DE19829239A1 - Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents
Lenkvorrichtung für ein FahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Pa
tentanspruches 1.
Eine Lenkvorrichtung mit einem im Crashfall in Fahrzeugfrontrichtung verschiebbaren Lenk
rad ist beispielsweise von dem procon-ten®-System der Firma Audi bekannt. Bei dieser
Lenkvorrichtung wird die Relativbewegung zwischen Motor und Karosserie dazu benutzt,
über Stahlseile das Lenkrad in Fahrzeugfrontrichtung zu ziehen und damit aus dem potentiel
len Kopfaufschlagbereich eines Fahrzeuginsassen zu entfernen.
In einer Patentanmeldung der Firma Citroën wird eine Lenkvorrichtung mit einer teleskopier
baren Lenksäule beschrieben, die sich im Crashfall unter der Wirkung einer Feder und mit
Unterstützung der beim Aufprall wirkenden Massenträgheitskräfte zusammenschiebt. Bei
einer in der DE 22 46 844 C2 beschriebenen Lenkvorrichtung wird bei einem Fahrzeugcrash
das Lenkrad mittels der Deformation einer Hebelkonstruktion weggezogen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug so
weiterzubilden, daß die Sicherheit des Fahrzeuges noch weiter erhöht wird.
Diese Abgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Nach Patentanspruch 1 umfaßt die Lenkvorrichtung ein Lenkrad und/oder eine Lenksäule
und eine Verschiebeeinrichtung sowie eine Arretiereinrichtung, mit der das Lenkrad und/oder
die Lenksäule im Fahrzeugbetrieb in einer bestimmten Position festgelegt ist.
Die Arretiervorrichtung weist im Crashfall aktivierbare Entriegelungsmittel zum Lösen der
Arretierung auf. Durch das Lösen der Arretiervorrichtung kann die Lenksäule und/oder das
Lenkrad im Crashfall in Fahrzeugfrontrichtung verschoben werden und damit die Lenksäule
und/oder das Lenkrad aus dem Kopfaufschlagbereich eines Fahrzeuginsassen entfernt wer
den. Unter Verschiebung in Fahrzeugfrontrichtung werden in diesem Zusammenhang auch
Bewegungen der Lenkvorrichtung verstanden, die unter einem spitzen Winkel zur Lenksäu
lenachse erfolgen, einschließlich Biegungen, Knickungen oder Verdrehungen der Lenkvor
richtung.
Die Betätigung der Entriegelungsmittel zum Lösen der Arretiervorrichtung im Crashfall kann
bevorzugt mit pyrotechnischen, an sich bekannten und bewährten Anordnungen erfolgen. Es
sind jedoch zum Beispiel auch schnelle elektromotorische, insbesondere elektromagnetische
und/oder pneumatische Betätigungen ausführbar. Alternativ oder zusätzlich kann eine Ent
riegelung der Arretiervorrichtung über eine Zwangsführung bei einer Fahrzeugdeformation
erfolgen. Die Entriegelung der Arretiervorrichtung kann auch über eine Auslösevorrichtung
eines Airbags, einen Rückstoß eines in der Lenksäule und/oder im Lenkrad untergebrachten
Airbags oder durch das Aufprallen einer Person auf das Lenkrad und/oder die Lenksäule
gelöst werden.
Weiterhin sind Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung möglich, bei
denen mittels Außensensoren, einer Innenraumsensorik und/oder mittels Bremssensoren ein
bevorstehender Fahrzeugcrash erkannt und die Arretiervorrichtung entriegelt wird.
Die Verschiebung der entarretierten Lenksäule und/oder des Lenkrades kann zum Beispiel
auf an sich bekannte Weise durch Massenträgheitskräfte, die im Crashfall aufgrund der Ver
zögerung auf das Lenkrad und/oder die Lenksäule wirken, erfolgen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird im Bereich des Lenkrades und/oder
der Lenksäule, beispielsweise in der Lenkradnabe, ein Airbag untergebracht. Durch den bei
einem Airbagausstoß ausgeübten Rückstoß auf die Lenksäule und/oder das Lenkrad wird die
Verschiebung der Lenksäule und/oder des Lenkrades in Fahrzeugfrontrichtung erreicht oder
zusätzlich unterstützt.
Besonders vorteilhaft ist es, die Arretiervorrichtung vor der Airbagauslösung zu entriegeln.
Bei dieser Ausführungsform kann der Airbagrückstoß zur Verschiebung der Lenksäule
und/oder des Lenkrades genutzt werden. Diese Ausführungsform ist demzufolge besonders
kostengünstig und mit nur geringem Aufwand umsetzbar.
Die Verschiebung der Lenksäule und/oder des Lenkrades in Fahrzeugfrontrichtung kann
alternativ oder zusätzlich durch angetriebene Verschiebeeinrichtungen erfolgen. Dazu kann
beispielsweise ein angetriebenes ortsfestes Ritzel vorgesehen werden, das zum Beispiel an
einer an der Lenksäule verschiebefest angebrachten Zahnstange kämmt und bei einer Ver
drehung die Lenksäule verschiebt.
Eine derartige angetriebene Verschiebeeinrichtung ist bevorzugt so auszuführen, daß im
normalen Fahrbetrieb die Verschiebemittel zu einer Verstellung des Lenkrades in eine für
einen Fahrzeuginsassen optimale Gebrauchsposition genutzt werden. Diese Ausführungs
form ermöglicht eine sehr komfortable Lenkradverstellung im Fahrbetrieb, bei der die ohnehin
vorhandene Verschiebeeinrichtung genutzt. Dementsprechend kann die Lenkradverstellung
mit minimalen zusätzlichen Aufwand erreicht werden.
Besonders vorteilhaft ist es, eine angetriebene Verschiebe- und Verstellvorrichtung mit einer
Insassensensorik zu koppeln. Eine derartige Ausführung der erfindungsgemäßen Lenkvor
richtung bietet die Möglichkeit, den Fahrer im normalen Fahrbetrieb bei der Wahl der optima
len Lenkradposition zu unterstützen, indem beispielsweise das Lenkrad anhand der von der
Insassensensorik ermittelten Ergebnisse in eine für den Fahrer optimale Position verstellt
wird. Im Crashfall können die Ermittlungsergebnisse der Insassensensorik dazu verwendet
werden, daß insbesondere bei Lenkvorrichtungen, bei denen in der Lenksäule und/oder im
Lenkrad ein Airbag untergebracht ist, die Lenksäule und/oder das Lenkrad in eine für den
Airbagausstoß optimale Position verschoben wird.
Die Aktivierung einer derartigen angetriebenen Verschiebeeinrichtung erfolgt bevorzugt über
die Auslösevorrichtung eines Airbags. Alternativ oder zusätzlich können Außensensoren,
Innenraumsensoren oder Bremssensoren zur Erkennung eines bevorstehenden Fahr
zeugcrashs und damit zur Aktivierung der angetriebenen Verschiebeeinrichtungen dienen.
Alternativ oder zusätzlich kann auch der Rückstoß eines ausgelösten Airbags und/oder der
Aufprall eines Fahrzeuginsassen auf das Lenkrad und/oder die Lenksäule die angetriebene
Verschiebeeinrichtung aktivieren.
An sich bekannte Verstellvorrichtungen zur Verstellung der Lenksäule und/oder des Lenkra
des in eine für den Fahrzeuginsassen komfortable Gebrauchsposition können als Verschie
bevorrichtungen für eine Verschiebung des Lenkrades und/oder der Lenksäule in Fahrzeug
frontrichtung im Crashfall ausgebildet werden. Insbesondere kann die Ausrüstung bereits mit
einer Verstelleinrichtung zur Verstellung des Lenkrades und/oder der Lenksäule in eine für
den Fahrzeuginsassen optimale Gebrauchsposition ausgestatteter Fahrzeuge dadurch erfol
gen, daß die an sich zur Verstellung von Hand aktivierbaren Entriegelungsmittel im Crashfall
automatisch aktiviert werden. Die erforderlichen Entriegelungsmittel können motorisch, be
vorzugt pyrotechnisch über an sich bekannte und bewährte Anordnungen betätigbar sein. Es
sind jedoch zum Beispiel auch schnelle elektromotorische, insbesondere elektromagnetische
und/oder pneumatische Betätigungen, ausführbar.
