DE3888171T2

DE3888171T2 - Lenksäulenanordnung für ein kraftfahrzeug.

Info

Publication number: DE3888171T2
Application number: DE3888171T
Authority: DE
Inventors: Bryan Jones
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1987-01-31
Filing date: 1988-01-20
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2008-01-21
Also published as: DE3888171D1; EP0346337B1; US4968058A; GB2200488A; GB8702188D0; EP0346337A1; WO1988005741A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lenksäulenanordnung in einem Kraftfahrzeug, worin die Lenksäule bei einem Frontalzusammenstoß von dem Fahrer hinweg verschoben wird.
Bei einem Frontalzusammenstoß erfährt das Fahrzeug eine plötzliche Verzögerung, und der Fahrer wird nach vorne geschleudert und stößt gegen das Lenkrad. Der Aufschlag kann Brust- und andere Verletzungen verursachen.
Um solche Verletzungen zu vermeiden, sind verschiedene Vorschläge gemacht worden. Ein solcher Vorschlag ist, einen sog. Airbag im Lenkrad zu verstauen und ein schnelles Aufblasen dieses Airbags auszulösen, wenn es zu einem Aufprall kommt. Auch ist der Einsatz von zusammenfaltbaren, energieabsorbieren den Lenksäulen bekannt, bei welchen der Aufschlag des Körpers des Fahrers auf die Lenkwelle deren Zusammenstauchen bewirkt.
Des weiteren offenbart die GB-PS 1 485 001 eine Anordnung, in welcher eine Lenksäule bei einem Aufprall automatisch teleskopisch zusammengefahren wird, und ein anderer Vorschlag (DE- 05 3 337 231) bringt die normalerweise bei einem solchen Aufprall zwischen dem Motorblock und dem Rest des Fahrzeugaufbaus entstehende Relativbewegung zum Einsatz, um die Lenksäule mittels eines Kabelsystems vom Fahrer wegzuziehen.
Aus der US-A-3 464 284 ist auch bekannt, eine Explosivladung zu verwenden, um eine Lenksäule in einem Kraftfahrzeug im Falle eines Aufpralls zu verschieben.
Die dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende DE-A-3 544 345 offenbart eine Lenksäulenanordnung, in welcher eine Betätigungsvorrichtung derart mit der Lenksäule verbunden ist, daß sie, wenn sie ausgelöst wird, die Lenksäule von der Stelle im Fahrzeug hinweg zieht, an welcher sich der Fahrer befindet. Die Anordnung weist auch einen Geber auf, der einen Aufprall feststellt und die Betätigungsvorrichtung auslöst.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lenksäulenanordnung zu schaffen, in welcher das Lenkrad in Aufprallsituationen schnell vom Fahrer wegbewegt wird, und in welcher die Lenksäule nach erfolgter schneller Bewegung zuverlässig in ihrer zurückgezogenen Stellung verbleibt.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Lenksäulenanordnung in einem Kraftfahrzeug geschaffen, wobei die Anordnung eine in Lagerböcken im Fahrzeug gelagerte Lenksäule umfaßt, eine Betätigungsvorrichtung, die so ausgelegt ist, daß, wenn sie ausgelöst wird, sie die Lenksäule von der Stelle im Fahrzeug hinwegtreibt, an der sich der Fahrer befindet, und einen Geber, der ausgelegt ist, einen über einer bestimmten Höhe liegenden Frontalstoß gegen das Fahrzeug zu erkennen und die Betätigungsvorrichtung auszulösen, wenn ein solcher Stoß festgestellt wird, und welche dadurch gekennzeichnet ist, dar die Betätigungsvorrichtung zwischen der Lenksäule und den Lagerböcken angeordnet ist und eine Explosivladung aufweist zum Wegtreiben der Lenksäule von derjenigen Stelle im Fahrzeug, an der sich der Fahrer befindet, sowie einen Rückschlagmechanismus, der die Lenksäule in ihrer Stellung weg vom Fahrer festhält, nachdem die Lenksäule von der Betätigungsvorrichtung in diese Stellung bewegt worden ist.
Der Rückschlagmechanismus kann einen um ein Scharnier beweglichen federbelasteten Arm aufweisen, der auf der Lenksäule angebracht und dort so angeordnet ist, dar der Arm normalerweise in einer nichtaktiven Stellung gehalten wird, wobei die Spannfeder in der normalen Stellung der Lenksäule zusammengedrückt ist, jedoch dann, wenn die Lenksäule von der Betätigungsvorrichtung verschoben worden ist, freigegeben wird und eine aktive, blockierende Stellung einnimmt.
Die Betätigungsvorrichtung wird vorzugsweise von der Lenksäule getragen, und das Teil der Betätigungsvorrichtung, das von der Explosivladung bewegt wird, stützt sich an dem die Lenksäule tragenden Lagerbock ab.
