DE19857693A1 - Energieabsorbierende Lenksäule für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft energieabsorbierende Lenksäulen für Kraftfahr­ zeuge.

Eine frühere Entwicklung von energieabsorbierenden Kraftfahrzeuglenk­ säulen von der Anmelderin dieser Erfindung umfaßt ein Konstruktionsge­ häuse, eine lösbare Befestigung oder Anbringung zwischen einer Karosse­ rie des Kraftfahrzeugs und einem vorderen Ende des Konstruktionsgehäu­ ses und eine lösbare Befestigung oder Anbringung zwischen einem hinte­ ren Ende des Konstruktionsgehäuses und der Fahrzeugkarosserie, die das hintere Ende vertikal und in Richtung einer Längsmittellinie der Lenk­ säule festhält. Die hintere Anbringung umfaßt eine Querstange an der Ka­ rosserie des Kraftfahrzeugs, eine Halteplatte an dem Konstruktionsgehäu­ se, die sich über die Querstange hakt, zwei Keilblöcke an dem Konstrukti­ onsgehäuse, die in Richtung der Längsmittellinie des letzteren verschieb­ bar sind, eine Rampe an jedem der Keilblöcke, die der Querstange zuge­ wandt ist, und zwei Federn, welche die Keilblöcke in Richtung der Quer­ stange vorspannen. Die Federn verkeilen die Rampen an den Keilblöcken unter der Querstange, so daß vertikales Spiel und Spiel in Richtung der Längsmittellinie des Konstruktionsgehäuses beseitigt ist.

Diese Erfindung ist eine neue und verbesserte energieabsorbierende Kraftfahrzeuglenksäule, umfassend ein Konstruktionsgehäuse, zwei Keilblöcke, die in Führungskanälen an dem Konstruktionsgehäuse zur ge­ radlinigen Bewegung parallel zu einer Längsmittellinie der Lenksäule ge­ halten sind, eine Halteplatte an dem Konstruktionsgehäuse über den Füh­ rungskanälen, eine Querschulter an jedem Keilblock und Federn zwischen jedem der Keilblöcke und dem Konstruktionsgehäuse. Wenn die Keilblöcke in ihren Führungskanälen zurückgeschoben werden, werden die Federn zusammengedrückt, und resultierende Vektorkraftkomponenten des Drucks der Federn kippen die Keilblöcke nach oben und bringen die Quer­ schultern an den Keilblöcken an der Halteplatte in Anlage, so daß die Keil­ blöcke in zurückgezogenen Stellungen festgehalten sind, wobei die Federn zusammengedrückt sind. Wenn die Keilblöcke derart in ihren zurückgezo­ genen Stellungen festgehalten sind, wird die Halteplatte über eine Quer­ stange an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs gehakt, so daß ein hinteres Ende des Konstruktionsgehäuses vertikal an der Fahrzeugkarosserie ge­ halten ist. Die Querstange gibt die Keilblöcke aus ihren zurückgezogenen Stellungen frei, indem die Keilblöcke nach unten gekippt werden, worauf­ hin der Druck der Federn Rampen an den Keilblöcken unter der Quer­ stange verkeilt, so daß vertikales Spiel und Spiel in Richtung der Längs­ mittellinie der Lenksäule zwischen dem Konstruktionsgehäuse und der Querstange beseitigt ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung be­ schrieben, in dieser ist:

Fig. 1 ein Aufriß einer erfindungsgemäßen, energieabsorbierenden Kraftfahrzeuglenksäule,

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsansicht der erfindungsgemä­ ßen, energieabsorbierenden Kraftfahrzeuglenksäule,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht, im allgemeinen entlang der durch die Linien 3-3 in Fig. 2 angedeuteten Ebene genommen,

Fig. 4 ähnlich Fig. 3, wobei sie Bauteile der erfindungsgemäßen, energieabsorbierenden Kraftfahrzeuglenksäule in unter­ schiedlichen Relativstellungen zeigt, und

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht, im allgemeinen entlang der durch die Linien 5-5 in Fig. 1 angedeuteten Ebene genommen.

