DE10154608A1

DE10154608A1 - Lenksäulendämpfer

Info

Publication number: DE10154608A1
Application number: DE2001154608
Authority: DE
Inventors: Edgar Prottengeier; Wolfgang Nagl
Original assignee: Suspa Holding GmbH
Current assignee: Suspa Holding GmbH
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2021-11-08
Also published as: DE10154608B4

Abstract

Lenksäulendämpfer für ein Kraftfahrzeug mit einem Mantel-Deformations-Rohr (2) mit einer Mittel-Längs-Achse (3), einem in dem Mantel-Deformations-Rohr (2) konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse (3) angeordneten Gleitrohr (6), einer gegenüber dem Gleitrohr (6) und/oder dem Mantel-Deformations-Rohr (2) um die Mittel-Längs-Achse (3) verschwenkbar gelagerten, durch das Mantel-Deformations-Rohr (2) und das Gleitrohr (6) geführten Lenkwelle (9), mindestens einer Deformations-Einrichtung (12) zur Verformung des Mantel-Deformations-Rohres (2) bei einer Relativbewegung zwischen dem Gleitrohr (6) und dem Mantel-Deformations-Rohr (2), welche Deformations-Einrichtung (12) von einem Verriegelungszustand mit einer vorgegebenen Reibung gegenüber dem Mantel-Deformations-Rohr (2) in einen Entriegelungszustand mit geringerer Reibung gegenüber dem Mantel-Deformations-Rohr (2) überführbar ist, und einer Steuer-Einheit (30) zur Auslösung eines Überganges zwischen dem Verriegelungszustand und dem Entriegelungszustand der Deformations-Einrichtung (12).

Description

Die Erfindung betrifft einen Lenksäulendämpfer für Kraftfahrzeuge.

