DE102007028770A1

DE102007028770A1 - Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007028770A1
Application number: DE102007028770A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Frasch; Norbert Schote
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2027-06-23
Also published as: FR2917696A1; US8281684B2; US20080314188A1; FR2917696B1; DE102007028770B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenksäulenanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer um ihre Längsachse rotierenden Längsspindel (2), die zur Übertragung eines vom Lenkrad aufgebrachten Drehmoments auf ein Lenkgetriebe (5) dient, und mit einer Blockiereinrichtung (8), die die Drehbewegung der Lenkspindel (2), insbesondere im Falle eins Aufpralls, verhindert, wobei die Blockiereinrichtung (8) einen gegenüber der Drehbewegung der Lenkspindel (2) feststehenden Stator (7) umfasst, gegen den ein Blockierelement (21) relativ beweglich gelagert ist. Um eine Lenksäulenanordnung zu schaffen, bei der zuverlässig ein ungewolltes Verdrehen des Lenkrads insbesondere im Falle eines versetzten Aufpralls zuverlässig verhindert wird, wird vorgeschlagen, dass das Blockierelement (21) in radialer Richtung auf die Lenkspindel (2) in eine verriegelte Position bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Serienfahrzeugbau ist bekannt, dass bei einem Frontalaufprall Kräfte auf die Vorderräder einwirken, was unter bestimmten Umständen bewirkt, dass über die Spurstange und den Lenkstrang eine unerwünschte Drehbewegung im Lenkrad eingeleitet wird.
In der deutschen Offenlegungsschrift DT 2359943 A1 ist eine Maßnahme beschrieben worden, um die so genannte Taumelbewegung des Lenkrads zu unterbinden. Dazu sind Teile des Fahrzeugvorbaus so ausgebildet, dass sie bei einer durch den Frontalaufprall bewirkten Verschiebung des Vorbaus in Richtung auf den Fahrgastraum auf Teile des Lenkgestänges im Sinne einer Blockierung der Lenkung einwirken. Am vorderen Querträger sind dazu Blockierelemente in Form von Führungsteilen angeordnet, die sich im Falle eines Aufpralls über den Lenkstockhebel schieben. Dadurch wird die Lenkung blockiert und die Drehbewegung auf das Lenkrad unterbunden.
Voraussetzung für diese Art der Blockierung ist, dass sich der Fahrzeugvorbau gleichmäßig in Richtung Fahrgastzelle verschiebt. So kann unter Umständen eine Blockierung beispielsweise bei einem versetzten Frontalaufprall nur mit zusätzlichen Maßnahmen gewährleistet werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lenksäulenanordnung zu schaffen, die mit möglichst geringem Aufwand auch bei einem versetzten Frontalaufprall zuverlässig funktioniert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche. Erfindungsgemäß ist eine Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer um ihre Längsachse rotierenden Lenkspindel vorgesehen, die zur Übertragung eines vom Lenkrad aufgebrachten Drehmoments auf ein Lenkgetriebe dient. Zudem ist eine Blockiereinrichtung vorgesehen, die die Drehbewegung der Lenkspindel insbesondere im Falle eines Aufpralls verhindert. Dazu umfasst die Blockiereinrichtung einen gegenüber der Drehbewegung der Lenkspindel feststehenden Stator, gegen den ein Blockierelement in radialer Richtung direkt auf die Lenkspindel in eine verriegelte Position bewegbar ist.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Blockiereinrichtung kann eine Kopplung zum Lenkgetriebe entfallen, um die Drehbewegung des Lenkrads zu blockieren. Es bedarf keiner Deformation des Vorbaus, um eine ungewollte Drehung des Lenkrads zu verhindern, es reicht aus, wenn das Blockierelement bei einem detektierten Aufprall über eine an sich bekannte Steuereinheit aktiviert wird. Es wird ein Stator, d. h. ein gegenüber der Drehbewegung der Lenkspindel feststehendes Bauteil, benötigt, wie beispielsweise ein Lenkspindelgehäuse oder eine Konsole für die Lenksäulenanbindung am Cockpitquerträger. Das Blockierelement ist relativ beweglich zum Stator gelagert und kann zwei Positionen einnehmen: eine Verriegelungsposition, in der die Drehbewegung der Lenkspindel unterbunden ist und eine entriegelte, also normale Position, in der die Lenkspindel die vom Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachte Drehbewegung auf das Lenkgetriebe überträgt.
