-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einem Mantelrohr, in dem ein zusammenschiebbares Lenkrohr gelagert ist, und mit einem Energieabsorber, der zur Aufnahme von bei einem Frontalaufprall während einer Vorverlagerung der Lenksäule freiwerdender Energie verformbar vorgesehen ist. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Lenkung für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Lenksäule sowie ein Verfahren zum Verhindern einer stoßartigen Rückverlagerung einer Lenksäule bei einem Frontalaufprall.
-
Bei einem Frontalaufprall eines Kraftfahrzeugs kann das Lenkgetriebe gegen die Fahrtrichtung rückverlagert werden. Dabei und/oder anschließend wird die Lenksäule in Fahrtrichtung vor verlagert. Eine gegebenenfalls zwischen dem Lenkgetriebe und der Lenksäule angeordnete Zwischenwelle muss sowohl die Rückverlagerung des Lenkgetriebes als auch die Vorverlagerung der Lenksäule ermöglichen. Dafür wird ein Anlenkpunkt zwischen der Lenksäule und der Zwischenwelle bei dem Frontalaufprall in Fahrtrichtung verschoben.
-
Jedoch kann eine Zwischenwand zwischen dem Personenraum und dem Motorraum des Kraftfahrzeugs, oder können Einbauten an der Zwischenwand, beispielsweise durch Aufprall des Verbrennungsmotors auf die Zwischenwand, so stark verformt und/oder verschoben werden, dass die Zwischenwand auf die Zwischenwelle und/oder die Lenksäule trifft. Dadurch ist zum Einen der Absorberweg der sich insbesondere translatorisch in Fahrtrichtung verschiebenden Lenksäule verringert. Weiterhin besteht die Gefahr, dass die vor verlagerte Lenksäule schon bei geringer Auftreffkraft der Zwischenwand auf die Zwischenwelle und/oder die Lenksäule, insbesondere stoßartig, rückverlagert wird.
-
Ein solcher verringerter Absorberweg sowie eine solche insbesondere stoßartige Rückverlagerung ist mit einer erhöhten Verletzungsgefahr für den Fahrer, insbesondere im Kopf, Hals und Brustbereich, verbunden.
-
Zur Absorption der während des Frontalaufpralls auftretenden Energie ist es zwar bekannt, einen Energieabsorber auf definiertem Lastniveau umzuformen. Jedoch kann die Lenksäule bereits mittels geringer Handkraft gegen die Fahrtrichtung sehr einfach rückverlagert werden.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lenksäule bereit zu stellen, bei der die Gefahr einer insbesondere stoßartigen Rückverlagerung der Lenksäule deutlich verringert ist.
-
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einem Mantelrohr, in dem ein Lenkrohr gelagert ist, und mit einem Energieabsorber, der zur Aufnahme von bei einem Frontalaufprall während einer Vorverlagerung der Lenksäule freiwerdender Energie verformbar vorgesehen ist, wobei die Lenksäule ein Rückhaltemittel aufweist, welches so am Mantelrohr angeordnet ist, dass der verformte Energieabsorber bei Rückverlagerung der Lenksäule form- und/oder kraftschlüssig mit dem Rückhaltemittel zusammenwirkt.
-
Die bei Auftreffen der Zwischenwand auf die Zwischenwelle und/oder Lenksäule stoßartig auftretende Energie wird durch den Form- und/oder Kraftschluss zwischen dem verformten Energieabsorber und dem Rückhaltemittel zumindest teilweise aufgenommen, so dass das Rückverlagern der Lenksäule zumindest gehemmt ist oder sogar verhindert wird. Dadurch kann die Lenksäule nicht mehr durch eine Handkraft geringen Betrages, und daher auch nicht mehr stoßartig, rückverlagert werden.
-
Um eine größtmögliche Hemmung zu bewirken, ist es dabei bevorzugt, dass der verformte Energieabsorber bei Rückverlagerung der Lenksäule in Anlage an das Rückhaltemittel gerät.
-
Da die erfindungsgemäße Lenksäule kein stoßartiges Rückverlagern bei einem Frontalaufprall zulässt, sind die Verletzungswerte eines Fahrers bei einem Frontalaufprall deutlich verringert.
-
Im Rahmen der Erfindung wird unter einer Vorverlagerung der Lenksäule eine Verschiebung der Lenksäule in Fahrtrichtung und unter einer Rückverlagerung der Lenksäule eine Verschiebung der Lenksäule gegen die Fahrtrichtung verstanden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Rückhaltemittel an einer einem Lenkgetriebe und/oder einer Zwischenwelle zugewandten Seite des Mantelrohres angeordnet. Besonders bevorzugt ist das Rückhaltemittel als ein Bügel ausgebildet, vorzugsweise aus einem Stanzblech hoher Steifigkeit. Die Herstellung eines solchen Bügels ist sehr kostengünstig mit herkömmlichen Verfahren und Materialien möglich. Außerdem ist ein solcher Bügel sehr einfach am Mantelrohr anbringbar.
