DE102006055631B4

DE102006055631B4 - Stoßabsorbierendes System einer Lenksäule für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102006055631B4
Application number: DE102006055631.3A
Authority: DE
Inventors: Young Nam Cho; Joon Mo Park
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2022-03-17
Anticipated expiration: 2026-11-25
Also published as: US7651132B2; JP4930878B2; US20080012281A1; CN101104416A; CN101104416B; KR20080006352A; KR100836909B1; DE102006055631A1; JP2008018920A

Abstract

Stoßabsorbierendes System einer Lenksäule, welches umfasst:eine Befestigungsplatte (311) mit einer durch die Befestigungsplatte (311) gebildeten Befestigungsplattenöffnung (313) und mit einem durch die Befestigungsplatte (311) gebildeten Befestigungsplattenschlitz (315), wobei der Befestigungsplattenschlitz (315) sich parallel zu einer Achsenrichtung der Lenksäule erstreckt;ein Außenrohr (301);eine obere Welle;eine untere Welle;einen Biegestreifenstift (323), welcher über der Befestigungsplattenöffnung (313) angeordnet ist und sich senkrecht zu der Achsenrichtung der Lenksäule erstreckt;einen mit dem Außenrohr (301) verbundenen Querträger (331) mit einer durch den Querträger (331) gebildeten Querträgeröffnung (331);einen sich durch die Querträgeröffnung (331) erstreckenden Biegestreifen (351) dessen erstes Ende zwischen dem Außenrohr (301) und dem Querträger (331) befestigt ist, und dessen zweites Ende sich zwischen der Befestigungsplatte (311) und dem Querträger (331) parallel zu der Achsenrichtung der Lenksäule erstreckt, während der Biegestreifen (351) aus der Befestigungsplattenöffnung (313) herausragend den Biegestreifenstift (323) umgreift;eine Biegestreifenführung (353), welche den Biegestreifen (351) bedeckend teilweise zwischen der Befestigungsplatte (311) und dem Querträger (331) angeordnet ist; undeine Biegestreifenführung-Befestigungskomponente (319, 321), welche die Biegestreifenführung (353) am Querträger (331) befestigt und sich bei Kollision entlang dem Befestigungsplattenschlitz (315) bewegt;wobei der Biegestreifen (351) ausgebildet ist, bei einer durch Kollision ausgelösten Bewegung der Biegestreifenführung-Befestigungskomponente (319, 321) entlang dem Befestigungsplattenschlitz (315) um den Biegestreifenstift (323) zu knicken,und wobei die Biegestreifenführung (353) den Biegestreifen (351) derart kontaktiert, dass bei der Bewegung der Biegestreifenführung-Befestigungskomponente (319, 321)entlang dem Befestigungsplattenschlitz (315) die Biegestreifenführung (353) eine gleichmäßige Reibungskraft auf den Biegestreifen (351) ausübt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein stoßabsorbierendes System für eine Lenksäule für ein Fahrzeug.
(b) Beschreibung der verwandten Technik
Ein Lenksystem ist im Allgemeinen zum Übertragen eines durch einen Fahrer erzeugten Drehmoments zu den Rädern eines Fahrzeugs ausgebildet. Das Lenksystem enthält ein Lenkrad, welches in der Nähe eines Fahrersitzes eingebaut ist, eine Lenkwelle, welche mit dem Lenkrad verbunden ist, und ein um die Lenkwelle herum installiertes Rohr, welches die Lenkwelle trägt.
Bei einer Kollision verringert die Lenksäule die Verletzung des Fahrers durch das Absorbieren des Stoßes.
Beispielsweise beschreibt die DE 10 2006 013 085 B3 eine Lenksäulenbaueinheit mit einem an einem Führungsrohr befestigten U-förmigen Deformationselement. Das U-förmige Deformationselement ist um einen Umlenkbolzen, welcher in eine Durchbrechung eines das Führungsrohr umgebenden karosseriefesten Mantelrohrs geklemmt ist, geführt. Löst ein Stoß bei einem Unfall eine Relativbewegung des Rührungsrohrs in Bezug zu dem Mantelrohr aus, so soll mittels eines Verformens des mitgezogenen U-förmigen Deformationselements Energie absorbierbar sein. Zusätzlich soll die absorbierbare Energie mittels eines Federbauteils, welches zwischen dem Umlenkbolzen und einer benachbarten Wand der Durchbrechung des Führungsrohrs eingespannt ist, variierbar sein.