Die Lenksäule wird vorzugsweise durch Scherstiften an Bewegungen (vor dem Auslösen der Betätigungsvorrichtung; gehindert, welche Scherstifte die Lenksäule mit wenigstens einem ihrer Lagerböcke verbinden. Die Scherstifte werden dann beim Auslösen der Betätigungsvorrichtung abgeschert.
Die Lenksäule kann ein herkömmliches Balgenrohr auf weisen, oder eine andere energieabsorbierende Vorrichtung, welche bei Stören unterhalb der bestimmten Größenordnung allein wirksam sein kann und bei Stößen oberhalb der bestimmten Größenordnung in Verbindung mit der Betätigungsvorrichtung wirksam sein kann.
Damit die Lenksäule vom Fahrer hinwegbewegt werden kann, muß der Abstand vom Lenkrad selbst bis zu dein Punkt, wo die Lenksäule mit einem Lenkgetriebe verbunden ist, verkürzbar sein. Damit dies geschehen kann, lassen die die Lenksäule tragenden Lagerböcke eine Bewegung der Lenksäule seitwärts sowie in Längsrichtung zu, so daß sich der Winkel, den die Lenksäule mit der Mittelachse des Fahrzeuges bildet, ändert, wenn die Lenksäule von der Betätigungsvorrichtung verschoben wird.
In der vorliegenden Beschreibung können Bauteile, die als an der Lenksäule angebracht beschrieben sind, alternativ auch an den Lagerböcken oder benachbarten feststehenden Teilen des Fahrzeugaufbaus befestigt sein, und solche Teile, die als an den Lagerböcken bzw. dem Fahrzeugaufbau befestigt beschrieben sind, können alternativ auch an der Lenksäule angebracht werden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielartig näher erläutert, wobei:
Figur 1 eine Seitenansicht einer Lenksäulenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Figur 2 die Lenksäule der Figur 1 in ihrer Stellung nach Auslösen der Betätigungsvorrichtung zeigt;
Figur 3 eine Schnittansicht entlang der Linien A-A der Figur 1 zeigt;
Figur 4 eine Schnittansicht der Linie B-B nach Figur 2 zeigt und
Figur 5 eine schematische Draufsicht der Anordnung zeigt, welche die Ausrichtung der Lenksäule sowohl vor als auch nach dem Auslösen der Betätigungsvorrichtung zeigt.
Figur 1 zeigt eine Lenksäule 10, wobei die Lage des Lenkrades bei 12 dargestellt ist. Einzelheiten der Verbindung von Lenksäule und dem Lenkrad selbst sind nicht dargestellt.
Ein Lagerbock 14 ist an dem feststehenden Fahrzeugaufbau befestigt und trägt die Lenksäule an ihrem unteren Ende mittels eines Ringflansches 16 und an ihrem oberen Ende mittels eines flachen Anschlußbereiches 18. In ihrer normalen Stelluiig wird die Lenksäule 10 von Scherstiften 20, die mit der Lenksäule und dem Flansch 16 in Eingriff stehen, festgehalten und gegen axiale Bewegungen gesichert.
Eine Balgenhülse 22 umgibt die Lenksäule 10 und wirkt in herkömmlicher Weise energieabsorbierend. An ihrem unteren Ende ist an der Hülse 22 eine ringförmige Platte 24 befestigt und diese Platte 24 liegt an einer feststehenden Oberfläche um die Lenksäule herum an, so daß der Rest der Hülse hinter dieser zusammengekrempelt werden kann und Energie absorbieren kann.
Eine pyrotechnische Betätigungsvorrichtung 26 ist an der Lenkwelle 10 mittels Montageplatten 28 angebracht. Die Betätigungsvorrichtrnig weist einen Tauchkolben 30 auf, der schnell und mit Kraft ausgefahren wird. Betätigungsvorrichtun gen dieser Art sind an sich bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Die Betätigungsvorrichtung ist mit einem Geber 32 verbunden, der an einer geeigneten Stelle im Fahrzeug angebracht wird, so dar er das Auftreten eines Frontalaufpralls über einer bestimmten Höhe erkennen kann. Natürlich soll die Betätigungsvorrichtung im Falle von kleineren Stören nicht ausgelöst werden, bei denen keine Gefahr von größeren Verletzungen des Fahrers des Wagens besteht. Wird ein starker Aufprall festgestellt, gibt der Geber über eine Leitung 34 ein Signal ab, das die Betätigungsvorrichtung 26 auslöst.
Figur 2 zeigt die Lage, die vorliegt nachdem die Betätigungsvorrichtung ausgelöst worden ist, und diese Figur ist in einem größeren Maßstab dargestellt als Figur 1. Man erkennt, daß sich der Tauchkolben 30 in seiner ausgefahrenen Stellung befindet, und dar demzufolge die Lenksäule 10 nach links gegenüber dem Lagerbock 14 verschoben worden ist, verglichen mit der in Figur 1 gezeigten Lage. Die Scherstifte 20 sind abgeschert worden, und die Ringplatte 24 an der Balgenhüsle 22 liegt an dem Flansch 16 an. Ist dies eingetreten, bewegt sich das Vorderteil des Lenkrades 12 in die in der Figur 1 mit 36 bezeichnete Stellung. Zu diesem Zeitpunkt ist die Balgenhülse 22 nicht zusammengestaucht, diese Möglichkeit besteht jedoch, wenn noch weitere Aufprallenergie an der Lenksäule selbst angreift.
