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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Eine
solche Anordnung ist beschrieben in den Patentschriften
US 4,365,825 und
DE 2809664 . Dabei ist eine
Lenkspindel in der Koppel eines Lenkergetriebes gelagert (das in
anderer Literatur auch als Getriebekette, insbesondere Vierdrehgelenkkette bezeichnet
wird, siehe "Feinmechanische
Bauelemente" von
Prof. Siegfried Hildebrand, Carl Hanser Verlag, München, Abschnitt
3.4.5.1). Der Sinn dieser bekannten Konstruktion besteht darin,
eine Anordnung einer Lenksäule
mit Lenkrad anzugeben, bei der im Falle einer Fahrzeugverzögerung bei
einem frontseitigen Kollisionsfall das Lenkrad ohne aktives Zutun
durch den Körper
des Fahrers zwangsweise so verlagert wird, dass es selbst in wirksamer
Weise eine Schutzfunktion erfüllen
kann. Dabei führt
das Lenkrad im Falle eines Frontalaufpralles augenblicklich zwei
einander überlagerte
Bewegungen gleichzeitig selbsttätig
aus, wobei es sowohl in Richtung Armaturenbrett, also vom Fahrer
weg verlagert wird als auch aus der nahezu horizontalen Gebrauchsstellung
in eine vertikale Schutzstellung überführt wird.
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Außerdem ist
es bekannt (
DE 2908906 ),
ein Lenkrad mit Hilfe eines Lenkergetriebes in verschiedenen Neigungsstellungen
einzustellen. Dabei sind zwei Lenker, die durch eine Koppel gelenkig
miteinander verbunden sind, an der Stirnwand einer Fahrerkabine
angelenkt. In der Koppel ist eine teleskopartig ausgebildete Lenkspindel
drehbar gelagert. Die Neigung eines von zwei Lenkern ist in Stufen
einstellbar. Die steilste der Lenkradstellungen (das entspricht
der flachsten Lenkspindelneigung) ist bei dieser Konstruktion als
bequeme Aussteigestellung vorgesehen. Durch die teleskopartig ausgebildete
Lenkspindel ist das Lenkrad längs
seiner Lenksäulenachse
gegenüber
der Koppel verschiebbar.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung einer Lenksäule zu schaffen,
die im Falle eines Frontalaufpralles in wirksamer Weise eine Schutzfunktion
für den
Fahrer erfüllt,
und die es zugleich ermöglicht,
die Höhe
und Neigung des Lenkrades individuell einzustellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Kurz
gefasst handelt es sich dabei um eine Anordnung einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges,
die im Falle eines Frontalaufpralles der Fahrerkabine eine andere
Lage einnehmen kann als im Gebrauchzustand. Dabei ist eine Lenkspindel
drehbar in der Koppel einer Getriebekette gelagert, deren beide
Lenker in ihren unteren Bereichen über Lenkergelenke an fest stehende
Fahrzeugteile angelenkt sind. Die Geometrie der Getriebekette ist
derart gestaltet, dass bei Vorwärtsfahrt
im Falle eines Frontalaufpralles die Lenkradebene ihre Neigung verstärkt der
Vertikalen annähert.
Um nun eine Anordnung zu schaffen, die bei Frontalaufprall wirksam
eine Schutzfunktion für den
Fahrer erfüllt
und es zugleich ermöglicht,
Höhe und
Neigung des Lenkrades individuell einzustellen, ist das Lenkrad
für den
Gebrauchszustand mittels Einstellmitteln in Höhe und Neigung dadurch einstellbar,
dass die Koppel entsprechend einstellbar ist, und zwar durch Einstellen
der Länge
von wenigstens einem der Lenker und/oder durch Verlagerung von wenigstens
einem Lenkergelenk.
