DE10141551A1

DE10141551A1 - Abreißmechanismus am Klemmhebel einer Lenksäule

Info

Publication number: DE10141551A1
Application number: DE2001141551
Authority: DE
Inventors: Franz-Guenter Weinand
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2003-03-06

Abstract

Die Erfindung geht von einer Lenksäule eines Fahrzeuges aus, wobei die Lenksäule längs- und/oder höhenverstellbar und mittels eines Klemmmechanismus festlegbar ist. Zum Überführen des Klemmmechanismus in seine Klemmstellung ist ein Klemmhebel (25) vorgesehen. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Klemmhebel ein Hebelteil (26) und ein Lagerteil (27) aufweist, und ein Abreißmechanismus (32) zwischen dem Lagerteil und dem Hebelteil vorgesehen ist. DOLLAR A Im Crashfall wird beim Auftreffen eines Körperteiles auf das Hebelteil (26) dieses vom Lagerteil (27) gelöst, so dass sich ein verbesserter Knie- bzw. Beinschutz ergibt. Es wird überdies verhindert, dass sich durch Bewegen des Klemmhebels der Klemmmechanismus selbsttätig öffnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenksäule eines Fahrzeuges, die längs- und/oder höhenverstellbar und mittels eines Klemmmechanismus festlegbar ist, mit einem Klemmhebel zum Überführen des Klemmmechanismus in seine Klemmstellung.
In aller Regel ist bei einer solchen Lenksäule das Mantelrohr längs- und/oder höhenverstellbar. Dies dient der Erhöhung des Fahrkomforts, da der Fahrer die Lenkradposition individuell längs und/oder in der Höhe verstellen kann.

Aus der Praxis ist eine Lagerung eines Mantelrohres bekannt, bei der ein beidseitig des Mantelrohres angeordnetes Schlittenpaar zur verstellbaren Aufnahme des Mantelrohres dient. Auf der jeweiligen Seite des Mantelrohres ist ein erstes Schlittenteil in einer Karosseriestruktur des Fahrzeuges und ein verstellbarer Abschnitt des Mantelrohres in einem zweiten Schlittenteil gelagert. Die beiden Schlittenteile sind über Langlöcher ineinander geführt und in unterschiedlichen Stellungen zueinander mittels des Klemmmechanismus festlegbar. Dies ermöglicht es, die beidseitig des Mantelrohres angeordneten Schlittenteile mittels einer Zugkraft zu verspannen. Die Spannkraft wird mittels einer Spannschraube, eines Spannbolzens oder dergleichen aufgebracht, der unterhalb des Mantelrohres die Schlittenteile durchsetzt. Betätigt wird der Klemmmechanismus mittels eines einteiligen Klemmhebels. Beim Fahrzeugcrash bewegt sich das Fahrerknie bzw. das Bein des Fahrers in Richtung Fahrzeugfront. Hierbei ist nicht zu vermeiden, dass es trotz einer Lenksäulenverkleidung und zusätzlicher Schutzmaßnahmen innerhalb dieser Lenksäulenverkleidung zu einem Auftreffen des entsprechenden Körperteils am Klemmhebel kommt. Die Abstützung an diesem relativ starren Hebel kann insbesondere zu schweren Knieverletzungen führen. Dies kann noch verschärft werden, wenn sich der Klemmhebel durch Einwirkung des Körperteiles im Crashfall selbsttätig öffnet.

Eine weitere Lenksäule eines Fahrzeuges, die gemäß der eingangs genannten Art ausgebildet ist, ist aus der DE 40 34 710 C2 bekannt. Dort umschließt das Mantelrohr ein U-förmiges Klemmelement, das mit Hilfe der Klemmeinrichtung, durch Betätigen des Klemmhebels, radial zusammenziehbar und um eine rechtwinklig, aber im Abstand zu der Längsachse des Mantelrohres verlaufende Achse schwenkbar angeordnet ist. Auch bei dieser Lagerung findet ein Spannbolzen Verwendung, der somit eine Zugkraft ausübt. Der Spannbolzen ist oberhalb des Mantelrohres angeordnet. Diese Lenksäule weist dieselben Nachteile auf, wie die aus der Praxis bekannte, vorbeschriebene Lenksäule.

Aus der Praxis ist es ferner bekannt, einen Klemmhebel zum Betätigen des Klemmmechanismus einer verstellbaren Lenksäule fern vom Klemmmechanismus anzuordnen und über einen Bowdenzug zu bedienen. Auch eine Betätigung des Klemmmechanismus mittels eines Elektroantriebes ist bekannt. Diese Gestaltungen sind unter Herstellungs-, Bau- und Montagegesichtspunkten aufwendig und teuer.

