DE112018004682T5 - Lenksäulenanordnung - Google Patents

Abstract

Eine Lenksäulenanordnung umfasst eine Befestigungshalterung, die dahingehend angeordnet ist, an einer Fahrzeugkarosserie gesichert zu werden, und eine Stützhalterung, die dahingehend angeordnet ist, an einer Lenksäulenverkleidung gesichert zu werden, und mindestens eine Verbindungsanordnung, die die Befestigungshalterung mit der Stützhalterung verbindet. Die Verbindungsanordnung umfasst ein Verbindungselement und ein verschiebbares Befestigungsmittel, das das Verbindungselement mit einem als die Befestigungshalterung oder die Stützhalterung definierten Körper verbindet. Wenn eine über einem Schwellenwert liegende Kraft an die Lenksäulenanordnung angelegt wird, ist das verschiebbare Befestigungsmittel verschiebbar von dem Verbindungselement oder Körper lösbar, so dass sich die Befestigungshalterung und die Stützhalterung bezüglich einander bewegen können, wobei das verschiebbare Befestigungsmittel unterhalb des Schwellenwerts nicht verschiebbar lösbar ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Lenksäulenanordnungen, die das gesteuerte Zusammenschieben eines Lenkrads im Falle eines Crashs durch gesteuertes Wegbrechen eines Teils der Lenksäulenanordnung von einer Befestigungshalterung, die sie an der Hauptkarosserie des Fahrzeugs sichert, gestatten.
• Bekanntermaßen wird eine Lenksäulenanordnung bereitgestellt, die eine Verkleidung umfasst, in der eine Lenkwelle untergebracht ist. Die Lenkwelle verbindet ein Lenkrad mit den Laufrädern des Fahrzeugs, wodurch wiederum gestattet wird, dass der Fahrer das Lenkrad zum Bewegen der Laufräder dreht. Die Verbindung kann durch ein Zahnstangengetriebe erfolgen, und zur Unterstützung des Fahrers kann ein hydraulisches oder elektrisches Assistenzsystem vorgesehen sein. Im Falle eines elektrischen Assistenzsystems wirkt ein Motor auf die Lenkwelle oder einen Teil der Lenkung zwischen der Welle und den Laufrädern dahingehend ein, ein Drehmoment in derselben Richtung wie jenes, das von dem Fahrer angelegt wird, anzulegen.
• Die Verkleidung kann nicht einstellbar mit einem einfachen Aufbau, bei dem sie direkt an einer Stützhalterung, die an der Fahrzeugkarosserie gesichert ist, beispielsweise an einem Träger, der sich hinter dem Armaturenbrett quer über das Fahrzeug erstreckt, fixiert ist, sein. In anderen Fällen kann sie bezüglich Neigung oder Höhe oder sowohl Neigung als auch Höhe einstellbar sein. Dies kann durch Verbinden der Verkleidung mit einer Stützhalterung durch einen einstellbaren Klemmmechanismus erzielt werden, wobei die Stützhalterung wiederum an der Befestigungshalterung fixiert ist. Während der Einstellung ist die Klemmanordnung gelöst und die Verkleidung kann nach oben oder unten oder entlang der Stützhalterung bewegt werden.
• Zur Verbesserung der Sicherheit ist die Verkleidung bekanntermaßen teleskopisch, so dass sie sich im Falle eines Crashs, bei dem der Fahrer auf das Lenkrad geworfen wird, zusammenschieben kann und gestattet, dass das Rad sich zusammen mit dem Fahrer bewegt. Dabei ist es erforderlich, dass die Verkleidung normal an der Fahrzeugkarosserie fixiert ist, so dass sie sich während Normalgebrauch nicht bewegen kann, jedoch in dem Fall, dass ein derartiger Crash eintritt, wegbrechen und sich bewegen kann. Um dies zu erzielen, wird bekanntermaßen die Verkleidung oder die an der Verkleidung fixierte Stützhalterung unter Verwendung einer oder mehrerer Wegbrechkapselanordnungen an der Befestigungshalterung gesichert. Diese sind so konstruiert, dass sie während Normalgebrauch eine starre Verbindung bereitstellen, jedoch wegbrechen, wenn eine vorbestimmte Last an sie angelegt wird. Nach dem Bruch kann sich die Verkleidung bezüglich der Befestigungshalterung bewegen. Ein Energie absorbierender Mechanismus kann zum Absorbieren der mit der Bewegung in Zusammenhang stehenden Energie vorgesehen sein, so dass die Bewegung nach dem Bruch gesteuert wird.
