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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine unbegrenzt variable
Energieabsorptionsvorrichtung für
eine Kraftfahrzeug-Lenksäule,
die in Richtung der Stauchung der Lenksäule ausgerichtet ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
gilt insbesondere für
eine in der Tiefe oder Neigung verstellbare Lenksäule oder
auch eine in der Tiefe und der Neigung verstellbare Lenksäule, deren
Lenkwelle in einem Rohrkörper
installiert ist, der an der Karosserie abgestützt und in der gewünschten
Position blockiert ist. Die Lenksäule umfasst eine Lenkwelle,
die in einem Rohrkörper
drehend installiert ist, der mit einer am Fahrzeugchassis oder einem
Karosserieteil befestigten Trageinheit verbunden ist. Die Erfindung kann
auch an einer nicht verstellbaren Lenksäule verwendet werden; in diesem
Falle ist der Rohrkörper
direkt in der Abtrageeinheit installiert.
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Bei
einem Zusammenstoß wird
ein Teil der Energie, die durch den Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad
erzeugt wird, von der Lenksäule
absorbiert. Diese beinhaltet im Allgemeinen Systeme, die es erlauben,
die Bewegung des Fahrers beim Aufprall auf das Lenkrad zu dämpfen. Die
derzeit in Serienfahrzeugen installierten Systeme reagieren nach
vorab definierten festen Regeln, unabhängig von den Umständen des
Zusammenstoßes
im Einzelnen.
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Grundsätzlich hängt die
Energiemenge, die erforder lich ist, um den Schwung des beim Zusammenstoß nach vorne
geschleuderten Fahrers zu bremsen, von mehreren Parametern ab, wie
der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, dem Gewicht des Fahrers, davon,
ob der Gurt angelegt war oder nicht, u. a., die von den vorhandenen
Energieabsorptionssystemen nicht berücksichtigt werden.
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Diese
Systeme benachteiligen bestimmte Kategorien von Fahrern, die aus
dem Durchschnitt herausfallen, auf den das an der Lenksäule installierte
Energieabsorptionselement abgestimmt ist. Es handelt sich dabei
im Allgemeinen um kleingewachsene Personen und sehr große Personen.
Denn ein kleingewachsener Fahrer trifft beim Zusammenstoß auf ein
starres Hindernis, das ihm körperlichen
Schaden zufügen
kann, und ein großgewachsener
Fahrer wird nicht ausreichend gebremst und läuft Gefahr, durch die zu hohe
Beschleunigung, die sein Körper beim
Zusammenstoß erfährt, Schaden
zu nehmen.
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Systeme,
die bestimmte Parameter wie das Tragen des Sicherheitsgurtes oder
das Gewicht des Fahrers berücksichtigen,
sind von der Antragstellerin NACAM erdacht worden und bilden Gegenstand
der französischen
Patente
FR 2788029 ,
FR 2801269 und
FR 2812262 . Mit diesen Konzepten verfügt man über eine
diskrete Anzahl von Regeln in Abhängigkeit von der Anzahl der
an der Lenksäule
vorhandenen Energieabsorptionselemente.
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Ein
anderes System, beschrieben in
EP 1247721 A , arbeitet mit einem Stahlband,
das sich um eine Stützwelle
verformt, die senkrecht zur vertikalen Ebene der Lenksäule steht.
Dieses Patent beschreibt insbesondere eine Energieabsorptionsvorrichtung
für eine
Automobil-Lenksäule,
beste hend aus einer Lenkwelle mit einem Lenkrad, die um eine Lenkachse
drehend in einem Rohrkörper
montiert ist, wobei die Lenksäule
in einer Trageinheit aus einem feststehenden Tragelement und einem
im Falle eines Zusammenstoßes
beweglichen Tragelement installiert ist und der Rohrkörper in
der Trageinheit sitzt; die Vorrichtung als solche umfasst:
- – ein
einzelnes Stahlband, bestehend aus:
- – einem
im Wesentlichen geraden ersten Teilstück, von dem das eine Ende mit
dem beweglichen Tragelement verbunden ist und das andere Ende verlängert wird
durch
- – ein
zweites Teilstück,
das an einer mit dem feststehenden Tragelement verbundenen Rolle
anliegt, so dass es Halbkreisform annimmt, und verlängert wird
durch:
- – ein
drittes Teilstück
mit freiem Ende;
- – einen
mit dem beweglichen Tragelement verbundenen Krafterzeuger, angeordnet
auf einer Seite des betreffenden Bandteilstücks, der in der Lage ist, eine
variable Kraft abzugeben, um das Stahlband außerhalb des Bereichs des halbkreisförmigen zweiten
Teilstücks
in seiner Querrichtung zu verformen;
- – wobei
dieser Krafterzeuger zwischen zwei Abstützelementen wirkt, die mit
dem beweglichen Tragelement verbunden und auf der anderen Seite
des betreffenden Stahlbandteilstücks
angeordnet sind;
- – um
so eine variable Energieabsorptionsvorrichtung zu erhalten.
