ITRM960274A1

ITRM960274A1 - MOTOR VEHICLE STEERING SYSTEM

Info

Publication number: ITRM960274A1
Application number: IT96RM000274A
Authority: IT
Inventors: Karl Peitsmeier; Helmut Flemming; Alfred Schnabel; Gerd Willy
Original assignee: Daimler Benz Ag
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 1997-10-24
Also published as: DE19519664A1; FR2734780B1; IT1285126B1; ITRM960274A0; FR2734780A1; GB2301564A; GB2301564B; GB9610807D0

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "IMPIANTO DI STERZO PER AUTOVEICOLO" accompanying a patent application for an invention entitled: "STEERING SYSTEM FOR MOTOR VEHICLES"

L'Invenzione concerne un impianto di sterzo per autoveicolo con un albero disposto in un tubo esterno, la cui parte inferiore è collegata, dietro interposizione di un giunto dello sterzo, con una scatola guida disposta su un elemento strutturale del telaio, la quale, in caso di incidente, si svincola tempestivamente. The invention relates to a steering system for motor vehicles with a shaft arranged in an external tube, the lower part of which is connected, by interposition of a steering joint, with a steering box arranged on a structural element of the frame, which, in in the event of an accident, it is released promptly.

Dalla DE-OS 27 50 179 è noto munire un autoveicolo di una traversa per una sospensione anteriore alla quale è fissata una scatola guida di un impianto di sterzo per l'autoveicolo. La trave trasversale è collegata con il motore dell'autoveicolo in modo che il peso del motore, in caso di incidente dell’autoveicolo, devii tempestivamente verso il basso, staccandola, la trave trasversale e quindi la scatola guida. In questo modo, in caso di incidente, si deve ridurre notevolmente o impedire un movimento di ritorno della parte superiore del comando sterzo From DE-OS 27 50 179 it is known to provide a motor vehicle with a cross member for a front suspension to which a steering box of a steering system for the motor vehicle is fixed. The transverse beam is connected to the vehicle engine so that the weight of the engine, in the event of a vehicle accident, promptly deviates downward, detaching it, the cross beam and therefore the steering box. This way, in the event of an accident, a return movement of the upper part of the steering control must be significantly reduced or prevented

E' anche noto (autovetture Mercedes) disporre un motore e una sopensione anteriore di un autoveicolo, compresa una scatola guida, su una traversa integrale, la quale è fissata a due longheroni del telaio della struttura portante dell'autoveicolo in modo da staccarsi, in caso di urto del veicolo, tempestivamente dai longheroni del telaio. A seconda della forma di realizzazione costruttiva dello sterzo, cioè in particolare dell'albero dello sterzo, la scatola guida, in un tale incidente, viene però spostante indietro in modo che la telescopicità dello sterzo non sia più sufficiente ad impedire uno spostamento non consentito del volante nell'abitacolo. Questa problematica emerge in particolare nell'esecuzione di un albero inferiore dello sterzo in una costruzione adatta all'alluminio. It is also known (Mercedes cars) to arrange an engine and a front suspension of a motor vehicle, including a steering box, on an integral cross member, which is fixed to two longitudinal members of the frame of the supporting structure of the motor vehicle so as to detach, in order to in the event of a vehicle collision, promptly from the chassis side members. Depending on the constructive embodiment of the steering, i.e. in particular of the steering shaft, the steering gear, in such an accident, is however moved backwards so that the telescopicity of the steering is no longer sufficient to prevent an unauthorized shifting of the steering wheel in the passenger compartment. This problem arises in particular in the design of a lower steering shaft in a construction suitable for aluminum.

Compito dell'invenzione e quello di realizzare un impianto di sterzo del tipo citato avanti che, anche in presenza di telescopicità ridotta dell'albero dello sterzo, garantisca una sufficiente sicurezza per il conducente dell'autoveicolo in caso di scontro dell 'autoveicolo. The aim of the invention is to provide a steering system of the type mentioned above which, even in the presence of reduced telescopicity of the steering shaft, guarantees sufficient safety for the driver of the motor vehicle in the event of a collision of the motor vehicle.