Die Verschiebevorrichtung zur Verschiebung der Lenksäule und/oder des Lenkrades in
Fahrzeugfrontrichtung im Crashfall kann jedoch auch unabhängig beziehungsweise getrennt
von einer Verstellvorrichtung zur Positionierung der Lenksäule und/oder des Lenkrades in
eine für den Fahrzeuginsassen optimalen Gebrauchsposition ausgeführt werden. Dadurch
kann die Sicherheit der Fahrzeuginsassen auch in Fahrzeugen erhöht werden, bei denen
keine Verstellvorrichtung zur Verstellung der Lenksäule und/oder des Lenkrades vorgesehen
ist.
Die Lenksäule der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung kann ein- oder mehrteilig als relativ
formstabiles Element ausgeführt werden. Diese Ausführungsform ermöglicht besonders ein
fache und kostengünstige Konstruktionen.
Alternativ wird eine gezielte Verkürzung der Lenksäule im Crashfall vorgeschlagen. Mit die
ser Ausführungsform kann eine durch eine Deformation der Vorderwagens hervorgerufene
Bewegung der Lenksäule und/oder des Lenkrades auf den Fahrzeuginsassen zu zumindest
kompensiert werden. Dazu kann die Lenksäule teleskopierbar ausgeführt werden. Alternativ
oder zusätzlich wird vorgeschlagen, die Lenksäule mit einer Stauchanordnung zu versehen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens jeweils ei
nem ersten Anschlußprofil der Lenksäule für das Lenkrad und einem zweiten Anschlußprofil,
das dem Lenkgetriebe zugewandt ist, ein Deformationsglied zugeordnet. Besonders vorteil
haft ist es, zwischen diesen wenigstens zwei Deformationsgliedern einen im wesentlich
formstabilen Lenksäulenzwischenabschnitt vorzusehen. Formstabil bedeutet in diesem Zu
sammenhang, daß bei den während eines Fahrzeugunfalles zu erwartenden Belastungen
keine nennenswerten Deformationen in diesem Bereich auftreten.
Durch die voneinander beabstandete Anordnung der Deformationsglieder und den Einschluß
eines weitgehend formstabilen Zwischenabschnittes ergeben sich vielfältige Vorteile. Die
Lenksäule selbst liefert in der beschriebenen Ausführung einen Beitrag zur Energieabsorpti
on bei einem Fahrzeugcrash. Außerdem können die Deformationsglieder Gelenkfunktionen
übernehmen. So ist beispielsweise das dem Lenksäulengetriebe zugewandte Deformati
onsglied in der Lage, die aus Vorderwagendeformationen herrührende Kippbewegung der
gesamten Lenksäule derart zu verringern, daß kaum noch eine Aufwärtsbewegung des
Lenkrades erfolgt. Ergänzend oder alternativ sorgt dann das dem Lenkrad zugewandte De
formationselement dafür, das insbesondere bei sogenannten Sitzriesen oder Sitzzwergen
eine energieabsorbierende Verlagerung des Lenkrades erfolgen kann, obwohl dieses relativ
zum Fahrzeuginsassen in einem ungünstigen Einstellwinkel steht.
In Zusammenhang mit einer derartigen Staucheinrichtung kann eine Kippbewegung der
Lenksäule und/oder des Lenkrades alternativ oder zusätzlich auch dadurch erreicht werden,
daß eine Lenksäulenaufnahme zur Aufnahme der Lenksäule vorgesehen ist, die ein gezieltes
Kippen der Lenksäule im Crashfall fördert oder ermöglicht. Dazu kann die Lenksäulenauf
nahme beispielsweise so ausgeführt werden, daß sie aus einem Mantelrohr besteht, daß
eine schräge Stirnfläche als Anschlagelement aufweist. Bei einer Bewegung der Lenksäule in
Fahrzeugfrontrichtung geht das Lenkrad oder ein an der Lenksäule befestigtes Anschlage
lement an der Stirnfläche der Lenksäulenaufnahme auf Block. Dadurch wird eine eventuelle
Aufstellbewegung der Lenksäule bei einer Vorderwagendeformation zumindest kompensiert
und damit die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erhöht. Durch diese Maßnahme kann außer
dem bei Lenkvorrichtungen, bei denen im Lenkrad und/oder in der Lenksäule ein Airbag un
tergebracht ist, der Airbag in eine für die Airbagentfaltung günstige Position bewegt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Kompensation der Aufstellbewegung der Lenksäule im
Crashfall dadurch erreicht werden, daß die Lenksäule in einem Ringlager drehbar gelagert
ist, wobei das Ringlager beispielsweise an einem Querträger des Kraftfahrzeugs mittels ei
nes Halteteils befestigt ist. Das Ringlager kann als Lenksäulenaufnahme ausgeführt oder
zusätzlich zur Lenksäulenaufnahme vorgesehen werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Ringlager nur mit einem Teil sei
nes äußeren Umfangs an dem Halteteil oder am Fahrzeugaufbau befestigt. Dadurch kann
mit einer geeigneten Wahl der Konstruktions- und Materialkennwerte des Ringlagers
und/oder durch eine geeignete Befestigung des Ringlagers am Fahrzeugaufbau erreicht
werden, daß bei Überschreiten einer bestimmten Grenzbelastung beispielsweise in Folge
eines Crashs ein gezieltes Kippen der Lenksäule und/oder des Lenkrades erreicht wird. Da
durch wird eine Aufstellung des Lenkrades und/oder der Lenksäule im Crashfall zumindest
kompensiert. Außerdem kann bei dieser Ausführung ein in der Lenksäule und/oder im Lenk
rad untergebrachter Airbag so positioniert werden, daß die Entfaltung für den Insassenschutz
optimal ist.
In diesem Zusammenhang wird auch darauf hingewiesen, daß ein Teil des an sich von dem
Lenkrad zur Verfügung zu stellenden Energieabsorptionsvermögens in das Deformationse
lement hineinverlagert werden kann. Das Lenkrad müßte dementsprechend nicht als
Drei- oder Vierspeichenlenkrad ausgeführt werden, sondern ist auch als Zweispeichenlenkrad
ausführbar. Damit ergibt sich ein zusätzliches Leichtbaupotential für die erfindungsgemäße
Lenkungsvorrichtung.
Von besonderer Bedeutung ist die Ausgestaltung wenigstens eines der Deformationselemen
te als Dämpfer zur Beeinflussung der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Gaskissens. Bei ei
nem Deformationselement mit einem Wellrohrprofil können beispielsweise Falten des Gas
kissens gezielt in Mulden des Deformationselementes hineinverlegt werden. Dadurch wird
die Gaskissenentfaltung definiert verzögert, so daß der Fahrzeuginsasse trotz zügiger Be
reitstellung eines ausreichende Rückhaltegasvolumens nicht übertrieben hart von dem als
Rückhalteelement wirksamen Gaskissen getroffen wird.