• Eine bekannte Art des Vorsehens einer Wegbrechkapsel ist die Durchführung eines Anformarbeitsschritts zur Beseitigung eines Zwischenraums, der relativ groß sein kann, zwischen der Kapsel und der Stützhalterung. Bei dem Anformarbeitsschritt wird heißes Polymer zum Füllen des Zwischenraums zwischen der Kapsel und der Stützhalterung eingesetzt, und es können auch Stifte durch die Kapsel und Stützhalterung hindurch vorgesehen werden. Diese Stifte zerbrechen bei Aufprallbelastungen dahingehend, das Trennen der Kapsel und der Stützhalterung zu gestatten.
• Das unterschiedliche Abkühlen zwischen der Polymeranformung und der Kapsel und der Stützhalterung kann jedoch dazu führen, dass es noch immer Lücken zwischen den Teilen gibt. Dies kann die Eigenfrequenz der Anordnung und somit NVH-Eigenschaften beeinträchtigen. Es kann ferner dazu führen, dass die Anordnung die Qualitätskontrolle nicht besteht, Industrieschrott erzeugt wird, Montagezyklen ausfallen und Betriebskosten erhöht werden.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Lenksäulenanordnung bereitzustellen, die diese Probleme beseitigt oder reduziert.
• Gemäß der Erfindung wird eine Lenksäulenanordnung bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
• eine Befestigungshalterung, die dahingehend angeordnet ist, an einer Fahrzeugkarosserie gesichert zu werden, und
• eine Stützhalterung, die dahingehend angeordnet ist, an einer Lenksäulenverkleidung gesichert zu werden; und
• mindestens eine Verbindungsanordnung, die die Befestigungshalterung mit der Stützhalterung verbindet;
wobei die mindestens eine Verbindungsanordnung ein Verbindungselement und ein verschiebbares Befestigungsmittel, das das Verbindungselement mit einem als die Befestigungshalterung oder die Stützhalterung definierten Körper verbindet, umfasst; wobei, wenn eine über einem Schwellenwert liegende Kraft an die Lenksäulenanordnung angelegt wird, das verschiebbare Befestigungsmittel verschiebbar von dem Verbindungselement oder Körper lösbar ist, so dass sich die Befestigungshalterung und die Stützhalterung bezüglich einander bewegen können, wobei das verschiebbare Befestigungsmittel unterhalb des Schwellenwerts nicht verschiebbar lösbar ist.
• Durch das Vorsehen verschiebbarer Befestigungsmittel, die sich nur bewegen, wenn eine über einem Schwellenwert liegende Kraft angelegt wird, ist es möglich, eine einfache Anordnung mit für eine Crashstruktur gewünschten Eigenschaften bereitzustellen. Die verschiebbaren Befestigungsmittel stellen sicher, dass Spiel bei der Anordnung reduziert oder eliminiert wird, und gestatten des Weiteren, dass der Hersteller den Schwellenwert der Anordnung ändert. Des Weiteren liegt bei der vorliegenden Anordnung im Vergleich zu geformten Kapseln des Stands der Technik eine geringere Wahrscheinlichkeit von Herstellungsfehlern vor, und sie basiert nicht darauf, dass eine Polymerkomponente vorhersehbar zerbricht.