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Dabei
ist von der Überlegung
ausgegangen worden, dass auch bei einer Lenksäule, die im Falle eines Frontalaufpralles
eine Schutzfunktion erfüllt, Möglichkeiten
für eine
individuelle Einstellung der Höhe
und Neigung des Lenkrads für
den ungestörten Fahrbetrieb
gegeben sein sollten, wobei die Koppelgelenke einer Getriebekette
möglichst
dicht am Lenkrad liegen sollten, damit das Lenkrad im Falle eines Frontalaufpralles
nicht zu tief in Richtung auf den Fahrersitz geschwenkt wird; denn
dort könnte
es zu Beinverletzungen kommen. Deshalb sollte keine teleskopische
Höhenverstellung
des Lenkrads vorgesehen sein, wenn das Teleskop im Bereich zwischen den
Koppelgelenken und dem Lenkrad angeordnet ist, da dies zu einem
variablen und damit unter Umständen
zu großen
Abstand zwischen den Koppelgelenken und dem Lenkrad führen würde. Es
erschien daher angebrachter, die Höhenverstellbarkeit dadurch
zu erreichen, dass Einstellmittel vorgesehen sind zur Höhen- und Neigungseinstellung
der Koppel einer Getriebekette, wobei diese Einstellung durch Veränderung
der Länge
von wenigstens einem Lenker und/oder durch Verlagerung von wenigstens
einem Lenkergelenk vorgenommen werden kann.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Anordnung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn für die Einstellung
der Neigung der Lenkspindel die Länge eines Lenkers einstellbar
ist und für
die Einstellung der Lenkspindel in der Höhe wenigstens eine Führungsbahn
vorgesehen ist zur mittelbaren oder unmittelbaren Führung eines
Lenkergelenks eines Lenkers. Im Falle eines Frontalaufpralles kann
die Führung
eines Lenkers, die durch eine der Führungsbahnen erfolgt, bevorzugt
selbsttätig aufhebbar
sein, und zwar durch dieselben Trägheitskräfte, die beim Frontalaufprall
auftreten. Diese Führung
kann aber zur Erleichterung des Ein- und Aussteigens des Fahrers
auch mittels eines Bedienungselementes aufhebbar sein.
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Eine
Alternative oder Ergänzung
besteht darin, dass ein Lenkergelenk mit einem dieses tragenden
Zwischenteil verbunden ist, das zwecks Höheneinstellung auf einer Führungsbahn
geführt
ist, und dass zwecks Erleichterung des Ein- und Aussteigens des
Fahrers das Zwischenteil mittels eines Bedienungsmittels derart
bewegbar ist, dass sich das Lenkergelenk in eine höhere Position
verlagert.
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Unter
Ausnutzung von Konstruktionen, wie sie zur Höheneinstellung von Lenksäulen insbesondere
von Nutzkraftfahrzeugen üblich
sind, kann bevorzugt ein Lagerbock vorgesehen sein, der mit der Fahrerkabine
verbunden ist und der die Lenkergelenke mittelbar oder unmittelbar
trägt und
wenigstens eine Führungsbahn
aufweist.
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Anhand
von Ausführungsbeispielen
wird die Erfindung nun näher
erläutert.
Es zeigen schematisch:
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1:
eine erfindungsgemäße Anordnung
in Gebrauchsposition,
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2:
dieselbe Anordnung im Falle eines Frontalaufpralles und als ein-
und ausstiegsfreundliche Anordnung,,
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3:
ein Konstruktionsdetail,
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4:
eine Variante in Ein/Ausstiegsposition,
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5:
eine weitere Variante in Ein/Ausstiegsposition.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Anordnung
einer Lenksäule
dargestellt, die in einem Lagerbock 1 gehalten ist, der
an einem Teil einer Fahrerkabine 2 eines Kraftfahrzeuges
befestigt ist. Schräg
unterhalb der Lenksäule
befindet sich ein Fahrersitz 3. In einem oberen Gehäuse 4 ist
eine Lenkspindel 5 drehbar gelagert, die ein Lenkrad 6 trägt.
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Das
obere Gehäuse 4 bildet
die Koppel einer so genannten Getriebekette (auch Lenkergetriebe genannt)
und weist ein vorderes und ein hinteres Koppelgelenk 7 bzw. 8 auf,
die mit einem vorderen bzw. hinteren Lenker 9 bzw. 10 verbunden
sind. Der vordere Lenker 9 ist durch eine von zwei Wangen
eines unteren Gehäuses
gebildet. Die zweite Wange muss man sich unterhalb der Zeichenebene
und parallel zu dieser verlaufend vorstellen. Beide Wangen sind
in geeigneter Weise miteinander gekoppelt, insbesondere verbunden,
können
also beispielsweise die Wangen eines U-Profils bilden.