Besonders vorteilhaft ist eine zumindest abschnittsweise Ausführung der erfindungsgemäßen
Lenksäule als Rohrkörper. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß Teile einer Airbag
einrichtung in die Lenksäule unmittelbar hineinverlagert werden können. Die Lenksäule ist also
gleichzeitig Gehäuse für wenigstens einen Gasgenerator samt Diffusor und Gaskissen. Al
ternativ kann auch eine Aufteilung in der Weise erfolgen, daß beispielsweise nur die Gasge
neratoren innerhalb der Lenksäule angeordnet sind, während das von diesen zu befüllende
Gaskissen innerhalb der Lenkradnabe verstaut ist.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Gasgenerator direkt innerhalb
der Lenksäule im Lenksäulenzwischenabschnitt untergebracht. Diese Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung bietet die Möglichkeit einer besonders leichten Bauwei
se, indem beispielsweise das Gasgeneratorgehäuse integraler Bestandteil eines zylindri
schen Mantels ist, der den Lenksäulenzwischenabschnitt bildet. Die Innenwand des Lenksäu
lenzwischenabschnittes ist also gleichzeitig Gehäusewand für einen oder mehrere Gasgene
ratoren.
Um eine Aktivierung der in den Gasgeneratoren untergebrachten Treibladungen unabhängig
von der jeweiligen Drehwinkelstellung des Lenkrades zu ermöglichen, wird die Verwendung
von Ringanzündern vorgeschlagen. Die in konventionellen Systemen um die Lenksäule her
umgeführten Wickelleitungen - sogenannte Wickelfedern -, die den Gasgenerator mit einem
Steuergerät verbinden, können also gänzlich entfallen. Als Ringanzünder können Elemente
verwendet werden, wie sie beispielsweise aus der Waffentechnik bekannt sind. Die Ringan
zünder können beispielsweise auf der Außenseite des Lenksäulenzwischenabschnittes an
geordnet sein oder in dessen Wandung integriert sein. Die Zündenergie kann beispielsweise
über mechanisch und/oder elektromagnetisch arbeitende Auslöseeinrichtungen in die Treib
ladung eingebracht werden.
Um bei einer Verschiebung der Lenksäule und/oder des Lenkrades im Crashfall zu verhin
dern, daß Körperteile des Fahrzeuginsassen zwischen Lenkrad und/oder Lenksäule und an
grenzenden Bauteilen, insbesondere dem Armaturenbrett, eingeklemmt werden, werden bei
einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung Vorrichtungen
zum Klemmschutz vorgesehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Klemmschutz dadurch erreicht, daß ein An
schlag zur Begrenzung einer Maximalverstellung des Lenkrades und/oder der Lenksäule
vorgesehen ist. Dieser Anschlag ist bevorzugt so anzubringen, daß die Maximalverstellung
des Lenkrades dahingehend begrenzt wird, daß nach der Verstellung des Lenkrades zwi
schen Lenkrad und Armaturentafel mindestens eine Fingerbreite Platz bleibt. Mittels dieser
Ausführungsform ist der Klemmschutz auf besonders einfache und kostengünstige Weise
realisierbar. Die Anbringung eines Anschlags zur Begrenzung der Maximalverstellung des
Lenkrades und/oder der Lenksäule erfordert nur geringfügige konstruktive Änderungen an
herkömmlichen Konstruktionen. Insbesondere ist eine nachträgliche Ausstattung von Fahr
zeugen mit einer Klemmschutzeinrichtung in dieser Ausführungsform möglich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich zum Anschlag zur Begren
zung des maximalen Verstellweges der Lenksäule und/oder des Lenkrades eine Rasteinrich
tung vorgesehen. Diese Rasteinrichtung dient einem Zurückhalten des Lenkrades und/oder
der Lenksäule nach einer Verschiebung des Lenkrades und/oder der Lenksäule in Fahrzeug
frontrichtung im Crashfall. Durch eine derartige Verrastung kann das Lenkrad und/oder die
Lenksäule nicht unkontrolliert wieder in Richtung auf eine Person zurückverschoben werden,
wodurch das Verletzungsrisiko für die Fahrzeuginsassen verringert wird.
Bevorzugt ist der Anschlag in die Rasteinrichtung zu integrieren. Dadurch wird eine einfache
Möglichkeit zur Begrenzung der Maximalverstellung des Lenkrades und/oder der Lenksäule
geschaffen, die gleichzeitig die Arretierung des Lenkrades und/oder der Lenksäule in der
verstellten Position ermöglicht. Diese Ausführungsform ist besonders einfach und kosten
günstig ausführbar und erfordert nur wenige Bauteile, so daß auch die Montage einer ent
sprechenden Kombination aus Anschlag und Rasteinrichtung einfach und kostengünstig ge
staltet werden kann.
Der zum Klemmschutz vorgesehene Anschlag oder die Rasteinrichtung oder die Kombinati
on aus Anschlag und Rasteinrichtung kann vorteilhaft mit einer Insassenerkennungseinrich
tung kombiniert werden. Anhand der Ermittlungsergebnisse der Insassenerkennungseinrich
tung lassen sich der Anschlag oder die Raste oder die Kombination aus Anschlag und Ra
steinrichtung verstellen. Dadurch läßt sich erreichen, daß der Anschlag oder die Raste oder
die Kombination aus Anschlag und Raste in eine solche Position verstellt werden, daß die
Position der Lenksäule und/oder des Lenkrades nach einer Verstellung im Crashfall für die
Entfaltung eines in der Lenksäule und/oder im Lenkrad befindlichen Airbags optimal ist. Mit
tels der Ermittlungsergebnisse der Insassenerkennungseinrichtung können der Anschlag
oder die Raste oder die Kombination aus Anschlag und Raste auch so verstellt werden, daß
die nach einer Verstellung des Lenkrades und/oder der Lenksäule im Crashfall verbleibende
Fingerbreite Platz zwischen dem Lenkrad und den angrenzenden Bauteilen, insbesondere
der Armaturentafel, an die anatomischen Gegebenheiten des Fahrzeuginsassen, beispiels
weise seine Handbreite, angepaßt wird.
Alternativ oder zusätzlich zur Begrenzung des maximalen Verstellweges durch den Anschlag
oder die Raste oder eine Kombination aus Anschlag und Raste wird ein aufweitbarer Lenk
radkranz vorgeschlagen, bei dem durch Vergrößerung des Griffbereiches ein Fingergriff be
vorzugt noch vor der Verlagerung des Lenkrades und/oder der Lenksäule gelöst wird. Vor
teilhaft wird dieses Aufweiten des Lenkradkranzes mittels einer Kopplung mit dem Airbag
über an sich bekannte pyrotechnische Mittel durchgeführt. Beispielsweise kann eine Gaslei
tung von einer Airbageinrichtung zum Lenkradkranz geführt werden. Wie bei bekannten
mehrstufigen Airbagauslösungen kann vor einer Verstellung des Lenkrades und/oder der
Lenksäule und/oder einem Aufblasen des Airbags bereits der Lenkradkranz zur Grifföffnung
aufgeblasen werden.
Bei angetriebenen Verstellvorrichtungen kann zusätzlich oder alternativ ein Überlastschutz
im Antrieb, z. B. eine Antriebsstromsicherung oder ein Antriebsstrombegrenzer, als Finger
klemmschutz enthalten sein.
