DE60206436T2

DE60206436T2 - Lenkeinrichtung

Info

Publication number: DE60206436T2
Application number: DE60206436T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Tsunoda; Noboru Minamoto; Yoshikazu Kuromaru
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2022-01-09
Also published as: EP1245472B1; DE60206436D1; EP1245472A2; JP3933409B2; JP2002293250A; EP1245472A3; US6688644B2; US20020140219A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung, die in der Lage ist, eine Lenkwelle derart zu stützen, daß die Neigung einstellbar ist, und insbesondere eine Lenkvorrichtung, die zum Absorbieren der Energie eines sekundären Aufpralls, die bei einem Fahrzeugunfall auf die Lenkwelle aufgebracht wird, ausgebildet ist, wobei zur Neigungseinstellung ein Führungsbereich verwendet wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Fahrzeug wird gelenkt, indem eine durch das Betätigen eines im Fahrerraum angeordneten Lenkrads erzeugte Drehung an einen außerhalb des Fahrerraums angeordneten Lenkmechanismus übertragen wird, um die Räder (im allgemeinen die Vorderräder) zum Lenken zu drehen. Das Lenkrad ist an einem oberen Endbereich einer Lenkwelle angebracht, die im Fahrerraum um eine Achse drehbar gestützt ist, so daß der Fahrer das Lenkrad betätigen kann.
Die Lenkwelle ist drehbar in einem zylindrischen Säulengehäuse gestützt. Die Lenkwelle und das Säulengehäuse sind geneigt gestützt, wobei der obere Endbereich, an dem das Lenkrad angebracht ist, nach hinten geneigt ist. Die Lenkwelle ist über eine Zwischenübertragungswelle, beispielsweise ein Kardangelenk oder dergleichen, aus dem Fahrerraum hinaus verlängert und mit dem Lenkmechanismus verbunden. Der Lenkmechanismus weist eine Bewegungsumsetzeinheit, beispielsweise ein Zahnstangengetriebe, eine Kugelumlaufspindel oder dergleichen, auf, die das Umsetzen der Drehung des Lenkra des, welche über die Lenkwelle und die Zwischenübertragungswelle an den Lenkmechanismus übertragen wird, in eine Bewegung zum Drehen der Räder mittels der Bewegungsumsetzeinheit ermöglicht.
Einige derartige Lenkvorrichtungen der letzten Jahre haben einen Aufbau, bei dem die Position des Lenkrads am oberen Ende der Lenkwelle einstellbar ist, um eine für den Fahrer komfortable Lenkbetätigung zu erreichen. Im allgemeinen wird die Position des Lenkrads durch eine Kombination aus einer Neigungseinstellung zum Einstellen des Neigungswinkels der Lenkwelle zusammen mit dem Säulengehäuse und einer Teleskopeinstellung zum Herausziehen und Zusammenschieben des Mittelbereichs der Lenkwelle und des Säulengehäuses eingestellt.
Ferner weisen zahlreiche der jüngeren Lenkvorrichtungen einen Energieabsorptionsmechanismus zum Absorbieren von Energie eines Aufpralls auf, um Schäden für den Fahrer zu verringern, der aufgrund der Trägheit zum Zeitpunkt des Fahrzeugaufpralls nach vorn auf das Lenkrad prallt (sekundärer Aufprall). Im allgemeinen ist der Energieabsorptionsmechanismus mit einem elastischen Bereich im Mittelbereich der Lenkwelle und des Säulengehäuses versehen, wobei dieser Bereich bei geeignetem Widerstand in axialer Richtung elastisch ist. Die Energie des sekundären Aufpralls wird durch Gleitwiderstand absorbiert, der erzeugt wird, während der elastische Bereich durch die von dem sekundären Aufprall bewirkte Krafteinwirkung zusammengeschoben wird.
Bei einem Fahrzeug, das im Bereich vor dem Fahrersitz lediglich über einen geringen Raum verfügt, beispielsweise einem Bus, einem Lastkraftwagen, einem Einsitzer oder dergleichen, muß jedoch die Lenkwelle unter einem großen Neigungswinkel in bezug auf den Boden gestützt werden. In diesem Zustand stimmt die Richtung der Kraft, die auf das Lenkrad am oberen Ende der Lenkwelle zum Zeitpunkt des sekundären Aufpralls aufgebracht wird, selten mit der axialen Richtung der Lenkwelle überein. Bei einer derartigen Lenkvorrichtung ist die genannte Energieabsorption mittels einer Kontraktion der Lenkwelle und des Säulengehäuses schwer zu erzielen. Daher wird bei einer herkömmlichen Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug dieser Art ein Energieabsorptionsmechanismus verwendet, der die Energie eines sekundären Aufpralls absorbiert, indem die Lenkwelle in eine Richtung geneigt wird, in der der Neigungswinkel zunimmt.
