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Diese
Erfindung betrifft den Bereich der Systeme zur Energieaufnahme für Lenksäulen.
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Eine
Lenksäule
von Fahrzeugen muß herkömmlicherweise
drei Funktionen wahrnehmen:
- 1. Ein Kraftmoment
zwischen dem Lenkrad und dem Lenksystem übertragen, damit die Drehung der
Räder erlaubt
wird, wenn das Lenkrad gedreht wird;
- 2. Die Position des Lenkrads im Fahrzeug in der Höhe und in
der Tiefe einstellen;
- 3. Sich bei Unfall zurückziehen
und dabei die Energie des Fahrers aufnehmen.
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Im
Moment sind auf dem Markt Lenksäulen bekannt,
in denen drei komplexe unabhängige
Vorrichtungen vorhanden sind, die die obigen drei Funktionen übernehmen
sollen. Da diese drei Vorrichtungen eine Reihe komplexer und umfangreicher
Komponenten erfordern, liegen die Fertigungskosten einer solchen
Lenksäule
relativ hoch. Ferner zwingen die aktuellen unbedingt einzuhaltenden
Regeln bezüglich
des Platzbedarfs der Lenksäule
dazu, Lenksäulen
auszuführen,
die Systeme enthalten, die diese drei Funktionen übernehmen
und möglichst
geringe Abmessungen aufweisen.
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Aus
dem früheren
technischen Stand ist schon das Patent
US 6234528 bekannt, das im Namen der
Antragstellerin angemeldet wurde, und in dem eine Vorrichtung zur
modulierbaren Energieaufnahme einer Lenksäule eines Automobils beschrieben
wird.
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Diese
Art eines Systems zur Energieaufnahme funktioniert gut, macht aber
die Ausführung
zusätzlicher
Teile notwendig, in diesem Fall mehrere verformbare Teile, die bei
ihren Verformungen die Energie aufnehmen, und die vermittels weiterer
Elemente an der Lenksäule
befestigt werden müssen. Dieses
System zur Energieaufnahme ist also kostspielig. Außerdem macht
dieses System den Einbau mehrerer Teile an oder in der Nähe der Lenksäule notwendig,
was in dem Maße
ein Nachteil ist, als die Platzeinsparungen von wesentlicher Bedeutung
sind, und dies nicht nur, um ihren Einbau zu vereinfachen, sondern
auch, um die Plazierung weiterer Geräte zuzulassen.
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Die
Antragstellerin hat auch das Patent
FR 2714649 angemeldet,
in dem ein Organ zur Energieaufnahme beschrieben wird, das zwischen
zwei Elementen gesetzt ist, die sich unter der Wirkung einer von
außen
kommenden Kraft voneinander entfernen, wobei das besagte Organ einen
ersten Teil umfaßt, der
sich um eine Tragachse erstreckt, die auf dem ersten Element montiert
ist, und einen zweiten geradlinigen Teil, der den ersten Teil verlängert und
ein freies Ende hat, das auf dem zweiten Element befestigt ist und
sich zwischen den beiden Elementen erstreckt und dabei deutlich
in Richtung der Kraft ausgerichtet ist, wobei das besagte Organ
dadurch gekennzeichnet ist, daß es
aus einem Draht besteht, der in eng beieinanderliegenden Windungen gewickelt
ist, die eine Wicklung bilden, die auf der Tragachse des ersten
Elements herum angeordnet ist, so daß die durch die Entfernung
der beiden Elemente auf den Draht ausgeübte Zugkraft das Abwickeln
der Wicklung um die Tragachse herum auslöst und somit die geforderte
Energieaufnahme.
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Mit
dieser Erfindung soll das Organ mit dem in eng beieinanderliegenden
Windungen gewickelte Draht durch eine einfachere und weniger kostspielige Vorrichtung
ersetzt werden.