Die Fingerklemmschutzeinrichtung kann vorteilhaft in Abhängigkeit von einer Grifferkennung
aktiviert werden. Mittels der Grifferkennung wird erkannt, ob das Lenkrad mit den Fingern
umgriffen ist. Die Grifferkennung ist bevorzugt pneumatisch, induktiv und/oder mittels Wär
mesensoren ausführbar. Beispielsweise kann hier ein Anschlag abhängig von einer Griffer
kennung so aktiviert werden, daß als Fingerklemmschutz eine Fingerlücke zwischen dem
Lenkrad und angrenzenden Bauteilen, beispielsweise der Armaturentafel verbleibt. Wird da
gegen kein Griff am Lenkrad erkannt, bzw. sind alle Finger vom Lenkrad bereits vor Errei
chen einer kritischen Einklemmposition gelöst, kann das Lenkrad im Crashfall weiter in den
Bereich der Instrumententafel eingefahren werden.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen
in schematischer Darstellung
Fig. 1 Lenksäule als Bestandteil einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung mit zusätzli
chen Elementen zum Insassenschutz,
Fig. 2 einen Bausatz, aus dem eine Lenksäule der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung
erzeugbar ist,
Fig. 3 eine zweite Erfindungsvariante,
Fig. 4 eine dritte Erfindungsvariante,
Fig. 5 in einer Seitenansicht ein Lenkrad als Bestandteil der erfindungsgemäßen Lenk
vorrichtung,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung für das Lenkrad in Fig. 5,
Fig. 7 eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung mit einer als Mantelrohr ausgeführten
Lenksäulenaufnahme mit schräger Stirnfläche,
Fig. 8 eine Befestigung einer in einem Ringlager gelagerten Lenksäule an einem Quer
träger eines Kraftfahrzeuges,
Fig. 9 eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung mit einer in einem Ringlager gelagerten
Lenksäule,
Fig. 10 eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung mit einer konventionellen Lenkradver
stelleinrichtung zur Verstellung des Lenkrades in eine für einen Fahrzeugin
sassen optimale Gebrauchsposition in einer ersten Variante,
Fig. 11 eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung mit einer konventionellen Lenkradver
stelleinrichtung zur Verstellung des Lenkrades in eine für einen Fahrzeugin
sassen optimale Gebrauchsposition in einer zweiten Variante,
Fig. 12 eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung in einer weiteren Variante,
Fig. 13 eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung mit einer angetriebenen Verschiebevor
richtung zur Verschiebung der Lenksäule und des Lenkrades im Crashfall in
Fahrzeugfrontrichtung.
In den Fig. 1-11 und in den Fig. 12-13 weisen gleiche Bauteile die gleiche Bezifferung
auf.
Man erkennt in Fig. 1 eine insgesamt mit 1 bezeichnete Lenksäule mit einem ersten An
schlußprofil 2, auf dem ein Lenkrad 3 vorzugsweise mit einer Schnapparretierung angeordnet
ist, und mit einem zweiten Anschlußprofil 4, das im Querschnitt eckig ausgeführt ist und ein
entsprechend ausgebildetes Kupplungsstück 5 eines Lenksäulenunterteils 6 aufnimmt. Das
in das Anschlußprofil 4 eingeschobene Lenksäulenunterteil 6 ist hier zweiteilig ausgeführt
und weist einen ersten Stauchbereich 7 auf, der bei einem Frontalaufprall Beiträge zur Ver
kürzung der gesamten Lenksäule 1 leistet, wenn über eine Gelenkstange 8 und ein karda
nisch ausgeführtes Gelenk 9 aufgrund von Verformungen im Vorderwagen hohe axiale Be
lastungen erzeugt werden. Weitere Stauchbereiche 10 und 11 werden realisiert durch De
formationsglieder 12 und 13, die hier faltenbalg- oder wellrohrartig ausgebildet sind. Die Fe
stigkeit dieser Deformationsglieder 12, 13 ist so ausgelegt, daß im normalen Lenkbetrieb
keine Verformungen durch Torsion oder Druckkraft auftreten können. Der mäanderförmige
Verlauf des Wandungsquerschnittes gibt aber bei extremen Belastungen, wie sie während
eines Fahrzeugunfalls auftreten, die Möglichkeit, die Lenksäule 1 nicht nur als ganzes zu
verkürzen, sondern auch deren Neigung relativ zum hier nicht weiter dargestellten Fahrzeu
ginsassen zu verändern. Je nach den spezifischen Gegebenheiten in einem Fahrzeug kann
auf diese Weise dafür gesorgt werden, daß das Lenkrad 3 sich stets in einer Position befin
det, die eine ordnungsgemäße Entfaltung eines hier in der Lenksäule 1 untergebrachten
Gaskissens 14 gewährleistet. Die Faltung des Gaskissens 14 ist hier nur symbolisch ange
deutet. Bevorzugt wird eine Stülpfaltung, bei der zunächst eine oberste Lage mit dem Gass
trom aus Gasgeneratoren 15, 16 angeblasen wird und anschließend alle weiteren Faltlagen
herausgezogen werden. Alternativ können aber auch andere Faltungstypen (sogenannte
Raff-Faltung, Leporello-Faltung etc.) eingesetzt werden. Das Gaskissen 14 ist hier durch
wenigstens einen der beiden Gasgeneratoren 15, 16 aufblasbar, die sich in einem Lenksäu
lenzwischenabschnitt 17 befinden. Jeder der Gasgeneratoren 15, 16 ist mit Ringanzündern
18, 19 ausgestattet, die über Auslöser nach Art von Schlagbolzeneinrichtungen 20, 21 (durch
Kleintreibladung antreibbarer Schlagkörper, vorzugsweise bolzenartig ausgeführt) auf Veran
lassung einer Steuereinrichtung 22 aktivierbar sind. Die Schlagbolzeneinrichtungen 20, 21
sind auf einer Lenksäulenaufnahme 23 befestigt, in der über Drehlager 24, 25 die Lenksäule
1 drehbar gelagert ist. Außerdem ist die Lenksäule 1 über einen Kraftbegrenzer 26 am sym
bolisch dargestellten Fahrzeugaufbau 27 abstützbar.
Die Kraft-Weg-Kennung des Kraftbegrenzers 26 ist in der dargestellten Ausführungsform
über ein Drosselventil 28 beeinflußbar, das ebenfalls von der Steuereinheit 22 beaufschlag
bar ist. Die Lenksäule 1 ist somit Bestandteil einer Insassenschutzeinrichtung, bei der über
die von der Lenksäule 1 allein geleisteten Sicherheitsbeiträge hinaus weitere Maßnahmen
zur Herabsetzung des Verletzungsrisikos für den Fahrzeuginsassen vorgesehen sind. Für
die Beeinflussung der Kraft-Weg-Kennung des Kraftbegrenzers 26 können unterschiedliche
Parameter einzeln oder in Kombination berücksichtigt werden. Ein mit 29 bezeichnetes Sen
sorsymbol repräsentiert ein Sensorsystem, mit dem beispielsweise folgende Parameter er
faßbar sind: Insassengewicht, Position eines hier nicht weiter dargestellten Fahrersitzes,
Rückenlehnenneigung des Fahrersitzes, Zeitverhalten bei einer unfallbedingten Fahrzeug
verzögerung, unfallbedingte Verformung des Fahrzeugaufbaus in Abhängigkeit vom Kolli
sionsort und/oder der Aufprallintensität, Anzahl von Aufprallbeschlagungen am Fahrzeug,
Befüllungsverhalten des Gaskissens 14.
Von besonderer Bedeutung ist bei dem der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel die
Faltung des Gaskissens 14 in der Weise, daß einige Falten gezielt in das Wellenprofil des
Deformationsgliedes 12 hineinverlegt werden. Das über Diffusoren 30, 31 aus den Gasgene
ratoren 15 und/oder 16 ausströmende Gas erzeugt in dem Gaskissen 14 zunächst einen auf
eine Abdeckkappe 32 einwirkenden Öffnungsdruck. Die in das Wellenprofil hineingelegten
Falten dämpfen die Ausbreitung des Gaskissens 14 definiert, um so den Fahrzeuginsassen
nicht unnötig hart anzuschießen. Außerdem wird auf diese Weise sichergestellt, daß das
Gaskissengewebe keiner überhöhten Druckbeanspruchung von innen ausgesetzt wird.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist das Deformationsglied 12 gleichzeitig auch
Gaskissenaufnahmebehälter. Ein vor dem Wellenprofil des Deformationsgliedes 14 ange
ordneter Befestigungsring 33 sorgt dafür, daß auch bei voller Druckbeaufschlagung des
Gaskissens 14 dieses sich nicht von der Lenksäule 1 lösen kann.