Auch die DE 699 01 366 T2 beschreibt eine Energieaufnahmeeinheit zum Absorbieren einer Stoßenergie, mittels welcher eine Variation einer aufgenommenen Kraft als wegabhängige Funktion realisierbar sein soll. Beispielhaft ist die Energieaufnahmeeinheit als Wicklung eines Metallbandes ausgebildet.
Des Weiteren beschreibt die DE 195 15 009 A1 eine Energieabsorptionsplatte für eine stoßabsorbierende Lenkeinrichtung. Mittels einer variierenden Bandbreite der Energieabsorptionsplatte und/oder mindestens einer in der Energieabsorptionsplatte ausgebildeten Öffnung soll ebenfalls eine Variation einer aufgenommenen Kraft als wegabhängige Funktion realisierbar sein.
1 ist eine Perspektivansicht eines herkömmlichen stoßabsorbierenden Systems einer Lenksäule für ein Fahrzeug.
2 ist eine Perspektivansicht eines anderen herkömmlichen stoßabsorbierenden Systems einer Fahrzeuglenksäule, auf welchem ein Elektromotor montiert ist.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, absorbieren diese herkömmlichen Lenksäulen, wenn ein externer Stoß in Pfeilrichtung erzeugt wird, erst den Stoß unter Verwendung der Formkraft der Kapseln 109, 209, welche auf einer Befestigungsplatte montiert sind. Zudem wird eine zusätzliche Stoßabsorption durch die Reibungskraft zwischen einem Innenrohr 103, 203 und einem Außenrohr 101, 201 umgesetzt.
Die oben beschriebenen, herkömmlichen Lenksäulen sind jedoch schwierig zu konstruieren, da die Anzahl und Stärke der geformten Kapseln 109, 209 angepasst werden muss, um die Formkraft der Kapseln 109, 209 einzustellen. Die Konstruktionsänderungen zum Anpassen der Reibungskraft zwischen dem Innen- und Außenrohr 101, 103, 201 und 203 sind zudem kostspielig.
Da die Befestigungsplatten 105, 107, 205 und 207 in eine obere Befestigungsplatte 105, 205 und eine untere Befestigungsplatte 107, 207 unterteilt sind, entsteht ein Radflattern, wenn das Fahrzeug im Leerlauf läuft oder mit hohen Geschwindigkeiten fährt. Da die Struktur der unteren Befestigungsplatte 107, 207 schwach ist, kann sie zudem während dem Montageverfahren verformt werden.
Bei der vom Motor angetriebenen Lenksäule der 2 erhöht das Vorhandensein des Elektromotors nicht nur maßgeblich das Flattern der Räder, sondern verringert auch die Menge des verfügbaren Raums zum Absorbieren von Energie beim Aufprall, da der zusammenschiebbare Abschnitt der Lenksäule verringert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein stoßabsorbierendes System einer Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung erfolgte um ein stoßabsorbierendes System einer Lenksäule für ein Fahrzeug zu liefern, welches die Vorteile aufweist, dass ein Biegestreifen den durch die Kollision des Fahrzeugs erzeugten Stoß durch das Anwenden einer den Biegestreifen bedeckenden Biegestreifenführung effektiv absorbiert.
Die Biegestreifenführung-Befestigungskomponente kann einen Bolzen enthalten.
Die Biegestreifenführung-Befestigungskomponente kann zudem eine zwischen dem Bolzen und der Befestigungsplatte eingefügte Unterlegscheibe aufweisen.
Die Befestigungsplatte kann als ein Stück monolithisch gebildet sein.
Das stoßabsorbierende System kann zudem einen Querträger-Verbindungsabschnitt des Querträgers aufweisen, an welchem der Querträger die Befestigungsplatte berührt, und welcher um die Befestigungsplatte zu berühren, in eine U-Form gebogen ist, und einen Befestigungsplatten-Verbindungsabschnitt der Befestigungsplatte enthalten, welcher teilweise um den Querträger-Verbindungsabschnitt gebogen ist, um den Querträger-Verbindungsabschnitt zu bedecken.
Die obere und untere Welle können durch eine Kerbverzahnungsstruktur miteinander verbunden sein.
Das stoßabsorbierende System kann einen mit der Lenksäule verbundenen Elektromotor aufweisen.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht eines herkömmlichen stoßabsorbierenden Systems einer Fahrzeuglenksäule.
2 ist eine Perspektivansicht eines anderen herkömmlichen, stoßabsorbierenden Systems einer Fahrzeuglenksäule, auf welchem ein Elektromotor installiert ist.
3 ist eine Perspektivansicht eines stoßabsorbierenden Systems einer Lenksäule für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine teilweise vergrößerte Perspektivansicht eines Ausschnitts der 3.
