DE102004041433B4 - Crashgesicherte Lenkeinrichtung eines Fahrzeuges - Google Patents

Abstract

Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit einem ersten Führungselement (6), das mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist, und mit einem zweiten Führungselement (7), das mit dem ersten Führungselement (6) verbunden ist, wobei beide Führungselemente (6, 7) für eine insbesondere energieverzehrende gegenseitige Verlagerung im Falle eines Fahrzeugcrashes mit einer voreinstellbaren Lösekraft mittels Reibschluss miteinander verbunden sind, sowie mit einem piezoelektrischen Aktor (12) zur Beeinflussung der zwischen den ersten und zweiten Führungselementen (6, 7) wirkenden Klemmkraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkraft allein von der durch die Fertigung eingeprägten, zwischen den ersten und zweiten Führungselementen (6, 7) wirkenden Normalkraft bestimmt ist, und dass der piezoelektrische Aktor (12) für eine steuerbare Verminderung der Klemmkraft zur Voreinstellung der Lösekraft vorgesehen ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine crashgesicherte Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Crashgesicherte Lenkeinrichtungen sind in vielfachen Ausführungen bekannt. Als Crashelemente werden häufig an sich ebenfalls in verschiedenen Ausführungen bekannte Crashschlitten eingesetzt.
• Aus DE 100 55 114 C2 ist eine gattungsgemäße, verstellbare und crashgesicherte Lenkeinrichtung bekannt, bei der die Lösekraft, bei der im Crashfalle ein gegenseitiges, kraftverzehrendes Verlagern hierfür vorgesehener Crashelemente erfolgen soll, durch einen piezzoelektrischen Aktuator einstell- und steuerbar ist. Die Lösekraft, die überschritten werden muss, um im Falle eines Crashs ein gegenseitiges Verlagern der hierfür vorbestimmten Crashelemente auszulösen, wird dabei aktiv von dem piezzoelektrischen Aktor aufgebracht, wobei diese Kraft für unterschiedlich gewünschte Crashbedingungen variabel nach oben und unten steuerbar ist. Bei der Ausführung nach DE 100 55 114 C2 besitzt die Lösekraft eine Doppelfunktion. Zum einen dient sie dazu, eine Längenverstellbarkeit der Lenkeinrichtung zu ermöglichen und zum anderen dazu, im Falle eines Fahrzeugcrashs die Wirkung der Crasheinrichtung anwendungsvariabel steuern zu können.
• Aus der EP 1 384 634 A2 geht eine Lenksäule für ein Fahrzeug hervor, welche einen Lenkradendbereich und Verstelleinrichtungen aufweist, die im Falle eines Unfalls auslösbar sind, um zumindest den Lenkradendbereich von einem Insassen weg zu bewegen. Des weiteren sind an einem inneren Lenksäulenrohr angeordnete, schwenkbar gelagerte Schneidemesser als Teile von Deformationseinrichtungen vorgesehen, die mittels einer Steuerung in Abhängigkeit von Insassenparametern, beispielsweise Größe, Gewicht, Sitzposition, in oder außer Wirkung bringbar sind. Durch Kippen der Schneidemesser sind diese in eine Lastaufnahmestellung verlagerbar, in der die Schneidemesser spanabhebend in ein äußeres Lenksäulenrohr gedrückt werden, gegenüber welchem das innere Lenksäulenrohr im Crashfall bewegt wird. Die teleskopierbaren, ineinander gesteckten Lenksäulenrohre sind im Normalbetrieb fixiert, beispielsweise mittels im Crashfall abscherender Kunststoffbolzen.
• Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, bei einer gattungsgemäßen, crashgesicherten Lenkeinrichtung zusätzlich zu einer an sich funktionsfähigen und gegebenenfalls sogar auch bezüglich der Lösekraft fest voreinstellbaren Crasheinrichtung eine Steuereinrichtung vorzusehen, mit der die voreingestellte Lösekraft anwendungsvariabel zur Beeinflussung des Crashverhaltens vermindert werden kann. Anwendungsvariabel bedeutet, dass beispielsweise bei einem Unfall benutzer-, fahr- und unfallbedingt gegebene Parameter zur Beeinflussung des Crashverhaltens berücksichtigt werden können. Dadurch soll die Sicherheit des Fahrers bei einem Umfall über das bisher im Stand der Technik bereits erreichte Maß hinaus noch weiter erhöht werden.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch eine crashgesicherte Lenkeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
• Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung einer solchen Einrichtung ist Gegenstand des Unteranspruchs.
• Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, als Crashelement innerhalb der Lenkeinrichtung die an sich bekannte Crashschlittengestaltung einsetzen zu können und lediglich die für den Crashfall maßgebliche Lösekraft für ein Aktivieren des Crashelementes sowie die Funktionsweise des Crashelementes mit Hilfe eines piezzoelektrischen Aktors anwendungsvariabel zu verändern. Die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung umfasst ein erstes Führungselement, das mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist, und ein zweites Führungselement, das mit dem ersten Führungselement verbunden ist, wobei beide Führungselemente für eine insbesondere energieverzehrende gegenseitige Verlagerung im Falle eines Fahrzeugcrashs mit einer voreinstellbaren Lösekraft mittels Reibschluss miteinander verbunden sind. Des Weiteren ist ein piezoelektrischer Aktor zur Beeinflussung der zwischen den ersten und zweiten Führungselementen wirkenden Klemmkraft vorgesehen. Die Lenksäule zeichnet sich dadurch aus, dass die Klemmkraft allein von der durch die Fertigung eingeprägten, zwischen den ersten und zweiten Führungselementen wirkenden Normalkraft bestimmt ist, und dass der piezoelektrische Aktor für eine steuerbare Verminderung der Klemmkraft zur Voreinstellung der Lösekraft vorgesehen ist.
• Ein besonders vorteilhaftes, auf eine Crashschlitteneinrichtung ausgerichtetes, nachstehend noch näher erläutertes Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigen:
• 1 eine Lenkeinrichtung mit einem Crashschlitten als Crashelement,
• 2 eine Ansicht auf lediglich die Crashschlittenvorrichtung in 1, und
• 3 einen Ausschnitt aus 1 mit einem erfindungsgemäß eingesetzten piezzoelektrischen Aktor.
• Eine Lenksäulen-Anordnung 1 für ein Kraftfahrzeug weist eine Konsole 2 auf, welche an einem nicht dargestellten Fahrzeugaufbau befestigbar ist sowie eine über eine Crasheinrichtung 3 an der Konsole 2 angeordnete Lenkwelle 4. Die Crasheinrichtung 3 übt die Funktion eines Crashschlittens aus. Die Lenkwelle 4 dient dabei zum Umsetzen einer Lenkbewegung von einer nicht dargestellten Lenkhandhabe auf ein ebenfalls nicht dargestelltes Lenkgetriebe.
• Um einen Aufprall eines Fahrers auf die nicht dargestellte Lenkhandhabe und damit auf die starre Lenkwelle 4 abzumildern, ist diese bei Überschreiten einer vorbestimmten Crashkraft parallel zur Lenkwellenachse 5 über die Crasheinrichtung 3 bezüglich der Konsole 2 verstellbar gelagert. Die vorbestimmte Crash- beziehungsweise Lösekraft kann dabei über die Crasheinrichtung 3 individuell auf unterschiedliche Anforderungen eingestellt werden.
• Die Crasheinrichtung 3 weist zumindest ein erstes Führungselement 6 und wenigstens ein damit zusammenwirkendes zweites Führungselement 7 auf, von denen das eine axial fest an der Lenkwelle 4 und das andere fest an der Konsole 2 angeordnet ist (2). Im Normalzustand, das heißt im üblichen Betriebszustand des Fahrzeugs, kann die Lenkwelle 4 auch beim Aufbringen der im Betriebszustand üblichen Weise auftretenden Kräfte nicht bezüglich der Konsole 2 verschoben werden. Eine Verschiebung der Lenkwelle 4 bezüglich der Konsole 2 ist darüber hinaus bis zu vordefinierten Missbrauchskräften ebenfalls nicht möglich. Erst im Crashfall, das heißt beim Überschreiten der vorbestimmten Lösekraft lässt die Crasheinrichtung 3 eine Verstellung der Lenksäule 4 entlang der Lenksäulenachse 5 bezüglich der Konsole 2 zu.
• Da unterschiedliche Anforderungen, wie beispielsweise ein unterschiedliches Gewicht eines Fahrers, eine unterschiedliche Fahrgeschwindigkeit beim Eintritt eines Crashfalles und dergleichen eine unterschiedliche Größe der vorbestimmten Crashkraft erfordern können, ist es vorteilhaft, die Crashkraft, das heißt die Lösekraft für die Crasheinrichtung 3 durch beispielsweise eine Justiereinrichtung 8 voreinstellen zu können.
• Durch eine solche Justiereinrichtung 8 kann im Normalzustand das erste Führungselement 6, welches an der Justiereinrichtung angeordnet ist, gegen das zweite Führungselement 7 verklemmt werden und erzeugt dadurch in Führungsrichtung, das heißt im wesentlichen in Richtung der Lenkwellenlängsachse 5, einen wirkenden Reibschluss. Die Größe des Reibschlusses beziehungsweise der zu überwindenden Haftreibungskraft und damit der Crash- beziehungsweise Lösekraft hängt von der an der Justiereinrichtung 8 einstellbaren Klemmkraft ab.
• Die Justiereinrichtung 8 ist lediglich eine optionale Einrichtung, auf die gegebenenfalls auch verzichtet werden kann. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem keine solche Justiereinrichtung 8 vorgesehen ist, wie sie vorstehend beschrieben, wird die entsprechende Klemm/Crashkraft allein von der durch die Fertigung eingeprägten Normalkraft bestimmt, mit der das Führungselement 7 gegen das Führungselement 6 gepresst wird.
