren·

In Fig.14 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung dargestellt. Bei diesem Beispiel ist an dem oberen Rohr 61 der Lenksäule eine zylindrische Hülse 54 befestigt. Die zylindrische Hülse 54 hat einen Boden 541 mit einem Loch in der Mitte, durch das sich die obere Welle

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51 erstreckt. In der zylindrischen Hülse 54 ist ein zylinderförmiger steifer Schaumstoffkörper 4 fest aufgenommene Der Außendurchmesser des Schaumstoffkörpers ist nahezu gleich dem Innendurchmesser der zylindrischen Hülse_o Der Sohaumstoffkörper ist mit einer durchgehenden Mittenbohrung versehen, durch die die obere Welle ragt. Das untere Rohr 62 hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser der zylindrischen Hülse 54, und ist so bemessen, daß die Lenkwelle darin Platz findet. Am oberen Ende des unteren Rohres 62 ist ein Kolben 55 befestigt, der der zylindrischen Hülse 54 zugekehrt ist. Der Kolben hat eine durchgehende axiale Bohrung und ist mit einer konischen Pressungsfläche 551 an seinem der Hülse zugekehrten Ende versehene

Das spitz zulaufende Ende der Pressungsfläche 551 bildet eine Begrenzung des Schaumstoffkörpers 4. Wenn sich das Lenkrad beim Aufprall des Fahrers in axialer Richtung (X-Richtung) bewegt, werden das obere Rohr 61 und die obere Welle 51 in dieser axialen Riohtung verschobene Das obere Rohr 61 nimmt die zylindrische Hülse 54 mit, so daß die Pressungsfläche 551 des Kolbens 55, der fest mit dem unteren Rohr 62 verbunden ist, in die zylindrische Hülse vorgeschoben wird. Die komprimierten und zerbrochenen Teile des Schaumstoffkörpers werden in Richtung des Umfangs weggeschoben, wenn sie mit der Pressungsfläche in Kontakt kommen· Der maximale Hub ist erreicht, wenn die Spitze der Pressungsflache auf den Boden 541 der zylindrischen Hülse auftrifft· Die Ausführungsform der Fig.14 ist also wie diejenige der Fig. 13 geeignet, ein Maximum an kinetischer Energie zu absorbieren,,

Zusammenfassend sei also festgestellt: Die Erfindung schafft eine Lenkvorrichtung, in der ein steifer Schäumstoffkörper, der eine für die Absorption des Maximums an kinetischer Energie innerhalb eines vorgegebenen Verschiebungsbereiches geeignete Last-Weg-Charakteristik hat, als energieabsorbierender Körper verwendet wird. Die Anordnung gemäß der Erfin-

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dung schafft somit ein wirksames Mittel, um die Fahrer eines Fahrzeugs bei Unfällen zu schützen.

Gegenüber den gezeigten und beschriebenen Beispielen sind im Rahmen der Erfindung Abänderungen mögliche

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Claims

Ansprüche

·J Energieabsorbierend e Lenkvorrichtung zum Verbinden eines Lenkrades nit einem Lenkgetriebe, gekennzeichnet durch einen oberen Lenkungsteil (51,61), an dessen oberem Ende das Lenkrad (D) befestigt ist, und einen unteren Lenkungs— teil (52,62), mit dessen untere» Ende das Lenkgetriebe (0) gekoppelt ist und dessen oberes Endstück derart mit den unteren Endstück des oberen Lenkungsteile rerbunden ist, daß die beiden Lenkungeteile beim Einwirken einer axialen Kraft relativ zueinander in Achsrichtung ver« schieblich sind, jedoch das Drehmoment vom Lenkrad durch den oberen und den unteren Lenkungsteil auf das Lenkgetriebe übertragen wird, und durch einen steifen Schaumstoff-· körper (4), der zwischen dem oberen und dem unteren Lenkungsteil derart angeordnet ist, daß er bei einer axialen Verschiebung der beiden Lenkungsteile gegeneinander unter Absorption der axialen Kraft komprimiert wird·

2· Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der obere oder der untere Lenkungeteil einen Zylinder (52,53,54) mit einem offenen und einem durch einen Boden geschlossenen Ende aufweist und der jeweils andere Lenkungsteil mit einem Kolben (54a,55) versehen ist, dessen Aueendurchnesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinders und der normalerweise ein Stück weit in den Zylinder eingeschoben ist, wobei der steife Schaumstoff— körper (4) im Inneren des Zylinders zwischen dem Kolben und dem Boden angeordnet ist.

3· Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Schäumstoffkörper zugekehrte Ende des Kolbens eine konische Außenfläche (82,551) hat, deren Spitze zum Schaumstoffkörper hin gerichtet ist.

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4· Lenkvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem oberen Lenkungsteil eine obere Lenkwelle (51) und zum unteren Lenkungsteil eine untere Lenkwelle (52) gehört und daß eine der beiden Lenkwellen als ein Rohr mit einem offenen Ende ausgebildet ist, in das das Endstück der anderen Lenkwelle eingeschoben isto

5, Lenkvorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder entweder an der oberen oder an der unteren Lenkwelle festgemacht ist und der Kolben an der jeweils anderen Lenkwelle»

6· Lenkvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch, gekennzeichnet, daß im Boden des Zylinders (53) eine mit der Achse der Lenkwellen gefluchtete durchgehende Öffnung vorgesehen ist, durch die sich die obere oder die untere Lenkwelle erstreckt und nächst der diese Lenkwelle am Zylinder befestigt ist, daß ferner der Kolben eine durchgehende, mit der Achse der Lenkwellen gefluchtete Bohrung hat, durch die sich die andere Lenkwelle erstreckt und an der diese mit dem Kolben fest verbunden ist, und daß der steife Schaumstoffkörper (4) zylindrisch geformt und mit einer durchgehenden axialen Bohrung versehen ist, wobei der Sohaumstoffkörper in dem Zylinder aufgenommen ist und die durch den Boden des Zylinders gehende Lenkwelle auch die Bohrung des Schaumstoffkörpers durchzieht (Pig·13)„

Lenkvorrichtung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem sich überlappenden Bereich zwischen der Innenfläche der rohrförmigen Lenkwelle und der Außenfläche der anderen Lenkwelle ein Spalt ausgebildet ist, in dem zur Verbindung der beiden Lenkwellen eine Kunststoffpackung (71) angeordnet ist.

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8. Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Lenkwelle (52) im wesentlichen ovalen Querschnitt hat und die andere Lenkwelle (51) einen dazu passenden Teil zur Übertragung des Drehmomentes aufweist

Lenkvorrichtung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Lenkwelle (52) die untere Lenkwelle ist.

10. Lenkvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (54a) an der rohrförmigen unteren Lenkwelle festgemacht ist (Figo13)o

11· Lenkvorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Lenkwelle (52) selbst den Zylinder bildet, wobei der Boden des Zylinders von einer Abschlußwand (11) der rohrförmigen Lenkwelle gebildet ist, und daß der Kolben die andere Lenkwelle ist, deren Endstück in die rohrförmige Lenkwelle eingeschoben ist und die am Ende eine Querwand hat, die die Angriffsfläche des Kolbens bildet (Mg. 10) ο

12o Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum oberen Lenkungsteil ein oberes Lenksäulenrohr (61), das die obere Lenkwelle (51) umgibt, und zum unteren Lenkungsteil ein unteres Lenksäulenrohr (62), das die untere Lenkwelle umgibt, gehört, wobei die obere Lenkwelle in dem Lenksäulenrohr gegen dieses drehbar angeordnet ist und das untere Lenksäulenrohr am Fahrzeugaufbau befestigt ist»

3o Lenkvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (55) oder der Zylinder (54) am oberen Lenksäulenrohr und das jeweils andere Teil am unteren Lenkoäulenrohr befestigt isto

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14. Lenkvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder am oberen Lenksäulenrohr und der Kolben am unteren Lenksäulenrohr befestigt ist (]?igo14)·

15· Lenkvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder und der Kolben jeweils koaxial zu ihrem zugehörigen Lenksäulenrohr angeordnet sind und der Zylinderboden (541) sowie der Kolben (55) mit einer axial gefluchteten öffnung versehen sind, durch die sich die eine Lenkwelle (51) erstreckt, und daß der Schaumstoffkörper zylinderförmig mit durchgehender Mittenbohrung ausgebildet und in dem Zylinder (54) zwischen dem Zylinderboden und dem Kolben eingelegt ist und von der Lenkwelle durchzogen wird·

16. Lenkvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der steife Schaumstoffkörper (4) aus einem Material gebildet ist, das aus der steife Polyurethanschaumstoffe und steife Polystyrolschaumstoffe umfassenden Gruppe ausgewählt ist·

17· Lenkvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der steife Schaumstoffkörper (4) aus einem Material besteht, dessen Dichte zwischen etwa 0,03 und 0,60 g/cm⁵ liegt·

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