DE60217961T2

DE60217961T2 - Verbesserte lenksäule für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE60217961T2
Application number: DE60217961T
Authority: DE
Inventors: Kremer Richard Saginaw RIEFE; W. Marvin Clio MANWARING; Garnet Ray Bay City ARMSTRONG; Ravindra Saginaw Jwalapathy; W. Stephen Bay City SKILLMAN
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: US20020171235A1; EP1395479B1; EP1395479A2; WO2002100702A3; US6761376B2; WO2002100702A2; EP1395479A4; US6659504B2; DE60217961D1; US20030193180A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft allgemein Lenksäulen und im Spezielleren eine Lenksäule mit einem verbesserten Verriegelungs-, Entriegelungs- und Energieabsorptionsmechanismus.
Hintergrund der Erfindung
Es sind verschiedene Verriegelungsmechanismen zur Verwendung bei Lenksäulen, die zu einer Neigungsverstellung in der Lage sind, bekannt, wie z. B. der in der EP 1 093 990 A offenbarte. Der Verriegelungsmechanismus in dieser Anmeldung umfasst einen Neigungsbolzen und zugehörige Zahnverriegelungen an beiden Seiten der Lenksäule. Im Hinblick sowohl auf die Einfachheit als auch auf die Kosten wäre es wünschenswert, dass der Verriegelungsmechanismus eine einzige Zahnverriegelung auf nur einer Seite der Lenksäule aufweist.
Es ist auch bekannt, einen Entriegelungsmechanismus vorzusehen um zuzulassen, dass sich die Lenksäule nach einem Frontalaufprallereignis von großem Ausmaß wie z. B. einem Frontalzusammenstoß zusammenschiebt. Allerdings sind solche Entriegelungsmechanismen typischerweise nicht mit dem Neigungsbolzen ausgerichtet und führen somit dazu, dass bei einem Aufprall unerwünschte Momente auf den Entriegelungsmechanismus aufgebracht werden.
Die US 5 524 927 offenbart eine Lenksäule gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Energieabsorptionsmechanismen, die zulassen, dass sich die Lenksäule zum Schutz des Fahrers mit einer kontrollierten Geschwindigkeit zusammenschiebt, sind ebenfalls bekannt. Solche Mechanismen sind jedoch typischerweise in den Neigungsverstellungs- und Entriegelungsmechanismen nicht gut integriert.
Zusammenfassung der Erfindung
Das Verriegelungssystem der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zahnverriegelung, die selektiv in einen Eingriff mit einem gezahnten Schlitz eines feststehenden Bügels bewegbar ist. Die Zahnverriegelung ist normalerweise in Zahneingriff mit dem gezahnten Schlitz gehalten, um die Lenksäule in einer eingestellten Position zu verriegeln, ist jedoch aus dem Eingriff mit dem gezahnten Schlitz bewegbar, um zu ermöglichen, dass die Lenksäule verstellt wird. Ein Neigungsbolzen bewegt sich in einen formschlüssigen Eingriff mit der Zahnverriegelung, um die Zahnverriegelung in Zahneingriff mit dem gezahnten Schlitz in Ansprechen auf eine aufgebrachte Aufprallkraft auf die Lenksäule zu halten und zu verhindern, dass sich die Lenksäule während eines kontrollierten Zusammenschiebens der Lenksäule von einer eingestellten Position versehentlich weg bewegt.