Sind die Scherstifte 20 abgeschert und die Betätigungsvorrichtung ausgelöst, kann es sein, dar keine Halterung mehr für die Lenksäule besteht, die sie daran hindert, sich axial frei zu bewegen. Daher ist, um die Lenksäule daran zu hindern, wieder in ihre ursprüngliche Stellung zurückzukehren, ein federbelasteter Arm 38 an dem Lagerbock 28 angelenkt und wird von einer Druckfeder 40 beaufschlagt. In der in Figur 1 dargestellten normalen Lage wird der Arm 38 flach anliegend gegen die Lenksäule 10 gehalten, da er durch einen Spalt im Flansch 16 reicht (und einen der Scherstifte 20 trägt). Wenn jedoch die Stellung nach Figur 2 erreicht ist, wird das freie Ende des Armes 38 nicht mehr länger von dem Flansch 16 radial festgehalten, und die Feder 40 hebt den Arm an, so daß er sich hinter dem Flansch 16 verkeilt und eine rückwärtige Bewegung der Lenksäule verhindert.
Die Scherstifte 20 (von denen vorteilhaft zwei um 180º versetzt vorhanden sein können), sind in einem Ring 42 gelagert.
Zur Aufnahme der Verkürzung des Abstandes zwischen dem Lenkrad 12 und dem Punkt, an welchem die Lenksäule mit einem Lenkgetriebe zusammentrifft, muß eine Änderung der Lenksäulengeometrie möglich sein. Figur 5 zeigt in einer Draufsicht die Wirkungslinie der Lenksäule in ihrer Normallage, wie sie bei 10a angedeutet ist, zusammen mit der Wirkungslinie einer Koppel stange 44a. Die Lenksäule 10 und die Koppel stange 44 sind über ein Kardangelenk 46 miteinander verbunden (siehe Figur 1 und 2). Die Lage des die Scherbolzen tragenden Ringes 42 ist in Figur 5 ebenfalls bei 42a angedeutet.
Wenn die Betätigungsvorrichtung ausgelöst wird, wird das Lenkrad 12 aus seiner ursprünglichen Stellung 12a in eine axial vorgeschobene Stellung 12b verschoben, der Angriffspunkt der Lenksäule an einem Lenkgetriebe (welcher Punkt bei 48 angedeutet ist) ändert sich jedoch nicht unbedingt. Zur Aufnahme der Bewegung des Lenkrades von 12a nach 12b ist es daher erforderlich, die Geometrie derart zu ändern, daß die Lenksäule die Lage 10b einnimmt, der Verbinder die Lage 44b einnimmt, und sich der Ring 42 in die Stellung 42b bewegt. Um diese Bewegung zu erlauben, ist der Lagerbock wie in Figur 3 und 4 dargestellt mit einer ovalen Öffnung 50 für die Lenksäule konstruiert. Figur 3 zeigt die Bauteile in ihrer normalen Lage vor dem Auslösen der Betätigungsvorrichtung 26. Der Tauchkolben 30 liegt an einer Ausnehmung 52 an, die ebenfalls oval geformt ist. Die Scherstifte 20 werden von-dem Ring 42 getragen und reichen durch Löcher im Flansch 16.
Wenn die Betätigungsvorrichtung ausgelöst wird, werden die Scherstifte 20 abgeschert, wie dies deutlich aus der Figur 4 erkennbar ist. Dabei ist anzumerken, dar der obere Scherstift teilweise in dem federbelasteten Arm 38 gelagert ist. Zusätzlich zur axialen Komponente der Bewegung, wie sie bereits mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 dargestellt worden ist, besteht auch eine seitliche Bewegungskomponente, indem die Lenksäule 10 von einer Seite der ovalen Öffnung auf die andere verschoben wird und dabei die Betätigungsvorrichtung 26 mitnimmt, so daß der Tauchkolben dadurch am anderen Ende der Ausnebmung 52 zur Anlage kommt. Die beiden Lagen 42a und 42b des Ringes 42 sind so jeweils in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Figur 4 zeigt auch die angehobene Stellung des Armes 38, die der in Figur 2 dargestellten Stellung entspricht.
Auf diese Weise schafft die Erfindung einen schnellen und wirksamen Mechanismus, das Lenkrad vom Fahrer hinwegzubewegen, um Verletzungen des Fahrers zu vermeiden. Der Einbau ist relativ einfach, da im Vergleich zu einer herkömmlichen (nicht zurückziehbaren) Lenksäule nur wenige Bauteile geändert werden müssen und die Betätigungsvorrichtung 26 und der Geber 32 Bauteile sind, die, wenn sie nicht zur Verfügung stehen, in einfacher Weise aus bestehender Technik entwickelt werden können.