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Die
Lenkspindel 5 ist mit einer nicht dargestellten und nach
unten führenden
Lenkwelle über
ein Gelenk verbunden, das unweit der Koppel 4 vorgesehen
ist,
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Der
vordere Lenker 9 ist als zweiarmiger Hebel gestaltet, dessen
oberer Hebelarm vom vorderen Koppelgelenk 7 bis zu einem
vorderen Lenkergelenk 11 reicht, das unterhalb des Lenkrades
und vor diesem liegt und das auf einer ersten Führungsbahn 13 des
Lagerbockes 1 geführt
und dort bevorzugt stufenlos arretierbar ist. Der andere (untere)
Hebelarm reicht vom vorderen Lenkergelenk 11 bis zu einem Führungselement 15,
das verschiebbar auf einer zweiten Führungsbahn 14 des
Lagerbockes angeordnet ist, die parallel zur ersten Führungsbahn
verläuft.
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Der
hintere Lenker 10 zwischen dem hinteren Koppelgelenk 8 und
einem hinteren Lenkergelenk 12 ist als längeneinstellbares
Element, beispielsweise als blockierbare Gasdruckfeder ausgebildet.
Wenn deren Länge
für den
ungestörten
Fahrbetrieb individuell eingestellt wird, ergibt sich eine individuelle
Gebrauchsstellung des Lenkrads 6 mit individueller Neigung
von Lenkrad und Lenkspindel entsprechend den Bedürfnissen des jeweiligen Fahrers.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann durch Einstellen der Längsrichtung
des Lenkers 9 die Lenkspindel 5 in an sich bekannter
Weise in der Neigung einstellbar sein.
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Das
hintere Lenkergelenk
12 befindet sich zwischen dem hinteren
Lenker
10 und einem Zwischenteil
16, das mit dem
vorderen Lenker
9 gelenkig verbunden und ebenso wie dieser
auf den Führungsbahnen
13 und
14 geführt wird,
wenn die Lenksäule mit
ihren Teilen
4 bis
12 und
15 zwecks Höhenverstellung
nach oben geschoben und innerhalb des Einstellbereiches arretiert
wird, welcher der Länge der
Führungsbahnen
entspricht. Die Führung
des Zwischenteils
16 erfolgt in
1 an denselben
Stellen
11 und
15 wie die Führung des vorderen Lenkers
9,
was aber nicht zwingend ist. Das Arretieren kann in bekannter Weise
(siehe beispielsweise
DE 195
45 438 oder
DE 101
56 327 ) durch Festspannen des vorderen Lenkergelenkes
11 am
Lagerbock
1 erfolgen. Durch die Arretierung sind beide
Lenker
9,
10 im ungestörten Fahrbetrieb in ihren unteren
Bereichen über
die Lenkergelenke
11,
12 an Fahrzeugteilen
1,
16 gehalten,
die fest mit der Fahrerkabine
2 verbunden sind. Die Lenkspindel
5 ist
somit für
den ungestörten
Fahrbetrieb mittels nicht weiter dargestellter Arretierungsmittel
in der Höhe
einstellbar. In der in
1 dargestellten Lage ist die
Lenksäule
auf ihre tiefst mögliche
Position eingestellt, weil sich das vordere Lenkergelenk
11 und
das Führungselement
15 jeweils
am unteren Ende der zugehörigen
Führungsbahn
13 bzw.
14 befinden.
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2 zeigt,
wie die Lenksäule
in Folge eines Frontalaufpralles der Fahrerkabine eine andere Lage eingenommen
hat als im ungestörten
Fahrbetrieb. Dazu ist die Geometrie der Gliederkette 4, 9, 10 derart
gestaltet und die Massenverteilung in der Lenksäule derart gewählt, dass
bei Vorwärtsfahrt
im Falle eines Frontalaufpralles die Lenkspindel 5 ihre
Neigung selbsttätig
verstärkt
der Horizontalen annähert, wie
in 2 gezeigt. Um das erreichen zu können, ist im
Falle eines Frontalaufpralles die Führung des Lenkers 9 durch
die zweite Führungsbahn 14 selbsttätig aufhebbar,
indem das Führungselement 15 infolge der
Massenträgheit
der Lenksäule
aus seiner Normalstellung 15 ausrastet und mit samt dem
freien Ende des Lenkers 9 die neue Stellung 15a einnimmt. Dadurch
ist der als zweiarmiger Hebel ausgebildete Lenker 9 um
das vordere Lenkergelenk 11 in die in 2 dargestellte
Lage geschwenkt, während
das Zwischenteil 16 mit samt dem hinteren Lenkergelenk 12 seine
Lage beibehält.