-
Die Ausführung des Rückhaltemittels als Bügel ist in Bezug auf die Formgebung des Rückhaltemittels als nicht beschränkend anzusehen. Sondern als Rückhaltemittel im Sinne der Erfindung ist ein Bauteil beliebiger Form und beliebigen Querschnitts zu verstehen, welches dazu vorgesehen ist, das Rückverlagern der Lenksäule durch form- und/oder kraftschlüssiges Zusammenwirken mit dem verformten Energieabsorber zu verhindern.
-
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Lenksäule. Vorzugsweise ist die Lenksäule der Lenkung dabei in einem Karosseriebauteil des Kraftfahrzeugs reversibel in Fahrtrichtung verschieblich vorgesehen. Dadurch erfolgt das Vorverlagern der Lenksäule schlittenartig entlang dem Karosseriebauteil. Das Karosseriebauteil weist dafür bevorzugt eine Nut auf, in der die Lenksäule verschieblich gelagert ist, so dass die Vorverlagerung sowie gegebenenfalls die Rückverlagerung zwangsgeführt erfolgt.
-
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren zum Verhindern einer stoßartigen Rückverlagerung einer bei einem Frontalaufprall vor verlagerten insbesondere erfindungsgemäßen Lenksäule eines Kraftfahrzeugs, wobei die Lenksäule einen Energieabsorber umfasst, der sich beim Vorverlagern der Lenksäule verformt, und wobei die Lenksäule ein Rückhaltemittel umfasst, welches bei einem Rückverlagern der Lenksäule mit dem verformten Energieabsorber form- und/oder kraftschlüssig zusammenwirkt.
-
Dadurch wird die beim Auftreffen der Zwischenwand auf die Zwischenwelle und/oder Lenksäule stoßartig auftretende Energie zumindest teilweise aufgenommen, so dass das Rückverlagern der Lenksäule zumindest gehemmt ist oder sogar verhindert wird. Die Lenksäule kann daher nicht mehr durch Handkraftniveau, und daher auch nicht mehr stoßartig, rückverlagert werden.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
-
1 zeigt in (a) und (b) einen Ausschnitt aus einem in einem Personenraum eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Cockpit gemäß dem Stand der Technik, und in (c) eine Zwischenwand zwischen dem Personenraum und einen Motorraum des Kraftfahrzeugs sowie einen im Motorraum angeordneten Verbrennungsmotor,
-
2 zeigt eine Lenksäule gemäß dem Stand der Technik, die in einer Nut eines Karosseriebauteils des Kraftfahrzeugs mittels eines Lagerstiftes verschieblich gelagert ist,
-
3 zeigt in (a) einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Lenksäule in einem Betriebszustand, und in (b) eine erfindungsgemäße Lenksäule nach einem Frontalaufprall,
-
4 zeigt in (a) und (b) die Funktion eines Energieabsorbers einer erfindungsgemäßen Lenksäule sowie in (a) die Funktionsweise des Rückhaltemittels im Zusammenspiel mit dem Energieabsorber.
-
1 zeigt in (a) und (b) einen Ausschnitt aus einem in einem Personenraum P eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Cockpit 6. Dargestellt sind vor allem Bestandteile einer Lenkung des Kraftfahrzeugs. An einem Lenkrad 5 ist eine Lenksäule 1 angeordnet, an der mittels eines hinteren Kreuzgelenks 41 ein hinteres Ende 21 einer Zwischenwelle 2 angeordnet ist. Die Zwischenwelle 2 weist weiterhin ein vorderes Ende 22 auf, an dem ein Lenkgetriebe 3 mittels eines vorderen Kreuzgelenks 42 angeordnet ist. Um den Zugang zum vorderen Kreuzgelenk 42, beispielsweise für Reparaturen, zu gewährleisten, ist in einer Zwischenwand 7, die den Personenraum P des Kraftfahrzeugs von einem Motorraum M (s. 1(c)) trennt, eine Ausbuchtung 71 in Richtung des Motorraumes M vorgesehen.
-
Im Folgenden bezeichnet der Begriff „vorne” in einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, die hier durch einen Pfeil 8 dargestellt ist, vorne, und der Begriff „hinten” in Fahrtrichtung 8 des Kraftfahrzeugs hinten.
-
Die 1(a) zeigt den Ausschnitt aus dem Cockpit 6 des Kraftfahrzeugs in einem Betriebszustand B, die 1(b) zeigt den Ausschnitt aus dem Cockpit 6 nach einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeugs.