Aus der DE 196 10 282 A1 ist eine Kniefängeranordnung als Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Sie weist eine verschwenkbare Kniefängerschale und Deformationselemente auf. Ein Haltewinkel ist zwischen der Kniefängerschale und der Instrumententafel angebracht, der in einer insgesamt etwa Z-förmigen Gestalt Befestigungslaschen und ein Mittelteil mit Kerbstellen an den Übergängen aufweist. Bei einem Knieaufprall und Verschwenkung der Kniefängerschale bricht der Haltewinkel durch eine Biegebeanspruchung an wenigstens einer Kerbstelle, wodurch die Verbindung zwischen Kniefängerschale und Instrumententafel freigegeben wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenksäule der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass ein verbesserter Knie- bzw. Beinschutz im Falle eines Fahrzeugcrashs gewährleistet ist, ferner wirksam vermieden wird, dass der Klemmhebel im Crashfall den Klemmmechanismus selbsttätig öffnet.

Gelöst wird die Aufgabe bei einer Lenksäule der eingangs genannten Art dadurch, dass der Klemmhebel ein Hebelteil und ein Lagerteil zur Aufnahme des Hebelteils aufweist, mit einem Abreißmechanismus zwischen dem Lagerteil und dem Hebelteil.

Die Ausbildung des Klemmhebels mit dem Hebelteil und dem Lagerteil in Verbindung mit dem Abreißmechanismus stellt sicher, dass im Crashfall, bei einem Auftreffen des Knies des Fahrers bzw. eines anderen Körperteiles, der Abreißmechanismus durch das Hebelteil beaufschlagt wird, mit der Folge, dass der Abreißvorgang vonstatten geht und hierdurch die definierte Anordnung von Hebelteil und Lagerteil aufgehoben wird. Das Hebelteil wird gelöst, so dass es keine Kraft mehr auf das Knie bzw. das Körperteil übertragen kann. Andererseits ist durch diesen Vorgang sichergestellt, dass sich der Klemmmechanismus nicht selbsttätig öffnet.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Klemmhebels ist bei den unterschiedlichsten Varianten von verstellbaren Lenksäulen verwendbar. Die Erfindung ist nicht auf Lenksäulenanordnungen gemäß dem beschriebenen Stand der Technik beschränkt, die einen Klemmmechanismus aufweisen, der mit einer Spannschraube, einem Spannbolzen oder dergleichen zusammenwirkt, der bzw. die oberhalb oder unterhalb des Mantelrohres der Lenksäule angeordnet sind. Der Klemmhebel ist zwar vorzugsweise schwenkbar, es ist aber genauso denkbar, dass er durch eine translatorische Bewegung den Klemmmechanismus festlegt bzw. bei entgegengesetzter Bewegungsrichtung löst.

Eine baulich besonders einfache Gestaltung und Anordnung von Klemmmechanismus und Klemmhebel lässt sich erzielen, wenn der Klemmhebel um eine Lagerachse schwenkbar ist. Diese wird beispielsweise durch die Spannschraube bzw. den Spannbolzen gebildet. Die Übertragung des Drehmomentes vom Klemmhebel in den Klemmmechanismus erfolgt vorzugsweise nicht über die Lagerachse des Klemmhebels, sondern in Abstand zur Lagerachse. Unter diesem Aspekt wirkt vorzugsweise das Hebelteil formschlüssig, drehmomentübertragend mit einem Klemmteil des Klemmmechanismus zusammen. Die Anordnung des Hebelteiles und dieses Klemmteiles sollte so erfolgen, dass beim Abtrennen des Hebelteiles im Crashfall die formschlüssige Verbindung von Hebelteil und Klemmteil aufgehoben wird, womit der Klemmmechanismus in der Klemmposition verharrt.

Gemäß einer konkreten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Hebelteil mit einem konzentrisch zum Lagerteil angeordneten Ringbereich versehen ist, der mit axial gerichteten Erhebungen oder Ausnehmungen versehen ist, die in Ausnehmungen oder Erhebungen des einen Klemmteils des Klemmmechanismus eingreifen. Die formschlüssige, drehmomentübertragende Verbindung von Hebelteil, konkret dessen Ringbereich und dem Klemmteil des Klemmmechanismus erfolgt damit über eine Vielzahl von Erhebungen bzw. Ausnehmungen.