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Der
Patentantrag
JP 2001334944 ist
bekannt, bei dem versucht wird, die Anzahl der Teile zu verringern,
die für
die Ausführung
einer sowohl wirksamen, als auch wenig kostspieligen Vorrichtung
zur Energieaufnahme für
Lenksäulen
notwendig sind. Bei diesem System umfaßt der Teil für die Aufnahme des
Aufpralls eine Drehvorrichtung, die auf eines der Elemente der Lenksäule montiert
ist, einen Körper, der
um die waagrechte Achse zwischen dem Element der Lenksäule und
dem Körper
des Fahrzeugs drehen kann, einen mit der Drehvorrichtung verbundenen
geradlinigen Körper,
dessen beide Enden an der Drehvorrichtung befestigt sind, und einen
Greifhaken, der auf der anderen Seite des Elements der Lenksäule befestigt
und mit dem Mittelteil des geradlinigen Körpers verbunden ist. Bei Eintreten
eines Aufpralls zieht der Greifhaken den mit der Drehvorrichtung
des geradlinigen Körpers
verbundenen Teil, um diesen Teil des geradlinigen Körpers plastisch
zu verformen und dann die Drehvorrichtung mitzuführen, damit die Aufprallenergie
aufgenommen wird.
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Es
wird klar, daß trotz
des Wunsches nach der Ausführung
einer nur wenige Elemente umfassenden Vorrichtung zur Energieaufnahme
diese Erfindung sehr komplex und also sehr kostspielig bleibt.
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Es
ist in der Tat sehr schwierig, die Realisierung einer einfachen
und wenig kostspieligen Vorrichtung zur Energieaufnahme vorzusehen,
die das gesamte von den Automobilherstellern und -verkäufern geforderte
Lastenheft erfüllt.
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Im
Patent
JP 3279085 ist
auch eine Vorrichtung zur Energieaufnahme für Lenksäulen vorgeschlagen worden,
die ein zusätzliches
Element enthält,
sowie auf der Lenksäule
befestigte Gleitführungen.
Wie schon die nach dem früheren
technischen Stand bekannten Vorrichtungen ist auch diese komplex,
und zwar einerseits bei ihrer Ausführung und ihrer Befestigung
auf der Lenksäule,
und andererseits ist sie aber auch sperrig, denn sie benötigt beträchtlichen
Platz.
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Eine
solche Vorrichtung ist auch aus dem Patent
US 5 590 565 bekannt, das die Kennzeichnungen
aus der Präambel
des Patentanspruchs 1 enthält.
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Mit
dieser Erfindung sollen die Nachteile des früheren technischen Stands behoben
werden, indem eine Vorrichtung zur Energieaufnahme vorgeschlagen
wird, die die Regelkulisse der Lenksäule benutzt, das heißt, daß die Regelkulisse
hier sowohl die Regelung in der Tiefe der Lenksäule sicherstellt, als auch
die Funktion Energieaufnahme bei Unfall. Bei Druck auf die Lenksäule unter
Wirkung eines Aufpralls wirkt somit das Aufnahmeteil der Lenkradsäule vermittels
einer Kunststoffmuffe mit dem Einsteckteil der Lenkradsäule.
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Diese
Erfindung betrifft hierfür
eine Vorrichtung zur Energieaufnahme für die Lenksäule von Fahrzeugen, wie zum
Beispiel ein Automobil, das eine Lenksäule umfaßt, in der eine Regelkulisse montiert
ist, wobei die besagte Regelkulisse ein Aufnahmeteil umfaßt, das über eine
Eingangsöffnung verfügt, das
entweder mit dem Lenkrad beziehungsweise mit dem Zahnstangensystem
verbunden wird, und ein Einsteckteil, das entweder mit einem Zahnstangensystem
beziehungsweise mit dem Lenkrad verbunden wird, die insbesondere
bei der Regelung in der Tiefe der Lenksäule ineinander gleiten, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens
eine Muffe auf dem Einsteckteil befestigt ist, damit Energie aufgenommen
wird, wenn sie bei starkem Aufprall insbesondere bei Unfall mindestens
teilweise in Kontakt mit der oben besagten Eingangsöffnung des
Aufnahmeteils gerät.
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Unter „starker
Aufprall" wird jede
Kraft verstanden, die die Lenksäule
und also das Aufnahmeteil und das Einsteckteil der Regelkulisse
dazu bringt, sich über
die Möglichkeiten
hinaus zu verdichten, die von der Funktion der Regelung in der Tiefe
der Lenksäule
geboten werden. Es wird festgehalten, daß die Regelung der Lenksäule ein
Gleiten der Teile der Lenksäule
ermöglicht,
und zwar insbesondere des Einsteckteils und des Aufnahmeteils der
Regelkulisse. Bei einem Unfall hat dieses Ineinandergleiten der Teile
der Lenksäule
circa das Doppelte der Amplitude des Gleitens in der Regelphase.