Die 1A und 1B sind schematische Darstellungen des Aufbaus einer Lenkvorrichtung mit einem Energieabsorptionsmechanismus, der die Vergrößerung des Neigungswinkels verwendet. Eine Lenkwelle 1 ist drehbar in einem zylindrischen Säulengehäuse 2 gestützt und an einem Schwenkträger 4 angebracht, der mittels eines am Mittelbereich des Säulengehäuses 2 angebrachten Säulenträgers 3 an einem Teil des Fahrerraums angebracht und von diesem gestützt ist.
Am oberen Endbereich der Lenkwelle 1, die aus dem oberen Bereich des Säulengehäuses 2 ragt, ist ein Lenkrad 10 befestigt. Der untere Endbereich der Lenkwelle 1, der aus einem unteren Bereich des Säulengehäuses 2 ragt, ist über ein Kardangelenk 11 und eine Zwischenwelle 12 mit einem in den Figuren nicht dargestellten Lenkmechanismus verbunden. Durch Betätigen des Lenkrads 10 verursachte Lenkdrehung wird über die Lenkwelle 1, das Kardangelenk 11 und die Zwischenwelle 12 an den Lenkmechanismus übertragen. Die Zwischenwelle 12, die durch das Eingreifen einer Innenwelle 12a mit einem verformten Querschnitt in ein Außenrohr 12b der gleichen Form gebildet ist, ist eine Teleskopwelle, die durch gleitendes Verschieben der Innenwelle 12a in das und aus dem Außenrohr 12b, ausgezogen und eingeschoben werden kann und an einer geeigneten elastischen Position als ein Körper drehbar ist.
Der einen kastenförmigen Querschnitt aufweisende Säulenträger 3 ist einstükkig an einer Außenseite des Säulengehäuses 2 angebracht. Das Säulengehäuse 2 weist eine untere und eine obere Teleskopieröffnung 30 und 31 auf, die sich in axialer Richtung des Säulengehäuses 2 erstrecken. Der Schwenkträger 4 hat einen Querschnitt, der im wesentlichen U-förmig ist, wobei der offene Bereich zwischen den beiden Seitenwänden nach unten gerichtet ist. Der Säulenträger 3, der zwischen die beiden Seitenwände des Schwenkträgers 4 ein gesetzt ist, ist mittels eines Arretierbolzens 20 und eines Führungsbolzens 21 befestigt, die jeweils durch die Teleskopieröffnungen 30 und 31 verlaufen.
In einer Seitenwand des Schwenkträgers 4 ist eine Schwenköffnung 40 ausgebildet, die bogenförmig gekrümmt ist und einen Durchgangsbereich für den Führungsbolzen 21 an einer unteren Position als Mitte des Bogens aufweist. Der an einer oberen Position befindliche Arretierbolzen 20 verläuft durch einen Schnittbereich der Schwenköffnung 40 und der Teleskopieröffnung 30 und ist an dieser Position befestigt. In einem oberen Bereich der Schwenköffnung 40 ist eine Führungsöffnung 41 gebildet, die in Verlängerung der Schwenköffnung 40 gebogen ausgebildet ist. In einem Grenzbereich zwischen der Führungsöffnung 41 und der Schwenköffnung 40 ist ein Anschlag 5 befestigt. Der Anschlag 5, der als ein Rohr mit einem Durchmesser ausgebildet ist, der geringfügig größer als die Breite der Führungsöffnung 41 ist, ist im Grenzbereich zwischen der Führungsöffnung 41 und der Schwenköffnung 40 über eine aus Harz bestehende Buchse 50 eingesetzt und in Querrichtung zwischen den beiden Seitenwänden des Schwenkträgers 4 vorgesehen.
Bei einer wie dargestellt ausgebildeten Lenkvorrichtung erfolgt die Neigungseinstellung und die Teleskopeinstellung bei gelöstem Arretierbolzen 20. der Säulenträger 3 ist in bezug auf den am Chassis befestigten Schwenkträger 4 bewegbar, indem der Arretierbolzen 20 und der Führungsbolzen 21 entlang der oberen und der unteren Teleskopieröffnungen 30 und 31 verschoben werden. Die Teleskopeinstellung zum Verschieben des Säulengehäuses 2 und der Lenkwelle 1 in axialer Richtung erfolgt durch Bewegen des Säulenträgers 3. Diese Einstellung wird durch Herausziehen oder Einschieben der als teleskopierbare Welle ausgebildeten Zwischenwelle 12 erreicht.
Ferner kann der Säulenträger 3 in bezug auf den am Chassis befestigten Schwenkträger 4 um eine Achse des Führungsbolzens 21 verschwenkt werden, indem der Arretierbolzen 20 entlang der Schwenköffnung 40 verschoben wird. Die Neigungseinstellung zum Einstellen des Neigungswinkels des Säulengehäuses 2 und der Lenkwelle 1 erfolgt durch Verschwenken des Säulenträgers 3. Die Lenkwelle 1 und das Säulengehäuse 2 können somit um eine Achse eines Verbindungsbereichs zwischen der Lenkwelle 1 und dem Kardangelenk 11 verschwenkt werden und das Herausziehen oder Einschieben der Zwischenwelle 12 verändert die Neigungsausrichtung.