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Dies
verbessert die Energieabsorption, deckt aber nicht alle Fälle von
Zusammenstößen ab,
bei denen bestimmte Parameter, wie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs
vor dem Zusammenstoß,
in jedem einzelnen Fall anders sind.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Energie absorptionsvorrichtung
vorzuschlagen, die in Richtung der Stauchung der Lenksäule ausgerichtet und
unbegrenzt variabel ist, um allen Fällen von Zusammenstößen Rechnung
zu tragen und alle Kategorien von Fahrern, insbesondere solche,
die aus dem Durchschnitt der Fahrer herausfallen, schützen zu
können,
und die sich gleichzeitig leicht innerhalb des Raumbedarfs der heutigen
Lenksäulen
installieren lässt.
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Dieses
Ziel wird mittels einer Energieabsorptionsvorrichtung, wie in Anspruch
1 definiert, erreicht.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Energieabsorptionsvorrichtung
für eine
Automobil-Lenksäule,
bestehend aus einer Lenkwelle mit einem Lenkrad, die in einem Rohrkörper drehend
um eine Lenkachse installiert ist. Die Lenksäule ist in einer Trageinheit,
bestehend aus einem feststehenden Tragelement und einem im Falle
eines Zusammenstoßes
beweglichen Tragelement, installiert, wobei in dieser Trageinheit
der Rohrkörper
sitzt. Die Vorrichtung umfasst einen einzelnen Metalldraht und einen Krafterzeuger.
Der einzelne Metalldraht besteht aus:
- – einem
im Wesentlichen geraden ersten Teilstück, von dem das eine Ende mit
dem beweglichen Tragelement verbunden ist und das andere Ende verlängert wird
durch
- – ein
zweites Teilstück,
das an einer mit dem feststehenden Tragelement verbundenen Rolle
anliegt, so dass es Halbkreisform annimmt, und verlängert wird
durch:
- – ein
drittes Teilstück
mit freiem Ende.
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Der
Krafterzeuger ist mit dem feststehenden Tragelement verbunden und
auf der Seite des betreffenden Drahtteilstücks angeordnet. Der Krafterzeuger
ist in der Lage, eine variable Kraft abzugeben, um den Metalldraht
außerhalb des
Bereichs des halbkreisförmigen
zweiten Teilstücks
in seiner Querrichtung zu verformen.
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Der
Krafterzeuger wirkt zwischen zwei Abstützelementen, die mit dem feststehenden
Tragelement verbunden und auf der anderen Seite des betreffenden
Drahtteilstücks
angeordnet sind, um so eine unbegrenzt variable Energieabsorptionsvorrichtung
zu erhalten, die sich allen Fällen
von Zusammenstößen anpasst.
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Gemäß der Erfindung
kann der Krafterzeuger entweder auf das dritte Teilstück des Metalldrahtes,
das im Wesentlichen gerade ist, oder auf das erste Teilstück des Metalldrahtes
wirken. In letzterem Falle kann das dritte Teilstück des Metalldrahtes
im Wesentlichen gerade oder um die Rolle herum gelegt sein.
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Bei
diesen unterschiedlichen Ausführungen wirkt
der Krafterzeuger zwischen zwei eigenständigen Abstützelementen oder zwischen einem
eigenständigen
Abstützelement
und einem in die Rolle integrierten Abstützelement oder zwischen einem
eigenständigen
Abstützelement
und einem von der Rolle gebildeten Abstützelement.
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Bei
einem bevorzugten Aufbau der Erfindung umfasst das feststehende
Tragelement ein Fußteil mit
zwei im Wesentlichen vertikalen Schenkeln, und das bewegliche Tragelement
umfasst zwei im Wesentlichen vertikale Schenkel, die durch ein im
Wesentlichen zum Fußteil
paralleles Verbindungsteil miteinander verbunden sind. Diese Schenkel
sind zwischen den beiden Schenkeln des feststehenden Tragelements
angeordnet und werden im Falle eines Zusammenstoßes zwischen diesen geführt.
