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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitslenkvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend ein Lenkrad und eine Lenksäule, wobei das Lenkrad aus miteinander verbundenen Einzelelementen besteht.
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Bei einer Kollision wird ein Fahrzeug ruckartig abgebremst. Die Oberkörper der Fahrzeuginsassen werden bei diesem ruckartigen Abbremsen des Fahrzeuges der Massenträgheit folgend trotz eines Rückhaltegurtes eine Relativbewegung im Fahrzeug nach vorn ausführen und können ohne ein weiteres Schutzsystem unter ungünstigen Voraussetzungen insbesondere auf hervorstehende Teile, wie das Lenkrad und die Lenksäule, treffen. Es ist zwar bekannt, in Kraftfahrzeugen zum Schutz der Insassen bei Kollisionen Airbags anzuordnen, die die Verletzung der Insassen beim Aufprall vermindern oder verhindern sollen, allerdings ist auf der Fahrerseite, wo das Lenkrad angeordnet ist, der Freiraum für den Fahrer im Vergleich zu anderen Fahrzeuginsassen verringert. Darüber hinaus ist der Fahrerairbag deutlich kleiner im Volumen ausgebildet als ein Beifahrerairbag.
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Weiterhin wird bei Kollisionen mit höheren Geschwindigkeiten das Lenkrad inklusive der Lenksäule in den Innenraum des Fahrzeuges hineingedrückt. Da bei hoher Geschwindigkeit für die Abbremsung des Fahrers nun ein verringerter Weg zur Verfügung steht, kann unter ungünstigen Umständen durch den Airbag der Aufprall des Brustkorbes des Fahrers auf das Lenkrad nicht vollständig verhindert werden, wodurch sich das Verletzungsrisiko trotz Airbags erhöht.
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Aus der
DE 27 17 941 C3 ist ein Sicherheitslenkrad für Fahrzeuge bekannt, bei welchem das Lenkrad aus einem Lenkradkranz und Speichen besteht, die aus mehreren miteinander verbundenen Segmenten aus Rohr-Draht oder Profilstücken aufgebaut sind. Diese Segmente werden durch Verbindungsmittel zusammengehalten. Die einzelnen Segmente lösen sich beim Aufprall des Fahrers unter gesteuerter Energieumwandlung aus dem Verband des Lenkrades. Dabei kann sich jedes Segment unabhängig von den übrigen Segmenten einzeln verformen. Das Lenkrad als solches bleibt verformt in seiner Position bestehen. Darüber hinaus ragt die Lenksäule trotzdem stabil in den Fahrzeuginnenraum, weshalb Verletzungsgefahren nicht ausgeschlossen sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sicherheitslenkvorrichtung anzugeben, bei welcher eine Verletzungsgefahr des Fahrers weitgehend vermieden wird.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Die Aufgabe ist mit einer Sicherheitslenkvorrichtung dadurch gelöst, dass das Lenkrad und/oder die Lenksäule aus einer Verkettung von Einzelelementen gebildet sind, die durch eine Verspannung in Form gehalten sind, wobei die Verspannung bei einem Aufprall aktiv oder passiv lösbar ist. Das hat den Vorteil, dass sich das Lenkrad und/oder die Lenksäule bei einem Aufprall vollständig in ihrer Form auflösen, da sich die Einzelelemente voneinander lösen und somit den Widerstand gegenüber dem Körper des Fahrers aufgeben, wodurch mehr Freiraum zwischen Fahrer und Armaturenbrett geschaffen wird. Dadurch wird die Verletzungsgefahr des Fahrers verringert. Auch eine Bergung des Fahrers aus einem Unfallfahrzeug wird erleichtert.
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Vorteilhafterweise sind die verketteten Einzelelemente miteinander verklebt. Bei der Verklebung ist ein solches Klebmittel zu verwenden, welches bei einer Mindestkraft bricht, so dass die Einzelelemente in ihre Einzelteile zerfallen.