1A zeigt eine Lenkvorrichtung mit einem mittleren Neigungswinkel und 1B zeigt eine Lenkvorrichtung mit dem größten Neigungswinkel. Die Neigungseinstellung erfolgt innerhalb der Grenzen eines Winkels vom unteren Ende der Schwenköffnung 40 zu einer Position, in welcher der Anschlag 5 vorgesehen ist.
Nach der Neigungseinstellung und der Teleskopeinstellung gemäß der vorhergehenden Beschreibung, wird der Arretierbolzen 20 festgezogen. Durch das Festziehen des Arretierbolzens 20 ist der Säulenträger 3 zwischen beiden Seitenwänden des Schwenkträgers 4 gestützt. Wenn die Lenkwelle 1 und das Säulengehäuse 2 auf diese Weise unbeweglich fixiert sind, erfolgt das Lenken durch Betätigen des Lenkrades 10, das am oberen Ende der Lenkwelle 1 angebracht ist.
Wenn ein Fahrzeug während eines Lenkvorgangs einen Unfall erleidet und ein Fahrer durch die von dem Unfall verursachte Trägheitswirkung einem sekundären Aufprall gegen das Lenkrad 10 am oberen Ende der Lenkwelle 1 ausgesetzt wird, werden das Säulengehäuse 2 und die Lenkwelle 1 durch die Kraftwirkung, welche in die durch die in den 1A und 1B weiß hervorgehobenen Pfeile angegebene Richtung wirkt, in eine Richtung geschoben, in welcher der Neigungswinkel zunimmt. Der Säulenträger 3, auf den die Kraft aufgebracht wird, bewegt sich entlang der Schwenköffnung 40 bis der Säulenträger 3 auf den Anschlag 5 stößt. Der Anschlag 5, auf den der Säulenträger 3 stößt, gleitet in die Führungsöffnung 41, die in einer Verlängerung der Schwenköffnung 40 ausgebildet ist, wobei die aus Harz bestehende Buchse 50 reißt und zerstört wird, und gleitet unter Verformung des Anschlags 5 weiter, bis der Anschlag 5 an einem Endbereich ankommt.
Bei dem vorgenannten Vorgang wird die Energie des sekundären Aufpralls sukzessive durch gleitenden Widerstand zwischen dem Säulenträger 3 und dem Schwenkträger 4, welcher durch die Bewegung des durch den Arretierbolzen 20 befestigten Säulenträgers 3 bewirkt wird, durch die zum Reißen und Zerstören der Buchse 50 genutzte Energie und durch den gleitenden Widerstand zwischen der Führungsöffnung 41 und dem Anschlag 5 absorbiert. Infolgedessen wird die auf den auf das Lenkrad 10 prallenden Fahrer aufgebrachte Krafteinwirkung abgeschwächt und Verletzungen des Fahrers werden verringert.
Bei einer wie zuvor beschrieben aufgebauten herkömmlichen Lenkvorrichtung ist jedoch die vorgenannte Absorbierbarkeit der Energie des zweiten Aufpralls durch die Art des Aufpralls des Säulenträgers 3 und des Anschlags 5 beein- flußt. Es ergibt sich folglich das Problem, daß der Schaden nicht so gut begrenzt werden kann wie erwartet, wenn der Säulenträger 3 und der Anschlag 5 in ungeeigneter Weise aufeinanderprallen. Die 2A und 2B zeigen einen Aufprallzustand von Säulenträger 3 und Anschlag 5 im Querschnitt entlang der Verlaufsrichtung der Schwenköffnung 40 und der Führungsöffnung 41.
Der Säulenträger 3 ist als ein Teil mit kastenförmigem Querschnitt ausgebildet, das zwischen den beiden Seitenwänden des Schwenkträgers 4 gestützt ist, welcher einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist. Eine flache Oberseite des Säulenträgers 3 ist dem Anschlag 5 zugewandt, der quer zwischen den beiden Seitenwänden vorgesehen ist. Wenn ein Fahrer einen sekundären Aufprall gegen das Lenkrad ausführt, bewegt sich der Säulenträger 3 in die in den 2A und 2B durch weiß hervorgehobene Pfeile angegebene Richtung, bis der Säulenträger 3 auf den Anschlag 5 trifft. 2A zeigt den Normalzustand bei einem Aufprall und 2B zeigt einen abnormalen Zustand bei einem Aufprall.
Wie in 2A dargestellt, werden, wenn die gesamte Oberseite des Säulenträgers 3 im wesentlichen gleichmäßig in bezug auf die Gesamtlänge des Anschlags auf den Anschlag 5 trifft, jeweils Kraftkomponenten F₀ und F₀ (F₀ ≅ F/2) von im wesentlichen der Hälfte der Größe einer auf den gesamten Aufprallbereich des Säulenträgers 3 aufgebrachten Stoßkraft F auf Buchsen 50, 50 aufgebracht, welche beide Seiten des Anschlags 5 stützen. Infolgedessen werden die Buchsen 50, 50 auf beiden Seiten des Anschlags 5 im wesentlichen gleichzeitig zerstört. Der Anschlag 5 gleitet in die Führungsöffnungen 41, 41 auf beiden Seiten des Schwenkträgers 4 und es wird ein gleitender Widerstand zwischen dem Anschlag 5 und den Führungsöffnungen 41, 41 erzeugt. Die erforderliche Energieabsorption wird somit in einem normalen Aufprallzustand erreicht.