• Zur Bestimmung des Schwellenwerts kann Kraft an das verschiebbare Befestigungsmittel angelegt werden. Die Kraft kann dazu führen, dass das verschiebbare Befestigungsmittel unter Spannung ist, so dass es eine Druckkraft an das Verbindungselement und den Körper anlegt. Die angelegte Spannung kann dahingehend eingestellt werden, die Schwellenkraft des verschiebbaren Befestigungsmittels zu variieren.
• Das Ändern einer, beispielsweise während eines Herstellungsprozesses, an die verschiebbaren Befestigungsmittel angelegten Kraft gestattet dem Hersteller oder Konstrukteur das Ändern des dynamischen Verhaltens der Anordnung für spezielle Umstände.
• Das verschiebbare Befestigungsmittel kann von einer Führung, die in Form eines Schlitzes oder einer Kerbe in dem Verbindungselement oder dem Körper vorliegen kann, verschiebbar lösbar sein. Das verschiebbare Befestigungsmittel kann gleichzeitig in einer Bohrung in dem jeweils anderen Element - dem Verbindungselement oder dem Körper - gehalten werden.
• Die Führung kann dazu konfiguriert sein, das verschiebbare Befestigungsmittel während einer Relativbewegung der Befestigungshalterung und der Stützhalterung zu führen. Wenn es sich bei der Führung um einen Schlitz oder eine Kerbe handelt, kann der Schlitz oder die Kerbe eine Führungsfläche bereitstellen, entlang der das verschiebbare Befestigungsmittel gleitet, wobei die Fläche das verschiebbare Befestigungsmittel führt. Somit kann das verschiebbare Befestigungsmittel während des Zusammenschiebens entlang der Führung, wie z. B. der Kerbe oder dem Schlitz, gleiten.
• Durch das Vorsehen einer Kerbe in dem Verbindungselement oder dem Körper kann sich das verschiebbare Befestigungsmittel einfach von einer der Komponenten, mit der es verbunden ist, lösen. Die andere Komponente kann das verschiebbare Befestigungsmittel halten. Somit kann das Trennen des verschiebbaren Befestigungsmittels vorhersagbarer gestaltet werden.
• Das Verbindungselement kann durch ein Verbindungsstück, das das Verbindungselement hält, mit einem als die jeweils andere Halterung - die Befestigungshalterung oder die Stützhalterung - definierten zweiten Körper verbunden sein.
• Das Verbindungselement kann einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt umfassen, wobei ein Flügel der Stützhalterung zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt eingeklemmt ist.
• Durch das Einklemmen der Stützhalterung wird gestattet, dass das Verbindungselement mehrere Reibungsflächen bereitstellt, die effektiv eine Klemme bereitstellen.
• Dies stellt des Weiteren eine höhere Stabilität der Anordnung und ein besseres Eigenfrequenzverhalten sicher.
• Die mindestens eine Verbindungsanordnung kann ferner einen Einsatz zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt umfassen.
• Der Einsatz kann eine Führungsfläche zum Führen des Flügels der Stützhalterung während einer Bewegung der Stützhalterung bezüglich des Verbindungselements bereitstellen.
• Das Verbindungsstück kann durch den Einsatz hindurchgehen.
• Die mindestens eine Verbindungsanordnung kann ein zusätzliches verschiebbares Befestigungsmittel umfassen.
• Mehrere verschiebbare Befestigungsmittel können zu gleichmäßigerem Anlegen einer Kraft an das Verbindungselement und somit einem vorhersagbareren Zusammenschieben der Anordnung führen. Der Anordnung kann auch mehr Stabilität verliehen werden.
• Das verschiebbare Befestigungsmittel und das zusätzliche verschiebbare Befestigungsmittel können auf einer Vorderseite bzw. Rückseite der Verbindungsanordnung positioniert sein.