5 ist eine teilweise vergrößerte Perspektivansicht nach Entfernen einer Befestigungsplatte der 4.
6 ist eine teilweise vergrößerte Perspektivansicht nach Entfernen einer Biegestreifenführung der 5.
7 ist eine teilweise vergrößerte Perspektivansicht eines Verbindungsabschnitts einer Befestigungsplatte und eines Querträgers von der Unterseite der 3.
8 ist eine Perspektivansicht eines stoßabsorbierenden Systems einer Lenksäule mit einem Elektromotor für ein Fahrzeug nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Ansicht, welche eine Kopplung einer oberen Welle und unteren Welle veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
3 ist eine Perspektivansicht eines stoßabsorbierenden Systems einer Lenksäule für ein Fahrzeug nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 8 ist eine Perspektivansicht eines stoßabsorbierenden Systems einer Lenksäule mit einem Elektromotor für ein Fahrzeug nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Nun werden zuerst ein Biegestreifen 351 und eine Biegestreifenführung 353 in Bezug auf die 4, 5 und 6 beschrieben.
Dieses stoßabsorbierende System einer Lenksäule der 3 enthält eine Befestigungsplatte 311, ein Außenrohr 301, eine obere Welle und eine untere Welle. Die Befestigungsplatte 311 ist mit einer Befestigungsplattenöffnung 313 versehen.
Ein Biegestreifenstift 323 des Biegestreifens 351 ist über der Befestigungsplattenöffnung 313 senkrecht zu einer Achsenrichtung der Lenksäule angeordnet.
Ein Querträger 331 ist mit dem Außenrohr 301 verbunden. Das Außenrohr 301 und der Querträger 331 bewegen sich während der Kollision des Fahrzeugs einstückig zusammen.
Der Querträger 331 ist mit einer Querträgeröffnung 333 versehen.
Ein Ende des Biegestreifens 351 ist zwischen dem Außenrohr 301 und dem Querträger 331 befestigt. Der Biegestreifen 351 geht durch die Querträgeröffnung333 des Querträgers 331 und die Befestigungsplattenöffnung 313 und umgreift den Biegestreifenstift 323. Genauer geht der Biegestreifen 351 durch die Befestigungsplattenöffnung 313. Der Biegestreifen 351 ist parallel zur Achsenrichtung der Lenksäule zwischen der Befestigungsplatte 311 und dem Querträger 331 angeordnet.
Die Biegestreifenführung 353, welche den Biegestreifen 351 bedeckt, ist mit dem Querträger 331 zwischen der Befestigungsplatte 311 und dem Querträger 331 verbunden. Wenn der Biegestreifen 351 bei einer Fahrzeugkollision kollabiert bzw. knickt, lässt die Biegestreifenführung 353 zu, dass der Biegestreifen 351 eine gleichmäßige Reibungskraft liefert und daher stetig knickt.
Ein Befestigungsplattenschlitz 315 ist auf der Befestigungsplatte 311 gebildet und erstreckt sich parallel zur Achsenrichtung der Lenksäule.
Die Biegestreifenführung 353 und der Querträger 331 sind beide durch eine Biegestreifenführung-Befestigungskomponente befestigt. Die Biegestreifenführung-Befestigungskomponente bewegt sich bei einer Kollision entlang dem Schlitz 315 der Befestigungsplatte 311.
Die Biegestreifenführung-Befestigungskomponente enthält einen Bolzen 319. In diesem Fall kann die Stoßabsorptionsmenge durch das Anpassen des Festsitzens des Bolzens 319 angepasst werden.
Die Biegestreifenführung-Befestigungskomponente enthält zudem eine Unterlegscheibe 321, welche zwischen dem Bolzen 319 und der Befestigungsplatte 311 eingefügt ist.
Die Befestigungsplatte 311 ist als ein Stück monolithisch gebildet.
Nachstehend werden die Befestigungsplatte 311 und der Querträger 331 beschrieben.
7 ist eine vergrößerte Perspektivansicht eines Verbindungsabschnitts der Befestigungsplatte 311 und des Querträgers 331 nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Bezug auf 7 ist der Querträger 331 an einem Querträger-Verbindungsabschnitt 335, an welchem der Querträger 331 die Befestigungsplatte 311 berührt, teilweise in eine U-Form geschnitten. Der Querträger-Verbindungsabschnitt 335 ist gebogen, um die Befestigungsplatte 311 zu berühren.