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Alle
Schenkel sind in Richtung der Verschiebung des im Falle eines Zusammenstoßes beweglichen
Tragelements ausgerichtet. Ferner ist ein Führungslangloch im Fußteil vorgesehen,
das im Wesentlichen parallel zu den Schenkeln verläuft und
aufgrund seiner Länge
die Verschiebung des beweglichen Tragelements ermöglicht.
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Ein
Rückhalteelement
für den
Metalldraht ist auf dem Verbindungsteil befestigt und geht durch
das Führungslangloch
hindurch, so dass es mit dem Ende des ersten Teilstücks des
Metalldrahtes in Verbindung steht. Das Rückhalteelement ist so angeordnet,
dass es im Führungslangloch
gleiten kann. Die Rolle ist auf dem Fußteil befestigt, und jedes
eigenständige
Abstützelement
ist auf dem Fußteil
montiert.
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Genauer
gesagt hat bei diesem Aufbau jeder Schenkel des feststehenden Tragelements
ein seitliches Teil mit einem Befestigungsloch. Jeder Schenkel des
beweglichen Tragelements hat ein seitliches Teil mit einem offenen
Langloch, das sich an das seitliche Teil und das entsprechende Befestigungsloch des
feststehenden Tragelements anlegt, wobei die beiden Befestigungslöcher und
die beiden Langlöcher
ein Befestigungselement zur Befestigung am Fahrzeugaufbau aufnehmen.
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Das
feststehende Tragelement und das bewegliche Tragelement sind durch
eine Verbindungseinheit miteinander verbunden, die sich aus zwei Kunststoff-Unterlegscheiben
und einer Stahl-Unterlegscheibe zusammensetzt. Die erste Kunststoff-Unterlegscheibe,
angeordnet zwischen dem Fußteil
und dem Verbindungsteil, nimmt einen zylindrischen Zapfen auf, der
zur auf der anderen Seite des Fußteils angeordneten zweiten
Unterlegscheibe gehört.
Der zylindrische Zapfen geht durch das Führungslangloch hindurch und
gleitet in diesem. Die Stahl-Unterlegscheibe sitzt auf der zweiten
Kunststoff-Unterlegscheibe. Ein Arretierungselement verbindet die Stahl-Unterlegscheibe
mit dem Verbindungsteil, um die gewünschte Klemmung zu erhalten
und so die Verschiebung des beweglichen Tragelements bei einem Zusammenstoß zu ermöglichen.
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Bei
diesem Aufbau der Erfindung kann die Rolle links oder rechts von
der Achse des Führungslanglochs
angeordnet werden.
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Das
Ende des ersten Teilabschnitts des Drahtes ist zu einem Haken, der
vollständig
um das Rückhalteelement
herum führt,
geformt, wobei die axiale Länge
der Öffnung
des Hakens größer als
die axiale Länge
des Rückhalteelements
ist, um das verzögerte
Einsetzen der Energieabsorptionsvorrichtung bei einem Zusammenstoß zu gewährleisten.
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Jedes
eigenständige
Abstützelement
ist eine kleine von einem Kunststoffkranz umgegebene Rolle und sitzt
auf einer am Fußteil
befestigten Achse; die Rolle ist von einem Kunststoffkranz umgeben
und weist eine Zentrierungsnocke auf.
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Gemäß der Erfindung
weist die Vorrichtung vorteilhafterweise eine Verschlussplatte auf,
bestehend aus einem Fußteil,
die den Metalldraht und das Fußteil
des feststehenden Tragelements abdeckt, sowie aus zwei Schenkeln,
die die Schenkel des feststehenden Tragelements zwischen sich einfassen. Jeder
Schenkel hat ein seitliches Teil, das sich an das entsprechende
seitliche Teil des feststehenden Tragelements anlegt. Jedes Paar
aus zwei seitlichen Teilen ist mit einem Befestigungsloch versehen,
das ein Befestigungselement zur Befestigung am Fahrzeugaufbau aufnimmt.
Die Verschlussplatte wird mithilfe der Zentrierungsnocke und der
Achse bzw. Achsen der kleinen Rolle bzw. Rollen in Position gebracht und
ist am Fußteil
mithilfe der Befestigungsschraube der Rolle befestigt.
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Zu
seiner Führung
verschiebt sich zudem der Metalldraht gegen ein Reibungsteil, das
sich an einem der beiden Schenkel der Verschlussplatte verhakt.