Nach den Fig. 1-2 umfaßt eine erfindungsgemäße, energieabsorbierende Kraftfahrzeuglenksäule 10 ein Konstruktionsgehäuse 12 mit zwei vertika­ len Wänden 14A, 14B und einer horizontalen Wand 16. Eine Lenkwelle 18 der Lenksäule ist an dem Konstruktionsgehäuse 12 zur Rotation um eine Längsmittellinie 20 der Lenksäule herum durch ein nicht gezeigtes Lager an einem Kunststofflagerträger 22 an einem vorderen Ende 24 des Kon­ struktionsgehäuses und durch ein nicht gezeigtes anderes Lager an einem vergrößerten und verstärkten hinteren Ende 26 des Konstruktionsgehäu­ ses gehalten.

Ein nicht gezeigtes Kippgehäuse der Lenksäule 10 ist hinter einer Abdec­ kung 28 an der Lenksäule verborgen und durch zwei Ansätze 30 am hin­ teren Ende 26 des Konstruktionsgehäuses 12 für eine Schwenkbewegung nach oben und nach unten gehalten. Ein Lenkrad 32 ist drehbar an dem Kippgehäuse gehalten und durch eine nicht gezeigte Universalkupplung mit der Lenkwelle 18 zur Rotation mit dieser verbunden.

Eine lösbare vordere Befestigung oder Anbringung 34 zwischen dem vor­ deren Ende 24 für das Konstruktionsgehäuse 12 und einer nicht gezeigten Karosserie des Kraftfahrzeugs umfaßt zwei vertikale Aufhänger 36A, 36B an der Karosserie und einen kastenförmigen Träger 38. Der kastenförmige Träger 38 weist zwei vertikale Seiten 40A, 40B außerhalb des Kunststoff­ lagerträgers 22, eine obere horizontale Seite 42 über dem Konstruktions­ gehäuse 12, eine untere horizontale Seite 44 unter dem Konstruktionsge­ häuse und Zwei Querflansche 46A, 46B in der Ebene der oberen horizon­ talen Seite auf. Jeder Querflansch 46A, 46B weist eine Durchbrechung 48 auf, um einen entsprechenden Aufhänger der vertikalen Aufhänger 36A, 36B aufzunehmen und ist durch ein Befestigungselement 50 an dem ent­ sprechenden vertikalen Aufhänger unter der Durchbrechung an die Fahr­ zeugkarosserie geklemmt.

Zwei Haken 52A, 52B an dem Kunststofflagerträger 22 sitzen an einer je­ weiligen Kante von zwei Kanten 54A, 54B der vertikalen Seiten 40A, 40B des Trägers 38, so daß das Konstruktionsgehäuse 12 relativ zu dem Trä­ ger 38 in Richtung der Längsmittellinie 20 der Lenksäule festgehalten ist. Senkrecht zur Längsmittellinie 20 ist das vordere Ende 24 des Konstrukti­ onsgehäuses 12 vertikal und seitlich durch die oberen und unteren hori­ zontalen Seiten 42, 44 des Trägers 38 und durch die vertikalen Seiten 40A, 40B des Trägers festgehalten.

Ein Energieabsorber 56 der Lenksäule 10 umfaßt zwei mit dem Konstruk­ tionsgehäuse 12 einstückig ausgebildete Trennwände 58A, 58B, die par­ allel zu den vertikalen Wänden 14A, 14B liegen und jeweils einen einstüc­ kig ausgebildeten Vorsprung 60 an ihrem einen Ende aufweisen. Der Energieabsorber umfaßt ferner einen Anschlag 62 an der oberen horizon­ talen Seite 42 des kastenförmigen Trägers 38 parallel zu den Trennwän­ den und zwischen diesen. Ein flaches Metallband 64 des Energieabsorbers ist entlang der Kante an die horizontale Wand 16 des Konstruktionsge­ häuses 12 gesetzt, wobei sich zwei gerade Abschnitte zwischen den Trenn­ wänden 58A, 58B und den vertikalen Wänden 14A, 14B befinden, und wobei ein Quersteg über die Vorsprünge 60 an den Enden der Trennwän­ de geschleift ist und sich quer zwischen diesen erstreckt.

