DE69102024T2 - Kraftdämpfende und zusammenschiebbare Lenksäulehalter. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein zusammenschiebbares Energieabsorbtionssystem zum Halten einer Lenksäule eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und wie es beispielsweise aus der FR-A- 2276978 bekannt ist, das in der Lage ist, mögliche Verletzungen des Fahrers des Fahrzeugs im Falle eines Aufpralls bei einem Unfall zu verhindern oder wenigstens in Grenzen zu halten.
• Zusammenschiebbare Lenksäulen zur Anwendung in Fahrzeugen im Falle eines Aufpralls in Folge eines Unfalls sind bekannt. Die Sicherheitsbestimmungen fordern insbesondere, daß die von der Lenkwelle auf einen den Körper des Fahrers simulierenden Dummy übertragenen Kräfte während einer Testkollision bei 24, 1 km/h einen vorgewählten Wert nicht übersteigt. Um diese Sicherheitsbestimmungen einzuhalten, gibt es verschiedene bekannte Lenksäulensysteme, die sich im Falle einer Kollision zusammenschieben können und die - neben der Möglichkeit der Säule, sich teleskopartig zusammenschieben zu lassen , um den Kontakt mit dem Körper des Fahrers zu vermeiden oder wenigstens zu begrenzen - darüber hinaus die Fähigkeit haben, wenigstens einen Teil der Energie zu absorbieren, die während der Kollision aufgrund des Effektes des plötzlichen Verlustes der kinetischen Energie des Fahrzeuges frei wird. Diese Fähigkeiten werden im allgemeinen erreicht durch den Einsatz eines oder mehrerer nachgebender Elemente in dem Lenksäulenaufbau, welche während der Kollision einer plastischen Verformung unterzogen werden. Ein anderes System sieht die Bereitstellung eines Stützaufbaues für eine Lenksäule vor, welcher es im Falle einer Kollosion gestattet, die letztere mechanisch freizugeben.
• Die beschriebenen Systeme sind nicht frei von Nachteilen. Insbesondere sind die Systeme der mechanischen Lösung komplex und unfähig, große Mengen von Energie zu absorbieren, während Systeme, die auf nachgiebigen Elementen beruhen, in vielen Fällen eine Rotation hin zu dem oberen Ende der Lenksäule bewirken, so daß das Lenkrad näher an den Fahrer herangebracht wird, anstelle es von ihm fort zu bewegen.
• Das Ziel der Erfindung ist es, ein zusammenschiebbares Energieabsorbtionssystem zum Halten einer Lenksäule eines Fahrzeugs zu schaffen, das von einem relativ einfachen und kompakten Aufbau ist und welches in der Lage ist, sich im Falle einer Kollision axial zusammenschieben zu lassen, wobei die Verschiebung hin zu dem oberen Ende der Lenksäule so gut wie möglich im Zaum gehalten werden soll.
• Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch ein zusammenschiebbares Energieabsorbtionssystem zum Halten einer Lenksäule eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun eine nicht einschränkende Beschreibung eines Beispiels der Realisierung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben. Hierbei zeigt:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Lenksäule und eines zusammenschiebbaren Stützsystems dafür in Übereinstimmung mit der Erfindung,
• Fig. 2 in perspektivischer Darstellung von der anderen Seite der Fig. 1 her ein Detail des Stützsystems gemäß Fig. 1, und
• Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, des Stützsystems aus Fig. 1.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 ist mit 1 eine Lenksäule für ein Fahrzeug jeden bekannten Typs bezeichnet, welches aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt ist, welches eine Lenkwelle 2, welche winkelig und in bekannter Weise eine Einheit mit einem Lenkrad 3 bildet, und eine Säule 4 umfaßt, welche die Lenkwelle 2 mit der Möglichkeit, sich darin zu drehen, durch sich durchgehend aufweist. Die Säule 4 ist an einem Bügel oder Stützelement 5 befestigt, welches seinerseits in bekannter, aus Vereinlachungsgründen hier aber nicht dargestellter Weise an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt ist. Beispielsweise kann der Bügel 5 ausgebildet sein durch die Pedalhalterung des Fahrzeugs. Die Befestigung zwischen der Säule 4 und dem Bügel 5 wird erfindungsgemäß durch ein zusammenschiebbares Stützsystem bewerkstelligt, welches auf der Einheit mit 7 bezeichnet ist und welches in der Lage ist, im Falle eines Unfalls die Lenksäule 4 fort vom Fahrer zu bewegen und welches gleichzeitig in der Lage ist, wenigstens einen Teil der Energie, die im Falle eines Aufpralls in Folge des Verlustes der kinetischen Energie des Fahrzeugs frei wird, zu absorbieren.
• Das System 7 umfaßt entsprechende Schwingen oder Arme, im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Frontschwinge 9 und eine hintere Schwinge 10, die mit einem ihrer ersten Enden an der Säule 4 befestigt sind, in Entsprechung mit zwei separaten länglichen Bereichen der letzteren und mit ihren gegenüberliegenden Enden mit dem Bügel verbunden sind, sowie Reibmittel 11 und plastisch verforrnbare Scharnierelemente 12 und 13, durch welche die Enden der Schwingen 9 und 10 befestigt sind und in bezug auf die Säule 4 und den Bügel 5 rotieren können in einer solchen Weise, daß sie eine gelenkige vierseitige Struktur bilden, die schematisch mit 15 in Fig. 3 bezeichnet ist, sowie ein ein zusammenschiebbares Rückhalteelement, welches beispielsweise biegen oder brechen kann, das in der Lage ist, die relative Drehbewegung von wenigstens einer der Schwingen 9, 10 in bezug auf die Säule 4 und/oder auf den Bügel 5 zu unterbinden, um so die gelenkige vierseitige Struktur 15 normalerweise blockiert zu halten in der in den Figuren 1 und 3 dargestellten Konfiguration.
• Insbesondere ist die Säule 4 als eine Einheit mit einer rechteckigen Platte 16 (die beispielsweise entlang der Mittellinie davon verschweißt ist) ausgebildet, die mit zwei gegenüberliegenden, konturierten Langskanten 18 versehen ist, von denen in der Figur nur eine sichtbar ist, die nach unten gebogen sind, so daß die Platte 16 in der Einheit ein im wesentlichen steifes U-förmiges Element darstellt in Entsprechung mit jeweiligen vorder- und rückwärtigen Winkeln 19, 20, mit denen die Schwingen 9 und 10 verbunden sind. Die Schwinge 9 ist festgelegt durch eine U-förmige Platte, die mittels eines ersten Querbolzens 21 an die Frontwinkel 19 der U-förmigen Platte 16 angelenkt ist, in einer solchen Weise, daß sie am Vorderende 22 der letzteren montiert ist. Die Schwinge 10 ist hingegen ausgebildet als ein Joch, das an die offene Seite mittels eines zweiten Querbolzens 23 an ein rückwärtiges Ende 25 des Bügels 5 angelenkt ist, und zwar hin zum Lenkrad 3.
