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Diese Erfindung bezieht sich auf eine teleskopartig
zusammenschiebbare Lenksäuleneinheit für Kraftfahrzeuge.
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Herkömmliche zusammenschiebbare Lenksäuleneinheiten
enthalten im allgemeinen das Grundkonzept einer Lenksäule,
mit teleskopartig in Eingriff stehenden oberen und unteren
Säulenrohren und einer Lenksäule, die drehbar in den in
teleskopischem Eingriff stehenden oberen und unteren
Säulenrohren angeordnet ist. Das obere Säulenrohr ist am
rückwärtigen Ende der Lenksäule befestigt. Das obere
Säulenrohr ist an einem Lenksäulenhalteelement angebracht und
normalerweise mit einer Klammervorrichtung an der
Armaturenbretteinheit befestigt. Die Klammereinheit enthalt im
allgemeinen Mittel zur Absorption von Zusammenstoßkräften
durch die Deformation des Kunststoffes, da sich die
Säulenrohre wahrend einer Kollision axial ineinander bewegen. Eine
solche Anordnung wird im Patent Nr. 4,627,306, das dem Autor
der vorliegenden Erfindung erteilt wurde, dargestellt.
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In Patenten zur Schaffung einer zusammenschiebbaren
Lenksäule mit in teleskopischem Eingriff stehenden, jeweils
zusammenschiebbaren oberen und unteren Säulenrohren ist auch
bekannt, am unteren Säulenrohr Dampfungsmittel anzubringen
und dafür Sorge zu tragen, daß das obere Säulenrohr mit
Mitteln, die es dem oberen Säulenrohr ermöglichen aus seiner
Verbindung freizuschlüpfen, mit dem Lenksäulenhalteelement
verbunden wird. Ein solches Mittel kann eine dauerhaft an das
obere Saulenrohrelement befestigte Klemme enthalten, die
Schlupfschellen oder Schermodule enthält, die in den Flansch
der Klemme, die an dem Säulenhalteelement befestigt ist,
eingebaut ist. So wurde dafür gesorgt, daß sich das obere
Säulenelement nach einem Zusammenstoß mit dem Fahrer an
derselben Klemme aus dem Saulenhalteelement freischert. Eine
solche Anordnung wird im Patent Nr. 4,274,299, das dem Autor
der vorliegenden Erfindung erteilt wurde, dargestellt.
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Das U.S. Patent Nr. 4,616,522, entsprechend dem
Oberbegriff aus Anspruch 1 offenbart eine zusammenschiebbare
Lenksäule für ein Fahrzeug, die zur Befestigung an ein
Lenksäulenhalteelement angepaßt ist, das an der
Armaturenbretteinheit eines Fahrzeuges gesichert ist, wobei die
Lenksäule in Bezug zu dem genannten Halteelement
zusammenschiebbar ist und ein Losbrechverbindungselement, das an dem
oberen Endstück der genannten Lenksäule befestigt ist und ein
energieabsorbierendes Mittel, das am unteren Endstuck der
genannten Lenksäule angeordnet ist, enthält. Das
energieabsorbierende Mittel ist nicht in die Lenksäule integriert.
Obwohl aufgrund der zur Anbringung des
Losbrechverbindungselementes an der Armaturenbretteinheit angewandten Technik
für eine Anfangsbewegung der zusammenschiebbaren Lenksaule in
Richtung der Armaturenbretteinheit in Bezug zum
Lenksäulenhalteelement sorgt, geschieht dies nur über eine Distanz, die
nur einen kleinen Anteil der axialen Ausdehnung, uber die die
Lenksäule zusammenschieben kann, ausmacht.
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DE-A-3544345 offenbart ein Lenksystem fur ein
Kraftfahrzeug mit teleskopischen Lenksäulenteilen. Ein
Zusammenschieben der Lenksäule kann auftreten, nachdem eine
Verschlußvorrichtung
von einer Energiespeichervorrichtung,
die von einem Kollisionssensor ausgelöst wurde, außer Kraft
gesetzt wurde. Das Zusammenschieben der Lenksäule geschieht
in Bezug zum Armaturenbrett des Fahrzeuges sowohl axial als
auch rotierend.