Um eine Blockierung der Lenkspindel und damit des Lenkrads zu erreichen, kann das Blockierelement mit der Lenkspindel in verriegelter Position formschlüssig zusammenwirken.
Alternativ ist auch ein kraftschlüssiges Zusammenwirken denkbar.
Vorteilhafterweise kann die Blockiereinrichtung ein Gehäuse umfassen, das ebenfalls am Stator relativ beweglich festgelegt ist. Dadurch kann sowohl mit dem Blockierelement als auch mit dem Gehäuse selbst die Lenkspindel festgelegt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist das Blockierelement in dem Gehäuse verschiebbar gelagert. Alternativ wäre auch eine Anlenkung des Blockierelements möglich, das dann, um in die verriegelte Position zu kommen, um diesen Anlenkpunkt in Richtung der Lenksäule verschwenkt wird.
Wenn in einem an das Blockierelement rückseitig angrenzenden Innenraum ein Überdruck, beispielsweise durch eine pyrotechnische Einrichtung oder durch eine Druckluftquelle, erzeugt wird, kann das Blockierelement in dem Gehäuse auf die Lenkspindel zubewegt werden. Der Antrieb für das Blockierelement kann – wenn die Aktivierung frühzeitig erfolgt – auch durch andere Alternativen wie beispielsweise einem mechanischen Antrieb ersetzt werden.
Für einen formschlüssigen Eingriff kann das Blockierelement an seiner der Lenkspindel zugewandten Stirnseite eine Innenverzahnung aufweisen, die in verriegelter Position mit einem Zahnkranz der Lenkspindel in Eingriff kommt.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltungsform besteht darin, dass das Gehäuse unter Vorspannung relativ beweglich zum Stator gehalten ist. Dadurch kann sich das Gehäuse bei einer Fehlauslösung wieder selbsttätig in seine Normalposition zurück bewegen.
Eine größere Blockierkraft kann erreicht werden, wenn an einem der Lenkspindel zugewandten Innenwandbereich des Gehäuses ebenfalls eine Innenverzahnung vorgesehen ist, die in verriegelter Position des Blockierelements mit dem Zahnkranz der Lenkspindel in Eingriff kommt. Die Innenverzahnung des Gehäuses und des Blockierelements können in verriegelter Position den Zahnkranz der Lenkspindel nahezu vollständig umschließen.
Die Aktivierung des Blockierelements kann durch ein Signal erfolgen, das bei bevorstehenden oder erfolgtem Aufprall durch einen Signalgeber erzeugt wird. Dieser Signalgeber kann beispielsweise eine Steuereinheit einer Airbageinheit sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht auf eine Lenksäulenanordnung mit einer Blockiereinrichtung,
2 einen Querschnitt einer Blockiereinrichtung gemäß 1 in einer entriegelten Position,
3 einen Querschnitt einer Blockiereinrichtung gemäß 1 in einer verriegelten Position,
4 eine erfindungsgemäße Blockiereinrichtung in einer ersten möglichen Einbaulage sowie
5 eine Blockiereinrichtung in einer zweiten möglichen Einbaulage.
1 zeigt eine Lenksäulenanordnung 1 mit einer um ihre Längsachse L gemäß Pfeilrichtung D rotierenden Lenkspindel 2. Die Lenkspindel 2 umfasst einen unteren Lenkspindelabschnitt 3 der an seinem oberen Ende über ein Kreuzgelenk 4 mit weiteren hier nicht dargestellten Lenkspindelabschnitten und schließlich mit dem Lenkrad verbunden ist.