Eine hintere Befestigung oder Anbringung 66 zwischen der Fahrzeugka­ rosserie und dem hinteren Ende 26 des Konstruktionsgehäuses 12 um­ faßt eine Querstange 68, die starr an der Fahrzeugkarosserie angebracht ist, und zwei Führungskanäle 70A, 70B in dem Konstruktionsgehäuse, die parallel und auf entgegensetzten Seiten zur Längsmittellinie 20 der Lenk­ säule liegen. Eine Halteplatte 72 der hinteren Anbringung 66 ist durch Zwei Befestigungselemente 74 starr an dem Konstruktionsgehäuse 12 über den Führungskanälen 70A, 70B angebracht und umfaßt eine Lippe 76 und eine innenliegende Kante 78.

Wie es am besten in den Fig. 3 und 4 zu sehen ist, ist ein jeweiliger Keil­ block von zwei Keilblöcken 80A, 80B in den Führungskanälen 70A, 70B verschiebbar angebracht. Jeder Keilblock 80A, 80B weist eine schräge Rampe 82 auf, die der Querstange 68 zugewandt ist, und eine flache Seite 84, die dem Boden des entsprechenden Führungskanals zugewandt ist. Jeder Keilblock umfaßt ferner eine Querschulter 86 an einem Ende der Rampe 82 an dem Keilblock und eine im allgemeinen zylindrische Ausneh­ mung 88, die dem innenliegenden Ende des entsprechenden Führungska­ nals 70A, 70B zugewandt ist. Eine jeweilige Feder von zwei Federn 90 schlägt an dem Konstruktionsgehäuse 12 an dem innenliegenden Ende des entsprechenden Führungskanals und an den Böden der Ausnehmun­ gen 88 in den Keilblöcken 80A, 80B an. Die innenliegenden Enden der Führungskanäle liegen parallel zu den Böden der Ausnehmungen und schräg zu den Führungskanälen, so daß der Druck jeder Feder auf den entsprechenden Keilblock eine schematisch dargestellte resultierende Vektorkraftkomponente "F₁" senkrecht zu dem entsprechenden Füh­ rungskanal und eine schematisch dargestellte resultierende Vektorkraft­ komponente "F₂" parallel zu dem entsprechenden Führungskanal umfaßt, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.

Bei der Vorbereitung zur Befestigung des Konstruktionsgehäuses 12 an der Fahrzeugkarosserie wird jeder der Keilblöcke 80A, 80B in seinem Füh­ rungskanal 70A, 70B in eine zurückgezogene Stellung zurückgeschoben, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, in der die Keilblöcke durch die Federn 90 um eine Kante 92 jedes Keilblocks am Ende seiner flachen Seite 84 herum nach oben gekippt und die Querschultern 86 an den Keilblöcken an der innenliegenden Kante 78 der Halteplatte in Anlage gebracht werden. Die resultierenden Vektorkraftkomponenten F₁, F₂ senkrecht und parallel zu den Führungskanälen 70A, 70B drücken die Keilblöcke 80A, 80B gegen die innenliegende Kante 78 der Halteplatte in Richtungen, die so berech­ net sind, daß sie die Keilblöcke in ihren zurückgezogenen Stellungen fest­ halten, wobei die Federn derart zusammengedrückt sind, daß die Federn, die Querschultern und die innenliegende Kante der Halteplatte Verriege­ lungen bilden, welche die Keilblöcke automatisch in ihren zurückgezoge­ nen Stellungen verriegeln oder festhalten, wenn die Keilblöcke in ihren Führungskanälen zurückgeschoben sind.