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In keiner der in früheren Patenten enthaltenen
Strukturen wurde dem Problem Beachtung geschenkt,
sicherzustellen, daß sich nach dem aus einer Kollision
resultierenden Zusammenstoß, die Lenksäule auf axiale Weise mit
minimaler Störung durch die Unregelmäßigkeiten des
Säulenhalteelements entlang der zusammenschiebbaren axialen Ausdehnung
des Lenksäulenelementes zusammenschiebt. Mit anderen Worten,
bei herkömmlichen Systemen, die den gegenwärtigen Stand der
Technik dartellen, hat die Oberfläche des
Säulenhalteelements, an die das obere Säulenrohr der Lenksäule
geschraubt ist, eine unregelmäßige Gestalt. Daher würden
normalerweise eine Anzahl von Hohlräumen auf dem was
anderenfalls eine angrenzende Stirnfläche des
Lenksäulenhalteelement wäre, erscheinen. Es wurde herausgefunden, daß
diese Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche während einer
Kollision Taschen bilden, in die sich das obere Säulenrohr
verformen kann, und dadurch das kontrollierte
Zusammenschieben der Lenksäule gemäß ihrer entwickelten Konstruktion
negativ beeinflußt wird.
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Es ist bestens bekannt, daß die Richtung der
Axialkraft, die verursacht wird, wenn der Fahrer mit der Lenksäule
kollidiert, kontrolliert werden kann, so daß der
Hauptkraftvektor langs der Achse der Lenksäule liegt. Eine solche
Anordnung ist im U.S. Patent Nr. 4,703,669 aufgezeigt.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird eine
zusammenschiebbare Lenksäuleneinheit für ein Fahrzeug geschaffen, die
zur Verbindung an ein Lenksäulenhalteelement 12 angepaßt ist,
welches an eine Armaturenbretteinheit eines Fahrzeuges
gesichert wird, wobei die genannte Lenksäuleneinheit im Bezug
zum genannten Halteelement zusammenschiebbar ist und die
folgenden Teile beinhaltet: ein Losbrechverbindungselement
20, das an einem Endteil der genannten Lenksauleneinheit 10
befestigt ist und das zur Verbindung der genannten
Lenksäuleneinheit mit dem genannten Lenksäulenhalteelement 12
adaptiert ist, ein energieabsorbierendes Mittel 22, das an
den restlichen Teil der genannten Lenksäuleneinheit
angeordnet ist und zur Befestigung an die Armaturenbretteinheit des
Kraftfahrzeuges angepaßt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß
(i) das energieabsorbierende Mittel 22 in den restlichen Teil
der genannten Lenksäuleneinheit integriert ist, (ii) ein
axial ausgerichtetes Verschiebemittel 60 geschaffen wird, das
so angepaßt ist, daß es zwischen dem genannten
Lenksäulenhalteelement 12 und dem Restteil der genannten
Lenksäuleneinheit befestigt ist, (iii) daß das genannte Verschiebemittel
(60), das eine im wesentlichen starre flache Flache enthalt,
wobei die Verschiebeoberfläche eine Länge hat, die im
wesentlichen der axialen Ausdehnung der genannten
Lenksäuleneinheit entspricht, wobei die genannte Lenksäuleneinheit in
Bezug zum genannten Lenksaulenhalteelement zusammenschiebbar
ist und (iv) das genannte Losbrechverbindungselement 20, das
ein verschiebliches Teilstuck 42 enthält, das in gleitendem
Eingriff mit der genannten verschiebbaren Oberfläche steht,
damit nach einem Zusammenprall des Fahrzeuginsassens mit
einem Lenkrad 3 an dem genannten Endstück der genannten
Lenksäuleneinheit während eines Zusammenstoßes die
Lenksäuleneinheit sich axial in Richtung der Armaturenbretteinheit
in Bezug zum Lenksäulenhalteelement verschiebt.