Der Abreißmechanismus kann auf unterschiedlichste Art und Weise gestaltet sein. Es ist sicherzustellen, dass das Hebelteil im Crashfall vom Lagerteil funktionell getrennt wird. In dem Fall, in dem das Hebelteil formschlüssig und drehmomentübertragend mit dem einen Klemmteil des Klemmmechanismus zusammenwirkt, kommt dem Lagerteil die Funktion der Lagerung des Klemmhebels zu. Der Abreißmechanismus ist vorteilhaft mit dem Lagerteil verbunden bzw. in dieses integriert. So ist der Abreißmechanismus beispielsweise als radial in unterschiedliche Richtungen gerichtete Vorsprünge am Lagerteil ausgebildet, wobei die Vorsprünge das Hebelteil axial hintergreifen. Die Vorsprünge sind insbesondere am Umfang des Lagerteils gleichmäßig verteilt. Es handelt sich mindestens um drei Vorsprünge, es können auch mehr Vorsprünge, beispielsweise sechs Vorsprünge, vorgesehen sein. Diese bilden insbesondere mit dem Lagerteil eine Baueinheit, die aus Kunststoff besteht, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist.

Bei einer Ausbildung des Abreißmechanismus als Vorsprünge wird das Hebelteil in seinem mit dem Innendurchmesser seines Ringbereiches dem Außendurchmesser des Lagerteiles angepassten Bereich auf der dem einen Klemmteil abgewandten Seite von den Vorsprüngen überdeckt, so dass das Hebelteil zwischen den Vorsprüngen und dem einen Klemmteil fixiert ist und insbesondere die drehmomentübertragende Verbindung zwischen Hebelteil und einem Klemmteil aufrechterhalten wird. Im Crashfall brechen die Vorsprünge soweit wie erforderlich ab und es löst sich das Hebelteil vom Lagerteil. Der Klemmhebel ist damit zerstört.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lagerteil in einer Hülse gelagert ist, die insbesondere aus Metall besteht. Diese Gestaltung findet Verwendung, wenn der Klemmhebel zwischen dem Spannbolzen bzw. der Spannschraube und dem Klemmmechanismus angeordnet ist. In diesem Fall dient die metallische Hülse der Aufnahme der in den Spannbolzen bzw. die Spannschraube eingeleiteten Axialkraft vom Kopf bzw. der Schraube des Spannbolzens bzw. der Spannschraube in das eine Klemmteil des Klemmmechanismus. Der Klemmhebel als solcher, konkret das Lagerteil, muss damit keine axialen Kräfte aufnehmen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung der Figuren sowie den Figuren selbst dargestellt.

In den Figuren ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es zeigt:

Fig. 1 eine räumliche Ansicht einer mit einem Klemmmechanismus und einem Klemmhebel versehenen Lenksäule,

Fig. 2 einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Lenksäule, geschnitten in der Längsachse eines dem Klemmmechanismus zugeordneten Spannbolzens, senkrecht zur Längserstreckung der Lenksäule,

Fig. 3 in einer Vergrößerung das in Fig. 2 dargestellte Detail A und

Fig. 4 eine vergrößert dargestellte Seitenansicht der Lenksäule im Bereich der Klemmhebellagerung.

Die Lenksäule 1 besteht im Wesentlichen aus einem durch zwei teleskopierbare Rohrteile 2 und 3 gebildeten Mantelrohr 4 und einer das Mantelrohr durchsetzenden teleskopierbaren Lenkspindel 5 mit ihren Spindelteilen 6 und 7. Das aus dem Mantelrohr 4 ragende Ende des Spindelteiles 7 der Lenkspindel 5 dient der drehfesten Aufnahme eines nicht gezeigten Lenkrades.

Die stationäre Lagerung des Mantelrohres 4 in der Karosseriestruktur des Fahrzeuges, insbesondere eines Personenwagens, erfolgt mittels eines in der Karosseriestruktur gelagerten, nicht gezeigten Lagerbolzens, der eine Bohrung 8 eines mit dem Rohrteil 2 des Mantelrohres 4 verbundenen Lageransatzes 9 durchsetzt.