Ferner weist die Lenksäule gemäß der Erfindung obere und untere Teleskopverkleidungen auf. Der Neigungsbolzen erstreckt sich durch eine rohrförmige Kapsel. Die Kapsel ist mit einem Eindrückbügel verbunden, der durch einen oder mehrere Scherstifte an der oberen Verkleidung befestigt ist. Der oder die Scherstift/e ist/sind derart ausgebildet, dass er/sie abschert/en, um ein Zusammenschieben der Lenksäule zu ermöglichen, wenn die Brust des Fahrers in Reaktion auf einen Frontalfahrzeugaufprall von großem Ausmaß auf dem Lenkrad aufschlägt. Ein verformbares, Energie absorbierendes Band erstreckt sich über die Kapsel, die als ein Amboss dient, um das Band zu biegen und dann wieder gerade zu richten und Energie zu absorbieren, wenn sich die Lenksäule zusammenschiebt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die oben stehenden wie auch weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden fortschreitenden Beschreibung, insbesondere unter Berücksichtigung der beiliegenden Zeichnungen, offensichtlicher, wobei:
1 eine perspektivische Darstellung einer Lenksäule und einer zugehörigen Struktur ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung der in 1 gezeigten Struktur ist;
3 eine seitliche Aufrissansicht der Lenksäule und eines angebrachten Eindrückbügels ist, die einen Bedienungsgriff in unterbrochenen Linien zeigt;
4 eine Explosionsdarstellung in Perspektive ist, die bestimmte Teile zeigt, welche dem Neigungsverstellmechanismus zugehörig sind;
5 eine Schnittansicht an der Linie 5-5 in 3 ist;
5A eine perspektivische Explosionsdarstellung einer rohrförmigen Kapsel, eines Abschnitts des Eindrückbügels und von Buchsen ist, die auch in 5 gezeigt sind;
6 eine Vergrößerung eines Abschnitts von 5 ist, der in dem Kreis 6 in 5 gezeigt ist;
7A, 7B und 7C die Einstellposition des in den 2 und 4 gezeigten Neigungsverstellmechanismus vor einem Unfall zeigen;
8A, 8B und 8C denselben Mechanismus in einer verriegelten Position vor einem Unfall zeigen;
9A, 9B und 9C denselben Mechanismus in einem Zustand nach einem Unfall zeigen;
10 eine seitliche Aufrissansicht der Verkleidung der Lenksäule mit einem angebrachten Eindrückbügel ist;
11 eine Darstellung ähnlich 10, jedoch im Schnitt ist, um den Energieabsorptionsmechanismus besser zu veranschaulichen;
12 eine Darstellung ähnlich 11 ist, die die Teile jedoch in einer anderen Position zeigt;
13 eine seitliche Aufrissansicht einer Lenksäule und eines zugehörigen Mechanismus mit einem abgewandelten Aufbau, ebenfalls gemäß der Erfindung ist;
14 eine Explosionsdarstellung in Perspektive der in 13 gezeigten Struktur ist;
15 eine vergrößerte Darstellung mit Teilen von Abschnitten von 13 im Schnitt ist; und
16 im Wesentlichen dieselbe wie 15, jedoch mit anderen Richtungspfeilen, ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Unter nunmehriger spezieller Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere die 1–3 weist eine Lenksäule 20 für ein Auto eine Verkleidungsanordnung 22 mit einer unteren rohrförmigen Verkleidung 24 auf, die in eine obere rohrförmige Verkleidung 26 geschoben ist. Eine Lenkwelle 28 ist für eine Drehung in der Verkleidungsanordnung 22 drehbar gelagert. Ein Lenkrad (nicht gezeigt) weist Keilnuten auf, die mit Keilnuten 30 an dem hinteren Ende der Lenkwelle 28 in Eingriff stehen. Das vordere Ende der unteren Verkleidung 24 nimmt einen horizontalen Drehzapfen 32 auf, der die Lenksäule 20 an einem Fahrzeugrahmen für eine Drehbewegung um eine horizontale Neigungsachse in Querrichtung des Drehzapfens anbringt.
Die obere Verkleidung 26 erstreckt sich in Längsrichtung innerhalb eines länglichen kanalförmigen Eindrückbügels 34 und ist parallel zu gegenüberliegenden Seitenwänden 36 und 38 des Eindrückbügels geschweißt oder sonst wie starr befestigt.
Ein linker seitlicher Neigungsbügel 40 und ein rechter seitlicher Neigungsbügel 42 überspreizen die Lenksäule 20 und den Eindrückbügel 34.