Questo compito viene risolto per il fatto che all'albero dello sterzo è associato un dispositivo di ritenuta fissato alla carrozzzeria all'altezza del giunto dello sterzo, il quale impegna - con riferimento alla direzione longitudinale del veicolo posteriormente senza contatto il giunto dello sterzo ed è realizzato in modo cosi stabile da assorbire, in caso di incidente, attraverso lo spostamento indietro della scatola guida, le forze generate nel giunto dello serzo fino ad un disaccoppiamento della scatola guida. Questo dispositivo di ritenuta è eseguito in modo cosi stabile da sostenere le forze generate in caso di scontro durante lo spostamento indietro della scatola guida, fino a quando, grazie alle forze generate, si manifesta un disaccoppiamento tra la scatola guida e l'albero dello sterzo. La notevole importanza di questa soluzione secondo l'invenzione sta nel fatto che tra la scatola guida e il dispositivo di ritenuta si ha un movimento relativo. La traversa integrale che si svincola presto dal telaio portante dell'autoveicolo provoca cioè uno spostamento verso dietro e verso il basso della scatola guida se il dispositivo di ritenuta applicato alle parti ancora stabili della carrozzeria non ha ancora eseguito un movimento verdietro. Il giunto dello sterzo e quindi anche l'albero dello sterzo vengono sostenuti e ritenuti, quindi, in modo ancora stabile mentre la scatola guida viene spostata verso dietro, per cui la scatola guida viene staccata in diversi punti di rottura nominale predefiniti dal giunto dello sterzo e rispettivamente dall'albero dello sterzo. In questo modo è possibile ridurre, attraverso il dispositivo di ritenuta, forze elevate che provocano il distacco della scatola guida senza generare forze elevate non consentite e grandi corse attraverso l'albero inferiore dello sterzo sull'aggregato del tubo esterno dell'impianto di sterzo e quindi nell 'interno del veicolo. This task is solved by the fact that the steering shaft is associated with a retaining device fixed to the bodywork at the height of the steering joint, which engages - with reference to the longitudinal direction of the vehicle at the rear without contacting the steering joint and is made in such a stable way as to absorb, in the event of an accident, through the rearward movement of the steering box, the forces generated in the joint of the serzo up to a decoupling of the steering box. This restraint device is designed so stably that it supports the forces generated in the event of a collision when the steering gear is moved backwards, until, thanks to the forces generated, there is a decoupling between the steering gear and the steering shaft. . The considerable importance of this solution according to the invention lies in the fact that there is a relative movement between the steering box and the restraint device. In other words, the integral cross member which is released quickly from the supporting frame of the motor vehicle causes a rearward and downward displacement of the steering box if the restraint device applied to the still stable parts of the bodywork has not yet performed a green-back movement. The steering joint and thus also the steering shaft are supported and retained thus still stably while the steering box is moved to the rear, whereby the steering box is detached at different predetermined nominal breaking points by the steering joint and respectively from the steering shaft. In this way it is possible to reduce, through the restraint device, high forces that cause the steering gear to detach without generating inadmissible high forces and large strokes through the lower steering shaft on the outer tube assembly of the steering system and then inside the vehicle.

In una forma di realizzazione dell'invenzione, il dispositivo di ritenuta presenta un anello di ritenuta fissato al longherone del telaio che cinge senza contatto il giunto dello sterzo ad una distanza che consente tutti 1 movimenti del giunto dello sterzo che si generano durante la marcia. Questo anello di ritenuta è fissato al longherone in una posizione che viene spostata verso dietro, in caso di incidente, giusto molto tempo dopo il distacco del supporto integrale Siccome l'anello di ritenuta cinge a distanza il giunto dello serzo, .a funzione dell'impianto di sterzo non viene pregiudicata. In an embodiment of the invention, the restraint device has a retaining ring fixed to the frame longitudinal member which encircles the steering joint without contact at a distance which allows all the movements of the steering joint which are generated during travel. This retaining ring is fixed to the side member in a position which is moved to the rear, in the event of an accident, just long after the integral support has been detached. steering system is not affected.

In un’altra forma di realizzazione dell'invenzione, l'anello di ritenuta è di metallo ed è realizzato a guisa di tubo o tirante, In particolare come una corda o catena. Questa è una forma di realizzazione particolarmente stabile e semplice. In another embodiment of the invention, the retaining ring is made of metal and is made in the form of a tube or tie rod, in particular as a rope or chain. This is a particularly stable and simple embodiment.