• Unabhängig von der beispielsweise durch die Justiereinrichtung 8 eingestellten Klemm- beziehungsweise Lösekraft kann im Crashfall bereits ein Aktivieren des Crashelementes unterhalb der voreingestellten Lösekraft erfindungsgemäß erzielt werden. Hierzu kann beispielsweise eine in 3 gezeigte Einrichtung dienen. Bei dieser Einrichtung bestehen die zweiten Führungselemente 7 aus einer Klemmeinrichtung 9 mit an zwei entgegengesetzten Enden jeweils einem Paar Klemmstege 10 zur Ausbildung jeweils eines Klemmmaules 11. Etwa zentral zwischen den beiden Klemmmäulern 11 ist an einem der beiden Klemmstege 10 ein piezzoelektrischer Aktor 12 vorgesehen. Angeordnet ist dieser piezzoelektrische Aktor 12 derart, dass er zwischen dem betreffenden Klemmsteg 10, dem er zugeordnet ist und einer Zuglasche 13 eingespannt ist. Die Zuglasche 13 ist dabei mit den Enden der Klemmstege 10, dem der piezzoelektrische Aktor 12 zugeordnet ist, fest verbunden.
• In 3 ist die Crasheinrichtung 3 links der in vertikaler Richtung verlaufenden Symmetrieachse im unbetätigten Zustand des piezzoelektrischen Aktors 12 und rechts der Symmetrieachse im betätigten Zustand des piezzoelektrischen Aktors 12 dargestellt.
• Bei einem Ausdehnen des piezzoelektrischen Aktors 12, was vorzugsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung an diesen erfolgt, die bei dessen Aktivierung eintritt, wird die Klemmkraft in den Klemmmäulern 11 verringert, wie auf der rechten Seite der 3 durch eine entsprechende Verformung des oberen Klemmsteges 10 angedeutet. Dabei ist dessen Verformung zur Erkennbarkeit verstärkt gezeichnet. Bei einer lediglich gewollten Verringerung der Spannkraft muss der Klemm steg 10 selbstverständlich noch mit einer verringerten Lösekraft an den ersten Führungselementen 6 der Konsole 2 anliegen.
• Mit dem Aktor 12 kann das Crashverhalten der Crasheinrichtung benutzer-, fahr- und unfallspezifisch verschiedenartigst variiert werden, wobei sämtliche in DE 100 55 114 C2 angegebenen Variationsmöglichkeiten hier in grundsätzlich gleicher Weise möglich sind.
• Alle in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Form miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (2)

1. Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit einem ersten Führungselement (6), das mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist, und mit einem zweiten Führungselement (7), das mit dem ersten Führungselement (6) verbunden ist, wobei beide Führungselemente (6, 7) für eine insbesondere energieverzehrende gegenseitige Verlagerung im Falle eines Fahrzeugcrashes mit einer voreinstellbaren Lösekraft mittels Reibschluss miteinander verbunden sind, sowie mit einem piezoelektrischen Aktor (12) zur Beeinflussung der zwischen den ersten und zweiten Führungselementen (6, 7) wirkenden Klemmkraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkraft allein von der durch die Fertigung eingeprägten, zwischen den ersten und zweiten Führungselementen (6, 7) wirkenden Normalkraft bestimmt ist, und dass der piezoelektrische Aktor (12) für eine steuerbare Verminderung der Klemmkraft zur Voreinstellung der Lösekraft vorgesehen ist.
2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, – mit einer Konsole (2), welche an einem Fahrzeugaufbau befestigbar ist, – mit einer an der Konsole (2) über eine Crasheinrichtung (3) angeordneten Lenkwelle (4), welche beim Überschreiten einer vorbestimmten Lösekraft parallel zur Lenkwellenlängsachse (5) verstellbar an der Konsole (2) gelagert ist, – wobei die Crasheinrichtung (3) zumindest das erste Führungselement (6) und wenigstens das zweite Führungselement (7) aufweist, von denen das eine axial fest an der Lenkwelle (4) und das andere fest an der Konsole (2) angeordnet ist, – wobei die beiden Führungselemente (6, 7) derart zusammenwirken, dass sie die Lenkwelle (4) im wesentlichen axial an der Konsole (2) führen, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – das mit der Lenkwelle (4) verbundene zweite Führungselement (7) ist als eine Klemmsteg-Einrichtung (9) mit einem Paar gegenüberliegender Klemmstege (10) ausgebildet, – die Enden der gegenüberliegenden Klemmstege (10) bilden jeweils ein Klemmmaul zum Einklemmen der ersten Führungselemente (6) mit einer voreinstellbaren Lösekraft, – der piezzoelektrische Aktor (12) ist mit zumindest einem der Klemmstege (10) kraftübertragend verbunden, um bei Aktivierung eine Lösekraftminderung in dem jeweiligen Klemmmaul (11) erzeugen zu können.