Wenn die Keilblöcke 80A, 80B in ihren zurückgezogenen Stellungen ver­ riegelt sind, wird das Konstruktionsgehäuse 12 an der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt, indem die Lippe 76 der Halteplatte über die Querstange 68 gehakt und das Konstruktionsgehäuse um die Querstange herum nach oben verschwenkt wird. Gleichzeitig wird das Konstruktions­ gehäuse in Richtung der Querstange 68 geschoben, um die vertikalen Aufhänger 36A, 36B mit entsprechenden Durchbrechungen 48 in den Querflanschen 46A, 46B des kastenförmigen Trägers 38 auszurichten. Während das Konstruktionsgehäuse in Richtung der Querstange gescho­ ben wird, liegt die Querstange tangential auf den Rampen 82 an den Keilblöcken 80A, 80B auf und kippt die Keilblöcke um ihre Kanten 92 herum nach unten. Beim Einsetzen eines derartigen Kippens nach unten trennen sich die Querschultern 86 an den Keilblöcken von der innenlie­ genden Kante 78 der Halteplatte 72, so daß die Keilblöcke aus ihren zu­ rückgezogenen Stellungen freigegeben werden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Wenn die Keilblöcke aus ihren zurückgezogenen Stellungen freigegeben sind, drücken die resultierenden Vektorkraftkomponenten F₂ der Federn 90, die parallel zu den Führungskanälen 70A, 70B liegen, die Keilblöcke in den Führungskanälen nach außen und verkeilen die Rampen 82 tangenti­ al unter der Querstange 68. Wenn die Rampen tangential unter der Quer­ stange verkeilt sind, ist ein Maßabstand zwischen dem Konstruktionsge­ häuse 12 und der Querstange 68 beseitigt, der sonst eine relative vertikale Bewegung dazwischen, d. h. vertikales Spiel, gestatten würde. Wenn die Rampen tangential unter der Querstange verkeilt sind, ist ähnlich ein Maßabstand zwischen dem Konstruktionsgehäuse und der Querstange beseitigt, der sonst eine Relativbewegung dazwischen parallel zur Längs­ mittellinie 20 der Lenksäule, d. h. Spiel in Richtung der Längsmittellinie 20, gestatten würde. Die Befestigung des Konstruktionsgehäuses 12 an der Fahrzeugkarosserie wird durch den Anbau der Befestigungselemente 50 an die vertikalen Aufhänger 36A, 36B unter den Durchbrechungen 48 in den Querflanschen des kastenförmigen Trägers 38 abgeschlossen.

Nachdem die Lenksäule 10 derart an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, verrückt ein Stoß auf das Lenkrad 32, der schematisch durch eine Vek­ torkraft "F" dargestellt ist, die Haken 52A, 52B von den Kanten 54A, 54B der vertikalen Seiten des kastenförmigen Trägers 38, so daß der Lagerträ­ ger 22 und das vordere Ende 24 des Konstruktionsgehäuses 12 von dem Träger 38 und der Fahrzeugkarosserie freigegeben werden. Gleichzeitig verrückt sich die Querstange 68 aus dem Raum zwischen der Lippe 76 der Halteplatte 72 und den Rampen 82 an den Keilblöcken 80A, 80B, so daß das hintere Ende 26 des Konstruktionsgehäuses von der Fahrzeugkaros­ serie freigegeben wird. Danach verschiebt sich das Konstruktionsgehäuse 12 geradlinig in Richtung der Längsmittellinie 20 durch einen Zusammen­ schiebungshub, während dem der Anschlag 62 an dem kastenförmigen Träger das Zentrum der Querrippe des flachen Bandes 64 verankert, wäh­ rend die geraden Abschnitte des letzteren über durch die Vorsprünge 60 festgelegte Ambosse gezogen werden. Während die geraden Abschnitte über die Vorsprünge gezogen werden, wird jeder um beinahe 180° auf sich selbst zurückgefaltet und plastisch verformt, so daß ein gesteuerter Wi­ derstand gegenüber einer geradlinigen Bewegung des Konstruktionsge­ häuses 12 zur Energieabsorption erzeugt wird.