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Die
unbegrenzt variable Energieabsorptionsvorrichtung für eine Lenksäule gemäß der Erfindung hat
außerdem
den Vorteil eines auf einem einzelnen Metalldraht basierenden Aufbaus,
der sich in der Automobilindustrie sehr einfach und in sehr großen Serien
realisieren lässt.
Außerdem
nimmt die Vorrichtung ausgesprochen wenig Platz in Anspruch und kann
leicht zwischen dem feststehenden Tragelement und dem beweglichen
Tragelement angeordnet werden. Darüber hinaus ist die Vorrichtung
sehr flexibel, denn sie erlaubt es, für den Krafterzeuger die angesichts
des Fahrzeugaufbaus am besten geeignete Position zu wählen, und
der Krafterzeuger kann von einem beliebigen Typ sein. Schließlich eignet
sich die Energieabsorptionsvorrichtung, da sie unbegrenzt variabel
ist, für
alle Arten von Zusammenstößen und alle
Kategorien von Fahrern, unabhängig
von ihrem Gewicht und ihrer Körpergröße.
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Weitere
Charakteristiken und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungen,
die sich als nicht einschränkende
Beispiele verstehen, in Verbindung mit den Verweisen auf die entsprechenden
beigefügten
Zeichnungen klarer, von denen:
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die 1 eine
Seitenansicht in der Lenkachse der Lenksäule ist, in der die erfindungsgemäße Energieabsorptionsvorrichtung
eingebaut ist;
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die 2 eine
perspektivische Draufsicht der Gesamtheit der erfindungsgemäßen Energieabsorptionsvorrichtung
ist, wobei die Gesamtvorrichtung in der normalen Fahrsituation vor
einem Zusammenstoß dargestellt
ist;
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die 3 eine
zu 2 analoge Ansicht der kompletten Vorrichtung ist;
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die 4 eine
Draufsicht der 2 nach einer anderen Ausführungsart
ist;
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die 4A eine
Detailansicht der 4 nach einer Ausführungsvariante
ist;
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die 5 ein
Schnitt in der Ebene V-V der 4 ist;
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die 6 ein
Schnitt in der Ebene VI-VI der 4 ist;
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die 7, 7A und 8 zur 4 analoge
Figuren im Falle von Ausführungsvarianten
sind ;
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die 9, 10, 11 und 12 zur 4 analoge
Figuren im Falle von Varianten eines anderen Aufbaus der Erfindung
sind.
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Wie
man in 1 sehen kann, umfasst die Automobil-Lenksäule eine
Lenkwelle 1, die in einem Rohrkörper 2 um eine Lenkachse 3 drehend
montiert ist. Der Rohrkörper 2 ist
mit einer Trageinheit 6 durch ein System zur Verstellung
der Position in der Tiefe oder Neigung oder ein System zur Verstellung
in der Tiefe und der Neigung verbunden. Die Erfindung kann auch
an einer nicht verstellbaren Lenksäule eingesetzt werden; in diesem
Falle ist der Rohrkörper 2 direkt
mit der Trageinheit 6 verbunden.
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Die
Trageinheit 6 besteht aus einem feststehenden Trageelement 8 und
einem beweglichen Tragelement 9. Das feststehende Tragelement 8 ist
fest mit dem Fahrgestell des Fahrzeugs oder einem Karosserieteil
verbunden. Das bewegliche Trageelement 9 ist mit dem Rohrkörper 2 durch
das System zur Verstellung der Position verbunden. Das bewegliche
Tragelement 9 ist mit dem feststehenden Tragelement 8 verbunden
und auf diesem mit einem bestimmten Wert, der den zu absorbierenden
Aufprall berücksichtigt,
blockiert, damit das bewegliche Tragelement 9 bei einem
Zusammenstoß im
feststehenden Tragelement 8 gleiten kann.
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Die
Trageinheit 6 ist die obere Befestigungseinheit der Lenksäule. Eine
untere Befestigungseinheit der Lenksäule beinhaltet eine horizontale
Drehachse, die die Höhenverstellung
der Lenksäule
ermöglicht.
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Als
vertikale Ebene wird nachfolgend eine Ebene bezeichnet, die parallel
zur vertikalen Ebene verläuft,
die durch die Lenkachse geht.
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Wie
dies insbesondere in den 2 und 3 dargestellt
ist, umfasst das feststehende Tragelement 8 ein Fußteil 15 mit
einem Schenkel 13 und einem Schenkel 14 an jedem
seiner querseitigen Enden, wobei diese Schenkel 13 und 14 im
Wesentlichen vertikal verlaufen und senkrecht zum Fußteil 15 stehen.