Mit dem Schwenken des vorderen Lenkers 9 ist das vordere
Koppelgelenk 7 nicht nur in Fahrtrichtung, sondern auch
nach oben verlagert. Da der hintere Lenker 10 seine Länge beibehält, ist
in 2 im Vergleich zu 1 das obere Gehäuse 4 (die
Koppel) zugleich vom Fahrer weg gedrängt und die Lenkspindel mehr
in Richtung zur Horizontalen geschwenkt, so dass das Lenkrad eine steilere
Lage (Schutzstellung) einnimmt, die ungefähr parallel zur verletzungsgefährdeten
Brust eines Fahrers verläuft.
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Damit
im Falle eines Frontalaufpralles die Gebrauchsstellung selbsttätig verlassen
und die Schutzstellung erreicht werden kann, muss dafür gesorgt
sein, dass das Führungselement 15 dann, wenn
eine bestimmte Führungskraft überschritten wird,
die zweite Führungsbahn 14 verlassen
kann. Dazu kann das Führungselement 15 entsprechend der
vom Fahrer aus gesehenen Querschnittsdarstellung nach 3 als
federbelastete Sperrklinke 17 gestaltet sein, die sich
im ungestörten
Betrieb in der zweiten Führungsbahn 14 im
Lagerbock 1 befindet und aus dem Lenker 9 ragt.
Wird in 1 das untere Ende des Lenkers 9 nach oben
gedrückt
(infolge des um das vordere Lenkergelenk 11 drehenden Drehmomentes,
welches das Eigengewicht der Lenksäule hervor ruft, oder infolge
einer Abwärts-
oder Rückwärtsbelastung
des Lenkrads durch den beispielsweise einsteigenden Fahrer), so
muss die Sperrklinke in der nutförmigen
Führungsbahn 14 bleiben
und muss die Kräfte
aufnehmen und auf den Lagerbock 1 übertragen. Wird dagegen im
Falle eines Frontalaufpralles die Lenksäule nach vorne (also in Fahrtrichtung)
geschleudert, so wird die Sperrklinke 17 nach unten gedrückt und
kann nach Überwindung
der geeignet bemessenen Druckkraft einer Feder 18 die Führungsbahn 14 verlassen,
weil die Unterseite der Sperrklinke und der Führungsbahn in geeigneter Weise
schräg
verlaufen.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann die Sperrklinke 17 in 3 auch
mittels eines (nicht dargestellten) Bedienungselementes vom Fahrer
in Richtung des Pfeiles P bewegt werden, um die Lenksäule von
Hand von der in 1 gezeigten Lage in die in 2 gezeigte Lage
zu bringen. Dies kann erwünscht
sein, um das Ein- und/oder Aussteigen zu erleichtern. Die in 2 gezeigte
Lage, die als so genannte Crash-Position gedacht ist, kann auf diese
Weise auch als Ein/Ausstiegsposition genutzt werden. Vorteilhaft
ist dabei, dass sich beim Zurückführen der
Lenksäule
von der Position nach 2 in die Gebrauchsposition nach 1 die
zuvor gewählte
Höhe und
Neigung des Lenkrads von selbst wieder einstellt (so genannte Memory-Funktion).
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Das
Sperrklinken-Prinzip nach 3 kann bei
allen anderen Figuren Anwendung finden.
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Die
Memory-Funktion ist auch bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel
nach 4 gegeben, wo die Ein/Ausstiegsposition dargestellt
ist. Hier ist der vordere Lenker 9 in der Gebrauchsposition nach 1 geblieben,
aber von dem Zwischenteil 16 ist ein Führungselement, das in 1 noch
in der Position 15 in der Führungsbahn 14 ruhte,
nunmehr ausgeklinkt und in die Position 15b verschoben.
Entsprechend ist das Zwischenteil 16 um die Achse des vorderen
Lenkergelenks 11 geschwenkt und das hintere Lenkergelenk 12 nach
oben verschoben. Bei gleich gebliebener Länge des hinteren Lenkers 10 ist auch
das hintere Koppelgelenk 8 nach oben verschoben und das
obere Gehäuse
(Koppel) 4 um das vordere Lenkergelenk 7 in Fahrtrichtung
geschwenkt, wodurch das Ein- und Aussteigen erleichtert ist. Auch für dieses
Beispiel kann ein Führungsteil
nach 3 für
die Führung
und zum Ausklinken des Zwischenteiles 16 aus der Führungsbahn 14 verwendet
werden, wobei das Ausklinken entweder durch manuelles Anheben des Lenkrads
oder durch Bedienen eines (nicht dargestellten) Bedienungselementes
bewerkstelligt werden kann. Auch bei dieser Variante ist die Memory-Funktion
von Vorteil.