Wenn sich andererseits beispielsweise der Säulenträger 3 in einem Zustand bewegt, in dem der Träger 3 zwischen den Seitenwänden des Schwenkträgers 4 verkantet ist, bevor er auf den Anschlag 5 trifft, und ein Teil des Säulenträgers 2 lokal auf den Anschlag 5 trifft, wie in 2B gezeigt, wird die Stoßkraft F auf diesen Aufprallbereich konzentriert. Auf näher an der Aufprallstelle gelegene Buchse 50, bei der es sich um eine der Buchsen 50, 50 auf beiden Seiten des Anschlags 5 handelt, wird eine große Kraftkomponente F₁ aufgebracht, während auf eine von der Aufprallstelle weiter entfernte Buchse 50, bei der es sich um die andere der Buchsen 50, 50 handelt, eine kleine Kraftkomponente F₂ aufgebracht wird. Nachdem die erste Buchse 50 zerstört ist, gleitet der Anschlag 5 in die Führungsöffnungen 41, 41 in einem verkanteten Zustand, wobei die zerstörte Seite des Anschlags 5 vorläuft.
Der Säulenträger 3, der in die Führungsöffnungen 41, 41 geglitten ist, kommt zum Ende der Gleitbewegung, ohne daß ausreichend Energie des sekundären Aufpralls absorbiert wurde, da die Führungsöffnung 41 auf der einen Seite einen geringen Gleitwiderstand bietet. Folglich kann es geschehen, daß eine starke Stoßkraft auf den Fahrer einwirkt, wenn der Säulenträger 3 an das Ende der Gleitbewegung gelangt. Wenn der Anschlag 5 in erheblichem Maße verkantet ist, wird ferner ein Gleiten des Anschlags 5 nach dem Eintritt in die Führungsöffnung 41 verhindert. In diesem Fall ist es möglich, daß keine Energie während des Gleitens des Anschlags 5 absorbiert wird und eine große Stoßkraft auf den Fahrer aufgebracht wird.
Wie zuvor erwähnt ist es bei einer herkömmlichen Lenkvorrichtung erforderlich, daß stets ein in 2A dargestellter normaler Aufprallzustand erreicht wird, um die erforderliche Absorbierbarkeit der Energie des sekundären Aufpralls zu erzielen. Um einen normalen Aufprallzustand zu erreichen ist hohe Genauigkeit bei der Formgebung verbundener Teile, beispielsweise des Schwenkträgers 4 mit den Schwenköffnungen 40 und den Führungsöffnungen 41, des Säulenträgers 3, des Anschlags 5 und dergleichen, erforderlich. Infolgedessen ergibt sich das Problem, daß die Produktionskosten der Lenkvorrichtung steigen.
Überblick über die Erfindung
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, die vorgenannten Probleme zu lösen und es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lenkvorrichtung zu schaffen, mit der die Energie eines sekundären Aufpralls stets unter geeigneten Umständen absorbiert werden kann, indem die Lenkwelle in eine den Neigungswinkel vergrößernde Richtung geneigt wird, während bei der Formgebung in Verbindung stehender Teile keine hohe Genauigkeit erforderlich ist.
Bei einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung ist ein Säulenträger, der in der Mitte eines zylindrischen Säulengehäuses zum drehbare Stützen der Lenkwelle vorgesehen ist, zwischen beiden Seitenwänden eines an einem Teil des Fahrzeugs befestigten Schwenkträgers derart gestützt, daß er entlang Schwenköffnungen bewegbar ist, die jeweils in den Seitenwänden des Schwenkträgers ausgebildet sind. Daher ist der Neigungswinkel der Lenkwelle einstellbar. Ferner weist die Lenkvorrichtung Führungsöffnungen, die in Verlängerung der Schwenköffnungen über den Einstellbereich des Neigungswinkels vorgesehen sind, und einen Anschlag auf, der in Querrichtung zwischen den Seitenwänden in Grenzbereichen zwischen den Schwenköffnungen und den Führungsöffnungen vorgesehen ist. Der Anschlag, auf den die Energie eines sekundären Aufpralls, die auf die Lenkwelle im Falle eines Fahrzeugunfalls einwirkt, Druck aufbringt, gleitet entlang den Führungsöffnungen. Ferner weist die Lenkvor richtung einen Kontaktvorsprung oder Kontaktvorsprünge auf, die an dem Anschlag und/oder an dem Säulenträger derart vorgesehen sind, daß ein Vorsprung an einem Teil von im wesentlichen dem Mittelbereich zwischen beiden Seitenwänden des Schwenkträgers in Richtung des anderen Teils vorsteht.