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Die energieabsorbierende Lenksäule, die die
vorliegende Erfindung verkörpert, enthält teleskopisch im Eingriff
stehende obere und untere Säulenrohre und eine Lenksäule, die
in den teleskopisch im Eingriff stehenden oberen und unteren
Säulenrohren drehbar aufgehängt ist. Ein Lenkrad ist am
ruckwärtigen Ende der Lenksäule befestigt. Das obere
Säulenrohr ist an seinem ruckwärtigen Ende über ein
Losbrechverbindungselement oder eine Klammer, die als Teil des oberen
Säulenelements integral gegossen oder daran auf andere Weise
dauerhaft befestigt ist, an ein Lenksäulenhalteelement
montiert. Das Verbindungselement hat verschiebbare Befestigungen
oder Schermodule, die einen Teil der Klammer bilden, das es an
das Lenksäulenhalteelement geklemmt wird. Am vorderen Ende
des oberen Säulenrohres ist eine Klammer mit Mitteln zur
Absorption von Stoßkraften durch Kunststoff-Deformation
enthalten, da sich die Saulenrohre während einer Kollision
axial ineinander bewegen. Ein Teil der Klammer ist dauerhaft
am oberen Säulenrohr befestigt und ein anderes Teil der
Klammer ist dauerhaft am Lenksäulenhalteelement befestigt.
Sich axial zwischen jeder Klammer erstreckend und mit
demselben Klammerbefestigungsmittel sowohl an der oberen als
auch an der unteren Klammer am Lenksäulenhalteelement
befestigt, ist mindestens ein axial ausgerichtetes
plattenformiges Element, das als relativ unverformbares
Verschiebeelement wirkt, auf welches ein Teil der Losbrechklammer oder
des Verbindungselementes gleiten kann, wenn sich das obere
Säulenrohr zusammenschiebt, und dadurch sicherstellt, daß das
zusammenschiebbare obere Säulenrohr sich nach einem
Zusammenstoß in axialer Richtung und ohne Verformung in das
Säulenhalteelement schiebt.
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Das plattenförmige Verschiebeelement ist mit einem
Reibungskoeffizienten versehen, der im wesentlichen kleiner
ist als der anderenfalls von (i) dem Lenksäulenhalteelement
oder (ii) der Rückwärtigen Klemmklammer (so konstruiert, daß
sie sich entlang des Säulenhalteelementes mit dem oberen
Säulenrohr axial verschiebt), die das obere Säulenrohr an dem
Säulenhalteelement halt, geschaffene.
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Die Einheit, die diese Erfindung verkörpert hat den
Vorteil, daß das sich obere Säulenrohr einer
zusammenschiebbaren Lenksäule in axialer Richtung, ohne Deformation in das
Lenksäulenhalteelement, zusammenschiebt. Desweiteren schiebt
die obere Lenksäule in Bezug zum Lenksäulenhalteelement
zusammen, ohne daß sich die Kollisionsenergie durch
Reibungsverlust oder Verformung der Oberfläche auf unkontrollierte
Weise ausbreitet. Die Unregelmaßigkeiten in der Oberfläche,
die in ein oberes Lenksaulenhalteelement konstruiert wurden,
können durch Mittel zur Schaffung einer ebenen Schnittstelle
zwischen das Säulenhalteelement und die Klammer, die das
obere Säulenrohr der Lenksaule trägt, beseitigt werden.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand von Beispielen
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher
beschreiben; dabei ist:
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Figur 1 eine Abbildung, die die Anordnung eines
Lenksäulenrohres während einer Anfangsphase einer Kollision
und zeigt eine bruchstückartige perspektivische Ansicht eines
Teilstückes des oberen Säulenrohres der Lenksäule;
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Figur 2 eine ausgeweitete, bruchstückartige
Vorderansicht des oberen Säulenrohres, das gemaß der vorliegenden
Erfindung an dem Saulenhalteelement befestigt ist; und
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Figur 3 eine bruchstückartige Teilansicht eines
Teiles des zusammenschiebbaren Lenksäulenelementes, das gemaß
der vorliegenden Erfindung an dem Säulenhalteelement
befestigt ist.