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Es
wird ferner festgehalten, daß diese
Vorrichtung zur Energieaufnahme am Einsteckteil und am Aufnahmeteil
der Regelkulisse eingesetzt wird, die erfindungsgemäße Vorrichtung
kann nichtsdestoweniger auch auf die gleiche Weise auf dem Einsteckteil
und demas Aufnahmeteil der Lenksäule
eingebaut werden. Hier werden in der Tat das Einsteckteil und das
Aufnahmeteil der Regelkulisse, die Teil der Lenksäule sind,
von der Lenksäule
selbst unterschieden, die auch aus einem Einsteckteil und einem Aufnahmeteil
besteht, die ebenfalls mit dem Fahrgestell des Fahrzeugs und dem
Lenkrad verbunden sind.
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Das
Ende des Einsteckteils umfaßt
vorteilhafterweise ein gerilltes Teil, das zumindest teilweise mit
einem Kunststoff ausgegossen ist.
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Das
Aufnahmeteil umfaßt
vorteilhafterweise an seinem Ende eine innere Umfangsrille; Der
Querschnitt des Profils dieser Rille ist zwischen zwei Kreisen mit
den Durchmessern c und d angegeben, wobei c < d.
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Der
Durchmesser der Muffe ist vorteilhafterweise größer als c.
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Die
Muffe umfaßt
vorteilhafterweise ein zylinderförmiges
Teil oder Ring mit gleichmäßigem Durchmesser.
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Das
zylinderförmige
Teil der Muffe weist vorteilhafterweise einen Durchmesser auf, der
etwa gleich oder größer als
c ist.
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Das
zylinderförmige
Teil wird durch einen zweiten zylinderförmigen Abschnitt mit einem
größeren Durchmesser
als dem Durchmesser des vorherigen zylinderförmigen Teils verlängert.
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Der
zweite Abschnitt weist vorteilhafterweise einen Durchmesser größer als
c auf.
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Nach
einer von der Erfindung gebotenen Möglichkeit wird die Aufeinanderfolge
des zylinderförmigen
Teils mit nachfolgendem zweiten zylinderförmigem Teil über die
Länge der
Muffe mehrmals wiederholt.
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Die
Muffe besteht vorteilhafterweise aus Kunststoff, wie zum Beispiel
ein Polyamid (PA) 4, 6 oder ein Polyamid 11 oder ein Polyformaldehyd.
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Nach
einem Ausführungsmodus
werden die Muffe und der Ausguß aus
Kunststoff aus dem gleichen Material ausgeführt.
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Nach
einem Ausführungsmodus
umfaßt
das Aufnahmeteil ein sich verjüngendes
Teil, dessen Durchmesser unter dem durchschnittlichen Durchmesser
des besagten Aufnahmeteils liegt.
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Der
Durchmesser des sich verjüngenden Teils
verkleinert sich vorteilhafterweise deutlich linear.
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Im
Patent US-B1-6 223 619 wird eine regelbare Lenksäule beschrieben, die keine
Vorrichtung zur Energieaufnahme hat.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung wird
eine Funktion Energieaufnahme auf einer Lenksäule mit axialer Regelung ohne
Hinzufügung
von zusätzlichen
Komponenten und zu geringeren Kosten zugeführt (Änderung oder Hinzufügung auf
den vorhandenen Komponenten). Ferner geht diese Vorrichtung auf
die Auflagen des Platzbedarfs ein, denn sie besetzt keinen zusätzlichen
Platz als denjenigen, der von der Lenksäule selbst besetzt wird. Schließlich ist es
nach den verschiedenen Ausführungsvarianten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
möglich,
auf extrem einfache Weise vielfältige
Formen oder Möglichkeiten
der Energieaufnahme zu erzeugen.