Ein Befestigungsplatten-Verbindungsabschnitt 317 der Befestigungsplatte 311 erstreckt sich von der Befestigungsplatte 311 und ist gebogen, um den Querträger-Verbindungsabschnitt 335 des Querträgers 331 zu bedecken und mit demselben in engem Kontakt zu stehen.
Der Befestigungsplatten-Verbindungsabschnitt 317 der Befestigungsplatte 311 und der Querträger-Verbindungsabschnitt 335 des Querträgers 331 absorbieren zunächst einen bei einer Fahrzeugkollision erzeugten Stoß. Die Verbindungskraft des Befestigungsplatten-Verbindungsabschnitts 317 der Befestigungsplatte 311 und des Querträger-Verbindungsabschnitts 335 des Querträgers 331 wird gemäß dem Grad des Biegens des Befestigungsplatten-Verbindungsabschnitts 317 der Befestigungsplatte 311 bestimmt.
9 ist eine Ansicht, welche die Verbindung einer oberen Welle und unteren Welle nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Wie in 9 gezeigt, ist ein Verbindungsabschnitt 501 der oberen und unteren Welle in einer Kerbverzahnungsstruktur gebildet.
Im Stand der Technik sind die obere und untere Welle durch einen Wellenzapfen bzw. Wellenstift miteinander verbunden. Daher wird der durch eine Fahrzeugkollision erzeugte Stoß absorbiert, während er den Wellenstift bricht. Da der Stoß durch den Biegestreifen absorbiert wird, können in der vorliegenden Erfindung die obere und untere Welle jedoch durch die Kerbverzahnungsstruktur miteinander verbunden sein.
In der vorangehenden Beschreibung wird ein Beispiel veranschaulicht, in welchem das Konzept der vorliegenden Erfindung an einem stoßabsorbierenden System der gewöhnlichen Lenksäule angewendet wurde. Das Konzept der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch an einem durch einen Motor angetriebenen Servolenkungssystem angewendet werden.
8 veranschaulicht ein stoßabsorbierendes System einer durch einen Motor angetriebenen Servolenksäule.
Ein durch einen Motor angetriebenes Servolenkungssystem (MDPS) ist bezüglich der Hauptbauteile und Funktionen mit einem gewöhnlichen Servolenkungssystem identisch, ausgenommen, dass ein Elektromotor 471 montiert ist. Wie in 8 veranschaulicht, sind ein oberes Rohr 401, eine Befestigungsplatte 411, ein Befestigungsplattenschlitz 415, ein Bolzen 419, eine Unterlegscheibe 421, ein Biegestreifenstift 423 und ein Querträger 431 mit den gleichen Funktionen wie den Obigen versehen.
Die durch einen Motor angetriebene Servolenksäule weist darin ein Konstruktionsproblem auf, dass der Elektromotor 471 den zusammenschiebbaren Abschnitt der Säule verringert und es schwierig ist, den Durchmesser des Rohres zu verändern. Wenn das oben beschriebene stoßabsorbierende System am durch einen Motor angetriebenen Servolenkungssystem angewendet wird, ist es einfacher und wirtschaftlicher, die Ausgestaltung im Vergleich mit einem Fall zu verändern, in welchem die Reibungskraft des Rohres oder der Wellenstift verwendet wird.
Das stoßabsorbierende System der Lenksäule für ein Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Effekte auf:

1) Der Biegestreifen und die Biegestreifenführung werden angewendet und folglich knickt der Biegestreifen gleichmäßig, um eine stabile Reibungskraft bei der Kollision des Fahrzeugs zu liefern, und schützt dadurch den Fahrer vor einer Verletzung.
2) Da der Bolzen in der Biegestreifenführung-Befestigungskomponente angewendet wird, kann die Stoßabsorptionsmenge leicht angepasst werden.
3) Eine Befestigungsplatte ist als ein Stück monolithisch gebildet und daher wird die Steifigkeit der Lenksäule verbessert. Die Steifigkeit verhindert das Flattern des Lenkrads wenn das Fahrzeug im Leerlauf läuft oder mit hohen Geschwindigkeiten fährt.
4) Der Querträger-Verbindungsabschnitt wird zum Verbinden des Querträgers an der Befestigungsplatte verwendet, was bei einer Fahrzeugkollision zu einer Verteilung des Stoßes führt.
5) Wenn der Biegestreifen und die Biegestreifenführung angewendet werden, erfolgt die Verbindung der oberen und unteren Welle mit einer Kerbverzahnungsstruktur, wodurch ein Verändern der Ausgestaltung leicht gemacht wird.