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In einer Alternative sind die verketteten Einzelelemente durch ein Drahtseil gehalten. Dieses Drahtseil gewährleistet einmal einen stabilen Lenkkranz bzw. eine stabile Lenksäule, da dadurch die Einzelelemente vorgespannt werden. Im Falle einer Kollision zerfallen das Lenkrad bzw. die Lenksäule in die Einzelelemente, aus denen sie zusammengesetzt sind.
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In einer Ausführungsform sind ein Anfang und ein Ende des Drahtseils des Lenkrades an demselben Einzelelement fixiert. Dadurch wird das Lenkrad in seiner runden Form durch das Drahtseil stabilisiert.
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In einer Alternative sind der Anfang und das Ende des Drahtseils der Lenksäule an je einem Einzelelement fixiert. Dadurch bleibt auch die Form der Lenksäule während der Fahrt des Fahrzeuges belastbar. In einer Variante ist eine Fixierung des Drahtseils zur Stabilisierung des Lenkrades und/oder der Lenksäule mit einem Auslöseelement verbunden. Dieses Auslöseelement ermöglicht bei einem Crash den Formverlust von Lenkrad und/oder Lenksäule und vermindert somit die Verletzungsgefahr des Fahrers.
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In einer Ausgestaltung ist das Auslöseelement als ein aktives pyrotechnisches Element ausgebildet, welche mit einem Beschleunigungssensor verbunden ist. Das pyrotechnische Element kann dabei mit dem Airbag verbunden sein, so dass der Airbag und das pyrotechnische Element entweder gleichzeitig oder nacheinander auslösen, um somit die Verletzungsgefahr des Fahrers zu minimieren.
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In einer Alternative ist das Auslöseelement als passive Sollbruchstelle an dem Drahtseil ausgebildet, welches bei Einwirkung einer vorgegebenen Mindestkraft die Spannung des Drahtseiles aufhebt. Dies lässt sich einfach dadurch realisieren, dass der passive Formverlust für Lenkrad bzw. Lenksäule nur auftritt, wenn die auf das Drahtseil einwirkende Kraft einen Schwellwert übersteigt, bei welchem die Sollbruchstelle nachgibt.
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In einer Weiterbildung sind das Lenkrad und/oder die Lenksäule ausschließlich aus einer Mehrzahl verdrehter schmaler vorgespannter Drähte gebildet, deren Anfang und Ende an einem Verbindungsstück fixiert sind und welche bei einer Lösung der Verbindung der Drahtseile einen Formverlust erleiden. Bei dieser Lösung werden das Lenkrad und die Lenksäule nur aus den verdrehten Drähten gebildet, wobei auf Einzelelemente vollständig verzichtet werden kann, was die Herstellung der Sicherheitslenkvorrichtung vereinfacht.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Verfahren zur koordinierten Auslösung von Sicherheitselementen einer Lenkvorrichtung, an welcher ein Airbag positioniert ist und die Lenksäule und/oder das Lenkrad aus einer Verkettung von Einzelelementen bestehen, deren Verspannung bei einem Aufprall gelöst wird. Bei einem Verfahren, bei welchem eine Verletzungsgefahr des Fahrers weitgehend vermieden wird, erfolgt die Auslösung des Airbags und eine Lösung der Verspannung von Lenkrad und Lenksäule zum Zerfall in die Einzelelemente zeitlich nacheinander.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitslenkeinrichtung,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitslenkeinrichtung,
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3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitslenkeinrichtung,
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4 ein Ausführungsbeispiel der Lenksäuleneinzelelemente,
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5 ein Ausführungsbeispiel eines Lenkrades,
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6 ein zweites Ausführungsbeispiel des Lenkrades,
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7 ein Ausführungsbeispiel der Einzelelemente des Lenkrades,
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8 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Lenkrades,
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9 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitslenkvorrichtung nach einem Formverlust.