Claims

1. Lenksäulenanordnurg in einem Kraftfahrzeug, wobei die Anordnung eine in Lagerböcken (14) im Fahrzeug gelagerte Lenksäule (10) umfaßt, eine Betätigungsvorrichtung (26), die so ausgelegt ist, daß, wenn sie ausgelöst wird, sie die Lenksäule von der Stelle im Fahrzeug hinwegtreibt, an der sich der Fahrer befindet, einen Geber (32), der ausgelegt ist, einen über einer bestimmten Höhe liegenden Frontalstoß gegen das Fahrzeug zu erkennen und die Betatigungsvorrichtung (26) auszulösen, wenn ein solcher Stoß festgestellt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung zwischen der Lenksäule (10) und den Lagerböcken (14) angeordnet ist und eine Explosivladung aufweist, zum Wegtreiben der Lenksäule (10) von derjenigen Stelle im Fahrzeug, an der sich der Fahrer befindet, sowie einen Rückschlagmechanismus (38), der die Lenksäule (10) in ihrer Stellung weg vom Fahrer festhält, nachdem die Lenksäule von der Betätigungsvorrichtung (26) in diese Stellung bewegt worden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, worin der Rückschlagmechanismus (38) einen um ein Scharnier beweglichen federbelasteten Arm aufweist, der auf der Lenksäule montiert und dort so angeordnet ist, daß der Arm normalerweise in einer nichtaktiven Stellung gehalten wird, wobei die Spannfeder (40) in der normalen Stellung der Lenksäule zusammengedrückt ist, jedoch dann, wenn die Lenksäule von der Betätigungsvorrichtung verschoben worden ist, freigegeben wird und eine aktive, blokkierende Stellung einnimmt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Betätigungsvorrichtung (26) von der Lenksäule getragen wird und das Teil der Betätigungsvorrichtung, das von der Explosivtadung bewegt wird, sich an dem die Lenksäule tragenden Lagerbock abstützt.

4. Anordnung nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin die Lenksäule durch Scherbolzen (20) an Bewegungen (vor dem Auslösen der Betätigungsvorrichtung) gehindert wird, welche Scherbolzen die Lenksäule mit wenigstens einem ihrer Lagerböcke (14) verbinden.

5. Anordnung nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin die Lenksäule eine herkömliche, Energie absorbierende Vorrichtung aufweist, welche bei Stößen unterhalb der bestimmten Größenordnung selbst wirksam sein kann und bei Stößen oberhalb der bestimmten Größenordnung in Verbindung mit der Betätigungsvorrichtung wirksam sein kann.

6. Anordnung nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin die die Lenksäule tragenden Lagerböcke eine Bewegung der Lenksäule seitwärts sowie in, Langsrichtung zulassen, so daß sich der Winkel, den die Lenksäule mit der Mittelachse des Fahrzeuges bildet, ändert, wenn die Lenksäule von der Betätigungsvorrichtung verschoben wird.