• Die Lenksäule kann ferner eine Lenksäulenverkleidung und eine Welle umfassen, wobei die Welle zumindest zum Teil in der Lenksäulenverkleidung positioniert ist und die Lenksäulenverkleidung von der Stützhalterung gestützt wird.
• Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben; in den Zeichnungen zeigen:
• 1 eine perspektivische Ansicht einer Lenksäulenanordnung gemäß der Erfindung;
• 2 eine perspektivische Ansicht der Lenksäulenanordnung von 1, wobei die Befestigungshalterung der Übersichtlichkeit halber entfernt wurde;
• 3 eine umgedrehte perspektivische Ansicht der Lenksäulenanordnung von 2;
• 4 eine perspektivische Ansicht der Lenksäulenanordnung von 2, wobei eine der Verbindungsanordnungen abgetrennt ist;
• 5 eine Seitenansicht einer Lenksäulenanordnung, die die während eines Aufpralls angelegten Kräfte zeigt; und
• 6 eine vergrößerte Seitenansicht der Verbindungsanordnung von 2, die die während eines Aufpralls angelegten Kräfte zeigt.
• Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 eine Lenksäulenanordnung 100 gemäß der Erfindung gezeigt. Die Lenksäulenanordnung 100 umfasst eine Befestigungshalterung 102, die an einer Stützhalterung 104 gesichert ist. Die Befestigungshalterung 102 ist zur Verbindung mit einem Fahrzeug (nicht gezeigt) konfiguriert, wobei das Fahrzeug also die Befestigungshalterung 102 stützt, die wiederum die Stützhalterung 104 stützt. Die Stützhalterung 104 wird dann an einer Lenksäulenverkleidung 106 und einer Welle 108, die in 1 nicht gezeigt werden, angebracht. Die Welle und die Verkleidung sind in 5 zu sehen.
• Die Befestigungshalterung 102 wird über eine Verbindungsanordnung 110, die ein Verbindungselement 112 umfasst, an der Stützhalterung 104 angebracht. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird diese Verbindung durch ein Verbindungsstück 114, das sich durch eine Öffnung 116 in dem Verbindungselement 112 hindurch erstreckt, bereitgestellt. Wie in 2 zu sehen ist, sind zwei Verbindungsanordnungen 110, eine auf jeder Seite der Stützhalterung 104, enthalten. Zur Einplanung von Herstellungstoleranzen ist eine der Öffnungen 116 in den Verbindungsanordnungen 110 als ein Schlitz ausgebildet, während die andere eine Bohrung ist. Es ist offensichtlich, dass beide dieser Öffnungen 116 je nach Wunsch als Schlitze oder als Bohrungen ausgebildet sein könnten. Des Weiteren kann bzw. können eine einzige Verbindungsanordnung 110 oder mehr als zwei Verbindungsanordnungen 110 enthalten sein. Es wird jedoch bevorzugt, dass zwei Verbindungsanordnungen 100 enthalten sind, um die Stützhalterung 104 gleichmäßig zu stützen.
• Das Verbindungselement 112 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen oberen Abschnitt 118 und einen unteren Abschnitt 120, die über bzw. unter einem Flügel 122 der Stützhalterung 104 positioniert sind, wobei sich jeder Flügel 122 von der Seite der Stützhalterung 104 nach außen erstreckt. Der obere Abschnitt 118 und der untere Abschnitt 120 klemmen also jeden Flügel 122 dazwischen ein. Bei der dargestellten Ausführungsform sind der obere und der untere Abschnitt 118, 120 derart miteinander verbunden, dass das Verbindungselement 112 gewissermaßen den Flügel 122 umgreift.