Die verstellbare Lagerung des lenkradseitigen Rohrteiles 2 des Mantelrohres 4 in der Karosseriestruktur erfolgt mittels eines Schlittenpaares, das beidseitig des Rohrteiles 2 angeordnet ist. Auf der jeweiligen Seite des Mantelrohres ist ein erstes Schlittenteil 10 angeordnet, das zusammen mit dem anderen, ersten Schlittenteil 10 ein im Wesentlichen U-förmig profiliertes Bauteil bildet, das in einem stationären Träger 11 gelagert ist. Das jeweilige Schlittenteil 10 ist mit in der Blattebene gemäß der Darstellung der Fig. 2 verlaufenden Langlöchern 12 versehen, die der Aufnahme einer Spannschraube 13 dienen, die einen Schaft 14, einen Kopf 15 und eine Schraube 16 aufweist. Das verstellbare Rohrteil 2 des Mantelrohres 4 ist in einem Lagerteil 17 gelagert, wobei sich an den eigentlichen, gewölbten Lagerabschnitt 18 des Lagerteils 17 zur Aufnahme des Rohrteiles 2 zwei parallele zweite Schlittenteile 19 anschließen. Das jeweilige zweite Schlittenteil 19 ist mit einem Langloch 20 versehen, das sich senkrecht zur Blattebene der Figurendarstellung gemäß Fig. 2 erstreckt, wobei der Schaft 14 der Spannschraube 13 auch diese beiden Langlöcher 20 durchsetzt. Benachbarte Schlittenteile 10 und 19 liegen aneinander an.

Zwischen dem Kopf 15 der Spannschraube 13 und dem dem Kopf 15 zugewandten ersten Schlittenteil 10 ist ein Klemmmechanismus 21 angeordnet. Dieser weist zwei Klemmscheiben 22 und 23 auf, deren zugewandte Kontaktflächen als Stellnocken 24 ausgebildet sind. Die Klemmscheiben 22 und 23 sind mit zentralen Bohrungen versehen, die der Schaft 14 der Spannschraube 13 durchsetzt. Durch Schwenken der äußeren Klemmscheibe 22 relativ zur formschlüssig mit dem zugewandten ersten Schlittenteil 10 verbundenen Klemmscheibe 23 mittels eines Klemmhebels 25 in der einen oder anderen Richtung lässt sich die Erstreckung des Klemmmechanismus 21 in Richtung der Klemmachse, dargestellt durch die Mittellängsachse der Spannschraube 13, vergrößern oder verkleinern. Bei der Vergrößerung der Dickenabmessung des Klemmmechanismus 21 werden die Schlittenteile in der durch die Langlöcher 12 und 20 beliebig einstellbaren Position verspannt und damit verklemmt und infolgedessen auch das Rohrteil 2 des Mantelrohres 4 in dieser Position fixiert.

Der Klemmhebel 25 besteht aus dem eigentlichen Hebelteil 26 und einem Lagerteil 27 zur Aufnahme des Hebelteils 26. Das Hebelteil 26 ist mit einem konzentrisch zum Lagerteil 27 angeordneten Ringbereich 28 versehen. Dieser weist am Umfang fünf axial gerichtete Ausnehmungen 29 auf, die in entsprechende Erhebungen 30 der Klemmscheibe 22 eingreifen. Beim Schwenken des Hebelteils 26 wird das Drehmoment somit über die Ausnehmungen 29 und die Erhebungen 30 auf die Klemmscheibe 22 des Klemmmechanismus 21 übertragen. Um das Hebelteil 26, konkret dessen Lagerbereich 28, radial und axial zu lagern, ist das Lagerteil 27 einerseits über eine auf den Schaft 14 aufgesteckte Stahlhülse 31, andererseits über einen mit dem Lagerteil 27 verbundenen Abreißmechanismus 32 gehalten. Konkret ist die Stahlhülse 31 mit geringem Spiel oder spielfrei in axialer und radialer Richtung auf dem Schaft 14 plaziert, ferner das Lagerteil 27 mit geringem Spiel oder spielfrei auf der Stahlhülse 31, schließlich der Ringbereich 28 des Hebelteils 26 mit geringem Spiel oder spielfrei relativ zum Lagerteil 27 plaziert. Der Abreißmechanismus 32 hintergreift den Ringbereich 28 auf seiner der Klemmscheibe 22 abgewandten Seite. Der Abreißmechanismus 32 ist durch sechs radial gerichtete und um identische Winkel zueinander versetzt angeordnete Vorsprünge gebildet, die eine Baueinheit mit dem Lagerteil 27 bilden. Dieses ist als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet.