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Die
Erfindung wird anhand der Beschreibung besser verstanden werden,
die nachstehend rein erklärend
von einem Ausführungsmodus
der Erfindung mit Bezug auf die Figuren im Anhang gegeben wird:
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Die 1 zeigt
eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Muffe in dem Fall, in dem
eine konstante Energieaufnahme gewünscht wird;
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Die 2 zeigt
eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Muffe in dem Fall, in dem
eine steigende Energieaufnahme gewünscht wird;
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Die 3 zeigt
eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Muffe in dem Fall, in dem
eine Energieaufnahme pro Etage oder stufenweise gewünscht wird;
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Die 4 zeigt
eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Muffe in dem Fall, in dem
eine steigende und dann sinkende Energieaufnahme gewünscht wird;
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Die 5 zeigt
eine Schnittansicht des Aufnahmeteils und des Einsteckteils der
Regelkulisse sowie der erfindungsgemäßen Muffe vor einem Aufprall;
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Die 6 zeigt
eine Schnittansicht der auf der 5 dargestellten
Elemente nach dem Aufprall;
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Die 7 zeigt
eine Schnittansicht einer Ausführungsvariante
des Aufnahmeteils der Regelkulisse, das ebenfalls die Aufprallenergie
aufnehmen kann.
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Eine
auf den Figuren im Anhang nicht dargestellte Lenksäule umfaßt immer
eine Regelkulisse 1, die über ein Einsteckteil 2 verfügt, das
mit dem Zahnstangensystem verbunden ist, die eine Lenkstange der
beiden Vorderräder
des Fahrzeugs betätigt,
und ein Aufnahmeteil 3, das mit dem Lenkrad verbunden ist.
Diese beiden Teile, nämlich
das Einsteckteil 2 und das Aufnahmeteil 3, gleiten
ineinander und haben als erste Funktion, die Regelung in der Tiefe
der Lenksäule
zuzulassen. Der Fahrer verfügt
in der Tat in der Nähe
des Lenkrads über
eine Steuerung, die auf den Figuren im Anhang nicht dargestellt
ist, mit der er das Lenkrad angemessen einstellen kann, insbesondere auf
seine Größe, damit
er die richtige Position für
das bessere Ergreifen des Lenkrads während des Fahrens einnimmt.
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Das
Einsteckteil 2 der Regelkulisse 1 ist also fähig, in
das Aufnahmeteil 3 zu gleiten, und zwar circa 40 Millimeter
für die
Regelung der Lenksäule durch
den Fahrer. Das Einsteckteil 2 und das Aufnahmeteil 3 haben
jeweils ein zylinderförmiges
Ende, wobei der Durchmesser des Endes des Aufnahmeteils 3 natürlich größer als
der Durchmesser des Einsteckteils 2 ist. Das Einsteckteil 2 umfaßt an seinem Ende
in der Nähe
des Aufnahmeteils 3 ein gerilltes Teil 4, das
mit einem Kunststoff ausgegossen ist, damit es gut in das Aufnahmeteil 3 eingebunden
werden kann, das heißt
ohne Spiel oder mit einem Minimum an Spiel. Der Kunststoffausguß des gerillten Teils
ist auf den Figuren nicht dargestellt.
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Das
Aufnahmeteil 3 umfaßt
an seinem Ende eine Rille, die aus mehreren Zähnen besteht. Die Spitzen der
Zähne passen
natürlich
in einen Kreis mit einem leicht geringeren Durchmesser als dem Durchmesser
dieses Endes des Aufnahmeteils 3. Diese Zähne bilden
Protuberanzen, die sich zur Mitte des Zylinders hin erstrecken,
und sie sind gleichmäßig verteilt
auf der Peripherie des Zylinders angeordnet.
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Mit
dieser Erfindung soll die Regelkulisse 1 genutzt werden,
um ihr auch die Funktion der Energieaufnahme bei starkem Aufprall
zu verleihen, das heißt
bei einem Unfall. Dies wird durch die Hinzufügung eines Teils mit extrem
geringen Abmessungen möglich
gemacht, nämlich
einer Muffe 6 auf dem Einsteckteil 2 der Regelkulisse 1,
wobei die besagte Muffe 6 mit dem Aufnahmeteil 3 der
Regelkulisse 1 wirkt.