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In
der weiteren Beschreibung wird als hinten die Lenkradseite bezeichnet
und als vorne die gegenüberliegende Seite,
d. h. die Seite des Lenkgehäuses im
vorderen Bereich des Fahrzeugs. Links und rechts stehen für die linke
oder rechte Seite aus Sicht des Fahrers.
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Jeder
der beiden Schenkel 13 und 14 des feststehenden
Tragelements 8 weist hinten ein seitliches Teil 17 mit
einem Befestigungsloch 19 auf. Jeder der beiden Schenkel 13 und 14 weist
vorne ein seitliches Teil 16 mit einem Befestigungsloch 18 auf, das
eine Befestigungsschraube 18 zur Befestigung am Fahrzeugaufbau
aufnimmt.
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Das
bewegliche Tragelement 9 weist ein Verbindungsteil 23 mit
einem Schenkel 21 und einem Schenkel 22 an jeweils
einem der querseitigen Enden auf, wobei die Schenkel 21 und
22 im Wesentlichen vertikal verlaufen und senkrecht zum Verbindungsteil 23 stehen.
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Das
bewegliche Tragelement 9 ist zwischen den Schenkeln 13 und 14 des
feststehenden Tragelements 8 angeordnet. Das Verbindungsteil 23 ist
im Wesentlichen parallel zum Fußteil 15,
und die beiden Schenkel 21 und 22 sind geführt und
gleiten bei einem Zusammenstoß zwischen
den beiden Schenkeln 13 und 14 des feststehenden
Tragelements 8.
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Die
Schenkel 13 und 14 sowie die Schenkel 21 und 22 sind
in Richtung der Verschiebung des im Falle eines Zusammenstoßes beweglichen
Tragelements 9 ausgerichtet.
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Jeder
der beiden Schenkel 21 und 22 des beweglichen
Trageelements 9 weist hinten ein seitliches Teil 24 mit
einem offenen Langloch 25 auf. Jedes seitliche Teil 24 mit
dem offenen Langloch 25 liegt am seitlichen Teil 17 mit
dem entsprechenden Befestigungsloch 19 des feststehenden
Trag elements 8 an.
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Jedes
Paar aus einem Befestigungsloch 19 und einem offenen Langloch 25 nimmt
eine Befestigungsschraube zur Befestigung am Fahrzeugaufbau auf.
Ein Energieaufnahmeverschluss kann zwischen jedem seitlichen Element 17 und
dem entsprechenden seitlichen Element 24 angeordnet werden.
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Im
Fußteil 15 ist
ein Führungslangloch 20 mit der
Achse 30 vorgesehen. Die Achse 30 und die seitlichen
Ränder
des Langlochs 20 verlaufen im Wesentlichen parallel zu
den Schenkeln 13 und 14 des feststehenden Tragelements 8.
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Ein
Rückhalteelement 26 ist
auf dem Verbindungsteil 23 des beweglichen Tragelements 9 befestigt
und geht durch das Führungslangloch 20 hindurch.
Das Rückhalteelement 26 ist
so dimensioniert, dass es im Führungslangloch 20 gleiten
kann. Das Führungslangloch 20 muss
eine ausreichende axiale Länge
haben, um die Verschiebung des Rückhalteelements 26 des
beweglichen Tragelements 9 bei einem Zusammenstoß zu ermöglichen.
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Außer mittels
der beiden Lochpaare mit den Löchern 19 und 25 sind
das feststehende Tragelement 8 und das bewegliche Tragelement 9 an
einem dritten Punkt miteinander verbunden.
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Dieser
dritte Punkt wird durch die Verbindungseinheit 11 verkörpert, die
auf den Übersichtsfiguren 2, 3 und 4 sowie
in 6 als Axialschnitt dargestellt ist. Wie aus 6 ersichtlich, umfasst
die Verbindungseinheit 11 zwei Kunststoff-Unterlegscheiben 31 und 32,
eine Stahl-Unterlegscheibe 33 und
eine Arretierungsschraube 38, die ein und dieselbe Achse
haben. Diese verläuft
in der vertikalen Ebene der Achse 30 und steht senkrecht zum
Fußteil 15.
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, sind weitere Punkte
zur Führung
der Lenksäule
bei ihrer Verschiebung möglich.