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In Figur 1 wird eine allgemeine Abbildung eines
Fahrers 1 hinter einem Lenkrad 3 zum Zeitpunkt eines
Zusammenstoßes oder einer Kollision gezeigt. Man bemerke, daß
ein Airbag 5 sich aufgeblasen hat, um den Fahrer vor dem
Zusammenstoß mit dem Lenkrad 3 zu schützen. Das Lenkrad ist
mit dem rückwärtigen Teil einer zusammenschiebbaren Lenksaule
10 verbunden, die an einem Lenksäulenhalteelement 12
befestigt ist, welches ein Teil der vorderen
Armaturenbretteinheit 14 eines Fahrzeuges bildet. Ein Klemmsystem, das im
allgemeinen mit 18 bezeichnet ist, ist am oberen Säulenrohr
16 der zusammenschiebbar Lenksäule angeordnet. Einzelheiten
des Klemmsystems 18 sind am besten in den Figuren 2 und 3
erkennbar.
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In Figur 2 ist zu bemerken, daß das Klemmsystem 18
eine erste Klammer oder Klemme 20, die am hintersten Ende des
oberen Säulenrohres, nämlich dem dem Lenkrad am nächsten
liegenden angeordnet ist und eine zweite Klammer oder Klemme
22 beinhaltet, die am entgegengesetzten Ende des oberen
Saulenrohres angebracht ist. Die Klammer 22 wurde so
konstruiert, daß sie in der Lage ist, eine Kollisionskraft zu
absorbieren oder die Kollisionskraft zu dampfen, da das sich
obere Saulenrohr nach dem teleskopisch angeordneten unteren
Säulenrohr des Lenkrades 3 zusammenschiebt. Diese Klammer ist
als
eine Biegeschelle bekannt. Sie besteht aus
Montagegliedern 24 mit Öffnungen 26, durch die Befestigungen führen,
um die Klammer an das Lenksäulenhalteelement 12 zu montieren.
Wie gezeigt enthalten die Befestigungen Schrauben 28, die
sich vom Säulenhalteelement erstrecken und zum Hindurchführen
durch die Öffnung 26 und zur Befestigung durch die Mutter-
Unterlegscheiben-Anordnung 30,32 angepaßt sind. Die Klammer
enthalt ein Hauptstück, das geschweißt oder auf andere Art
und Weise am oberen Saulenrohr 16 befestigt ist. Die
energieabsorbierenden Teile 34 liegen auf jeder Seite des
Hauptstuckes 36, welches sie mit den Befestigungsgliedern 24
verbinden.
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Die Konstruktion und Wirkungsweise dieser Klammer
während einer Kollision wird im U.S. Patent Nr. 4,627,306
beschrieben, welches hierin als Bezug eingearbeitet ist.
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Gleichermaßen enthält die Klammer 20 ein Hauptteil
und sich radial erstreckende Befestigungsglieder 42, die sich
vom offenen Ende dieses im übrigen U-förmigen
Klammerlementes erstrecken. Eine Verschiebeschelle oder Schermodul
44 ist in jedem Befestigungsglied 42 angeordnet und bildet
ein Teil davon. Diese Schermodule konnen eine beliebige
bekannte Konstruktion haben. Eine besonders geeignete
Konstruktion ist diejenige, die einen verschiebbaren Fortsatz
46 hat, der auf der Querseite des Schermoduls angeordnet ist
und jeweils in die entsprechende Verschlußtasche 48 gesteckt
wird, die einen Teil der Öffnung mit offenem Ende 50 jedes
Befestigungsgliedes 42 bildet. Jedes Schermodul enthält eine
öffnung 52, durch die eine Schraube 28 hindurchfuhren kann,
um dafür zu sorgen, daß die Klammer an dem Säulenhalteelement
12 befestigt wird.
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Die Konstruktion und Wirkungsweise einer solchen
Klammer ist im U.S. Patent Nr. 4,274,299 beschrieben, das
hierin als Bezug eingearbeitet ist.