Altri vantaggi e particolari dell'invenzione emergono dalle rivendicazioni dipendenti nonché dalla seguente descrizione di esempi di esecuzione preferiti dell'invenzione rappresentati con riferimento ai disegni: In essi: Other advantages and details of the invention emerge from the dependent claims as well as from the following description of preferred embodiments of the invention represented with reference to the drawings: In them:

La figura 1 mostra una vista dall'alto di una struttura rustica di un autoveicolo in corrispondenza di una forma di esecuzione di un impianto di sterzo secondo l'invenzione alla quale è associato un dispositivo di ritenuta sotto forma di lamiera di ritenuta, Figure 1 shows a top view of a rustic structure of a motor vehicle in correspondence with an embodiment of a steering system according to the invention to which a restraint device in the form of a retaining plate is associated,

la figura 2 mostra, in una vista laterale, la struttura rustica secondo la figura 1 provvista dell'impianto di sterzo , figure 2 shows, in a side view, the rustic structure according to figure 1 provided with the steering system,

la figura 3 mostra, in una vista dall’alto, un'altra forma di esecuzione di un impianto di sterzo secondo l'invenzione, in cui come dispositivo di ritenuta è previsto un anello di metallo, e la figura 4 mostra una vista laterale dello impianto di sterzo secondo la figura 3 disposto nella struttura rustica. Figure 3 shows, in a top view, another embodiment of a steering system according to the invention, in which a metal ring is provided as the restraint device, and Figure 4 shows a side view of the steering system according to Figure 3 arranged in the rustic structure.

Un autoveicolo secondo le figure da 1 a 4 presenta una struttura rustica provvista, in una zona anteriore, di due longheroni (1) del telaio che si estendono in direzione longitudinale del veicolo. Verso dietro, i due longheroni (1) del telaio si collegano ad una parete frontale (2). Per motivi di vista, nelle figure da 1 a 4 sono rappresentate soltanto parti della struttura rustica, dove e mostrata anche soltanto un unico longherone (1) disposto davanti al lato del conducente del veicolo. Tra i due longheroni (1) si estende, in corrispondenza dell'avancorpo, una trasversa (3) integrale su cui è tenuto, in modo non rappresentato, un motore. Questa trasversa (3) è collegata dal basso con i due longheroni (1) del telaio dove essa, in caso di incidente del veicolo, si stacca dai longheroni (1) prima che i longheroni (1) del telaio si deformino in corrispondenza dei punti di fissaggio della traversa integrale (3). Sulla trasversa (3) è disposta una sospensione anteriore, comprese le parti associate, di un impianto di sterzo. In particolare, come parte dell'impianto di sterzo è indicata, in modo particolarmente dettagliato, una scatola guida (6) collegata con la traversa (3). La scatola guida (6) è collegata, dietro interposizione di un giunto (5) dello sterzo, con una parte inferiore di un albero (4) dello sterzo, il quale sporge attraverso una parete frontale (2) della struttura rustica in un abitacolo ed è collocato in un aggregato di tubo esterno (8) fissato all'abitacolo. Sull'estremità frontale dell'albero di sterzo (4) che sporge nell’interno dell'abitacolo è disposto, in modo non rappresentato, un volante. A motor vehicle according to Figures 1 to 4 has a rustic structure provided, in a front area, with two longitudinal members (1) of the frame which extend in the longitudinal direction of the vehicle. Towards the rear, the two side members (1) of the frame connect to a front wall (2). For reasons of view, figures 1 to 4 show only parts of the rustic structure, where only a single longitudinal member (1) arranged in front of the driver's side of the vehicle is shown. Between the two longitudinal members (1) an integral cross member (3) extends, in correspondence with the forepart, on which a motor is held, in a manner not shown. This cross member (3) is connected from below with the two side members (1) of the frame where it, in the event of a vehicle accident, detaches from the side members (1) before the side members (1) of the frame deform at the points fixing the integral crosspiece (3). A front suspension, including the associated parts, of a steering system is arranged on the cross member (3). In particular, a steering gear (6) connected to the cross member (3) is shown in particular detail as part of the steering system. The steering box (6) is connected, by interposition of a steering joint (5), with a lower part of a steering shaft (4), which protrudes through a front wall (2) of the rustic structure in a passenger compartment and it is placed in an external tube assembly (8) fixed to the passenger compartment. A steering wheel is arranged on the front end of the steering shaft (4) that protrudes into the passenger compartment.