Wenn der Säulenträger bei einem Auftreten eines sekundären Aufpralls zwischen Seitenwänden des Schwenkträgers gleitet und bei der Einstellgrenze des Neigungswinkels auf den Anschlag prallt, erfolgt dieser Aufprall an dem Kontaktvorsprung, der in Breitenrichtung des Anschlags und/oder des Säulenträgers im Mittelbereich vorgesehen ist. Die an diesem Aufprallbereich erzeugte Wirkkraft wird als im wesentlichen gleiche Kraftkomponenten auf beide Endbereiche des Anschlags aufgebracht, die an beiden Seitenwänden des Schwenkträgers abgestützt sind. Infolgedessen gleitet der Anschlag entlang den in Verlängerung der Schwenköffnungen vorgesehenen Führungsöffnungen gleichmäßig in beiden Führungsöffnungen, so daß die Energie des sekundären Aufpralls zuverlässig absorbiert werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung ist bei der Formgebung der miteinander verbundenen Teile keine hohe Genauigkeit erforderlich.
Ferner ist die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung derart aufgebaut, daß jede Seite des Anschlags an einem Grenzbereich zwischen der Schwenköffnung und der Führungsöffnung durch eine Stützhülse aus Harz gestützt ist. Infolgedessen wird durch die aus Harz bestehenden Stützhülsen ein stabiles Gleiten des Anschlags in den Führungsöffnungen im Falle des Aufpralls des Säulenträgers erreicht und die Energie des sekundären Aufpralls kann weiter zuverlässig absorbiert werden.
Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung der Grenzbereich zwischen der Schwenköffnung und der Führungsöffnung, in dem der Anschlag angebracht ist, mit einer größeren Breite als andere Teile ausgebildet. Da die Stützbuchsen auf beiden Seiten des Anschlags in den mit einer größeren Breite als andere Bereiche ausgebildeten Grenzbereichen aufgenommen sind, kann vermieden werden, daß der Anschlag durch einen leichten Aufprall des Säulenträgers während der Neigungseinstellung bewegt wird. Ferner kann die Energie des sekundären Aufpralls zuverlässig absorbiert werden.
Die genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen
1A und 1B sind schematische Darstellungen des Aufbaus einer herkömmlichen Lenkvorrichtung mit einem Energieabsorptionsmechanismus, der die Vergrößerung des Neigungswinkels verwendet;
2A und 2B zeigen einen Aufprallzustand zwischen einem Säulenträger und einem Anschlag bei der Lenkvorrichtung der 1A und 1B;
3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Aufbaus des Hauptteils einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung;
4 ist ein Querschnitt entlang der Richtung, in welche die Schwenköffnung der Lenkvorrichtung von 3 verlängert ist;
5 ist eine Darstellung eines Aufprallzustands zwischen einem Säulenträger und einem Anschlag bei der Lenkvorrichtung nach den 3 und 4, und
6 ist eine Querschnittsdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung.
Detaillierte Erfindungsbeschreibung
Die folgende Beschreibung erläutert die vorliegende Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die einige Ausführungsbeispiele derselben zeigen. 3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Aufbaus eines Hauptteils einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung.
Eine Lenkwelle 1 ist in einem zylindrischen Säulengehäuse 2 um eine Achse drehbar gestützt. Die Lenkwelle 1 und das Säulengehäuse 2 sind an einem Schwenkträger 4 angebracht, der an einem Teil der Fahrgastzelle über einen Säulenträger 3 angebracht und befestigt ist, der auf der Außenseite des Mittelbereichs des Säulengehäuses 2 montiert ist.
An dem aus dem oberen Teil des Säulengehäuses 2 ragenden oberen Endbereich der Lenkwelle 1 ist ein in der Figur nicht dargestelltes Lenkrad auf die gleiche Weise angebracht wie bei der herkömmlichen Lenkvorrichtung der 1A und 1B. Ein unterer Endbereich der Lenkwelle 1, der aus dem unteren Bereich des Säulengehäuses 2 ragt, ist mit einem in der Figur nicht dargestellten Lenkmechanismus verbunden. Durch die Betätigung des Lenkrads bewirkte Lenkdrehung wird über die Lenkwelle 1 an den Lenkmechanismus übertragen.
Der Säulenträger 3 ist an dem Schwenkträger 4 mit einem Verriegelungsbolzen 20 und einem Führungsbolzen 21 angebracht, die voneinander getrennt in Längsrichtung des Säulengehäuses 2 angeordnet sind. Wie in 4 dargestellt ist der Schwenkträger 4, der einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat, an einem Fahrzeugteil angebracht, wobei der offene Bereich zwischen den Seitenwänden auf der rechten und der linken Seite nach unten gerichtet ist. Der Säulenträger 3 mit einem kastenförmigen Querschnitt ist einstückig an einer Außenfläche des Säulengehäuses 2 angebracht. Der Säulenträger 3 ist zwischen beide Seitenwände des Schwenkträgers 4 eingesetzt, wobei die befestigte Seite des Säulengehäuses 2 unten angeordnet ist.