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In 1 ist eine Sicherheitslenkvorrichtung 1 dargestellt, die aus einem Lenkrad 3 und einer Lenksäule 5 besteht. Die Lenksäule 5 setzt sich dabei aus einer Verkettung von mehreren Einzelelementen 7 zusammen, wobei jedes Einzelelement 7, wie in 4 dargestellt, eine Verzahnung 9 aufweist, mit welchem das nachfolgende Einzelelement 7 in eine Ausnehmung 11 des vorhergehenden Einzelelementes 7 eingreift. Während in 1 die gesamte Lenksäule 5 aus Einzelelementen 7 besteht, ist in 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lenksäule 5 dargestellt, bei welchem die Lenksäule 5 ein starres Teil 13 aufweist, an das sich dem Lenkrad 3 zugewandt einige Einzelelemente 7 anschließen.
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Wie aus 3 hervorgeht, sind die Einzelelemente 7 durchgängig von einem Drahtseil 15 durchzogen, wobei der Anfang des Drahtseiles 15 in einem ersten Einzelelement 7a und das Ende des Drahtseiles 15 in einem zweiten Einzelelement 7b fixiert ist. Durch dieses Drahtseil 15 wird die Lenksäule 5 stabilisiert.
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In 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Lenkrades 3 dargestellt, dessen Lenkradkranz 17 ebenfalls aus einer Vielzahl von Einzelelementen 19 gebildet ist. Auch hier sind die Einzelelemente 19 durch ein Drahtseil 21 stabilisiert (6), wobei der Anfang und das Ende des Drahtseiles 21 in ein und demselben Einzelelement 19 verankert sind. Wie bei der Lenksäule 5 so weist auch hier jedes Einzelelement 19 eine Verzahnung 23 auf, die in eine Ausnehmung 25 des vorhergehenden Einzelelementes 19 eingreift, was in 7 gezeigt ist.
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8 zeigt eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Lenkrades 3, bei welchem das Drahtseil nicht umlaufend durch den gesamten Lenkradkranz 17 verläuft, sondern zwei Drahtseile 27, 29 halbkreisförmig jeweils durch die Speichen 31 des Lenkrades 3 geführt sind. Die Verspannung des Lenkrades 3 wird durch die Verwendung von zwei Drahtseilen 27, 29 erhöht. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die beiden Lenkradhälften mit einem in Form einer Acht gebogenen Drahtseil miteinander zu verspannen.
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Das Drahtseil 15 der Lenksäule 5 ist, wie in 3 dargestellt, beispielhaft mit einem pyrotechnischen Element 35 verspannt. Dieses pyrotechnische Element 35 ist mit einem Beschleunigungssensor 37 verbunden, welcher für die Deformation der Sicherheitslenkvorrichtung 1 dieselbe Schwelle aufweist, wie für die Auslösung eines Airbags am Lenkrad 3. Die Zündung des pyrotechnischen Elementes 35 kann zeitlich an die Auslösung des Airbags angepasst werden, wobei die Lenksäule 5 und/oder das Lenkrad 3 durch Nachlassen der Spannung der Drahtseile 15, 21, 27, 29 in die Einzelelemente 7, 15 zerlegt werden. So kann bei einer zu großen negativen Beschleunigung die Verbindung der Einzelelemente 7, 15 von Lenkrad 3 bzw. Lenksäule 5 gelöst werden, so dass das Sicherheitslenkrad und die Sicherheitslenksäule in ihre gesamten Einzelelemente 7, 19 zerfallen.
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Das Nachgeben der Einzelelemente 7 der Lenksäule 5 wird dadurch ermöglicht, dass es zeitlich mit der Airbagauslösung gekoppelt wird, so dass in der stützenden Phase des Airbags die Lenksäule 5 starr ist. Folglich tritt der Formverlust erst unmittelbar nach dem Entweichen des Gases aus dem Airbag ein, indem zumindest der vorstehende Teil der Lenksäule 5 kollabiert bzw. elastisch wird. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in 9 dargestellt, wo die kollabierte Lenksäule 5 vor dem Sitz 33 gezeigt ist.