Die vorstehend erwähnten Verriegelungen, die durch die Querschultern 86 an den Keilblöcken 80A, 80B, die Federn 90, und die innenliegende Kante 78 der Halteplatte 72 gebildet sind, sind wichtige Merkmale dieser Erfin­ dung, weil sie die erforderliche manuelle Anstrengung verringern, um das Konstruktionsgehäuse 12 an die Karosserie des Kraftfahrzeugs anzubau­ en. Das heißt, weil die Keilblöcke nicht aus ihren zurückgezogenen Stel­ lungen freigegeben werden, bis die Durchbrechungen 48 in den Querflan­ schen 46A, 46B an dem kastenförmigen Träger 38 beinahe vollständig mit den vertikalen Aufhängern 36A, 36B ausgerichtet sind, muß der mit dem Einbau beschäftigte Arbeiter keine Kraft auf das Konstruktionsgehäuse ausüben, um die Federn 90 zusammenzudrücken, während er das Kon­ struktionsgehäuse nach oben um die Querstange herum verschwenkt, wie es oben beschrieben ist.

Zusammengefaßt umfaßt eine energieabsorbierende Kraftfahrzeuglenk­ säule ein Konstruktionsgehäuse, zwei Keilblöcke, die in Führungskanälen an dem Konstruktionsgehäuse zur geradlinigen Bewegung parallel zu ei­ ner Längsmittellinie der Lenksäule gehalten sind, eine Halteplatte an dem Konstruktionsgehäuse über den Führungskanälen, eine Querschulter an jedem Keilblock und Federn zwischen jedem der Keilblöcke und dem Kon­ struktionsgehäuse. Wenn die Keilblöcke in ihren Führungskanälen nach hinten geschoben werden, werden die Federn zusammengedrückt und kippen die Keilblöcke nach oben, so daß die Querschultern an den Keil­ blöcken an die Halteplatte gesetzt und dadurch die Keilblöcke in zurück­ gezogenen Stellungen festgehalten sind. Die Halteplatte ist über eine Querstange an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs gehakt, so daß ein hinteres Ende des Konstruktionsgehäuses vertikal an der Fahrzeugkaros­ serie gehalten ist. Die Querstange gibt die Keilblöcke aus ihren zurückge­ zogenen Stellungen frei, indem die Keilblöcke in den Führungskanälen nach unten gekippt werden, woraufhin der Druck der Federn die Rampen an den Keilblöcken unter der Querstange verkeilt, so daß vertikales Spiel und Spiel in Richtung der Längsmittellinie der Lenksäule beseitigt ist.

Claims (3)