Wie in 3 dargestellt ist eine Seitenfläche des Säulenträgers 3 mit zwei oberen und unteren Teleskopieröffnungen 30 und 31 versehen, die sich in axialer Richtung des Säulengehäuses 2 erstrecken. Der Führungsbolzen 21 durchdringt beide Seitenwände des Schwenkträgers 4 und verläuft durch die untere Teleskopieröffnung 31, so daß er entlang der Teleskoppieröffnung 31 bewegbar ist. In beiden Seitenwänden des Schwenkträgers 4 sind Schwenköffnungen 40, 40, die bogenförmig mit einem Durchgangsteil des Führungsbolzens 21 als Mitte des Bogens ausgebildet sind, die Teleskopieröffnungen 30, 30 des Säulenträgers 3 schneidend ausgebildet. Der Verriegelungsbolzen 20 erstreckt sich durch Schnittbereiche der Schwenköffnungen 40, 40 und der Teleskopieröffnungen 30, 30 und ist an Seitenwänden des Schwenkträgers 4 befestigt.
An einem Ende des Verriegelungsbolzens 20 ist die Basis eines Schwenkhebels 6 befestigt, der nach unten entlang dem Säulengehäuse 2 verläuft. Das Festziehen und Lösen des Verriegelungsbolzens 20 kann durch manuelles Betätigen des Schwenkhebels leicht erreicht werden.
4 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Richtung, in der sich die Schwenköffnungen 40, 40 erstrecken. Wie in den 3 und 4 dargestellt sind Führungsöffnungen 41, 41 an einem (dem oberen) Ende der Schwenköffnungen 40, 40 gebogen als Verlängerung der Schwenköffnungen 40, 40 ausgebildet. Der Anschlag 5 ist derart angebracht, daß er in Querrichtung zwischen Grenzbereichen zwischen den Schwenköffnungen 40, 40 und den Führungsöffnungen 41, 41 vorgesehen ist.
Der Anschlag 5 ist las Rohr mit einem Durchmesser ausgebildet; der geringfügig größer als die Breite der Führungsöffnung 41 ist. Hülsen 50, 50 aus Harz mit rechteckiger Außenform sind mit dem Anschlag 5 verbunden, indem die Hülsen 50, 50 nahe den beiden Endbereichen des Anschlags 5 an diesem angebracht werden. Ein Grenzbereich zwischen der Schwenköffnung 40 und der Führungsöffnung 41, in dem der Anschlag 5 angeordnet ist, ist mit einer größeren Breite als andere Bereiche ausgebildet. Jede der Hülsen 50, 50 ist auf der entsprechenden Seite im Grenzbereich angebracht. Der Anschlag 5 ist quer zwischen beiden Seitenwänden des Schwenkträgers 4 derart angebracht, daß der Anschlag 5 der Oberseite des Säulenträgers 3 zugewandt ist.
Erfindungsgemäß ist ein erhabener Kontaktvorsprung 32 im wesentlichen im Mittelbereich zwischen beiden Seitenwänden des Schwenkträgers 4 auf der Oberseite der Säulenträgers 3 dem wie zuvor beschrieben quer vorgesehenen Anschlag 5 zugewandt vorgesehen.
Bei der wie beschrieben aufgebauten Lenkvorrichtung wird die Neigungseinstellung und die Längseinstellung erreicht, wenn der Verriegelungsbolzen 20 durch Betätigen des Schwenkhebels 6 gelöst wird, um das Stützen des Säulenträgers durch die rechte und die linke Seitenwand des Schwenkträgers 4 aufzuheben.
Wenn der Verriegelungsbolzen 20 gelöst ist, kann sich der Säulenträger 3 in axialer Richtung der Lenkwelle 1 und des Säulengehäuses 2 in bezug auf den an der Karosserie befestigten Schwenkträger 4 bewegen, wobei der Verriegelungsbolzen 20 in der oberen Teleskopieröffnung 30 und der Führungsbolzen 21 in der unteren Teleskopieröffnung 31 gleitet. Die Längseinstellung erfolgt somit derart, daß die obere Endposition der Lenkwelle 1, an der das Lenkrad befestigt ist, in axialer Richtung nach oben oder unten bewegt wird. Das Verschieben der Lenkwelle 1 und des Säulengehäuses 2 in axialer Richtung während der Neigungseinstellung erfolgt durch Herausziehen und Zusammenschieben der Zwischenwelle 12 (siehe 1A und 1B), die mit dem unteren Ende der Lenkwelle 1 verbunden ist.
Nach dem Lösen der Stützung des Säulenträgers 3 durch den Schwenkträger 4 kann der Säulenträger 3 um die Achse des Führungsbolzens 21 in bezug auf den an der Karosserie befestigten Schwenkträger 4 schwenken, wobei der Verriegelungsbolzen 20 in der Schwenköffnung 40 gleitet. Durch diese Schwenkbarkeit wird die Neigungseinstellung zum Einstellen des Neigungswinkels der Lenkwelle 1 und des Säulengehäuses 2 erreicht.