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Die
Kunststoffmuffe 6 ist auf dem zylinderförmigen Ende des Einsteckteils 2 befestigt,
so daß, wenn
das Einsteckteil 2 im Aufnahmeteil 3 gleitet,
die zylinderförmigen
Wände des
Aufnahmeteils 3 in Kontakt mit der Muffe 6 kommen,
und die Muffe 6 nimmt folglich die Energie des Aufpralls
eines Unfalls auf, die auf die Lenksäule übertragen wird. Die Abmessungen
der Muffe 6 werden also so gewählt, daß das Aufnahmeteil 3 oder
mindestens ein Abschnitt dieses Aufnahmeteils 3 in Kontakt
mit der Muffe 6 kommt, wenn es über die Grenzen hinausgeht,
die von der Regelkulisse 1 festgelegt und dazu bestimmt
sind, das Gleiten des Einsteckteils 2 und des Aufnahmeteils 3 zuzulassen,
damit die Position des Lenkrads auf den Fahrer eingestellt werden
kann.
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Wenn
also, und dies zur Illustration der Erfindung, das zylinderförmige gerillte
Ende des Aufnahmeteils 3 einen maximalen Durchmesser von
unter 20 Millimeter aufweist, weist die Muffe 6 einen Durchmesser
von über
oder gleich 20 Millimeter auf; Die Länge der Muffe 6 liegt
zwischen 3 und 10 Millimeter. Die Muffe 6 kommt unter diesen
Bedingungen in Kontakt mit den oben besagten protuberanten Zähnen, die
das Ende des Aufnahmeteils 3 bilden, um den Hub des Einsteckteils 2 im
Aufnahmeteil 3 zu bremsen. Es kann vorgesehen werden, daß die Rille 5 des Aufnahmeteils 3 Protuberanzen
in speziell dafür
ausgelegten Formen aufweist, daß sie
den Hub des Einsteckteils 2 auf besondere Weise bremsen;
Wobei die Rille 5 zum Beispiel Zähne aufweist, deren Höhe zunimmt,
wenn das Einsteckteil 2 in das Aufnahmeteil 3 eintritt,
so daß der
Widerstand gegen die Muffe 6 stärker wird, je tiefer das Einsteckteil 2 in
das Aufnahmeteil eindringt.
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Die
erfindungsgemäße Muffe 6 wird
hauptsächlich
auf zwei Arten ausgeführt.
Die Muffe 6 kann vollkommen unabhängig vom Einsteckteil 2 realisiert werden,
das heißt,
indem zum Beispiel die Muffe 6 durch Guß vorbereitet und dann zum
Beispiel durch Kleben oder Klipsen auf dem Einsteckteil 2 befestigt wird.
Nach einem bevorzugten Ausführungsmodus kann
auch vorgesehen werden, die Muffe 6 auf dem Einsteckteil 2 auszugießen, genauso
wie das oben besagte ausgegossene Teil am Ende 4 des Einsteckteils 2 befestigt
ist. Somit ist das Ausgußmaterial
des Endes 4 des Einsteckteils 2 vorteilhafterweise
identisch mit dem Material, das für die Ausführung der Muffe 6 verwendet
wird.
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Natürlich ist
die Form der Muffe 6 von wesentlicher Bedeutung für den Erfindungszweck,
nämlich
die Aufnahme von Energie und die Art, wie diese Energieaufnahme
gewünscht
wird. So wird diese Form je nachdem unterschiedlich sein, ob eine
konstante, steigende, stufenweise oder steigende/fallende Energieaufnahme
gewünscht
wird.
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Als
Beispiel für
den Fall eines Aufnahmeteils 3 mit Rille mit konstantem
Profil stellt die 1 die Muffe 6 dar,
wenn eine konstante Energieaufnahme gewünscht wird. Die Muffe 6 zeigt
in diesem Fall eine T-Form mit einem ersten Abschnitt 7 mit
einem Durchmesser über
demjenigen eines zweiten Abschnitts 8; Wobei die Länge des
ersten Abschnitts 7 jedoch geringer als die Länge des
zweiten Abschnitts 8 sein wird. Der erste Abschnitt 7 erlaubt
eine starke Energieaufnahme, während
der zweite Abschnitt 8 eine deutlich gleichmäßige Energieaufnahme
je nach der Verschiebung auf dem durch seine Länge bestimmten Weg zuläßt.