La parte inferiore dell'albero di sterzo (4) è eseguita a guisa di costruzione di alluminio. In questo modo si ottiene una telescopicità dell'albero di sterzo (4) ridotta rispetto alle costruzioni di acciaio. Per evitare che la telescopicità ridotta dell'albero di sterzo (4) provochi, in caso di scontro, uno spostamento non consentito del volante nell'abitacolo del veicolo, all'impianto di sterzo è associato (Fig. 1 e 2) un dispositivo di ritenuta sotto forma di lamiera di ritenuta (7). Questa lamiera di ritenuta (7) è eseguita in modo stabile a forma di piastra e, in corrispondenza della parete frontale (2), è disposta orizzontalmente all'altezza del giunto (5) dello sterzo in modo da impegnare posteriormente a distanza il giunto (5) dello sterzo. In questo caso, la lamiera di ritenuta (7) è saldata stabilmente sia mediante punti con la parete frontale (2) sia ad una parte portante imbutita in avanti in corrispondenza di punti di fissaggio (9) con il longherone (1) del telaio. La rigidezza della lamiera di ritenuta (7) è progettata in modo che essa, in caso di incidente, possa sostenere stabilmente il giunto (5) dello sterzo contro forze generate da uno spostamento indietro della scatola guida (6). Le forze generate dalla scatola guida (6) derivano dal fatto che la traversa {3), compreso il motore, si stacca dal longherone (1) del telaio già quando il longherone (1) del telaio non è ancora affatto deformato in corrispondenza dei punti di fissaggio della traversa (3) e in particolare in corrispondenza dei punti di fissaggio (9) della lamiera di ritenuta (7). Attraverso la lamiera di ritenuta (7) si determina, quindi, un effetto di intaglio o di pressoflessione che provoca un distacco della scatola guida (6) dall’albero di sterzo (4). in questo modo si evita uno spostamento dell'albero di sterzo (4) nell'abitacolo del veicolo. The lower part of the steering shaft (4) is designed in the manner of an aluminum construction. In this way, a reduced telescopicity of the steering shaft (4) is achieved compared to steel constructions. In order to prevent the reduced telescopicity of the steering shaft (4) from causing, in the event of a collision, an unauthorized movement of the steering wheel in the passenger compartment of the vehicle, a steering system is associated with the steering system (Fig. 1 and 2). retainer in the form of retaining plate (7). This retaining plate (7) is stably formed in the form of a plate and, at the front wall (2), is arranged horizontally at the height of the steering joint (5) so as to engage the joint at a distance from the rear ( 5) of the steering. In this case, the retaining plate (7) is stably welded both by stitches to the front wall (2) and to a bearing part drawn forward at the fastening points (9) with the frame side member (1). The stiffness of the retaining plate (7) is designed so that it can stably support the steering joint (5) against forces generated by a rearward movement of the steering gear (6) in the event of an accident. The forces generated by the steering box (6) derive from the fact that the cross member {3), including the engine, detaches from the frame side member (1) already when the frame side member (1) is not yet deformed at all at the points fixing the cross member (3) and in particular at the fixing points (9) of the retaining plate (7). Through the retaining plate (7), therefore, a notch or pressure bending effect is determined which causes a detachment of the steering box (6) from the steering shaft (4). in this way, a displacement of the steering shaft (4) in the passenger compartment of the vehicle is avoided.