Die Neigung der Lenkwelle 1 und des Säulengehäuses 2 kann innerhalb der Grenzen eines Winkels verändert werden, der von einer Position, in der der Verriegelungsbolzen 20 das untere Ende der Schwenköffnung 40 erreicht, bis zu einer Position reicht, in der die Oberseite des Säulenträgers 3 den Anschlag 5 erreicht. Wie in den 1A und 1B dargestellt, wird die Neigung durch das Schwenken um die Achse eines Verbindungsbereichs eines Kardangelenks 11 am unteren Ende der Lenkwelle und durch das Herausziehen und Zusammenschieben der Zwischenwelle 12 verändert.
Nach der zuvor beschriebenen Längs- und Neigungseinstellung ist der Säulenträger 3 zwischen beiden Seitenwänden des Schwenkträgers 4 gestützt, und die Lenkwelle 1 sowie das Säulengehäuse 2 sind mittels des durch Betätigung des Schwenkhebels 6 festgezogenen Verriegelungsbolzens 20 fixiert. Das am oberen Ende der Lenkwelle 1 befestigte Lenkrad 10 kann in diesem Zustand zum Lenken betätigt werden.
Wenn ein Fahrzeug während eines Lenkvorgangs bei fixierter Lenkwelle 1 einen Aufprall erleidet und ein Fahrer einen sekundären Aufprall auf das Lenkrad 10 am oberen Ende der Lenkwelle 1 aufgrund der durch den Unfall verursachten Trägheitswirkung erleidet, bewegt sich wie zuvor beschrieben der mit dem Verriegelungsbolzen 20 fixierte Säulenträger 3 auf die gleiche Weise wie bei einer herkömmlichen Lenkvorrichtung entlang den Schwenköffnungen 40, 40 auf beiden Seiten des Schwenkträgers 4, bis der Säulenträger 3 gegen den Anschlag 5 stößt. Mit der Bewegung des Säulenträgers 3 neigen sich das Säulengehäuse 2 und die Lenkwelle 1 in eine Richtung, in der der Neigungswinkel zunimmt. Als nächstes gleitet der von dem Säulenträger 3 zum Zeitpunkt des Aufpralls geschobene Anschlag 5 in die Führungsöffnungen 41, 41, die in Verlängerung der Schwenköffnungen 40, 40 ausgebildet sind, wobei er die Hülsen 50, 50 auf den entsprechenden Seiten abschert und zerstört und unter Verformung des Anschlags 5 weiter gleitet, bis der Anschlag 5 einen Endbereich erreicht.
Bei dem vorgenannten Vorgang kann die Energie des sekundären Aufpralls durch den Gleitwiderstand zwischen dem Säulenträger 3 und dem mittels dem Verriegelungsbolzen 20 an dem Säulenträger befestigten Schwenkträger 4, durch die zum Abscheren und Zerstören der Buchsen 50, 50 zu beiden Seiten des Anschlags 5 und durch den Gleitwiderstand zwischen den Führungsöffnungen 41, 41 und dem Anschlag 5 sukzessive absorbiert werden. Dadurch wird die auf einen Fahrer, der auf das Lenkrad 10 prallt, wirkende Kraft abgeschwächt und die Schäden für den Fahrer können verringert werden.
Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung das Zerstören der Hülsen 50, 50 zu beiden Seiten des Anschlags 5 bei einem Aufprall des Säulenträgers 3 und das nachfolgende Gleiten des Anschlags 5 entlang den Führungsöffnungen 41, 41 in stabiler Weise unter der erwähnten Wirkung eines am Säulenträger 3 vorgesehenen Kontaktvorsprungs 32 erreicht werden. Die Energie des sekundären Aufpralls kann zuverlässig absorbiert werden.
5 zeigt einen Aufprallzustand zwischen dem Säulenträger 3 und dem Anschlag 5 in einer Querschnittsdarstellung ähnlich der 4. Erfolgt ein sekundärer Aufprall, wenn die Lenkwelle wie in 4 dargestellt fixiert ist, bewegt sich der Säulenträger 3 in Richtung des Anschlags 5, wie durch den in 5 weiß hervorgehobenen Pfeil dargestellt, bis der Säulenträger 3 auf den Anschlag 5 prallt. Da die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung im wesentlichen im Mittelbereich des Säulenträgers 3 mit einem Kontaktvorsprung 32 versehen ist, erfolgt der Aufprall an einer Position, an der dieser Kontaktvorsprung 32 vorsteht. Eine Stoßkraft F wirkt konzentrisch auf die Position des Anschlags 5, die dem Kontaktvorsprung 32 entspricht, d.h. auf einen im wesentlichen mittleren Bereich beider Seitenwände des Schwenkträgers 4.
Auf jede Hülse 50, 50 aus Harz, die zum Stützen der beiden Enden des Anschlags 5 vorgesehen sind, wirkt eine Kraftkomponente F₀ (F₀ ≅ F/2) mit im wesentlichen der Hälfte der Größe der Stoßkraft F. Die Hülsen 50, 50 werden im wesentlichen gleichzeitig abgeschert und zerstört und der Anschlag 5 gleitet in die Führungsöffnungen 41, 41 auf beiden Seiten des Schwenkträgers 4.
Gleitwiderstand zwischen dem Anschlag 5 und den Führungsöffnungen 41, 41 wirkt auf beide Seiten des Anschlags 5 gleichmäßig ein.