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Die
erste Kunststoff-Unterlegscheibe 31 ist zwischen dem Fußteil 15 des
feststehenden Tragelements 8 und dem Verbindungsteil 23 des
beweglichen Tragelements 9 angeordnet. Die zweite Kunststoff-Unterlegscheibe 32 ist
auf der anderen Seite des Fußteils 15 angeordnet
und mit einem zylindrischen Zapfen 34 versehen, der durch
das Führungslangloch 20 hindurch
geht und bei einem Zusammenstoß in
diesem gleitet. Der zylindrische Zapfen 34 sitzt im Loch 35 der
ersten Kunststoff-Unterlegscheibe 31.
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Die
Stahl-Unterlegscheibe 33 sitzt auf der zweiten Kunststoff-Unterlegscheibe 32.
Die Stahl-Unterlegscheibe 33 und der zylindrische Zapfen 34 haben
jeweils ein Durchgangsloch 37 bzw. 36. Diese Durchgangslöcher nehmen
ein Befestigungselement vom Typ Arretierungsschraube 38 auf,
das sich an die Stahl-Unterlegscheibe 33 anlegt und im Befestigungsloch 27 des
Verbindungsteils 23 verankert ist.
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Die
Arretierungsschraube 38 verbindet die Stahl-Unterlegscheibe 33 mit
dem Verbindungsteil 23, um die gewünschte Klemmung oder gewünschten
festen Sitz der beiden Kunststoff-Unterlegscheiben 31 und 32 auf
dem Fußteil 15 zu
erhalten und so die Verschiebung des beweglichen Trageelements 9 bei
einem Zusammenstoß zu
ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die Energieabsorptionsvorrichtung einen einzelnen Metalldraht 4 und
einen Kraft erzeuger 7, wie dies in den 2, 4 und 7 bis 12 dargestellt
ist.
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Der
einzelne Metalldraht 4 umfasst ein erstes Teilstück 41,
ein zweites Teilstück 42 und
ein drittes Teilstück 43 oder 44,
je nach Form. Das erste Teilstück 41 hat
ein erstes Ende 45 und ein zweites Ende 46, und
das zweite Teilstück 42 hat
ein zweites Ende 49.
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Das
erste Teilstück 41 mit
seinem ersten Ende 45, das mit dem beweglichen Tragelement 9 verbunden
ist, ist im Wesentlichen gerade. Das zweite Ende 46 wird
durch das erste Ende des zweiten Teilstücks 42 verlängert.
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Das
zweite Ende 49 des zweiten Teilstücks 42 wird durch
das dritte Teilstück 43 bzw. 44 verlängert. Das
zweite Teilstück 42 liegt
an einer mit dem feststehenden Tragelement 8 verbundenen
Rolle 5 an, so dass es Halbkreisform annimmt, die durch
das dritte Teilstück 43 bzw. 44 mit
freiem Ende verlängert wird.
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Der
Krafterzeuger 7 ist mit dem feststehenden Tragelement 8 verbunden.
Er ist auf einer Seite des betreffenden Teilstücks des Metalldrahtes 4 angeordnet
und in der Lage, eine variable Kraft abzugeben, um den Metalldraht 4 in
seiner Querrichtung zu verformen. Diese Verformung erfolgt außerhalb
des Bereichs des halbkreisförmigen
zweiten Teilstücks 42 in
im Wesentlichen senkrechter Richtung zum Metalldraht 4.
Der Krafterzeuger 7 wirkt zwischen zwei Abstützelementen 10,
die mit dem feststehenden Tragelement 8 verbunden und auf
der anderen Seite des betreffenden Drahtteilstücks 41 bzw. 43 angeordnet
sind.
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Der
Aufbau der Erfindung ermöglicht
es so, eine unbegrenzt variable Energieabsorptionsvorrichtung zu
erhalten, die sich allen Fällen
von Zusammenstößen anpasst.
Zudem kann der Krafterzeuger 7 unterschiedliche Ausführungen,
darunter insbesondere eine pyrotechnische Ausführung, haben.
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Wie
insbesondere in den 4, 5 und 7 dargestellt,
ist das erste Ende 45 des ersten Teilstücks 41 des Metalldrahtes 4 mit
dem Rückhalteelement 26 des
Verbindungsteils 23 verbunden, das im Führungslangloch 20 des
Fußteils 15 gleitet.
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Das
erste Ende 45 des ersten Teilstücks 41 des Drahtes 4 ist
zu einer Schleife oder einem Haken 47 geformt, der vollständig um
das Rückhalteelement 26 herum
führt.