Aus der DE 199 59 107 A1 sind zahlreiche Dämpfer für Kraftfahrzeug- Lenksäulen bekannt. Diese weisen jeweils ein mit einem Dämpfungs- Medium gefülltes rohrförmiges Gehäuse auf, in das ein Kolben bei einem Aufprall mit verschiedenen Kraft-Weg-Kennlinien einschiebbar ist. Die Dämpfer sind durch eine elektronische Auslöse-Einheit auslösbar. Die Dämpfer müssen neben der Lenksäule angeordnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst kompakten und einfach aufgebauten Lenksäulendämpfer zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, einen Lenksäulendämpfer für ein Kraftfahrzeug mit einem Mantel-Deformations-Rohr zu versehen. Es sind Deformations-Einrichtungen vorgesehen, die bei einer Relativbewegung zwischen dem Mantel-Deformations-Rohr und einem darin angeordneten Gleitrohr zu einer Deformation des Mantel-Deformations-Rohres führen und so die Relativbewegung dämpfen. Die Deformations-Einrichtungen sind einzeln zuschaltbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Lenksäulendämpfers gemäß einer ersten Ausführungsform mit einer oberen Deformations- Einrichtung im Verriegelungszustand und einer unteren Deformations-Einrichtung im Entriegelungszustand,
Fig. 2 einen Längsschnitt des Lenksäulendämpfers gemäß Fig. 1 im eingeschobenen Zustand,
Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen Längsschnitt eines Lenksäulendämpfers gemäß einer zweiten Ausführungsform mit einer oberen Deformations- Einrichtung im Verriegelungszustand und einer unteren Deformations-Einrichtung im Entriegelungszustand,
Fig. 6 einen Längsschnitt des Lenksäulendämpfers gemäß Fig. 5,
Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung gemäß der Schnittlinie VII-VII in Fig. 5 und
Fig. 8 eine Schnittdarstellung einer Zündkapsel.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Ein Lenksäulendämpfer 1 weist ein Mantel-Deformations-Rohr 2 mit einer Mittel-Längs-Achse 3 auf. Dieses ist über radial vorstehende Flansche 4, die Bohrungen 5 aufweisen, an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs befestigt. Ein konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse 3 angeordnetes Gleitrohr 6 ist durch das Mantel- Deformations-Rohr 2 über eine Führungs-Einheit 7 entlang einer parallel zur Mittel-Längs-Achse 3 verlaufenden Einschub-Richtung 8 verschiebbar geführt. Eine konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse 3 angeordnete Lenkwelle 9 ist durch das Gleitrohr 6 geführt und gegenüber dem Gleitrohr 6 über ein Lager 10 verschwenkbar gelagert. An dem entgegen der Einschub- Richtung 8 liegenden Ende weist die Lenkwelle 9 ein Lenkrad 11 auf.
Zwischen dem Gleitrohr 6 und dem Mantel-Deformations-Rohr 2 sind drei Deformations-Einrichtungen 12 gleichmäßig über den Umfang des Gleitrohres 6 verteilt angeordnet. Es ist auch möglich, eine andere Zahl von Deformations-Einrichtungen vorzusehen. Die drei Deformations- Einrichtungen 12 weisen ein gemeinsames, im Querschnitt im wesentlichen dreieckiges Gehäuse 13 auf, durch dessen Mitte das Gleitrohr 6 und die Lenkwelle 9 geführt sind und das mit dem Gleitrohr 6 am in Einschub- Richtung 8 liegenden Ende über eine Anschlag-Kante 14 und am entgegengesetzten Ende über eine Schweißnaht 15 verbunden ist. Das Gehäuse 13 weist im Querschnitt abgerundete Spitzen-Abschnitte 16 auf, die an der Innenseite 17 des Mantel-Deformations-Rohres 2 gleitend anliegen. Auf den Schenkelflächen 18 des Gehäuses 13 ist zwischen einer in axialer Richtung vorderen Wand 19 und einer hinteren Wand 20 ein verschiebbarer Keil 21 mit einer auf dessen Schrägflache 22 angeordneten Kugel 23 vorgesehen. Die vordere Wand 19 liegt gleitend an der Innenseite 17 an und weist im Querschnitt eine gekrümmte Außenkontur auf. Sie stabilisiert damit gleichzeitig die Führung des Gleitrohres 6 im Mantel-Deformations- Rohr 2. Zwischen dem Keil 21 und den Schenkelflächen 18 ist ein Arretier- Zapfen 24 vorgesehen, der um seine Längsachse verschwenkbar gelagert ist. Der Arretier-Zapfen 24 greift in eine entsprechende halbzylindrische Ausnehmung 25 an der Unterseite des Keils 21 ein. An seinem einen axialen Ende weist der Arretier-Zapfen 24 ein Zahnprofil 26 auf, das mit einer benachbart dazu angeordneten Zahnstange 27, die verschiebbar geführt ist, in Eingriff ist. Die Zahnstange 27 ist über einen Elektromagneten 28 verschiebbar, der über Steuerleitungen 29 mit einer Steuer-Einheit 30 verbunden ist. Der Arretier-Zapfen 24 weist über die Breite des Keils 21 eine halbzylindrische, d. h. im Querschnitt halbkreisförmige Ausnehmung 31 auf. Die Kugel 23 ist im in Fig. 1 dargestellten Verriegelungszustand in eine Sicke 32 in dem Mantel-Deformations-Rohr 2 durch die Schrägfläche 22 des Keils 21 gedrückt.
Im folgenden wird die Funktionsweise des Lenksäulendämpfers 1 beschrieben. Beim störungsfreien Betrieb befinden sich alle Deformations- Einrichtungen 12 des Lenksäulendämpfers 1 in dem in Fig. 1, obere Hälfte dargestellten Verriegelungszustand. In diesem ist der Keil 21 soweit wie möglich in Richtung der Einschub-Richtung 8 verfahren und preßt die Kugel 23 in die Sicke 32. Der Arretier-Zapfen 24 befindet sich in der in Fig. 1, obere Hälfte dargestellten Arretier-Position, in der eine Verschiebung des Keils 21 nicht möglich ist. Der Lenksäulendämpfer 1 verhält sich besonders starr. Tritt ein Aufprall des Kraftfahrzeuges gegen ein Hindernis auf, so wird in der Steuer-Einheit 30 aufgrund der Stärke des Aufpralls und der vorgespeicherten Masse und den Proportionen des Fahrers bestimmt, wie groß bzw. klein die Dämpfungskraft des Lenksäulendämpfers 1 sein soll. Soll die Dämpfung besonders stark sein, so bleiben alle drei Deformations-Einrichtungen 12 im Verriegelungszustand. Aufgrund der auf den Lenksäulendämpfer 1 wirkenden Kraft wird das Gleitrohr 6 mit den Deformations-Einrichtungen 12 entlang der Einschub-Richtung 8 in das Mantel-Deformations-Rohr 2 eingeschoben. Hierdurch tritt eine Deformation des Mantel-Deformations-Rohres 2 durch die radial vorstehenden Kugeln 23 auf, so daß diese im Mantel-Deformations-Rohr 2 Längsnuten 33 erzeugen und die Einschubbewegung dämpfen. Soll eine geringere Dämpfungskraft eingestellt werden, so löst die Steuer-Einheit 30 bei einer oder mehreren Deformations-Einrichtungen 12 die Überführung in den in Fig. 1, untere Hälfte dargestellten Entriegelungszustand aus. Der Elektromagnet 28 bewirkt eine Verschiebung der Zahnstange 27 und diese eine Verschwenkung des Arretier-Zapfens 24. Sobald die Ausnehmung 31 vollständig dem Keil 21 zugewandt ist, wird dieser durch die von außen auf die Kugel 23 wirkende Kraft entgegen der Einschub-Richtung 8 verschoben, wie dies in Fig. 1, untere Hälfte dargestellt ist. Bei einem Einschieben des Gleitrohres 6 in das Mantel-Deformations-Rohr 2 findet nun im Bereich der eingeschobenen Kugel 23 keine Deformation mehr statt, so daß die für das Einschieben des Gleitrohres 6 erforderliche Kraft geringer ist. Durch ein selektives Auslösen der Deformations-Einrichtungen 12 lassen sich insgesamt vier schaltbare Kraftniveaus einstellen, nämlich: Alle drei verriegelt; eine entriegelt und zwei verriegelt; zwei entriegelt und eine verriegelt; alle drei entriegelt. Dies entspricht beispielsweise Kraftniveaus von 4,5 kN, 3,0 kN, 1,5 kN und 0 kN. Ein besonderer Vorteil des Lenksäulendämpfers 1 ist, daß die für das Einschieben des Gleitrohres 6 über die Einschubtiefe erforderliche Kraft im wesentlichen konstant ist. Das Niveau dieser Kraft kann über mehrere Stufen geregelt werden. Die Anordnung ist darüber hinaus außerordentlich kompakt.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 8 eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen, wie bei der ersten Ausführungsform, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem hochgesetzten Strich. Der wesentliche Unterschied gegenüber der ersten Ausführungsform besteht in der Ausgestaltung des Arretier-Zapfens 24' und der zugeordneten Auslöse-Einheit. In dem Gehäuse 13 sind Sack- Bohrungen 34 vorgesehen, in denen ein zylinderförmiger Arretier-Zapfen 24' verschiebbar geführt ist. An innenseitigen Ende der Sack-Bohrung 34 ist eine Zündkapsel 35 vorgesehen, die über eine Steuerleitung 29 mit der Steuer-Einheit 30 verbunden ist.
Bei einem Aufprall werden in Abhängigkeit von der gewünschten Dämpfungskraft eine oder mehrere Zündkapseln 34 durch die Steuer-Einheit 30 zur Explosion gebracht. Die Explosion führt dazu, daß der Arretier-Zapfen 24' aus seiner in Fig. 5 oben dargestellten Arretier-Position in die in Fig. 7 rechts oben dargestellte Entregelungs-Position verschoben wird. Hierdurch kann, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, der Keil 21 entgegen der Einschub-Richtung 8 verschoben werden, so daß die Kugel 23 das Mantel- Deformations-Rohr 2 nicht deformiert. Durch eine selektive Ansteuerung einer oder mehrerer Zündkapseln 34 können wie bei der ersten Ausführungsform insgesamt vier verschiedene Zustände eingestellt werden.