Bei diesem Aufbau tritt der Aufprall des Kontaktvorsprungs 32 auf den Mittelbereich des Anschlags 5 ungeachtet der Ausrichtung des Säulenträgers 3 vor dem Aufprall auf. Es besteht keine Gefahr, daß der Anschlag 5 schief, also wie in 2B dargestellt zu einer Seite hin geneigt, aufprallt. Infolgedessen gleitet der Anschlag 5 nach dem Aufprall unter Gleitwiderstand zwischen dem Anschlag 5 und den Führungsöffnungen 41, 41 auf beiden Seiten des Schwenkträgers 4 und die erwartete Energieabsorption ist zuverlässig erreichbar. Ein auf den Fahrer, der auf das Lenkrad prallt, ausgeübter Stoß wird abgeschwächt und der durch diesen Stoß verursachte Schaden kann vorteilhaft verringert werden. Ferner ist bei der vorliegenden Erfindung keine hohe Genauigkeit bei der Formgebung der miteinander verbundnen Teile, beispielsweise dem Schwenkträger 4 mit den Schwenköffnungen 40 und den Führungsöffnungen 41, dem Säulenträger 3, dem Anschlag 5 und dergleichen, erforderlich.
6 ist eine Querschnittsdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung. Im Mittelbereich des Anschlags 5, der quer zwischen beiden Seitenwänden des Schwenkträgers 4 angeordnet ist und der Oberseite des Säulenträgers 3 zugewandt ist, ist ein ringförmiger Kontaktvorsprung 51 durch Vergrößern des Durchmessers des Anschlags 5 an einer Position gebildet, die im wesentlichen dem Mittelbereich der Seitenwände entspricht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt der Aufprall des Anschlags 5 und des Säulenträgers 3, der sich mit dem sekundären Aufprall bewegt, ebenfalls an einer Position, an der der Kontaktvorsprung 51 ausgebildet ist, d.h. einem Bereich, der im wesentlichen dem Mittelbereich der Seitenwände des Schwenkträgers 4 entspricht. Infolgedessen gleitet der Anschlag 5 zuverlässig in die Führungsöffnungen 41, 41 auf beiden Seiten des Schwenkträgers 4 und Gleitwiderstand zwischen dem Anschlag 5 und den Führungsöffnungen 41, 41 wird auf beide Seiten des Anschlags 5 gleichmäßig ein. Infolgedessen wird die erforderliche Energieabsorption erreicht, der auf den Fahrer einwirkende Stoß wird abgeschwächt und der durch den Stoß verursachtre Schaden kann vorzugsweise verringert werden.
Sowohl der in 4 dargestellte Kontaktvorsprung 32 an dem Säulenträger 3, als auch der Kontaktvorsprung 51 des Anschlags 5, der in 6 dargestellt ist, kann so ausgebildet sein, daß beim Auftreten eines sekundären Aufpralls ein Aufprall zwischen den Vorsprüngen 32 und 51 eintritt.

Claims

Lenkvorrichtung mit: einer Lenkwelle (1); einem zylindrischen Säulengehäuse (2) zum drehbaren Halten der Lenkwelle (1); einem in der Mitte des Säulengehäuses (2) vorgesehenen Säulenträger (3); einem an einem Fahrzeugteil befestigten Schwenkträger (4); Schwenköffnungen (40, 40), die in beiden Seitenwänden des Schwenkträgers (4) vorgesehen sind; Führungsöffnungen (41, 41), die in Verlängerung der Schwenköffnungen (40, 40) vorgesehen sind; und einem in Querrichtung zwischen den Seitenwänden in den Grenzbereichen zwischen den Schwenköffnungen (40, 40) und den Führungsöffnungen (41, 41) vorgesehenen Anschlag (5), wobei der Säulenträger (3) zwischen zwei Seitenwänden des Schwenkträgers (4) derart gestützt ist, daß er entlang den Schwenköffnungen (40, 40) zum Einstellen des Neigungswinkels der Lenkwelle (1) verschiebbar ist, und der Anschlag (5), der durch die bei einem Unfall des Fahrzeugs auf die Lenkwelle (1) aufgebrachte Wirkung der Energie eines sekundären Aufpralls von dem Säulenträger (3) druckbeaufschlagt wird, entlang den Führungsöffnungen (41, 41) gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner aufweist: mindestens einen Kontaktvorsprung (32, 51), der von dem Anschlag (5) und/oder dem Säulenträger (3) an einer Position, die im wesentlichen einem Mittelbereich zwischen beiden Seitenwänden des Schwenkträgers (4) entspricht, in Richtung des anderen Teils vorsteht.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (5) in den Grenzbereichen zwischen den Schwenköffnungen (40, 40) und den Führungsöffnungen (41, 41) durch Stützbuchsen (50, 50) aus Harz gestützt sind.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzbereiche zwischen den Schwenköffnungen (40, 40) und den Führungsöffnungen (41, 41) mit einer größeren Breite als andere Bereiche ausgebildet sind.