• Während die Schwinge 9 einfach frei auf dem Bolzen 21 angelenkt ist, sind die vorerwähnten Mittel 11, die aus entsprechenden Reibscheiben 26 bestehen (von denen in Fig. 1 lediglich eine sichtbar ist), beispielsweise aus einem Gummi- oder synthetischen Plastikmaterial, die koaxial auf den Bolzen 23 montiert sind und darauf axial fixiert sind, zum Beispiel durch elastische Ringe 27 (oder durch Bolzen oder ähnliche bekannte Mittel) in einer solchen Weise, um eine Querschulter zu bilden, die zwischen den gegenüberliegenden Enden des Jochs 10 (bezeichnet mit 28 und 29), und entsprechenden Seitenwänden 30 des Bügels 5 zu bilden, auf dem Bolzen 23 diagonal gegenüberliegend zu 21 angeordnet. Die Bolzen 21 und 23 befestigen das unter Ende der Schwinge 9 bzw. die oberen Enden 28, 29 der Schwinge 10. Die entsprechenden anderen gegenüberliegenden Enden davon sind an diagonal gegenüberliegenden Stellen befestigt, also an einen Frontabschnitt 35 des Bügels 5 bzw. an die rückseitigen Winkel 20 der U- förmigen Platte 16 mittels der plastisch verformbaren Scharniere 12, 13.
• Die letzteren umfassen jeweils einen gebogenen Abschnitt 36 einer Querkante 37 der Schwinge 9 gegenüberliegend zum Bolzen 21, der in einem stumpfen Winkel zu dem der Schwinge 10 gegenüberliegenden Teil gebogen und einen gebogenen Abschnitt 38 der Querkante 39 der Schwinge 10, gegenüberliegend zum Bolzen 23, der in einem stumpfen Winkel zur Schwinge 9 oder hin zur Kante 37 gebogen ist. Um sicherzustellen, daß in Anwendung und unter Belastung der gebogene Abschnitt 36 sich verformt und sich dabei wie ein Plastikscharnier verhält, liegt die Kante 37 gegen eine obere Fläche 40 des Bügels 5 an in Entsprechung mit einer querverlaufenden, die Form eines Sägezahnes aufweisenden Vertiefung 41 in der besagten Fläche an, welche auf der Innenseite des Bügels 5 eine Rückhalteschulter für die erste Schwinge 9 bildet. Die Kante 39 hingegen liegt gegen zwei jeweils gegenüberliegende Schulteransätze 43 (von denen in der Figur nur eine sichtbar ist) der U-förmigen Platte an, die jeweils als entsprechende Fortsätze der Kanten 18 in Entsprechung mit den rückwärtigen Winkeln 20 ausgebildet sind und in einer L-Form aufeinander zugebogen sind, um so zwischen diesen und einer rückseitigen Kante 50 der Platte 16 (Fig. 2) ein Gehäuserücksprung 51 zu begrenzen, in welchen die Kante 39 eingesetzt wird. Ebenso in Entsprechung mit dem Ende 15 wird das zusammenschiebbare Rückhalteelement erzeugt und ist als eine Nase 55 ausgebildet, die in einen Sitz 56 eingreift, so daß sie praktisch durch die Schwinge 10 neben der Kante 39 hindurchgeht.
• In der Anwendung erhalten sowohl die Nase 55, als auch der mechanische Widerstand, den die beiden gebogenen Abschnitte 36, 38 aufzubringen in der Lage sind (die Elemente 9,10, 5 und t6 sind vorzugsweise aus halbbeschnittenem, gepreßten Metallblech hergestellt), die gelenkige vierseitige Struktur 15 blockiert in einer im wesentlichen der Konfiguration eines Parallelogramms entsprechenden Konfiguration, welche durch die Winkel der gebogenen Kanten 37, 39 gebildet wird. In diesem Zustand wird die Lenksäule 1 fest abgestützt und davon abgehalten, übermäßige Vibration zu erzeugen, und daher kann der Fahrer das Fahrzeug mit einem maximalen Komfort steuern.