6) Wenn das stoßabsorbierende System an einer durch einen Motor angetriebenen Servolenksäule angewendet wird, bei welcher aufgrund des Elektromotors der zusammenschiebbare Abschnitt verkürzt ist und es schwierig ist, den Durchmesser des Rohres zu ändern, können die oben beschriebenen Effekte der vorliegenden Erfindung zudem verbessert werden.

Nach der vorliegenden Erfindung können, da das stoßabsorbierende System der Lenksäule des Fahrzeugs den bei der Fahrzeugkollision erzeugten Stoß unter Verwendung des Biegestreifens ohne das Verwenden eines Formstiftes, eines Wellenstiftes und einer Reibungskraft zwischen den Rohren absorbiert, die Herstellungskosten verringert werden und es ist leicht die Ausgestaltung gemäß der Spezifikation des Fahrzeugs zu ändern.

Claims

Stoßabsorbierendes System einer Lenksäule, welches umfasst: eine Befestigungsplatte (311) mit einer durch die Befestigungsplatte (311) gebildeten Befestigungsplattenöffnung (313) und mit einem durch die Befestigungsplatte (311) gebildeten Befestigungsplattenschlitz (315), wobei der Befestigungsplattenschlitz (315) sich parallel zu einer Achsenrichtung der Lenksäule erstreckt; ein Außenrohr (301); eine obere Welle; eine untere Welle; einen Biegestreifenstift (323), welcher über der Befestigungsplattenöffnung (313) angeordnet ist und sich senkrecht zu der Achsenrichtung der Lenksäule erstreckt; einen mit dem Außenrohr (301) verbundenen Querträger (331) mit einer durch den Querträger (331) gebildeten Querträgeröffnung (331); einen sich durch die Querträgeröffnung (331) erstreckenden Biegestreifen (351) dessen erstes Ende zwischen dem Außenrohr (301) und dem Querträger (331) befestigt ist, und dessen zweites Ende sich zwischen der Befestigungsplatte (311) und dem Querträger (331) parallel zu der Achsenrichtung der Lenksäule erstreckt, während der Biegestreifen (351) aus der Befestigungsplattenöffnung (313) herausragend den Biegestreifenstift (323) umgreift; eine Biegestreifenführung (353), welche den Biegestreifen (351) bedeckend teilweise zwischen der Befestigungsplatte (311) und dem Querträger (331) angeordnet ist; und eine Biegestreifenführung-Befestigungskomponente (319, 321), welche die Biegestreifenführung (353) am Querträger (331) befestigt und sich bei Kollision entlang dem Befestigungsplattenschlitz (315) bewegt; wobei der Biegestreifen (351) ausgebildet ist, bei einer durch Kollision ausgelösten Bewegung der Biegestreifenführung-Befestigungskomponente (319, 321) entlang dem Befestigungsplattenschlitz (315) um den Biegestreifenstift (323) zu knicken, und wobei die Biegestreifenführung (353) den Biegestreifen (351) derart kontaktiert, dass bei der Bewegung der Biegestreifenführung-Befestigungskomponente (319, 321)entlang dem Befestigungsplattenschlitz (315) die Biegestreifenführung (353) eine gleichmäßige Reibungskraft auf den Biegestreifen (351) ausübt.
Stoßabsorbierendes System nach Anspruch 1, wobei die Biegestreifenführung-Befestigungskomponente (319, 321) einen Bolzen (319) enthält.
Stoßabsorbierendes System nach Anspruch 2, wobei die Biegestreifenführung-Befestigungskomponente (319, 321) zudem eine zwischen dem Bolzen (319) und der Befestigungsplatte (311) angeordnete Unterlegscheibe (321) enthält.
Stoßabsorbierendes System nach Anspruch 1, wobei die Befestigungsplatte (311) als ein Stück monolithisch gebildet ist.
Stoßabsorbierendes System nach Anspruch 1, welches zudem Folgendes aufweist: einen Querträger-Verbindungsabschnitt (335) des Querträgers (331), an welchem der Querträger (331) die Befestigungsplatte (311) berührt, und welcher, um die Befestigungsplatte (311) zu berühren, in einer U-Form gebogen ist; und einen Befestigungsplatten-Verbindungsabschnitt (317) der Befestigungsplatte, welcher teilweise um den Querträger-Verbindungsabschnitt (335) gebogen ist, um den Querträger-Verbindungsabschnitt (335) zu bedecken.
Stoßabsorbierendes System nach Anspruch 1, wobei die obere und untere Welle durch eine Kerbverzahnungsstruktur miteinander verbunden sind.
Stoßabsorbierendes System nach Anspruch 1, wobei das stoßabsorbierende System einen mit der Lenksäule verbundenen Elektromotor (471) aufweist.