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Der
Haken 47 hat eine Öffnung 48,
deren axiale Länge
größer als
die axiale Länge
des Rückhalteelements 26 ist.
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Aufgrund
dieses Längenunterschiedes
verfügt
man bei einem Zusammenstoß über eine
nutzbare freie Wegstrecke, bevor die erfindungsgemäße Energieabsorptionsvorrichtung,
die mit einer gewissen vorab definierten Verzögerung reagiert, in Aktion tritt.
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Wie
in 4A dargestellt, ist die Rolle 5 auf dem
Fußteil 15 befestigt.
Sie besteht aus einer großen
Rolle 51, umgeben von einem Kunststoffkranz 52.
Die große
Rolle 51 ist auf dem Fußteil 15 befestigt
und umfasst eine Zentrierungsnocke 56 und ein Loch 53 für eine Befestigungsschraube 54 zur
Befestigung auf der Rolle 5.
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Wie
in 5 dargestellt, ist jedes der eigenständigen Abstützelemente 10 auf
dem Fußteil 15 montiert.
Jedes von ihnen besteht aus einer kleinen Rolle 57, umgeben
von einem Kunststoffkranz 58. Die kleine Rolle 57 sitzt
auf einer am Fußteil 15 befestigten
Achse 59.
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Schließlich umfasst
die erfindungsgemäße Vorrichtung
noch eine Verschlussplatte 12, die die Vorrichtung beim
Transport und beim Einbau in das Fahrzeug an Ort und Stelle hält; außerdem ermöglicht diese
Verschlussplatte 12 bei einem Zusammenstoß die Führung des
Metalldrahtes 4.
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Die
Verschlussplatte 12 umfasst ein Fußteil 63, das den
Metalldraht 4, die Rolle 5, die Abstützelemente 10,
die Verbindungseinheit 11 und das Fußteil 15 des feststehenden
Tragelements 8 abdeckt. Das Fußteil 63 ist an jedem
seiner querseitigen Enden mit einem Schenkel 61 und einem
Schenkel 62 versehen; diese stehen senkrecht zum Fußteil 63 und
fassen die Schenkel 13 und 14 des feststehenden
Tragelements 8 zwischen sich ein. Jeder der Schenkel 61 und 62 ist
mit einem seitlichen Teil 64 versehen, das sich an das
seitliche Teil 16 des feststehenden Tragelements 8 anlegt.
Jedes Paar aus zwei seitlichen Teilen 61-16 bzw. 62-16 ist
mit einem Befestigungsloch 65 bzw. 18 versehen,
das eine Befestigungsschraube zur Befestigung am Fahrzeugaufbau
aufnimmt. Zum Transport und Einbau im Fahrzeug wird die Verschlussplatte 12 mithilfe
der Zentrierungsnocke 56 und der Achse bzw. Achsen 59 der
kleinen Rolle bzw. Rollen 57 in Position gebracht. Die
Verschlussplatte 12 ist auf dem Fußteil 15 mittels der
Befestigungsschraube 54 zur Befestigung der Rolle 5 befestigt.
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Des
Weiteren umfasst die Verschlussplatte 12 ein Reibungsteil 66 mit
einem Verhakungselement 67, das auf einem der beiden Schenkel 61 oder 62 montiert
wird. Der Metalldraht 4 kann sich so gegen das Reibungsteil 66 verschieben
und wird dadurch geführt.
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Die
Verschlussplatte legt sich über
den Energieabsorptionsmechanismus. Sie dient ebenfalls als Stütze oder
Führung
für den
freien Abschnitt des Metalldrahtes 4, um zu verhindern,
dass sich dieser beim Zusammenstoß verformt.
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In
der normalen Fahrsituation ist der im Falle eines Zusammenstoßes bewegliche
Teil der Lenksäule über die
beiden Verschlüsse
und den in der Achse der Lenksäule
liegenden dritten Punkt mit dem feststehenden Teil der Lenksäule verbunden.
Eine Verzögerung
der Verschiebung ist zwischen der Schleife des Metalldrahtes 4 und
dem beweglichen Teil der Lenksäule
eingebaut, um bei einem Zusammenstoß den Bruch der Verschlüsse ohne
zusätzlichen
Kraftaufwand zu ermöglichen.