Mit seinem unteren Ende ist der Lenkspindelabschnitt 3 an das nicht weiter dargestellte Lenkgetriebe 5 angeschlossen. Der Lenkspindelabschnitt 3 ist mit einem gegenüber der Drehbewegung D der Lenkspindel 2 feststehenden Gehäuse 6 ummantelt, das im Folgenden als Stator 7 bezeichnet wird.
In den Stator 7 ist eine Blockiereinrichtung 8 integriert, die eine ungewollte Verdrehung der Lenkspindel 2 im Falle eines Aufpralls verhindert.
Die Blockiereinrichtung 8 umfasst ein ovales Gehäuse 9 mit einer Bodenplatte 10 und einer umlaufenden Wand 11. Das Gehäuse 9 ist zumindest mit einem großen Teil von dem Stator 7 eingefasst. Über Befestigungsflansche 12 und 13 ist das Gehäuse 9 am Stator festgelegt und zwar mit einer durch eine Feder 14, 15 vorgespannten Schraubverbindung 16, 17.
An einem dem Lenkspindelabschnitt 3 zugewandten Innenwandbereich 18 des Gehäuses 9 ist eine Innenverzahnung 19 eingebracht, die mit einem auf den Lenkspindelabschnitt 3 aufgesetzten Zahnkranz 20 in Eingriff kommen kann.
Darüber hinaus ist innerhalb des Gehäuses 9 ein Blockierelement 21 untergebracht, dessen dem Lenkspindelabschnitt 3 zugewandte konkav ausgebildete Stirnseite 22 auch mit einer Innenverzahnung 23 ausgestattet ist. Diese Innenverzahnung 23 kann wie die Innenverzahnung 19 des Innenwandbereichs 18 mit dem Zahnkranz 20 in Eingriff kommen.
Dazu ist das Blockierelement 21 innerhalb des Gehäuses 9 verschiebbar gelagert. In dem frei bleibenden und rückseitig an das Blockierelement 21 angrenzenden Innenraum 24 kann durch ein Signal, das bei einem bevorstehenden oder erfolgten Aufprall durch eine entsprechende Einrichtung erzeugt wird, mittels pyrotechnisch erzeugtem Gasdruck oder Druckluft eines Druckluftspeichers ein Überdruck erzeugt werden, der das Blockierelement 21 gemäß Pfeilrichtung A gegen den Lenkspindelabschnitt 3 presst und die Innenverzahnung 23 in Eingriff mit dem Zahnkranz 20 bringt. Gleichzeitig wird auch das Gehäuse 9 gegen die Vorspannungskraft der Federn 14, 15 in Pfeilrichtung B bewegt, so dass die Innenverzahnung 19 mit dem Zahnkranz 20 in Eingriff kommt.
Somit wird der Lenkspindelabschnitt 3 zwischen dem Blockierelement 21 und dem Gehäuse 9 verklemmt, so dass die Lenkspindel 2 keine Drehbewegung gemäß Pfeilrichtung D ausüben kann. Nach Eintauchen des Fahrers in den entfalteten Airbag kann der Gas- bzw. Luftdruck wieder definiert aus dem Innenraum 24 abgelassen werden. Das Blockierelement 21 und das Gehäuse 9 geben die Lenkspindel 2 wieder frei. Dies hat den Vorteil, dass nach einem Bagatellcrash das Fahrzeug noch lenkbar ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass bei einer Fehlauslösung die Lenkung nur über einen Sekundenbruchteil blockiert wird und sofort wieder ihre Funktion übernehmen kann.
2 zeigt einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Blockiereinrichtung in einer nicht belasteten, also in einer normalen Stellung. Das Gehäuse 9 befindet sich in dieser normalen Position mit seiner dem Stator 7 zugewandten Aussenwandung 25 unter Vorspannung der Federn 14 und 15 in Anlage mit der für das Gehäuse 9 vorgesehenen Aussparungswand 26 des Stators 7. Die Zähne der Innenverzahnung 19 befinden sich nicht in Eingriff mit den Zähnen des Zahnkranzes 20. Da im Innenraum 24 kein Druck anliegt befindet sich auch das Blockierelement 21 in seiner normalen Position; die Zähne der Verzahnung 23 befinden sich nicht in Eingriff mit den Zähnen des Zahnkranzes 20. Zwischen dem Blockierelement 21 und dem Gehäuse 9 sind Federn 27 und 28 angeordnet, die das Blockierelement 21 in der normalen Position vorspannen.