• Zusammen mit dem Flügel 122 umgreift das Verbindungselement 112 der vorliegenden Erfindung auch einen Einsatz 124, der sich neben dem Flügel 122 befindet. Der Einsatz 124 stellt somit eine Führungsfläche 126 bereit, entlang der der Flügel 122 der Stützhalterung 104 während des Zusammenschiebens der Lenksäulenanordnung gleiten kann. Der Einsatz 124 wird von dem Verbindungsstück 114, das nicht nur durch das Verbindungselement 112, sondern auch den Einsatz 124 hindurchgeht, in Position gehalten. Vorteilhafterweise wird der Einsatz 124 dadurch während des Zusammenschiebens in Position gehalten, ohne dass irgendwelche anderen Befestigungsvorrichtungen zwischen dem Einsatz 124 und dem Verbindungselement 112 erforderlich sind, obgleich je nach Wunsch alternative Befestigungsvorrichtungen verwendet werden können.
• Jedes Verbindungselement 112 ist durch zwei Befestigungsmittel mit der Stützhalterung 104 verbunden. Diese Befestigungsmittel stehen in Gleiteingriff mit der Stützhalterung 104 oder dem Verbindungselement 112 und werden somit als verschiebbare Befestigungsmittel 128 bezeichnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform liegen die verschiebbaren Befestigungsmittel 128 in Form von Nieten vor. Ein einziges verschiebbares Befestigungsmittel 128 kann zum Sichern jedes Verbindungselements 112 mit der Stützhalterung 104 verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden zwei verschiebbare Befestigungsmittel 128 verwendet, von denen eines zur Vorderseite der Stützhalterung 104 positioniert ist und das andere zur Rückseite der Stützhalterung 104 positioniert ist. Diese Anordnung kann Verdrehen der Stützhalterung 104 bezüglich des Verbindungselements 112 entgegenwirken.
• Jedes verschiebbare Befestigungsmittel 128 sitzt dahingehend in einer Öffnung 130 in der Stützhalterung 104 oder dem Verbindungselement 112, das verschiebbare Befestigungsmittel 128 in Position zu halten. Eine Führung ist in Form eines bzw. einer in dem jeweils anderen Element - der Stützhalterung 104 oder dem Verbindungselement 112 - ausgebildeten Schlitzes oder Kerbe 132, in den bzw. die das verschiebbare Befestigungsmittel 128 positioniert wird, vorgesehen. Während der Herstellung oder Montage wird eine Kraft an das verschiebbare Befestigungsmittel 128 angelegt, wodurch ein Reibeingriff zwischen der Stützhalterung 104 und dem Verbindungselement 110 bewirkt wird. Vorteilhafterweise eliminiert die an das verschiebbare Befestigungsmittel 128 angelegte Kraft auch jegliches Spiel, das sich aus Herstellungstoleranzen der Lenksäulenanordnung 100 ergeben kann. Die Höhe der an das verschiebbare Befestigungsmittel 128 angelegten Kraft und somit das Ausmaß des Reibeingriffs zwischen der Stützhalterung 104 und dem Verbindungselement 112 kann derart gewählt werden, dass der Reibeingriff bei einem Schwellenwert, der von dem Hersteller der Lenksäulenanordnung 100 gewählt wird, überwunden wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt die Kerbe 132 eine Führungsfläche, entlang der das verschiebbare Befestigungsmittel 128 geführt wird, bereit, wobei die Führungsfläche als die Seite der Kerbe definiert wird. Bei anderen Ausführungsformen könnte eine Führungsfläche als eine obere Fläche der Kerbe oder als eine beliebige andere Fläche, entlang der das verschiebbare Befestigungsmittel während einer Relativbewegung der Befestigungshalterung 102 und der Stützhalterung 104 geführt wird, definiert werden.
• Obgleich die Führung bei der vorliegenden Ausführungsform als ein Schlitz oder eine Kerbe 132 vorgesehen ist, kann die Führung auch ein beliebiges anderes Merkmal, das die Befestigung und Führung des verschiebbaren Befestigungsmittels 128 während der Relativbewegung der Befestigungshalterung 102 und der Stützhalterung 104 während des Zusammenschiebens gestattet, umfassen. Derartige Möglichkeiten sind dem Fachmann bekannt.