Der Gasgenerator 15 ist hier torusartig ausgebildet, damit auch aus dem Diffusor 30 aus
strömendes Gas in das Gaskissen 14 gelangen kann. Alternativ zu dem der Zeichnung dar
gestellten Ausführungsform kann allerdings der Diffusor 30 auch dem Stauchbereich 7 zu
gewandt sein, um dann über Austrittsöffnungen (hier nicht dargestellt) in dem Deforma
tionsglied 13 beispielsweise einen Fußraum- oder Knieairbag befüllen zu können.
Die Aktivierung der Gasgeneratoren muß nicht zwangsläufig über eine mechanische Beauf
schlagung von Ringanzündern erfolgen, sondern kann beispielsweise auch durch elektro
magnetische Übertragung von Zündenergie erfolgen. Vorstellbar ist beispielsweise ein an der
Lenksäulenaufnahme 23 befestigtes Spulensystem, das mit einem der jeweiligen Treib
ladung des Gasgenerators 15, 16 zugeordneten Zündspulensystem zusammenwirkt. Die hier
beschriebene Einbringung der Zündung aus der drehfesten Lenksäulenaufnahme 23 heraus
ermöglicht den Verzicht auf die bislang üblichen Wickelfedern. Die Montage der in Fig. 1
gezeigten Lenksäulenanordnung wird damit erleichtert, weil lediglich in Einbaulage festste
hende Bauteile miteinander zu verkabeln sind.
Das hier vorgeschlagene Konzept ist aber auch noch aus anderen Gründen fertigungs
technisch interessant. So ist beispielsweise ein Vormontagesatz vorstellbar, bei dem die als
Rohrkörper ausgeführte Lenksäule 1 Aufnahmebehälter für das Gaskissen 14 und die Gas
generatoren 15, 16 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Rohrkörper ein durch
Innenhochdruckumformung hergestelltes Bauelement, an dem alle für die erfindungsgemäße
Funktion der Lenksäule 1 wichtigen Bauteilabschnitte direkt materialeinheitlich angeformt
sind. Dies gilt insbesondere für die dem Lenksäulenunterteil 6 und dem Lenkrad 3 zugeord
neten Adapterabschnitte, aber auch für die Gestalt der Deformationsglieder 12 an sich. Da
mit der Innenhochdruckumformung Geometrien in weiten Grenzen variierbar sind, kann
durch gezielte Wandstärkenwahl und Festlegung von Querschnitten ein Verformungs
verhalten eingestellt werden, das verschiedenen Unfallsituationen möglichst gut gerecht wird.
Durch Wandstärken- und/oder Geometrievariationen können für die Deformationsglieder 12
und 13 auch unterschiedliche Kraft-Weg-Kennungen gewählt werden, beispielsweise durch
Wahl unterschiedlicher Durchmesser. Bevorzugt wird eine gegenüber dem zweiten Deforma
tionsglied 13 weichere Kennung des oberen Deformationsgliedes 12, um nach voll entfalte
tem Gaskissen 14 den darauf aufprallenden Kopf des Fahrzeuginsassen zunächst kraftbe
grenzt abzustützen, bevor die aus dem Vorderwagenbereich resultierende Deformationskraft
auf das Deformationsglied 13 einwirkt.
Alternativ zur Innenhochdruckumformung kann auch die Herstellung der Lenksäule 1 durch
Rollen in Betracht gezogen werden. Vorzugsweise zu verwenden ist beispielsweise ein in
Fig. 2 dargestelltes Halbzeug 1', das aus Rohrabschnitten 12', 13' und 17' zusammenge
setzt ist, die unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Die unterschiedlichen Wandstärken
können das Ergebnis eines Umformprozesses an einem rohrstangenförmigen Halbzeug sein
oder aus der Verwendung von Rohrabschnitten herrühren, die im Ausgangszustand unter
schiedliche Wandstärken aufweisen und dann beispielsweise durch Reibschweißung oder
andere Fügetechniken zusammengesetzt worden sind.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind beispielsweise der Lenk
säulenzwischenabschnitt 17 und die Gasgeneratoren 15, 16 samt Diffusoren 30, 31 vorab zu
einer Baugruppe zusammengesetzt worden. An diese Baugruppe werden dann entweder
bereits vorverformte Deformationsglieder 12, 13 angesetzt oder Halbzeuge befestigt, die
nach der Befestigung am Gehäuseabschnitt 17 noch einem Umformprozeß unterzogen wer
den. Alternativ wird auch die Integration wenigstens eines Gasgenerators samt Diffusor in
einem innen glattwandig ausgeführten Halbzeug vorgeschlagen. Die axiale Fixierung dieser
Gasgeneratoren erfolgt dann durch Einrollen der freien Enden. Ein für die Erzeugung der
Deformationsgliedkontur notwendiger Rollvorgang kann also gleichzeitig zur Befestigung des
Gasgenerators genutzt werden. Die einzelnen Bausätze oder einzelne Elemente der Bausät
ze können auch aus unterschiedlichen Werkstoffen zusammengesetzt sein.
Abweichend von dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann aber beispielsweise
auch wenigstens eines der Deformationsglieder 12, 13 mit einem Diffusor zu einem Integral
teil zusammengefaßt werden, das dann mit dem die Gasgeneratoren 15, 16 bereithaltenden
Lenksäulenzwischenabschnitt 17 bevorzugt mittels einer thermischen Fügetechnik ver
bunden ist. Gehäuseelemente 34, 35 für die Ringanzünder 18, 19 können als nachträglich
befestigbare Aufsatzteile oder ebenfalls als Integralteile ausgeführt sein.
Die Gehäuse der Gasgeneratoren 15, 16 müssen nicht zwangsläufig als Einsatzstücke für
Rohre ausgeführt sein. Vorstellbar ist auch die Verwendung des Lenksäulenzwischenab
schnittes 17 direkt als Gehäuseteil.
Von besonderer Bedeutung ist bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine in
einer Lenkradnabe 3.3 eingelassene und formstabil ausgeführte Abdeckkappe 32', wobei das
Lenkrad 3' beispielsweise in Analogie zu der in der WO 97/01460 beschriebenen Air
bageinrichtung auf die Lenksäule 1'' aufsetzbar ist. Die hier beschriebene Gestaltung des
Lenkrades 3' ist aber auch an konventionell ausgeführten Lenksäulen realisierbar. Abwei
chend von den bislang üblichen Abdeckungsprinzipien ist hier die Abdeckung 32' nicht an der
Oberfläche der Lenkradnabe 3.3 angelenkt, sondern nach innen verlegt worden. Ein Anlenk
punkt 36 ist nabeneinwärts beispielsweise in einem Bodenbereich eines Gasgenera
torgehäuses innerhalb einer Führung 15' befestigt. Das sich entfaltende Gaskissen 14 kann
dann die Abdeckung 32' nur soweit in Öffnungsstellung bewegen, daß es nicht aus der Kon
tur des Lenkrads 3' heraustritt. Ein ggf. sehr dicht vor dem Lenkrad befindlicher Fahrer kann
durch die Öffnungsbewegung der Kappe nicht verletzt werden. Dieser Öffnungszustand ist in
Fig. 3 mit Strichlinien dargestellt.
Im vorliegenden Fall kann sich der Befestigungspunkt 36 in einem Gasgeneratortopf 37, der
gleichzeitig als mit der Lenksäule 1'' korrespondierendes Anschlußteil ausgeführt ist, um eine
vorgegebene Wegstrecke Δs nach vorn bewegen. Es wird hier ausdrücklich darauf hin
gewiesen, daß es sich bei der Fig. 3 nur um eine schematische Prinzipdarstellung handelt.