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Die 2 zeigt
die Muffe 6, wenn eine während der Verschiebung steigende
Energieaufnahme gewünscht
wird. In diesem Fall zeigt die Muffe 6 die Form eines Zylinders
mit konstantem Durchmesser 9 über ihre gesamte Länge; Wobei
die Länge
von der gewünschten
Energieaufnahme abhängt,
denn die Energieaufnahme folgt je nach Verschiebung einer linearen
Geraden auf dem Weg, der durch die Länge der Muffe 6 bestimmt
wird.
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Die 3 zeigt
die Muffe 6, wenn eine stufenweise oder etagenweise Energieaufnahme
gewünscht
wird. In diesem Fall zeigt sich die Muffe 6 somit durch
die Aufeinanderfolge von zwei Abschnitten, wobei der erste 10 (das
heißt
derjenige, der zuerst mit dem Aufnahmeteil 3 in Kontakt
kommt) einen Durchmesser größer als
derjenige des zweiten Abschnitts 11 aufweist, wobei die
Längen
der einzelnen Abschnitte 10, 11 von der Energieaufnahme
abhängig
sind, die für
jede Stufe gewünscht
wird, sowie vom Sprung der (aufgenommenen) Energie von einer Stufe
zur nächsten.
So zeigt sich die Kurve der Energieaufnahme mit einer solchen Muffe 6 wie
eine Aufeinanderfolge von Stufen, die durch einen Stufensprung verbunden
sind, wobei der Stufensprung vom Durchmesser und der Länge des
ersten Abschnitts 10 abhängt, während die Stufe selbst von
der Länge des
zweiten Abschnitts 11 abhängt (mit Durchmesser kleiner
als derjenige des ersten Abschnitts 10). Die Anzahl der
Paare von Abschnitten 10, 11 kann natürlich je
gewünschter
durchzuführender
Energieaufnahme vervielfältigt
werden.
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Die 4 zeigt
schließlich
eine Muffe 6, wenn eine steigende und dann sinkende Energieaufnahme
gewünscht
wird. Die Muffe 6 weist in diesem Fall einen gleichmäßigen Durchmesser
und relativ geringe Länge
auf. Die steigende Phase hängt
von der Länge
der Muffe 6 ab, und ihre Stärke hängt vom Durchmesser der Muffe 6 ab.
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Die 7 zeigt
eine Ausführungsmöglichkeit des
Aufnahmeteils 3 der Regelkulisse 1. Bei diesem Ausführungsmodus
zeigt das Aufnahmeteil 3 mindestens einen Abschnitt 13 mit
geringerem Durchmesser, der aus einer zum Beispiel konstanten Verjüngung 14 des
Durchmessers besteht. So nimmt nicht nur die Muffe 6 Energie
auf, sondern auch das Aufnahmeteil 3 selbst, wobei der
Durchmesser dieses Abschnitts 13, 14 kleiner als
derjenige des Einsteckteils 2 ist.
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Es
wird festgehalten, daß der
Abschnitt 13, 14 mit geringerem Durchschnitt als
demjenigen des Einsteckteils 2 hier in Kombination mit
der Muffe 6 benutzt wird, es kann aber vorgesehen werden,
daß dieser
Abschnitt 13, 14 allein die Funktion Energieaufnahme
sicherstellt. Ferner können
für das
Aufnahmeteil 3 mehrere Abschnitte 13, 14 mit
einem Durchmesser kleiner als derjenige des Einsteckteils 2 vorgesehen
werden, die zum Beispiel aus Protuberanzen in V-Form bestehen und sich zum Mittelpunkt des
Zylinders hin erstrecken, der vom Aufnahmeteil 3 gebildet
wird. Es wird festgehalten, daß dieser
oder diese Abschnitt/e durch diverse Techniken erzielt werden kann/können, darunter
das Tiefziehen oder das Formen des Aufnahmeteils 3 im Kalt-
oder Heißzustand.
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Die
Erfindung wird vorstehend als Beispiel beschrieben. Es versteht
sich, daß der
Fachmann in der Lage ist, verschiedene Varianten der Erfindung zu
realisieren, ohne aus dem Rahmen des Patents herauszutreten.