• Durch Anlegen einer verhältnismäßig geringeren Kraft an die verschiebbaren Befestigungsmittel 128 stellen die verschiebbaren Befestigungsmittel 128 eine verhältnismäßig geringere Reibungskraft zwischen der Verbindungsanordnung 110 und der Stützhalterung 104 bereit. Somit ist auch die zum Bewirken, dass sich die Stützhalterung 104 bezüglich der Befestigungshalterung 102 bewegt, erforderliche Aufprallkraft geringer. Im umgekehrten Fall wird durch das Anlegen einer verhältnismäßig höheren Kraft an die verschiebbaren Befestigungsmittel 128 eine verhältnismäßig höhere Reibungskraft bereitgestellt, und somit ist die zur Bereitstellung einer Relativbewegung erforderliche Aufprallkraft auch höher. Die an die verschiebbaren Befestigungsmittel 128 angelegte Kraft kann somit für spezielle Anforderungen, wie z. B. die erforderliche Zusammenschiebgeschwindigkeit für angegurtete oder nicht angegurtete Fahrer, oder unterschiedliche Sicherheitsanforderungen in verschiedenen Ländern geändert werden.
• Im Gebrauch bewirkt eine Kraft, die an die Lenksäulenanordnung 100 angelegt wird und durch die Stützhalterung 104 übertragen wird, wie z. B. der Aufprall eines Insassen eines Fahrzeugs, wenn sie über einem Schwellenwert liegt, dass der Reibungseingriff überwunden wird und die verschiebbaren Befestigungsmittel 128 einer Relativbewegung der Stützhalterung 104 und des Verbindungselements 110 gestatten. Jedes verschiebbare Befestigungsmittel 128 bewegt sich oder gleitet entlang der Länge der Kerbe 132, an der es angebracht ist, und kann sich in Abhängigkeit von der Höhe und Dauer der angelegten Kraft vollständig von der Komponente - der Stützhalterung 104 oder dem Verbindungselement 110 - in der bzw. dem die Kerbe 132 jedes verschiebbaren Befestigungsmittels 128 ausgebildet ist, lösen.
• Bei der dargestellten Ausführungsform ist jedes vordere verschiebbare Befestigungsmittel 128 von dem Flügel 122 lösbar und jedes hintere verschiebbare Befestigungsmittel 128 ist von dem Verbindungselement 112 lösbar. Dadurch wird ermöglicht, dass eines der verschiebbaren Befestigungsmittel 128 in einer Linie oder nahezu in einer Linie mit dem anderen verschiebbaren Befestigungsmittel 128 vorgesehen ist, während sie sich an gegenüberliegenden Enden der Verbindungsanordnung 110 befinden. Somit kann die Verbindungsanordnung 110 schmaler gestaltet werden, als sonst möglich wäre.
• Aufgrund des Einklemmens der Stützhalterung 104 durch die Verbindungsanordnung 110 kann die Lenksäulenanordnung 100 eine viel höhere Steifigkeit als bekannte Anordnungen aufweisen. Dadurch wird auch das Eigenfrequenzverhalten verbessert. Die Verbindungsanordnungen 110, und insbesondere die mehreren verschiebbaren Befestigungsmittel 128 der vorliegenden Ausführungsform, wirken auch durch den Vorgang der Kraftübertragung auf die Lenksäulenanordnung 100 erzeugten Momenten entgegen.
• Unter Bezugnahme auf 5-7 wird während eines Crashs eine Aufprallkraft F über das Lenkrad 134, beispielsweise dadurch, dass der Fahrer auf das Lenkrad 134 geworfen wird, an die Lenksäulenanordnung 100 angelegt. Diese Kraft kann als zwei Komponenten aufweisend aufgefasst werden: Fx, die an der Achse der Lenksäulenanordnung 100 nach unten wirkt, und Fy, die zu dieser Kraft normal ist und dahingehend wirkt, die Lenksäulenanordnung 100 um eine Schwenkachse 136 an ihrem entfernten Ende, an der sie an dem Fahrzeug fixiert ist, zu drehen.
• Die Symbole in 5-7 werden wie folgt definiert:

A -

axialer Abstand von der Schwenkachse 136 zur Mitte des Lenkrads 134

B -

axialer Abstand vom Klemmbolzen 138 zur Mitte des Lenkrads 134

C -

axialer Abstand vom Klemmbolzen 138 zu den Verbindungsanordnungen 110

D -

Winkel zwischen der Achse der Lenksäulenanordnung 100 und der globalen Achse X des Autos

E

-Abstand vom Klemmbolzen 138 zum Flügel 122 der Stützhalterung 104

F -

während eines Aufpralls an die Lenksäulenanordnung 100 angelegte Kraft

Fx,Fy

- Komponenten der Kraft F axial und normal zur Lenksäulenanordnung 100

Fx',Fy'

- Kräfte, die durch die Stützhalterung 104 über den Klemmbolzen übertragen werden

G -

Beabstandung zwischen verschiebbaren Befestigungsmitteln 128

M -

Moment um die Verbindungsanordnung 110 herum

Rya, Ryb -

Reaktionskraft an den verschiebbaren Befestigungsmitteln 128

• Die von dem Klemmbolzen 138 auf die Stützhalterung 104 übertragenen Kräfte sind demnach: $$\text{Fy'}=\text{Fy*}\text{A}/\text{B}$$

  

  $$\text{Fx'}=\text{Fx}$$

  

  $$\text{A}=2\text{B }\left(\text{angenommen für beispielhafte Lenksäulenanordung}\right)$$

  

  $$\text{Fy'}=\text{Fy*2}$$

  

  $$\text{M}=\text{Fy*C}+\text{Fx'*E}=0$$

  

  $$\text{M}=2\text{Fy*C}+\text{Fx*E}=0$$

  
• Für eine beispielhafte Lenksäulenanordnung bei typischer Aufprallkraft während eines Crashs kann das bestimmte Moment M wie folgt berechnet werden: $$\begin{array}{cc}\text{F}=6000\text{N;}& \text{D}=35°\end{array}$$

  

  $$\text{Fx}=\text{cos D*F}=\mathrm{0,82}*6000=4920\text{N}$$

  

  $$\begin{array}{cc}\text{A}=\mathrm{0,533}\text{m;}& \text{B}=\mathrm{0,287}\text{m}\end{array}$$

  

  $$\text{Fy}=\text{sin D*F}=\mathrm{0,57}*6000=3420\text{N}$$

  

  $$\begin{array}{cc}\text{C}=\mathrm{0,052}\text{m;}& \text{E}=\mathrm{0,015}\text{m}\end{array}$$

  

  $$\text{M}=2*3420*\mathrm{0,052}+4920*\mathrm{0,015}=430\text{Nm}$$

  
• Dieses Moment M hat eine große Auswirkung auf das Crashverhalten, da es aufgrund der von dem Moment erzeugten Reaktionskräfte Reibung zwischen den Verbindungsanordnungen 110 und der Stützhalterung 104 erzeugt. Zur Sicherstellung von Crashwiderstandsfähigkeit müssen die Faktoren des Moments M und der Reibungskoeffizient zwischen den Flächen optimiert werden.
• Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Reibungskoeffizient, wenn sowohl die Stützhalterung 104 als auch die Verbindungsanordnung 110 aus Stahl gebildet sind, etwa 0,6 und kann mit Hinzufügen eines Schmiermittels, wie z. B. Öl oder Fett, auf etwa 0,2 reduziert werden. Dabei handelt es sich um etwa 50 % des Reibungskoeffizienten bekannter Anordnungen des Stands der Technik, die eine Stützhalterung aus Stahl und eine Verbindungsanordnung aus Polymer (ZAMAC 5) einsetzen. Der Reibungskoeffizient zwischen Stahl und ZAMAC 5 beträgt etwa 0,8 und kann mit einer reibungsmindernden Beschichtung auf etwa 0,4 gesenkt werden.
• Bei demselben auf eine Anordnung des Stands der Technik und jene der vorliegenden Ausführungsform wirkenden Moment M können die erzeugten Reaktionskräfte von 13438 N mit der Anordnung des Stands der Technik auf 7818 N bei der dargestellten Ausführungsform gesenkt werden. Dies kann wie folgt dargestellt werden: $$\text{Rya*G}+\text{Ryb*G}-\text{M}=0$$