Bei einer Krafteinwirkung im Crashfall auf das Hebelteil 26 des Klemmhebels 25, wie es in Fig. 1 durch den Pfeil B veranschaulicht ist, führen die hohen Kräfte dazu, dass unter der Einwirkung des Ringbereiches 28 die Vorsprünge 32 wegbrechen, wie es in Fig. 3 durch die Bruchlinie 33 veranschaulicht ist. Da der Abreißmechanismus 32 nunmehr keine Haltefunktion mehr hat, löst sich das Hebelteil 26, so dass im Crashfall der Körperbereich, insbesondere das Knie, nicht auf einen starren Klemmhebel 25, sondern einen quasi nachgiebigen Klemmhebel 25 trifft, wobei die Verletzungsgefahr erheblich vermindert ist. Da auch die momentübertragende Funktion zwischen den Ausnehmungen 29 und den Erhebungen 30 schlagartig aufgehoben wird, verbleibt beim Lösen des Hebelteils 26 der Klemmmechanismus 21 in seiner Klemmstellung. Bezugszeichenliste 1 Lenksäule
2 Rohrteil
3 Rohrteil
4 Mantelrohr
5 Lenkspindel
6 Spindelteil
7 Spindelteil
8 Bohrung
9 Lageransatz
10 erstes Schlittenteil
11 Träger
12 Langloch
13 Spannschraube
14 Schaft
15 Kopf
16 Schraube
17 Lagerteil
18 Abschnitt
19 zweites Schlittenteil
20 Langloch
21 Klemmmechanismus
22 Klemmscheibe
23 Klemmscheibe
24 Stellnocken
25 Klemmhebel
26 Hebelteil
27 Lagerteil
28 Ringbereich
29 Ausnehmung
30 Erhebung
31 Hülse
32 Abreißmechanismus
33 Bruchlinie

Claims

1. Lenksäule (1) eines Fahrzeuges, die längs- und/oder höhenverstellbar mittels eines Klemmmechanismus (21) festlegbar ist, mit einem Klemmhebel (25) zum Überführen des Klemmmechanismus (21) in seine Klemmstellung, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmhebel (25) ein Hebelteil (26) und ein Lagerteil (27) zur Aufnahme des Hebelteils (26) aufweist, mit einem Abreißmechanismus (32) zwischen dem Lagerteil (27) und dem Hebelteil (26).

2. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmhebel (25) um eine Lagerachse (14) schwenkbar ist.

3. Lenksäule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmhebel (25), insbesondere dessen Hebelteil (26), formschlüssig, drehmomentübertragend mit einem Klemmteil (22) des Klemmmechanismus (21) zusammenwirkt.

4. Lenksäule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelteil (26) mit einem konzentrisch zum Lagerteil (27) angeordneten Ringbereich (28) versehen ist, der mit axial gerichteten Erhebungen oder Ausnehmungen (29) versehen ist, die in Ausnehmungen oder Erhebungen (30) des einen Klemmteils (22) des Klemmmechanismus (21) eingreifen.

5. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abreißmechanismus (32) als radial in unterschiedlichen Richtungen gerichtete Vorsprünge (32) am Lagerteil (27) ausgebildet ist, wobei die Vorsprünge (32) das Hebelteil (26) axial hintergreifen.

6. Lenksäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei im Wesentlichen am Umfang des Lagerteils (27) verteilte Vorsprünge (32) vorgesehen sind.

7. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerteil (27) und die Abreißsicherung (32) eine Baueinheit bilden, die insbesondere aus Kunststoff besteht.

8. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerteil (27) in einer Hülse (31) gelagert ist, die insbesondere aus Metall besteht.

9. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmmechanismus (21) in einem Spannbolzen oder einer Spannschraube (13) gelagert ist, der bzw. die ein Trägerteil (11, 10, 19) des Fahrzeuges durchsetzt und der Lagerung des Klemmhebels (25) dient.

10. Lenksäule nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmhebel (25) zwischen dem Kopf (15) bzw. der Mutter des Spannbolzens bzw. der Spannschraube (13) und dem Klemmmechanismus (21) angeordnet ist.

11. Lenksäule nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (11) und das Lagerteil (27) zwischen dem Kopf (15) bzw. der Schraube des Spannbolzens bzw. der Spannschraube (13) und dem einem Klemmteil (22) des Klemmmechanismus (21) angeordnet sind, wobei zumindest die Hülse (21) den Kopf (15) bzw. die Schraube und das eine Klemmteil (22) kontaktiert.

12. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmmechanismus (21) der Festlegung zweier Schlittenteile (10, 19) in unterschiedlichen Stellungen dient, wobei ein erstes Schlittenteil (10) in einer Karosseriestruktur (11) des Fahrzeuges und ein verstellbarer Abschnitt (2) eines Mantelrohres (4) für die Lenksäule (1) in einem zweiten Schlittenteil (19) gelagert ist, sowie die beiden Schlittenteile (10, 19) ineinander gelagert sind.