Die Anlenkung der Abdeckung 32' sowie auch deren konkrete Ausgestaltung kann breit vari
iert werden. So muß beispielsweise der Befestigungspunkt 36 nicht zwangsläufig in die
Lenksäule 1'' hineinverlegt sein. Bei einer entsprechend gestalteten Lenkradnabe kann die
Befestigung der Abdeckung 32' auch unabhängig vom Gasgenerator an der Lenkradnabe
selbst erfolgen. Die Abdeckung 32' selbst oder die besondere Art und Weise ihrer Anlenkung
an der Lenkradnabe oder an der Lenksäule 1'' kann ebenfalls energieabsorbierend ausgelegt
sein, um so eine kontrollierte Entfaltung des Gaskissens 14 zu ermöglichen.
Ein symbolisch angedeutetes Zündschloß 38 mit einem Steuernocken 39 zeigt, daß eine
erfindungsgemäß ausgeführte Lenksäule 1'' auch mit einem Lenkradschloß ausgerüstet wer
den kann. Zu diesem Zweck ist beispielsweise ein von einer Zugfeder 40 in Offenstellung
bewegbarer und als Klemmkörper 41 ausgeführter Verriegelungskörper über den Steuer
nocken 39 in eine Rastausnehmung 42 bewegbar, die hier durch Innenhochdruckumformung
direkt in die Lenksäule 1' eingebracht worden ist. Als Rastausnehmung können aber auch
einfache Bohrungen bzw. Lochungen vorgesehen werden. Alternativ zu dem in Fig. 3 dar
gestellten Zündschloßprinzip können auch Verriegelungselemente im Bereich des Lenk
säulenunterteils 6 (siehe Fig. 1) vorgesehen werden, die dann beispielsweise durch elek
trisch betätigbare Aktuatoren in Schließ- bzw. Offenstellung bewegbar sind.
Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel betrifft eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung
kombiniert mit einer Insassenschutzeinrichtung, deren wesentlicher Bestandteil eine Betäti
gungseinrichtung ist, durch die ein elektrischer Verbraucher - beispielsweise eine Hupe 43 - schalt
bar ist. Als Bewegungsgeber fungiert eine auf Druckfedern 44 abgestellte Druckplatte
45, die hier über eine dünne Stange 46, welche mit einem bei unfallbedingter Überlast ein
knickenden oder abscherenden Schwächungsbereich 46a versehen ist, die Verschiebung
eines ringförmigen Permanentmagneten 47 ermöglicht. Die gemäß Doppelpfeil 48 durchführ
bare Positionsverschiebung des Magneten 47 wird durch eine Ringspule 49 sensiert, die der
Lenksäulenaufnahme 23 zugeordnet ist. Ein auf diese Weise erzeugtes Stellsignal wird dann
in der Steuereinheit 22 verarbeitet und zur Betätigung der Hupe 43 genutzt. Zur berührungs
losen Signalübertragung können abweichend von dem in Fig. 4 dargestellten Prinzip auch
Anordnungen auf kapazitiver oder optischer Basis in Betracht gezogen werden. Zur Gewin
nung des Stellsignals wäre beispielsweise ein von der Druckplatte 45 bewegbares Dielektri
kum zwischen Kondensatorplatten zu befördern, die der Lenksäulenaufnahme 23 zugeordnet
sind. Als Bewegungsgeber können auch sogenannte Hupenfolien verwendet werden.
Das Lenkrad 3'' weist im Bereich der Nabe 3.3 eine Flanschfläche 50 mit Rastausneh
mungen 51, 52 auf, in die zur Lenkmomentenübertragung am Anschlußstück 2 angeformte
Rastzapfen 53, 54 eingreifen. Die Verbindung zwischen der Flanschfläche 50 und dem An
schlußprofil erfolgt hier über eine nicht weiter dargestellte Klebung oder Verschraubung.
Wichtig in diesem Zusammenhang ist eine Ausführung der Kopplung aus Nabe 3.3 und
Lenksäule 1'' als Baukastensystem. Ein stets einheitlich ausgebildeter Nabenkörper mit ein
heitlichen Airbageinbauten sowie einheitlichen Anschlußmaßen und Anschlußgeometrien
kann kunden- bzw. fahrzeugspezifisch sehr unterschiedlich eingeschäumt sein. Mit gleicher
Technik können so höchst variabel verschiedene optische Anmutungen für das als Schnitt
stelle Mensch-Fahrzeug wichtige Lenkrad 3'' erzeugt werden.
Als Alternative zu der in Fig. 3 gezeigten Abdeckung 32' wird eine in den Fig. 5 und 6
ersichtliche Integralkappe 55 vorgeschlagen, die mittels einer Sollreißnaht 56 aus einer Na
benverkleidung 57 herauslösbar ist, und zwar ähnlich wie bei Instrumententafeln (s. hierzu
beispielsweise DE-A-43 06 149, US-A-5,072,967 oder US-A-5,350,191). Für diese Erfindung
von wesentlicher Bedeutung ist die Anlenkung um eine der Flanschfläche 50 zugewandte
Lageranordnung 58 (z. B. Drehgelenk, Filmscharnier oder dergleichen). Diese nabeneinwärts
gerichtete Anlenkung stellt sicher, daß während der Öffnungsbewegung die Integralkappe 55
nicht in Richtung Fahrzeuginsassen nach vorn aus dem Lenkradkranz heraustritt. Insbeson
dere nah dem Lenkrad sitzende Insassen - also beispielsweise Personen geringer Körper
größe - werden somit nicht durch die Öffnungsbewegung der Gaskissenabdeckung einer
erhöhten Gefährdung ausgesetzt. Die Integralkappe kann auch mehrteilig ausgeführt sein, so
daß beispielsweise zwei nabeneinwärts angelenkte Klappenteile gemeinsam eine Öffnung
freigeben. Die in den Fig. 3, 5 und 6 gezeigten Konzepte sind insbesondere auch im Zu
sammenhang mit der Unterbringung von Airbagkomponenten innerhalb der Lenksäule 1 in
teressant, weil durch die Verlagerung dieser Komponenten nach innen das von der Nabe
aufzunehmende Volumen kleiner wird. Damit können die Naben selbst und folglich auch Ab
deckungen für das Gaskissen 14 kleiner ausgeführt werden. Auch durch diese Maßnahme
wird die Verletzungsgefährdung, die von der öffnenden Abdeckung ausgeht, reduziert.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lenksäulenaufnahme 59 als
Mantelrohr ausgeführt mit einer schrägen Stirnfläche 60 als Anschlagelement. Bei Einwärts
bewegung der Lenksäule 1 und/oder Stauchung des Deformationsgliedes 12 geht die obere
Speiche 61 an der Stirnfläche 60 des Lenkrades 3 auf Block. Das Lenkrad 3 schwenkt dann
um die vorstehende Kante 62 gemäß Pfeil 63. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß
eine eventuelle Aufstellbewegung der Lenksäule 3 aus Vorderwagendeformationen zumin
dest kompensiert werden kann. Die Airbag-Entfaltung ist so besser gegen den Insassen ge
richtet.
In dem in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lenksäule 1 in einem
Ringlager 64 drehbar gelagert. Das Ringlager 64 ist einerseits an einem Querträger 65 (z. B.
ein Zentralrohr oder Montageträger, erstreckt sich zwischen A-Säulen eines Fahrzeugs) mit
tels eines Halteteiles 66 befestigt. Letzteres ermöglicht durch geschickte Auswahl der Blech
dicke und/oder Anbindung bei Überschreitung einer Grenzbelastung ein gezieltes Kippen des
Lenkrades 3 gemäß Pfeil 67. Auch durch diese Maßnahme ist die Airbag-Entfaltung besser
gegen den Brustbereich des Insassen gerichtet.
In dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine Längsverstellung 68 und eine
Höhenverstellung 69 für eine Lenksäule 1 symbolisch dargestellt. Beide sind am Fahrzeug
aufbau 27 oder Querträger 65 befestigt. Vorzugsweise ist eine kombinierte Längs- und Hö
henverstellung konventionell ausgeführt, beispielsweise mit einem Klemmhebel 70 zur Arre
tierung bzw. zum Lösen durch Verschwenkung gemäß Pfeil 71. Ein pyrotechnisches Stell
glied 72 wirkt auf dem Klemmhebel 70 und kann bei einem Unfall diesen in Lösestellung be
wegen. Die Lenksäule 1 geht dann schwerkraftbedingt und/oder unter Einwirkung der Beauf
schlagung des Fahrzeuginsassen im Bereich der Anschläge 73, 74 auf Block.
In dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Lenkrad 3 in konventioneller
Weise zwischen den Positionen a und b längs verstellbar. Die Position b wird durch einen
ersten Endanschlag 73' vorgegeben, der durch Hand kraft vom Insassen nicht überwindbar
ist. Über eine Stelleinrichtung 76, die direkt auf die Lenksäule 1 wirkt, kann eine Verstellung
des Lenkrades 3 in Position c vorgenommen werden, wenn beispielsweise der Fahrzeugin
sasse sich im Vorfeld der Airbag-Entfaltung zu nah vor dem Lenkrad 3 befindet. Eine derarti
ge Insassenposition kann mit einer hier nicht dargestellten Insassenerkennungseinrichtung
sensiert werden. Durch Beseitigung des ersten Endanschlages 73' oder durch dessen Über
drückung mittels der Stelleinrichtung 76 wird das Lenkrad 3 so nah an eine Instrumententafel
75 herangezogen, daß einerseits eine ausreichende Entfernung vom Fahrzeuginsassen vor
genommen werden kann und andererseits die das Lenkrad 3 ggf. noch umgreifenden Finger
nicht gequetscht werden. Die Endanschläge 73' und 73'' können durch Modifikation konven
tioneller Längsverstelleinrichtungen dargestellt werden.
In Fig. 12 ist eine weitere Alternative zur Ausführung der erfindungsgemäßen Lenkvorrich
tung dargestellt. Diese Lenkvorrichtung 1 umfaßt eine auf an sich bekannte Weise längsver
stellbar ausgeführte Lenksäule 2 mit einem Lenkrad 13 mit einer Airbaganordnung. Am obe
ren Ende der Lenksäule 2 ist ein mit einem Lenkrad 13 verbundener Aufnahmetopf 3 für ei
nen Airbag 14 vorgesehen, der hier lediglich strichliert in einer im Crashfall aufgeblasenen
Stellung dargestellt ist. Die Lenksäule 2 ist in einer Lenksäulenaufnahme 2a drehbar gela
gert.
Auf der dem Aufnahmetopf 3 gegenüberliegenden Seite der Lenksäule 2 ist ein Anschluß
profil 4 ausgebildet, das als Deformationsglied mit einem Wellenprofil 5 versehen ist. Dieses
Anschlußprofil 4 ist einem hier nicht dargestellten Lenkgetriebe zugeordnet.
Die Lenkvorrichtung 1 umfaßt ferner als Teil einer Verstellvorrichtung 6 einen Klemmhebel 8
als Arretiereinrichtung, mit dem das Lenkrad 13 im Fahrzeugbetrieb in einer bestimmten, für
den Fahrer optimalen Betriebsposition 7 festlegbar ist. Zum Lösen dieser Feststellung wird
der Klemmhebel 8 im Crashfall über ein an sich bekanntes pyrotechnisches Stellglied 9 und
eine Seilzuganordnung 10 aus der Betriebsposition 7 in die in der Fig. 1 strichliert einge
zeichnete Löseposition 11 verschwenkt. Dadurch kann das Lenkrad 13 im Crashfall mittels
des durch den Airbagausstoß ausgeübten Rückstoßes als Rückstellkraft gezielt nach vorne
geschoben werden, wodurch die Aggressivität des Airbags 14 herabsetzbar ist und gleich
zeitig das Lenkrad 13 aus einem potentiellen Kopfaufschlagbereich zumindest teilweise ent
fernt wird. Das Lösen des Klemmhebels 8 und damit die Aktivierung des pyrotechnischen
Stellglieds 9 findet hier zweckmäßigerweise bereits vor der Airbagaktivierung statt, um die
volle Airbagrückstoßkraft ausnutzen zu können.
Alternativ zur Klemmverbindung durch den Klemmhebel 8 kann auch eine Rastverbindung
vorgesehen sein, deren Verrastung im Crashfall gelöst wird.
Wie dies aus der Fig. 12 weiter ersichtlich ist, kann in einer weiteren Ausgestaltung zur Ver
stellung des Lenkrades 13 entweder alleine oder auch zusätzlich zum Klemmhebel 8 ein ak
tivierbares Verstellmittel 15 vorgesehen sein, welches das Lenkrad 13 ebenfalls aus dessen
Betriebsposition 7 nach vorne, weg vom Fahrer bewegt. Dieses Verstellmittel 15 wird durch
ein in der Fig. 1 lediglich strichliert eingezeichnetes pyrotechnisches Stellglied 17 betätigt
das über eine ebenfalls strichliert eingezeichnete Seilverbindung 18 mit einem Fortsatz 19
der Lenksäulenaufnahme 2a verbunden ist. Zweckmäßig ist die Aktivierung des pyrotech
nischen Stellglieds 17 und des Airbags 14 hier zeitlich so eingestellt und abgestimmt, daß im
Crashfall zuerst das Lenkrad 13 mit Airbag 14 nach vorne verschoben wird und erst dann der
Airbag 14 ausgelöst wird.
Sowohl der Klemmhebel 8 als auch das Verstellmittel 15 können alternativ zur pyrotech
nischen Betätigung auch elektromotorisch, insbesondere elektromagnetisch, und/oder
pneumatisch betätigt werden. Diese Betätigung kann auch unmittelbar mechanisch durch
eine Zwangsführung über eine Fahrzeugdeformation erfolgen, indem z. B. ein Seilzug mit
Umlenkungen an der Karosserie angeordnet ist.
Zur Betätigung der pyrotechnischen Stellglieder 9, 17 kann auch eine erste Stufe eines an
sich bekannten mehrstufig aufblasbaren Airbags verwendet werden.
Um die Bewegung des Lenkrades 13 im Crashfall zu begrenzen und insbesondere zu ver
meiden, daß Körperteile von Fahrzeuginsassen, insbesondere die das Lenkrad 13 umgrei
fenden Finger, zwischen dem Lenkrad 13 und der angrenzenden Schalttafel 32 eingeklemmt
werden, ist ein Anschlag 27 vorgesehen. Um im weiteren Crashverlauf eine Rückbewegung
des Lenkrads 13 in Richtung auf den Fahrer zu vermeiden, ist ferner eine Rasteinrichtung 28
vorgesehen. Diese schematisch dargestellte Rasteinrichtung 28 besteht aus einem ersten
Rastteil 29 und einem relativ dazu verschiebbaren, federbelasteten zweiten Rastteil 30, das
in der strichliert eingezeichneten Rastposition nach einer erfolgten Verschiebung des Lenk
rads 13 vom Fahrer weg zwischen dem Anschlag 27 und dem Rastteil 29 verrastet ist, wo
durch eine Rückbewegung des Lenkrads 13 verhindert ist.
Um zu vermeiden, daß bei einer nach vorne gerichteten Verlagerung des Lenkrads 13 die
das Lenkrad 13 umgreifenden Finger durch Einklemmen zwischen dem Lenkrad 13 und ei
ner angrenzenden Schalttafel 32 gefährdet sind, ist der Anschlag 27 und damit der maximale
Verstellweg so ausgebildet, daß wenigstens eine Fingerlücke 33 als Einklemmschutz zwi
schen dem Lenkrad 13 und der Schalttafel 32 verbleibt. In einer weiteren Ausgestaltung kann
die Einheit aus Anschlag 27 und Rastteil 29 der Rasteinrichtung 28 über einen Motor 24 in
Abhängigkeit einer Insassenerkennungsvorrichtung 22 voreinstellbar ausgeführt sein.