  

  $$\text{Rya}-\text{Ryb}=0$$

  

  $$\text{Rya}=\text{Ryb}$$

  

  $$\text{Ryb*G}+\text{Ryb*G}-\text{M}=0$$

  

  $$\text{2Ryb*G}=\text{M}$$

  

  $$\text{Ryb}=\text{M}/2\text{G}$$

  

  $$\text{Ryb}=430/\left(2*\mathrm{0,055}\right)$$

  

  $$\text{Ryb}=3909\text{N}=\text{Rya}$$

  

  $$\text{Rya}+\text{Ryb}=7818\text{N}$$

  
• Für einen Fachmann liegt auf der Hand, dass die verschiebbaren Befestigungsmittel das Verbindungselement und die Befestigungshalterung miteinander verbinden können, anstatt das Verbindungselement und die Stützhalterung miteinander zu verbinden. In solch einem Fall kann es nötig sein, das Verbindungsstück zum Miteinanderverbinden des Verbindungselements und der Stützhalterung zu verwenden. In solch einer Situation kann die Hauptstruktur der Verbindungsanordnung gehalten werden, jedoch umgekehrt.

Claims (13)

1. Lenksäulenanordnung, die Folgendes umfasst: eine Befestigungshalterung, die dahingehend angeordnet ist, an einer Fahrzeugkarosserie gesichert zu werden, und eine Stützhalterung, die dahingehend angeordnet ist, an einer Lenksäulenverkleidung gesichert zu werden; und mindestens eine Verbindungsanordnung, die die Befestigungshalterung mit der Stützhalterung verbindet; wobei die mindestens eine Verbindungsanordnung ein Verbindungselement und ein verschiebbares Befestigungsmittel, das das Verbindungselement mit einem als die Befestigungshalterung oder die Stützhalterung definierten Körper verbindet, umfasst; wobei, wenn eine über einem Schwellenwert liegende Kraft an die Lenksäulenanordnung angelegt wird, das verschiebbare Befestigungsmittel verschiebbar von dem Verbindungselement oder Körper lösbar ist, so dass sich die Befestigungshalterung und die Stützhalterung bezüglich einander bewegen können, wobei das verschiebbare Befestigungsmittel unterhalb des Schwellenwerts nicht verschiebbar lösbar ist.
2. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei zur Bestimmung des Schwellenwerts eine Kraft an das verschiebbare Befestigungsmittel angelegt wird.
3. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das verschiebbare Befestigungsmittel von einer Führung verschiebbar lösbar ist.
4. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 3, wobei die Führung in Form eines Schlitzes oder einer Kerbe in dem Verbindungselement oder dem Körper vorliegt.
5. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 4, wobei das verschiebbare Befestigungsmittel gleichzeitig in einer Bohrung in dem jeweils anderen Element - dem Verbindungselement oder dem Körper - gehalten wird.
6. Lenksäulenanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verbindungselement durch ein Verbindungsstück, das das Verbindungselement hält, mit einem als die jeweils andere Halterung - die Befestigungshalterung oder die Stützhalterung - definierten zweiten Körper verbunden ist.
7. Lenksäulenanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Verbindungselement einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt umfasst, wobei ein Flügel der Stützhalterung zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt eingeklemmt ist.
8. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine Verbindungsanordnung ferner einen Einsatz zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt umfasst.
9. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 8, wobei der Einsatz eine Führungsfläche zum Führen des Flügels der Stützhalterung während einer Bewegung der Stützhalterung bezüglich des Verbindungselements bereitstellt.
10. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei das Verbindungsstück durch den Einsatz hindurchgeht.
11. Lenksäulenanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die mindestens eine Verbindungsanordnung ein zusätzliches verschiebbares Befestigungsmittel umfasst.
12. Lenksäulenanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das verschiebbare Befestigungsmittel und das zusätzliche verschiebbare Befestigungsmittel auf einer Vorderseite bzw. Rückseite der Verbindungsanordnung positioniert sind.
13. Lenksäulenanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, die ferner eine Lenksäulenverkleidung und eine Welle umfasst, wobei die Welle zumindest zum Teil in der Lenksäulenverkleidung positioniert ist und die Lenksäulenverkleidung von der Stützhalterung gestützt wird.

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