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Im
Normalzustand, wenn kein Zusammenstoß erfolgt ist, ist der Finger
des Krafterzeugers 7 eingefahren, und in diesem Zustand
wird keinerlei Druck auf den Metalldraht ausgeübt. Dies gilt auch für den Fall
eines Zusammenstoßes
mit geringer Energie, bei dem das Einsetzen des Krafterzeugers 7 nicht
erforderlich ist, oder auch für
den Fall, dass Letzterer nicht funktioniert. In diesen beiden letztgenannten
Fällen
ist eine Mindestenergieaufnahme an der Lenksäule sichergestellt. Sie ergibt
sich aus den Gesetzmäßigkeiten
des Verhaltens des Metalldrahtes entsprechend seinem Einbau an der
Lenksäule.
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Bei
einem heftigen Zusammenstoß erhält die elektronische
Steuereinheit dagegen von den diversen im Fahrzeug installierten
Aufnehmern die Informationen (Geschwindigkeit des Fahrzeugs unmittelbar
vor dem Zusammenstoß,
Gewicht des Fahrers, ob der Sicherheitsgurt angelegt war oder nicht,
u. a.), die zur Berechnung der Ansteuerungsregel des Krafterzeugers 7 erforderlich
sind. Entsprechend dieser von der elektronischen Steuereinheit erstellten
Ansteuerungsregel übt
der Krafterzeuger 7 dann eine mehr oder minder starke seitliche
Kraft auf den Draht aus, um dessen Verschiebung zu bremsen und folglich
die Höhe
der von der Lenksäule
aufgenommenen Energie an die Umstände des jeweiligen Zusammenstoßes anzupassen.
Das aus dem Druck des Krafterzeugers 7 resultierende Energiedifferenzial
kommt aus der Kombination von zwei Phänomenen zustande: der Verformung
und der Reibung des Drahtes zwischen dem Finger des Krafterzeugers 7 und
den Abstützelementen 10.
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Die
aufgenommene Kraft kann also in Abhängigkeit von den von der Elektronik
erstellten Ansteuerungsregeln unendlich variiert werden, da die Elektronik
die spezifischen Werte der diversen für den Zusammenstoß geltenden
Parameter berücksichtigt.
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Die
Elektronik berechnet die Ansteuerungsregel für den Krafterzeuger 7 unter
Berücksichtigung der
gesamten Stauchstrecke, die an der Lenksäule ausgeführt ist. Die Energie des Zusammenstoßes wird
also auf die gesamte an der Lenksäule verfügbare Wegstrecke verteilt,
um die Höhe
der Kraft, die auf den Körper
des Fahrers wirkt, zu reduzieren und damit das Risiko von Verletzungen
zu mindern.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist sehr flexibel und lässt
alle Formen der Anordnung zu. So kann die Rolle 5 links
von der Achse 30 des Führungslanglochs 20 – wie in
den 2 bis 8 – angeordnet werden. Die Rolle 5 kann
auch rechts von der Achse des Führungslanglochs – wie in
den 9 bis 12 – angeordnet werden.
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Bei
den beiden vorstehend genannten Konstellationen der Rolle 5 kann
der Krafterzeuger 7 auf das dritte Teilstück 43 des
Metalldrahtes 4, das im Wesentlichen gerade ist, wirken – wie in
den 1 bis 6 sowie 9 und 10.
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Bei
den beiden vorstehend genannten Konstellationen der Rolle 5 kann
der Krafterzeuger 7 auf das erste Teilstück 41 des
Metalldrahtes 4 wirken, wie dies in den 7, 7A, 8, 11 und 12 der
Fall ist.
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Bei
diesen letztgenannten Einbauarten kann das dritte Teilstück 43 des
Metalldrahtes 4 im Wesentlichen gerade sein, wie dies in
den 1 bis 7 und 8 bis 12 der
Fall ist, oder das dritte Teilstück 44 des
Metalldrahtes 4 ist um die Rolle 5 herum gelegt,
wie dies in der 7A der Fall ist.
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Die
beiden Abstützelemente 10 können mehrere
Ausführungsarten
haben.
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Bei
einer ersten Ausführungsart
wirkt der Krafterzeuger 7 zwischen zwei eigenständigen Abstützelementen 10 – wie in
den 2, 3, 7, 9 und 11.
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Bei
einer zweiten Ausführungsart
wirkt der Krafterzeuger 7 zwischen einem eigenständigen Abstützelement 10 und
einem in die Rolle 5 integrierten Abstützelement 55, wie
dies in 4A der Fall ist.
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Bei
einer dritten Ausführungsart
wirkt der Krafterzeuger zwischen einem eigenständigen Abstützelement 10 und einem
von der Rolle 5 gebildeten Abstützelement; wie es in den 4, 7A, 8, 10 und 12 dargestellt
ist.