-
Durch Vergleich der 1(a) und 1(b) ist erkennbar, dass sich die Lenksäule 1 sowie das hintere Kreuzgelenk 41 mit dem hinteren Ende 21 der Zwischenwelle 2 durch den Frontalaufprall nach vorne verlagert haben. Außerdem hat sich die Ausbuchtung 71 erheblich nach hinten verformt. Zudem liegen Pedaleinbauten 51 nach dem Frontalaufprall teilweise an der Zwischenwelle 2 an.
-
Die 1(c) zeigt die Zwischenwand 7 mit der Ausbuchtung 71 und einen im Motorraum M angeordneten Verbrennungsmotor 9. Bei einem Frontalaufprall besteht die Möglichkeit, dass der Verbrennungsmotor 9 so stark gegen die Fahrtrichtung 8 nach hinten verschoben wird, dass er auf die Ausbuchtung 71 aufprallt und diese nicht nur verformt, sondern ein Verschieben der Zwischenwelle 2 zusammen mit dem Kreuzgelenk 41 nach vorne verhindert.
-
2 zeigt eine Lenksäule 1 gemäß dem Stand der Technik, die in einer Nut 721 eines Karosseriebauteils 72 des Kraftfahrzeugs mittels eines Lagerstiftes 15 verschieblich gelagert ist.
-
Die 2(b) zeigt die in das Kraftfahrzeug eingebaute Lenksäule 1 der 2(a). Die Lenksäule 1 ist in einem Schnittbild dargestellt, so dass das im Mantelrohr 12 angeordnete Lenkrohr 11 sichtbar ist. An dem Lenkrohr 11 ist das hintere Kreuzgelenk 41 angeordnet, an dem die Zwischenwelle 2 angeordnet ist.
-
Das Lenkrohr 11 ist teleskopartig ausgebildet und weist einen ersten Rohrteil 111 und einen zweiten Rohrteil 112 auf. Beim Auftreten großer Kräfte, beispielsweise bei einem Frontalaufprall, wird die komplette Lenksäule 1 mit erstem und zweitem Rohrteil 111, 112 und mit dem hinteren Kreuzgelenk 41 translatorisch in der Nut 721 relativ zum Karosserieteil 72 nach vorne verschoben. Dadurch nähern sich das Kreuzgelenk 41 und die Zwischenwelle 2 der Zwischenwand 7 und der Ausbuchtung 71 an.
-
Die dabei freiwerdende Energie wird zumindest teilweise durch einen Energieabsorber 13, der hier als Blechstreifenelement vorgesehen ist, aufgenommen, indem sich dieser beim Verschieben der Lenksäule 1 entlang der Nut 721 verformt. Der Energieabsorber 13 ist am Karosseriebauteil 72 festgelegt und lose um ein Abrollmittel gelegt, welches am Mantelrohr 12 befestigt ist.
-
3 zeigt in (a) einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Lenksäule 1 im Betriebszustand B. Im Gegensatz zu einer Lenksäule 1 nach dem Stand der Technik (s. 2(a)) ist hier ein Rückhaltemittel 16 vorgesehen, welches, nachdem die Lenksäule 1 bei einem Frontalaufprall nach vorne verlagert wurde, eine anschließende stoßartige Rückverlagerung der Lenksäule 1 nach hinten verhindert.
-
Die Lenksäule 1 weist im Übrigen denselben Aufbau wie die Lenksäule 1 gemäß der 2(a) nach dem Stand der Technik auf. Allerdings ist in der 3(a) das Karosseriebauteil 72, an dem die Lenksäule 1 verschieblich gelagert ist, nicht gezeigt.
-
Das hier dargestellte Rückhaltemittel 16 ist als ein Bügel ausgebildet, der beidseitig des Energieabsorbers 13 am Mantelrohr 12 festgelegt ist, und der eckig ausgebildet ist. Prinzipiell sind aber auch Rückhaltemittel 16 anderer Form geeignet, beispielsweise runde, vieleckige, kreisförmige oder weitere, die nur einseitig, mehrseitig oder umfänglich am Mantelrohr 12 festgelegt sind.
-
Die 3(b) zeigt eine erfindungsgemäße Lenksäule 1 nach einem Frontalaufprall. Sichtbar ist, dass sich der Lagerstift 15, und somit die Lenksäule 1, in der Nut 721 des Karosseriebauteils 72 um einen Verschiebeweg 1 gegenüber seiner Position l0 im Betriebszustand B verschoben hat. Um eine entsprechende Länge hat sich auch der Energieabsorber 13 verformt (s. 4). An der der Zwischenwelle 2 zugewandten Seite 14 der Lenksäule 1 ist hier außerdem das Rückhaltemittel 16 sichtbar. Sie ist an der dem Lenkgetriebe 3 und/oder der Zwischenwelle 2 zugewandten Seite des Mantelrohres 12 angeordnet.