• Im Falle eines Aufpralls tendiert die zum Lenksäulensystem 1/gelenkigen vierseitigen Struktur 15 übermittelte Schublrraft dazu, eine relative Drehbewegung der Schwingen 9, 10 in bezug auf die Elemente 5, 16 zu erzeugen. Daher wird die Nase 55 bis zu einer Bruchstelle belastet und, nachdem sie abgebrochen ist, läßt sie die Schwinge 10 sich frei um den Bolzen 23 drehen und in Konsequenz davon dreht die Schwinge 9 um den Bolzen 21 in Richtung der Pfeile (Fig. 1, 3). Solche Drehbewegungen geschehen auf Kosten der weiteren Deformation der gebogenen Abschnitte 36, 38, die als Plastikscharniere funktionieren und im Tandem mit den Bolzenscharnieren 21, 23 wirken. Tatsächlich dreht, wenn die Schwingen 9, 10 zu einer Drehung gezwungen werden aufgrund der Zerstörung der Nase 55, die Schwinge 9 in Richtung des Pfeils (Fig. 3) unter Verbiegung am Punkt 36, wobei der Ansatz 37 mit der Pedalführungs-Säulenstütze 40 (Fig. 3) des Abschnittes 36 verschweißt ist. In ähnlicher Weise geschieht dies in Abhängigkeit von den Belastungskräften, die zwischen den Elementen 4, 9 und 10 während des Aufpralls entstehen, entlang der Kante 39 gegen den Schulteransatz 43 mit einer Verbiegung des Abschnittes 38 infolgedessen.
• Aus diesem Grunde bewegen sich die Säule und der Bügel in bezug auf die Richtung der Pfeile (Fig. 1) im wesentlichen auf einer geraden Linie, ohne irgendeine aufwärts gerichtete Bewegung des Lenkrades. Somit bewegt sich die Säule in der Praxis, wenn eine Drehung auf den Bolzen 21, 23 stattfindet, durch Schwenken um diese Bolzen und daher bewegt sich das Lenkrad nach unten, wird also weg vom Fahrer gezogen. Während dieser Phase, nachdem eine kleine Menge einer anfänglichen Absorbtion das Reißen der Nase 55 verursacht hatte, wird die Aufprallenergie zum größten Teil durch die Reibung absorbiert, die am Bolzen 23 zwischen den Scheiben 26 und den Wänden 30 entwickelt wird, sowie aufgrund der nachfolgenden Deformation der Abschnitte 36, 38.
• Die mit der Erfindung zusammenhängenden Vorteile werden deutlich aus der obigen Beschreibung. Auf der einen Seite wird ein Lenksäulen-Stützaufbau realisiert, der einfach ist, der leicht und kompakt sowie kostengünstig aufzubauen ist und welcher sicherstellt, daß die Lenksäule ohne Verschiebung des Lenkrades 3 zusammengeschoben wird. Auf der anderen Seite wird die Absorbtion eines Teils der infolge eines Unfalls verursachten Aufpralls des Fahrzeuges frei werdende Energie prinzipiell durch Reibung und plastische Verformung des Systems erzielt. Das System kann die Energie eines Aufpralls in einer im wesentlichen konstanten Weise während der Phase des Zusammenschiebens absorbieren, wodurch Absorbtions-Spitzen (begrenzt, d. h., hauptsächlich während der anfänglichen Phase des Aufpralls) vermieden werden, die typisch für zusammenschiebbare Systeme sind, die auf der Drehung eines oder mehrerer nachgebender Elemente beruhen.