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Eine
noch bequemere Ein/Ausstiegsposition ist mit dem Beispiel nach 5 erreichbar,
bei dem sowohl der vordere Lenker 9 (wie in 2)
als auch das Zwischenteil 16 (wie in 4)
um die Achse des Lenkergelenks 11 nach oben geschwenkt
sind, so dass hier die Koppel am weitesten in Fahrtrichtung verschoben
ist und das Ein- und Aussteigen extrem erleichtert ist. Allerdings
wird sich diese Lösung
(wie auch die Verwendung der Position nach 2 als Ein/Ausstiegsposition)
nicht immer verwirklichen lassen, falls das Armaturenbrett einer
derart weiten Vorwärtsverlagerung
des vorderen Lenkers 9 im Wege steht. (Die Crash-Position
nach 2 erfordert zwar ebenfalls eine weite Vorwärtsverlagerung
des Lenkers 9, im Falle eines Frontalaufpralles kann hier aber
das Armaturenbrett als Crash-Energie verzehrendes Teil nützlich und
erwünscht
sein). Auch bei der Variante nach 5 ist die
Memory-Funktion von Vorteil und es kann das Sperrklinken-Prinzip
nach 3 verwendet werden.
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Anstelle
oder zusätzlich
zu der Möglichkeit, die
Höhe des
Lenkrades durch Verschieben des Lenkers 9 und des Zwischenteils 16 längs der
Führungsbahnen 13 und 14 einzustellen,
können
für die
Einstellung des Lenkrades in der Höhe Einstellmittel für eine Höhenverlagerung
des gesamten Lagerbocks 1 gegenüber der Fahrerkabine 2 vorgesehen
sein. Ferner kann im Falle eines Frontalaufpralles der Lagerbock 1 durch
Trägheitskräfte in Fahrtrichtung,
also weg vom Fahrer verschiebbar sein, so dass sich der Überlebensraum
für den
Fahrer vergrößert.
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Die
Erfindung ist insbesondere bei nicht schienengebundenen Nutzkraftfahrzeugen
(einschließlich
Omnibussen) anwendbar.
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Zusätzlich zu
den oben angegebenen Vorteilen wie Optimierung für den Kollisionsfall und Memory-Funktion
bietet die erfindungsgemäße Anordnung die
Möglichkeit,
neben pneumatischen oder elektrischen Lösemechanismen für die Arretierung/Klemmung über eine
einfache und kostengünstige,
manuelle Betätigung,
beispielsweise über
ein Fußpedal
mit Seilzug in einer ersten Stellung nur das Schwenken des Lenkrads
freizugeben und in einer zweiten Stellung zusätzlich die Möglichkeit
zur Höheneinstellung zu
ermöglichen,
wobei die erforderliche Klemmkraft durch die Anzahl der bereit gestellten
Klemmflächen (beispielsweise
von einer Art von Lamellenkupplung) an Teil 1 und/oder 9 beeinflussbar
ist. Damit ist eine gezielte und komfortable Einstellung des Lenkrads möglich. Beispielsweise über ein
zusätzliches
Fußpedal
kann die „Leichte
Einstiegs"-Funktion
ebenso kostengünstig
und unabhängig
von der Lenkradverstellung gesteuert werden.
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- 1
- Lagerbock
- 2
- Fahrerkabine
- 3
- Fahrersitz
- 4
- oberes
Gehäuse/Koppel
- 5
- Lenkspindel
- 6
- Lenkrad
- 7
- vorderes
Koppelgelenk
- 8
- hinteres
Koppelgelenk
- 9
- vorderer
Lenker
- 10
- hinterer
Lenker
- 11
- vorderes
Lenkergelenk
- 12
- hinteres
Lenkergelenk
- 13
- erste
Führungsbahn
- 14
- zweite
Führungsbahn
- 15
- Führungselement
- 16
- Zwischenteil
- 17
- Sperrklinke
- 18
- Feder
- P
- Pfeil