-
Die 4 zeigt in (a) und (b) die Funktion eines Energieabsorbers 13 einer erfindungsgemäßen Lenksäule 1 sowie in (c) die Funktionsweise des Rückhaltemittels 16 im Zusammenspiel mit dem Energieabsorber 13.
-
4(a) zeigt den Energieabsorber 13 im Betriebszustand B. Er ist als Blechstreifenelement ausgebildet und weist ein erstes Ende 131, an dem er in einem Lager 722 am Karosseriebauteil 72 festgelegt ist, und ein zweites Ende 132, welches relativ zu seinem ersten Ende 131 in und gegen die Fahrtrichtung 8 verschieblich ist, auf. Der Energieabsorber 13 weist eine Biegung 133 auf, so dass sein erstes Ende 131 etwa parallel seinem zweiten Ende 132 verläuft. Die Biegung 133 verläuft etwa konzentrisch zu einem Abrollmittel 122, welches am Mantelrohr 12 angeordnet ist.
-
Eine Verschiebung in Fahrtrichtung 8 erfolgt beispielsweise durch eine Krafteinleitung durch einen Insassen über das Lenkrad 5. Eine Verschiebung gegen die Fahrtrichtung 8 erfolgt beispielsweise durch eine Krafteinleitung über die Zwischenwelle 2, insbesondere über die Zwischenwand 7.
-
Bei einem Frontalaufprall wird die Lenksäule 1, und somit auch das Mantelrohr 12, in Fahrtrichtung 8 entlang der Nut 721 des Karosseriebauteils 72 nach vorne verschoben. Dabei rollt sich der Energieabsorber 13 am Abrollmittel 122 ab. Aufgrund der Reibung zwischen dem Abrollmittel 122 und dem Energieabsorber 13 sowie aufgrund der Verformung des Energieabsorbers 13 nimmt dieser die freiwerdende Energie zumindest teilweise auf. Die 4(b) zeigt den Energieabsorber 13 nach dem Frontalaufprall, nachdem sich die Lenksäule 1 in Fahrtrichtung 8 vor verlagert hat. In diesem Zustand könnte die Lenksäule 1 kraftfrei zurück geschoben werden.
-
Um dieses insbesondere stoßartige Rückverlagern der Lenksäule 1 nach hinten zu vermeiden, sieht die erfindungsgemäße Lenksäule 1 das Rückhaltemittel 16 vor. Wie in 4(c) gezeigt, ist das Rückhaltemittel 16 hier wie ein Bügel ausgebildet und an der der Zwischenwelle 2 zugewandten Seite 14 der Lenksäule 1 so vor dem Energieabsorber 13 angeordnet, dass dieser bei einer Rückverlagerung der Lenksäule 1 in Anlage an das Rückhaltemittel 16 gerät, da das Rückhaltemittel 16 dabei mit dem Mantelrohr 12 nach hinten verschoben wird. Dadurch entsteht ein Reib- und/oder Formschluss zwischen dem Energieabsorber 13 und dem Rückhaltemittel 16, durch den die bei Auftreffen der Zwischenwand 7 auf die Zwischenwelle 2 und/oder Lenksäule 1 stoßartig auftretende Energie zumindest teilweise aufgenommen wird. Dadurch ist das Rückverlagern der Lenksäule 1 zumindest gehemmt und die Lenksäule 1 kann nicht mehr durch Handniveau, und daher auch nicht mehr stoßartig, rückverlagert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lenksäule
- 11
- Lenkrohr, Lenkspindel
- 111
- Erstes Rohrteil
- 112
- Zweites Rohrteil
- 12
- Mantelrohr
- 122
- Abrollmittel
- 13
- Energieabsorber
- 131
- Erstes Ende des Energieabsorbers
- 132
- Zweites Ende des Energieabsorbers
- 133
- Biegung
- 14
- Der Zwischenwelle zugewandte Seite der Lenksäule
- 15
- Lagerstift
- 16
- Rückhaltemittel, Bügel
- 2
- Zwischenwelle
- 21
- Hinteres Ende
- 22
- Vorderes Ende
- 3
- Lenkgetriebe
- 41
- Hinteres Kreuzgelenk
- 42
- Vorderes Kreuzgelenk
- 5
- Lenkrad
- 51
- Pedaleinbauten
- 6
- Cockpit
- 7
- Zwischenwand
- 71
- Ausbuchtung
- 72
- Karosseriebauteil
- 721
- Nut
- 722
- Lager
- 8
- Fahrtrichtung
- 9
- Verbrennungsmotor
- l0
- Position des Lagerstiftes im Betriebszustand
- l
- Verschiebeweg
- B
- Betriebszustand des Kraftfahrzeugs
- P
- Personenraum
- M
- Motorraum