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Bei einer anderen nicht weiter dargestellten Ausführungsform kann der zeitliche Ablauf zwischen Auslösung des pyrotechnischen Elementes 35 von Lenkrad 3 und Lenksäule 5 und Airbag so gestaffelt sein, dass zuerst das Lenkrad 3 und die Lenksäule 5 aktiv destabilisiert werden und anschließend der Airbag gezündet wird, der dann ähnlich wie beim Beifahrersitz nicht am Lenkradtopf, sondern am Armaturenbrett befestigt ist. Das hat den Vorteil, dass der sich aufblasende Airbag die destabilisierte Sicherheitslenkeinrichtung 1 aus der Aufprallzone der zu schützenden Personen wegbewegt.
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In einer Alternative kann der Formverlust von Lenkrad 3 bzw. Lenksäule 5 auch passiv ausgelöst werden, wenn die auf das Lenkrad 3 und/oder die Lenksäule 5 wirkende Kraft einen Schwellwert übersteigt. Dies erfolgt dann, wenn die durch das Drahtseil 15, 21 gehaltene Verbindung eine Sollbruchstelle aufweist, die bei Einwirkung der beim Aufprall des Fahrers entstehenden Kraft nachgibt.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann das Drahtseil als eine Verdrehung mehrerer schmaler Drahtseile realisiert werden. Befinden sich die mehreren Drahtseile unter Spannung, ergibt sich eine höhere Stabilität im Vergleich zu einem einzelnen Seil gleicher Gesamtdicke. Gleichzeitig kann die Sicherheitslenkvorrichtung 1 in optimierter Art und Weise deformiert werden, wenn die Verbindung, welche die einzelnen Drahtseile zusammenhält, gelöst wird.
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Es ist aber auch möglich, dass sich die Sicherheitslenkvorrichtung 1 ausschließlich aus der Verdrehung mehrerer schmaler Drahtseile zusammensetzt, welche an deren Anfang und Ende mit einem Verbindungsstück fixiert werden. In dieser Ausprägung beinhaltet die Sicherheitslenkvorrichtung 1 keine Einzelelemente. Mittels Spannung allein der Drahtseile kann eine hohe Stabilität der Sicherheitslenkvorrichtung 1 erzeugt werden. Indem die Verbindung der Drahtseile gelöst wird, wird der Formverlust herbeigeführt.
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Lenkrad 3 und/oder Lenksäule 5 der beschriebenen Sicherheitslenkvorrichtung 1 können mit einer lockeren Verkleidung überzogen sein, welche die Drahtseile 15, 21 und/oder die Einzelelemente 7, 19 ummanteln, um einer Verletzung durch die Einzelelemente 7, 19 vorzubeugen. Die aus den Einzelelementen zusammengesetzte Sicherheitslenkvorrichtung 1 ist durch diese Ummantelung auch optisch von anderen Lenkrädern unterscheidbar. Dadurch können die Einzelelemente 7, 19 auch nach einer Auslösung in gelockerter Form zusammengehalten werden. Es stellt sich dadurch ein quasi elastischer Zustand des Lenkradkranzes 17 bzw. der Lenksäule 5 ein. Im Falle einer Bergung stellt die Ummantelung sicher, dass das Lenkrad 3 bzw. die Lenksäule 5 gegebenenfalls durch Durchschneiden der Ummantelung aus dem Fahrzeug entfernt werden kann.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sicherheitslenkvorrichtung
- 3
- Lenkrad
- 5
- Lenksäule
- 7
- Einzelelement
- 9
- Verzahnung
- 11
- Ausnehmung
- 13
- starres Teil
- 15
- Drahtseil
- 17
- Lenkradkranz
- 19
- Einzelelement
- 21
- Drahtseil
- 23
- Verzahnung
- 25
- Ausnehmung
- 27
- Drahtseil
- 29
- Drahtseil
- 31
- Speiche
- 33
- Fahrzeugsitz
- 35
- pyrotechnisches Element
- 37
- Beschleunigungssensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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