Dem gegenüber zeigt 3 eine Darstellung des Blockierelements 8 nach dessen Aktivierung. Dabei greift die Verzahnung 23 des Blockierelements 21 als auch die Innenverzahnung 19 des Gehäuses 9 in den Zahnkranz 20 des Lenkspindelabschnitts 3 ein. Die Relativbewegung des Blockierelements 21 erfolgt dabei gegen die Federkraft der Federn 27 und 28. Die Relativbewegung des Gehäuses 9 erfolgt gegen die Federkraft der Federn 14 und 15.
Bei einer Fehlauslösung kann der Gas- bzw. Luftdruck definiert aus dem Innenraum 24 entweichen, so dass eine selbsttätige Rückstellung des Blockierelements aufgrund der Vorspannungskraft der Federn 27 und 28 und eine selbsttätige Rückstellung des Gehäuses aufgrund der Federkraft der Federn 14 und 15 erfolgen kann.
Da die erfindungsgemäße Blockiereinrichtung überall dort eingesetzt werden kann, wo sich ein gegenüber der Drehbewegung der Lenkspindel feststehender Stator befindet, ist die Blockiereinrichtung vielfältig einsetzbar.
So zeigt beispielsweise 4 eine Anordnung der Blockiereinrichtung 8 im Lenkspindelgehäuse 6, respektive Stator 7.
Aus 5 ist ersichtlich, dass die Blockiereinrichtung 8 auch an der Konsole 29 der Lenksäulenanordnung 1 vorgesehen sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 2359943 A1 [0003]

Claims

Lenksäulenanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer um ihre Längsachse (L) rotierenden Lenkspindel (2), die zur Übertragung eines vom Lenkrad aufgebrachten Drehmoments auf ein Lenkgetriebe (5) dient, und mit einer Blockiereinrichtung (8), die die Drehbewegung der Lenkspindel (2), insbesondere im Falle eines Aufpralls, verhindert, wobei die Blockiereinrichtung 8 einen gegenüber der Drehbewegung der Lenkspindel 2 feststehenden Stator (7) umfasst, gegen den ein Blockierelement (21) relativ beweglich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (21) in radialer Richtung auf die Lenkspindel (2) in eine verriegelte Position bewegbar ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (21) mit der Lenkspindel (2) in verriegelter Position formschlüssig zusammenwirkt.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (21) mit der Lenkspindel (2) in verriegelter Position kraftschlüssig zusammenwirkt.
Lenksäulenanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (8) ein Gehäuse (9) umfasst, das am Stator (7) relativ beweglich festgelegt ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (9) das Blockierelement (21) verschiebbar gelagert ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (21) mittels Überdruck in einem angrenzenden Innenraum (24) auf die Lenkspindel (2) bewegbar ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (21) an seiner der Lenkspindel (2) zugewandten Stirnseite (22) eine Innenverzahnung (23) aufweist, die in verriegelter Position mit einem Zahnkranz (20) der Lenkspindel (2) in Eingriff kommt.
Lenksäulenanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) unter Vorspannung relativ beweglich zum Statur (7) gehalten ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Lenkspindel (2) zugewandten Innenwandbereich (18) des Gehäuses (9) eine Innenverzahnung (19) vorgesehen ist, die in verriegelter Position mit dem Zahnkranz (20) der Lenkspindel (2) in Eingriff kommt.
Lenksäulenanordnung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung des Blockierelements (21) durch ein Signal erfolgt, das bei einem bevorstehenden oder einem erfolgten Aufprall durch einen Signalgeber erzeugt wird.