L’autoveicolo secondo le figure 3 e 4, compreso il suo impianto di sterzo, corrisponde all'autoveicolo secondo le figure 1 e 2 descritto avanti. L’unica differenza nella forma di esecuzione secondo le figure 3 e 4 sta nel fatto che come dispositivo di ritenuta per il giunto (5) dello sterzo è previsto un anello di ritenuta (7a) realizzao a guisa di anello metallico sotto forma di tubo piegato. Questo anello di ritenuta (7a) cinge il giunto (5) dello sterzo senza toccarlo, dove la distanza circolare dell'anello di ritenuta (7a) di 15 mm ca. dal giunto (5) dello sterzo ha una grandezza tale da non creare nessun danno funzionale all'impianto di sterzo durante la rotazione del volante. Le estremità dell’anello di ritenuta (7a) sono collegate saldamente con il longherone (1) del telaio all'altezza di un punto di sostegno posteriore della traversa integrale (3) Un punto (9a) per il fissaggio dell'anello di ritenuta (7a) al longherone (1) del telaio è previsto, quindi, quasi all'altezza del fissaggio della traversa (3) sul longherone (1) del telaio, dove la traversa (3) assume il supporto del motore. Il punto di fissaggio )9a) dell’anello di ritenuta (7a) è scelto, quindi, analogamente ai punti di fissaggio (9) della lamiera di ritenuta (7), in modo che la traversa (3), compreso la scatola guida (6)/ in caso di incidente, venga spostata indietro lateralmente molto prima del longherone (1) del telaio, all'altezza di questo punto di fissaggio (9a). L'anello di ritenuta (7a) è fissato mediante viti, in corrispondenza del punto di fissaggio (9a), al longherone (1) del telaio. Allo stesso modo sono previsti però anche fissaggi non svincolabili dell'anello di ritenuta (7a). A seconda delle esigenze costruttive è possibile collegare l'anello di ritenuta stabile (7a), dietro interposizione di una piatra di rinforzo, con il longherone (1} del telaio . The vehicle according to figures 3 and 4, including its steering system, corresponds to the vehicle according to figures 1 and 2 described below. The only difference in the embodiment according to Figures 3 and 4 lies in the fact that a retaining ring (7a) is provided as a retaining device for the steering joint (5) in the form of a metal ring in the form of a bent tube. . This retaining ring (7a) surrounds the steering joint (5) without touching it, where the circular distance of the retaining ring (7a) is approx. 15 mm. the steering joint (5) has a size such as not to create any functional damage to the steering system during the rotation of the steering wheel. The ends of the retaining ring (7a) are firmly connected with the frame side member (1) at a rear support point of the integral cross member (3) One point (9a) for fixing the retaining ring ( 7a) to the side member (1) of the frame is therefore foreseen almost at the height of the fixing of the cross member (3) on the side member (1) of the frame, where the cross member (3) assumes the support of the engine. The fixing point) 9a) of the retaining ring (7a) is therefore chosen, similarly to the fixing points (9) of the retaining plate (7), so that the cross member (3), including the steering box ( 6) / in the event of an accident, it is pushed back to the side well ahead of the frame side member (1), at this attachment point (9a). The retaining ring (7a) is fixed by means of screws, at the fixing point (9a), to the side member (1) of the frame. In the same way, however, non-releasable fasteners of the retaining ring (7a) are also provided. Depending on the construction requirements, it is possible to connect the stable retaining ring (7a), with the interposition of a reinforcing plate, with the side member (1} of the frame.

Claims

CLAIMS 1. Steering system for a motor vehicle with a shaft located in an external tube, the lower part of which is connected, by interposition of a steering joint, with a steering box arranged on a structural element of the frame which, in the event of an accident, detaches immediately, characterized in that the steering shaft (4) is associated, at the height of the steering joint (5), with a restraint device fixed to the bodywork, which engages at the rear - with reference to the longitudinal direction of the vehicle - without contact, the joint (5) of the steering wheel and is made in such a stable way as to absorb, in the event of an accident, forces generated by a rearward movement of the steering gear (6) in the joint (5) of the steering wheel until the steering box (6).

Steering system according to claim 1, characterized in that the restraint device has a rigid retaining plate (7), fixed at a front wall (2) at the height of the steering joint (5) on a longitudinal member (1) of the vehicle frame.

Steering system according to claim 1, characterized in that the restraint device has a retaining ring (7a) fixed to the frame side member (1), which encircles the steering joint (5) without contact at a distance which allows all the movements of the joint (5) of the steering that occur during travel.

4. Steering system according to claim 3, characterized in that the retaining ring (7) is made of metal and is made in the form of a tube or tie rod, in particular in the form of a rope or chain.