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Ein Paar Verschiebeplatten 60 ist zwischen den
Befestigungsklammern 20 und 22 und dem Saulenhalteelement 12
angeordnet. Jede Verschiebeplatte besteht vorzugsweise aus
Stahl mit einer festen Dicke von ca. 0,025 Inch. An jedem
Ende jeder Verschiebeplatte ist eine Öffnung 62 zur Aufnahme
der jeweiligen Befestigung 28 in das Säulenhalteelement 12
geformt. Jede Verschiebeplatte ist mit einem den
Reibungskoeffizienten verringerndes Mittel, wie
Polytetrafluoroethylen (PTFE) oder einem gleichwertigen Material bedeckt.
Alternativ könnte die Stahloberfläche glanzgeschliffen sein.
Jede Verschiebeplatte 60 wird am Säulenhalteelement fest
gehalten und wird sich bei einer Kollision in Bezug zum
Säulenhalteelement nicht bewegen, da es mit den
Schraubenelementen 28 gesichert ist.
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Wie aus Figur 3 am besten hervorgeht, bilden die
Verschiebeplatten die Mittel, mit denen jede
Oberflächenunregelmäßigkeit oder ein Spalt 64, der andernfalls zwischen
dem Säulenhalteelement und den Lenksaulenklammern vorliegt,
geschlossen wird. Oft werden diese Hohlraume in dem
Säulenhalteelement ausgeformt aufgrund der Tatsache, daß es
gegossen oder gestanzt ist und es bestimmte
Verstärkungsrippen gibt, die in die Struktur des Säulenhalteelementes
eingebaut sind. Die Hohlräume werden manchmal auch in das
Säulenhalteelement geformt, damit es in der Lage ist,
elektrische Kabel und ähnliches durch die
Armaturenbrettstruktur hindurchzuführen. In jedem Fall dienen die
Verschiebeplattenelemente 60 dazu, eine flache, ununterbrochene
Oberfläche zu schaffen, die sich entlang der gesamten axialen
Länge erstreckt, über das obere Säulenrohr 16 der
zusammenschiebbaren Lenksäule zusammenschiebt. Anders ausgedrückt:
das obere Säulenrohr kann sich, wie aus Figur 3 hervorgeht,
von der Position A, seiner Ausgangsposition, bis zur
Endposition B zusammenschieben. Die Verschiebeplattenelemente
überspannen diesen Abstand und mehr.
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Im Betrieb, nach einer Kollision wird, wie in Figur 1
gezeigt wird, der Airbag zwischen den Lenkrad und dem Fahrer
aufgeblasen. Sollte die Kollision eine bestimmte
Zusammenstoßkraft erreichen, wird das obere Säulenrohr von der
Halteklammer 20 infolge des Abscherens der Schermodule vom
Reststück der Klammer 20 abbrechen. Dies ermoglicht es dem oberen
Säulenrohr und dem Lenkrad dann entlang seiner axialen
Ausdehnung zusammenzuschieben,
dabei die zweite Klammer 22 an
den energieabsorbierenden Teilen 34 zu verformen, die dadurch
verbogen werden. Die Verbiegedeformation der
energieabsorbieenden Teile 34 wird begleitet von einer Drehung der
Befestigungszungen 24 um die Befestigungen 28. Diese Drehung erfolgt
in einer gemeinsamen Ebene um die Achsen, die senkrecht zur
Zentralachse der Lenksäule liegen und wird begleitet von
einer Verringerung des Krümmungsradius der
energieabsorbierenden Teile 34. Die Verformung der energieabsorbierenden
Teile 34 absorbiert demgemäß einen Teil der Aufprallenergie,
die auf die Lenksäule auftrifft, was alles im bereits
genannten U.S. Patent Nr. 4,627,306 naher erläutert wird.
Während dieses Zusammenschiebens, verschieben sich die
Befestigungsglieder 42 des Klammerelementes 20 entlang der
ebenen Oberfläche der Verschiebeplatten 60, wobei ein wenig
von der Aufprallkraft aufgrund eines Reibwiderstandes
zwischen den Klammerelement und den Verschiebeplatten 60
verloren geht. Dies stellt dann sicher, daß die Axialkraft im
wesentlichen und vollständig auf die Biegeschellen, die so
konstruiert wurden, daß sie die Lenksäule auf kontrollierte
und vorgegebene Art und Weise zusammenschieben, ubertragen
wird.