Claims

1. Lenksäulendämpfer für ein Kraftfahrzeug mit

a) einem Mantel-Deformations-Rohr (2) mit einer Mittel-Längs- Achse (3),

b) einem in dem Mantel-Deformations-Rohr (2) konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse (3) angeordneten Gleitrohr (6),

c) einer gegenüber dem Gleitrohr (6) und/oder dem Mantel- Deformations-Rohr (2) um die Mittel-Längs-Achse (3) verschwenkbar gelagerten, durch das Mantel-Deformations-Rohr (2) und das Gleitrohr (6) geführten Lenkwelle (9),

d) mindestens einer Deformations-Einrichtung (12; 12') zur Verformung des Mantel-Deformations-Rohres (2) bei einer Relativbewegung zwischen dem Gleitrohr (6) und dem Mantel-Deformations- Rohr (2), welche Deformations-Einrichtung (12; 12')

a) von einem Verriegelungszustand mit einer vorgegebenen Reibung gegenüber dem Mantel-Deformations-Rohr (2)

b) in einen Entriegelungszustand mit geringerer Reibung gegenüber dem Mantel-Deformations-Rohr (2) überführbar ist, und

e) einer Steuer-Einheit (30) zur Auslösung eines Überganges zwischen dem Verriegelungszustand und dem Entriegelungszustand der Deformations-Einrichtung (12; 12').

2. Lenksäulendämpfer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Deformations-Einrichtungen (12; 12'), insbesondere drei Deformations-Einrichtungen (12; 12'), vorgesehen sind.

3. Lenksäulendämpfer gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deformations-Einrichtungen (12; 12') durch die Steuer-Einheit (30) unabhängig voneinander ansteuerbar sind.

4. Lenksäulendämpfer gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Deformations- Einrichtung (12; 12') ein Gehäuse (13) aufweist.

5. Lenksäulendämpfer gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (13) mindestens eine gegenüber dem Mantel-Deformations-Rohr (2) andrückbare Kugel (23) gelagert ist.

6. Lenksäulendämpfer gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Kugel (23) im Verriegelungszustand in einer Sicke (32) im Mantel-Deformations-Rohr (2) aufgenommen ist.

7. Lenksäulendämpfer gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (23) durch einen verschiebbaren Keil (21) gegen das Deformations-Mantel-Rohr (2) im Verriegelungszustand andrückbar ist.

8. Lenksäulendämpfer gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Deformations-Einrichtung (12; 12') eine Arretier- Einrichtung zur Arretierung des Keils (21) in einer vorbestimmten Position aufweist.

9. Lenksäulendämpfer gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretier-Einrichtung mit der Steuer-Einheit (30) in Daten übertragenderweise verbunden ist.

10. Lenksäulendämpfer gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretier-Einrichtung einen zwischen dem Gehäuse (13) und dem Keil (21) angeordneten Arretier-Zapfen (24; 24') aufweist.