1. Energieabsorbierende Kraftfahrzeuglenksäule (10), umfassend
ein Konstruktionsgehäuse (12) mit einem vorderen Ende (24) und einem hinteren Ende (26),
ein vorderes Anbringungsmittel (34), das dazu dient, das vordere Ende des Konstruktionsgehäuses relativ zur Fahrzeugkarosserie in Richtung und senkrecht zu einer Längsmittellinie der Lenksäule normal festzuhalten und das vordere Ende des Konstruktionsge­ häuses 12 zur geradlinigen Bewegung in Richtung der Längsmittel­ linie in Ansprechen auf einen Stoß auf das Konstruktionsgehäuse freizugeben,
einen Energieabsorber (56), der dazu dient, einen Bruchteil der ki­ netischen Energie des Stoßes auf das Konstruktionsgehäuse wäh­ rend einer geradlinigen Bewegung desselben in Arbeit umzuwan­ deln, und
ein hinteres Anbringungsmittel (66), das dazu dient, das hintere Ende des Konstruktionsgehäuses relativ zur Fahrzeugkarosserie normal festzuhalten und das hintere Ende des Konstruktionsgehäu­ ses zur geradlinigen Bewegung in Richtung der Längsmittellinie der Lenksäule in Ansprechen auf den Stoß auf das Konstruktionsge­ häuse freizugeben,
dadurch gekennzeichnet, daß das hintere Anbringungsmittel umfaßt:
eine Querstange (68), die starr an der Fahrzeugkarosserie vertikal über dem Konstruktionsgehäuse gehalten ist,
einen Führungskanal (70A) in dem Konstruktionsgehäuse, der ein innenliegendes Ende aufweist,
eine Halteplatte (72) an dem Konstruktionsgehäuse über dem Füh­ rungskanal, die eine Lippe (76) aufweist, die derart über die Quer­ stange gehakt ist, daß das hintere Ende des Konstruktionsgehäuses vertikal an der Querstange aufgehängt ist,
einen Keilblock (80A), der zur geradlinigen Bewegung in dem Füh­ rungskanal angebracht ist,
eine Rampe (82) an dem Keilblock, die der Querstange zugewandt ist,
eine Feder (90), die dazu dient, den Keilblock in eine verkeilte Stel­ lung zu drücken, in der die Rampe an diesem unter der Querstange verkeilt ist, um vertikales Spiel und Spiel in Richtung der Längs­ mittellinie der Lenksäule zwischen der Querstange und dem Kon­ struktionsgehäuse zu beseitigen, und
ein Verriegelungsmittel (86, 78), das dazu dient, wenn der Keilblock in dem Führungskanal in seine zurückgezogene Stellung neben dem innenliegenden Ende des Führungskanals zurückgeschoben ist, automatisch den Keilblock in seiner zurückgezogenen Stellung fest­ zuhalten, wobei die Feder zusammengedrückt ist, und den Keilblock aus seiner zurückgezogenen Stellung in Ansprechen auf einen Ein­ griff der Querstange an der Rampe an dem Keilblock freizugeben, wenn die Lippe an der Halteplatte über die Querstange gehakt ist.

2. Energieabsorbierende Kraftfahrzeuglenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsmittel umfaßt:
eine innenliegende Kante (78) an der Halteplatte,
eine Querschulter (86) an dem Keilblock, und
ein Drucklenkmittel (88) an dem Konstruktionsgehäuse und an dem Keilblock, das die Feder relativ zu dem Keilblock derart orientiert, daß der Druck der Feder den Keilblock in dem Führungskanal ne­ ben dem innenliegenden Ende des Führungskanals nach oben kippt, um die Querschulter an dem Keilblock an der innenliegenden Kante der Halteplatte in Anlage zu bringen, bis die Querstange mit dem Keilblock an seiner Kampe in Eingriff steht und den Keilblock in dem Führungskanal nach unten kippt, um die Querschulter von der innenliegenden Kante der Halteplatte zu trennen.

3. Energieabsorbierende Kraftfahrzeuglenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Drucklenkmittel an dem Konstruktionsgehäuse und an dem Keilblock
eine Ausnehmung (88) in dem Keilblock mit einer Endwand, die schräg zu dem Führungskanal in dem Konstruktionsgehäuse steht, und
einen Federsitz an dem Konstruktionsgehäuse an dem innenliegen­ den Ende des Führungskanals umfaßt, der parallel zu der schrägen Endwand der Ausnehmung in dem Keilblock liegt,
wobei die Feder an jedem der Teile anschlägt, die den Federsitz an dem Konstruktionsgehäuse an dem innenliegenden Ende des Füh­ rungskanals und die schräge Endwand der Ausnehmung in dem Keilblock umfassen.