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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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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.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Überblick über die
Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben
sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen.
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Kurzbeschreibung
der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen
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1A und 1B sind
schematische Darstellungen des Aufbaus einer herkömmlichen
Lenkvorrichtung mit einem Energieabsorptionsmechanismus, der die
Vergrößerung des
Neigungswinkels verwendet;
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2A und 2B zeigen
einen Aufprallzustand zwischen einem Säulenträger und einem Anschlag bei
der Lenkvorrichtung der 1A und 1B;
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3 ist
eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Aufbaus des Hauptteils
einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung;
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4 ist
ein Querschnitt entlang der Richtung, in welche die Schwenköffnung der
Lenkvorrichtung von 3 verlängert ist;
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5 ist
eine Darstellung eines Aufprallzustands zwischen einem Säulenträger und
einem Anschlag bei der Lenkvorrichtung nach den 3 und 4,
und
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6 ist
eine Querschnittsdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung.
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Detaillierte Erfindungsbeschreibung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Gleitwiderstand
zwischen dem Anschlag 5 und den Führungsöffnungen 41, 41 wirkt
auf beide Seiten des Anschlags 5 gleichmäßig ein.
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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.
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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.
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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.
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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.