Alternativ oder zusätzlich kann als Fingereinklemmschutz und Schutz gegen
Arm-/Schulterverletzungen bei einem Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad 13 im Crashfall
ein aufblasbarer Lenkradkranz 34 vorgesehen sein, bei dem durch Vergrößerung des Griff
bereichs, wie dies in der Fig. 12 strichliert dargestellt ist, ein Fingergriff bevorzugt noch vor
der Verlagerung des Lenkrads 13 gelöst wird. Dieser aufblasbare Lenkradkranz 34 ist ähn
lich einer Airbaganordnung ausgebildet und z. B. in der Ummantelung des Lenkrads 13 ein
gelegt, die dann im Falle einer Aktivierung des Lenkradkranzes 34 aufreißt. Das Aufblasen
des Lenkradkranzes 34 kann entweder separat oder in Anbindung an eine erste Stufe einer
mehrstufigen Airbaganordnung erfolgen.
Eine derartige Fingerklemmschutzeinrichtung kann auch in Abhängigkeit einer Grifferken
nung aktiviert werden, die allerdings hier nicht dargestellt ist. Beispielsweise kann hier pneu
matisch, induktiv und/oder mittels Wärmesensoren ein Anschlag abhängig von einer Griffer
kennung beispielsweise elektromechanisch so verstellt werden, daß als Fingerklemmschutz
die Fingerlücke 33 zwischen dem Lenkrad 13 und angrenzenden Bauteilen, z. B. der Schaltta
fel 32 verbleibt. Wird kein Griff am Lenkrad 13 erkannt bzw. sind alle Finger vom Lenkrad 13
bereits vor Erreichen einer kritischen Einklemmposition gelöst, kann der Anschlag so verstellt
werden, daß das Lenkrad weiter in den Bereich der Instrumententafel eingefahren werden.
Ferner kann zur gesteuerten Verstellung des Lenkrads 13 für sich alleine oder aber auch in
Kombination mit anderen Verstellmitteln und -vorrichtungen die Insassenerkennungsvorrich
tung 22 verwendet werden. Diese bewirkt, daß das Lenkrad 13 bzw. die angeschlossene
Lenksäule 2 in Abhängigkeit von durch die Insassenerkennungsvorrichtung 22 ermittelten
Daten, wie z. B. individueller Größe, Gewicht, aktueller Sitzposition einer Person bereits vor
einer Airbagauslösung in eine angepaßte, günstige Airbagposition verschoben werden kön
nen. Eine solche Verstellung kann zwangsweise bereits beim üblichen Betrieb des Fahr
zeugs erfolgen, indem z. B. individuell von Hand einstellbare Längspositionen des Lenkrads
13 mit ungünstigen Airbagpositionen zwangsweise ausgeschlossen werden. Andererseits
kann eine solche angepaßte, günstige Airbagposition durch eine schnelle Verstellung un
mittelbar in einem Crashfall aus der Betriebsposition 7 des Lenkrads 13 heraus vorgenom
men werden. Diese Maßnahmen stellen somit eine besondere Schutzfunktion für sog. "Out of
Position"-Stellungen dar, bei denen von einer betroffenen Person unübliche Sitzpositionen
und Stellungen gegenüber dem Airbag 14 eingenommen sind, wie dies insbesondere bei
kleinwüchsigen Personen der Fall sein kann.
Mit der an sich bekannten Insassenerkennungsvorrichtung 22 ist eine Insassenerkennung
über hier nicht dargestellte Sitzbelegungsschalter und/oder Sitzlängspositionseinstellung
durch Wegaufnehmer und/oder Endschalter und/oder Infrarotabtastungen und/oder induktive
Abtasteinrichtung durchführbar.
In der in der Fig. 13 dargestellten Ausführungsform umfaßt eine Lenkvorrichtung 40, die im
wesentlichen den gleichen Grundaufbau aufweist wie die Lenkvorrichtung in Fig. 12, eine
Verstellvorrichtung 43 mit einem Elektromotor 41 und einem damit antreibbaren Zahnrade
lement 42, das mit einem zugeordneten Profil an der Lenksäulenaufnahme 2b kämmt. Im
Crashfall erhält der Elektromotor 41 von einer Insassenerkennungsvorrichtung 45 über eine
Leitung 44 ein Signal und bewegt dann über das Zahnradelement 42 das Lenkrad 13 vom
Fahrer weg. Auch hier kann für eine günstige Airbagpositionierung die Verstellung auch be
reits im Nicht-Crashfall erfolgen. Für den Antrieb des Zahnradelementes 42 wird hier ein
selbsthemmendes Getriebe, beispielsweise nach Art eines Schneckentriebs vorgeschlagen,
um die an der Lenksäule 2 wirkenden Kräfte am Fahrzeugaufbau abstützen können.
Die hier vorgestellten Lenksäulen, Insassenschutzeinrichtungen, Lenkungsanordnungen und
Lenksäulen sind nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen beschränkt,
sondern in unterschiedlicher Weise miteinander kombinierbar. Dabei ist zu berücksichtigen,
daß einzelne Elemente der hier vorgestellten Erfindungsvarianten auch in Kombination mit
konventionellen Lenkungen oder deren Komponenten bereits signifikante Beiträge zur Mini
mierung des Verletzungsrisikos liefern können.
Claims (13)
1. Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer im Crashfall in Fahrzeugfrontrichtung ver
schiebbaren Lenksäule und/oder einem im Crashfall in Fahrzeugfrontrichtung ver
schiebbaren Lenkrad,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verschiebevorrichtung eine Arretiereinrichtung umfaßt, mit der das Lenkrad
und/oder die Lenksäule im Fahrzeugbetrieb in einer bestimmten Verstellposition festge
legt ist und die Arretiereinrichtung im Crashfall aktivierbare Entriegelungsmittel zum Lö
sen der Arretierung aufweist.
2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Entriegelungsmittel motorisch, bevorzugt pyrotechnisch und/oder elektrotechnisch
und/oder pneumatisch betätigbar sind.
3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Lenkvorrichtung einen Airbag und eine Auslösevorrichtung zur Auslösung eines
Airbags im Crashfall aufweist.
4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Airbag im Lenkrad, insbesondere im Bereich der Lenkradnabe, und/oder in der
Lenksäule untergebracht ist.
5. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Betätigung der Entriegelungsmittel über die Auslösevorrichtung des Airbags er
folgt.
6. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Entriegelungsmittel unmittelbar mechanisch über eine Fahrzeugdeformation
und/oder durch eine auf das Lenkrad aufprallende Person betätigbar sind.
7. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Entriegelungsmittel im Crashfall durch den Airbagrückstoß betätigbar sind.
8. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verschiebevorrichtung im Crashfall aktivierbare Verschiebemittel umfaßt, mit denen
das Lenkrad und/oder die Lenksäule aus einer Betriebsposition vom Fahrzeuginsassen
weg bewegbar ist.
9. Lenkvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verschiebemittel motorisch, bevorzugt pyrotechnisch und/oder elektromotorisch
und/oder pneumatisch betätigbar sind.
10. Lenkvorrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9 in Kombination mit Anspruch 3, 4
oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Aktivierung der Verschiebemittel über die Auslösevorrichtung des Airbags erfolgt.
11. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, insbesondere in Kombination mit Anspruch
8, 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Airbag erst nach einer Verschiebung der Lenksäule und/oder des Lenkrades in
Fahrzeugfrontrichtung ausgelöst wird.
12. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verschiebemittel unmittelbar über eine Fahrzeugdeformation und/oder einen Air
bagrückstoß und/oder eine auf das Lenkrad aufprallende Person betätigbar ist.
13. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verschiebevorrichtung aus einer konventionellen Lenkrad- und/oder Lenksäulen
verstellung gebildet ist, deren Arretierung im Crashfall automatisch, beispielsweise py
rotechnisch, gelöst wird.
Priority Applications (1)
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