Claims (7)

1. Zusammenschiebbares Energieabsorbtionssystem (7) zum Halten einer Lenksäule (1) eines Fahrzeugs, umtassend eine Säule (4), die eine Lenkwelle (2) aufnimmt, welche sich in deren Inneren drehen kann, die winkelig und als integraler Bestandteil mit einem Lenkrad (3) verbunden ist, wobei das System (7) umfaßt:

- entsprechende Schwingen (9, 10), deren jeweiliges erstes Ende mit der Säule (4) an zwei voneinander getrennten Punkten verbunden ist,

- Scharnierelemente (12, 13, 21, 23), mittels derer die Schwingen (9, 10) an der Säule (4) und der Karosserie befestigt sind, die sich in bezug auf die Säule und Karosserie so drehen können, daß dadurch eine gelenkige vierseitige Struktur (15) definiert wird, wobei die Scharnierelemente plastisch verformbare Scharnierelemente (12, 13) beinhalten, und

- ein zusammenschiebbares Rückhalteelement (18, 55), das beispielsweise biegen oder brechen kann und das eine relative Drehbewegung wenigstens eines der Scharniere (9, 10) in bezug auf wenigstens die Säule (4) oder die Karosserie verhindern kann, um so die gelenkige vierseitige Struktur normalerweise blockiert zu halten,

dadurch gekennzeichnet,

daß das System (7) darüber hinaus einen Bügel (5), mittels dessen die Schwingen (9, 10) an der Karosserie des Fahrzeuges befestigt sind, wobei der Bügel (5) durch die Scharnierelemente (12, 13) mit einem zweiten, dem ersten Ende davon gegenüberliegenden Ende der Schwingen (9, 10) verbunden ist, und

Reibmittel (26) umfaßt, die zwischen dem Bügel (5) und wenigstens einer der Schwingen (9, 10) in Entsprechung mit den Scharnierelementen angebracht sind, so, daß sie durch die erwähnte relative Drehbewegung aktiviert werden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (4) einstückig mit einer rechteckigen Platte (16) ausgebildet ist, die mit zwei gegenüberliegenden nach unten gebogenen Langskanten (18) versehen ist, in einer solchen Weise, um ein U-förmiges Element in Entsprechung mit den betreffenden Winkeln (19, 20), mit denen die Schwingen (9, 10) verbunden sind, zu definieren.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine erste Schwinge (9), die als U-förmiges, mittels eines ersten Querbolzens (21) an die Vorderwinkel (19) der U-förmigen, eine Einheit mit der Säule bildenden Platte (16) angelenkte Platte ausgebildet ist, und eine zweite Schwinge (10) umfäßt, die als an der offenen Seite mittels eines zweiten Querbolzens (23) am hinteren Ende des Bügels (5) angelenktes Joch ausgebildet ist.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibmittel aus entsprechenden Reibscheiben (24) bestehen, die koaxial auf dem zweiten Querbolzen (23) und axial arretiert darauf angebracht sind, derart, daß sie eine Querschulter bilden, die zwischen den gegenüberliegenden Enden (28, 29) der zweiten Schwinge und den entsprechenden Seitenwänden (30) des Bügels (5) angeordnet sind.

5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die plastisch verformbaren Scharnierelemente (12, 13) an diagonal gegenüberliegenden Stellen die erste und die zweite Schwinge (9, 10) jeweils mit einem vorderen Bereich des Bügels (5) und mit den hinteren Winkeln (20) des U-förmigen, eine Einheit mit der Säule (4) bildenden Bügels (16) verbinden.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die plastisch verformbaren Scharniere (12, 13) jeweils gebildet sind aus einem gebogenen Abschnitt einer Querkante der ersten Schwinge (9), der dem ersten Bolzen (21) gegenüberliegt und in einem stumpfen Winkel zu dem der zweiten Schwinge (10) gegenüberliegenden Teil gebogen ist, und einem gebogenen Abschnitt einer Querkante der zweiten Schwinge (10), welcher dem zweiten Bolzen (23) gegenüberliegt und in einem stumpfen Winkel zu der ersten Schwinge (9) gegen die obere Fläche des Bügels (5) in Entsprechung mit einer querverlaufenden, die Form eines Sägezahnes aufweisenden Vertiefung in der besagten Fläche, welche auf der Innenseite des Bügels eine Rückhalteschulter für die erste Schwinge (9) bildet, zur Anlage kommt, und wobei die besagte Kante der zweiten Schwinge (10) gegen zwei gegenüberliegende Schulteransätze (43) des U-förmigen Bügels zur Anlage kommt, die als Fortsätze der Langskanten des Bügels (16), der mit der Säule (4) eine Einheit bildet, ausgebildet sind und in Entsprechung mit den hinteren Winkeln (20) davon erhalten werden und in einer L-Form aufeinander zu gebogen sind.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte zusammenschiebbare Sicherungselement als Nase (55), die in Entsprechung mit einem hinteren Ende der U-förmigen Platte (16), die eine Einheit mit der Säule (4) bildet, ausgebildet ist und in einen Sitz (56), welcher praktisch durch die zweite Schwinge (10) hindurchgeht, in Nachbarschaft zu der gebogenen Kante (39) davon eingreift.