Die Neigungsbügel 40 und 42 sind Teile eines Neigungsverstellmechanismus 43 zum Verstellen der vertikalen Schrägstellung oder Neigung der Lenksäule 20 und sind starr an einem Fahrzeugrahmen befestigt.
Der linke seitliche Neigungsbügel 40 weist eine vertikale Wand 44 auf, die mit einer sich allgemein vertikal erstreckenden Öffnung 46 ausgebildet ist. Eine längliche Neigungsplatte 48 ist an der Außenseite der vertikalen Wand 44 über der Öffnung 46 befestigt und weist einen vertikal länglichen Neigungsschlitz 50 auf, der allgemein mit der Öffnung 46 ausgerichtet ist. Der Neigungsschlitz 50 weist eine Reihe von Neigungszähnen 52 an seiner vorderen Kante auf. Ein Führungsvorsprung 54 an der Innenseite der Platte 48 ist in der Öffnung 46 in der Wand 44 des linken seitlichen Neigungsbügel 40 eng aufgenommen und liegt eng an, um die Platte 48 zu positionieren.
Der rechte seitliche Neigungsbügel 42 weist eine vertikale Wand 54 auf, die mit einem allgemein vertikal länglichen Neigungsschlitz 56 in einem Abschnitt 57 der Wand 54 ausgebildet ist. Der Neigungsschlitz 56 in der Wand 54 des rechten seitlichen Neigungsbügels 42 ist mit dem Neigungsschlitz 50 in der Platte 48 an der Wand 44 des linken seitlichen Neigungsbügels 40 im Wesentlichen quer ausgerichtet. Ein länglicher, allgemein vertikaler, schmaler Spalt 58 in der Wand 54 des rechten seitlichen Neigungsbügels 42 ist allgemein parallel zu dem Neigungsschlitz 56 und von diesem nach vorne eng beabstandet und stellt ein schmales, flexibles, verformbares Band 60 des Materials der Wand 54 zwischen der Vorderwand 61 des Schlitzes 56 und des Spalts 58 bereit.
Ein quergerichteter, horizontaler Neigungsbolzen 62 weist Enden 63 und 65 auf, die in den entsprechenden Neigungsschlitzen 50 und 56 des lin ken und des rechten seitlichen Neigungsbügels 40 und 42 angeordnet sind. Siehe 2, 4 und 5. Der Neigungsbolzen 62 verläuft auch durch die länglichen, in Querrichtung ausgerichteten Schlitze 64 und 66, die in den Seitenwänden 36 und 38 des Eindrückbügels 34 ausgebildet sind und sich in Längsrichtung zu diesen parallel zu der Lenksäule erstrecken. Eine Mutter 68 ist auf den rechten Gewindeendabschnitt 70 des Bolzens 62 geschraubt und klemmt ein Drucklager 72 zwischen die Mutter 86 und die Wand 54 des rechten seitlichen Neigungsbügels 42. Der Neigungsbolzen 62 ist im Querschnitt von einem zylindrischen Abschnitt 74 neben dem vieleckigen Kopf 76 des Bolzens bis zu dem Gewindeendabschnitt 70 D-förmig. Der D-förmige Querschnitt des Neigungsbolzens 62 umfasst eine ebene Fläche 75.
Der Neigungsbolzen 62 erstreckt sich in Längsrichtung innerhalb einer quergerichteten, rohrförmigen Kapsel 80. Siehe 5 und 5A. Die Enden 81 und 83 der Kapsel 80 erstrecken sich durch die Schlitze 64 und 66 in den Seitenwänden 36 und 38 des Eindrückbügels 34. Buchsen 82 und 84 in den Enden der Kapsel weisen Köpfe 86 und 88 auf, die sich über die Enden 81 und 83 der Kapsel in gegenüberstehender Beziehung zu den vertikalen Wänden 44 und 54 der seitlichen Neigungsbügel 40 und 42 erstrecken. Ein ringförmiger Nocken 90, der an dem zylindrischen Abschnitt 74 des Neigungsbolzens 62 drehbar ist, weist einen Flansch 92 auf, der über einer Kante der Neigungsplatte 48 in Eingriff steht, um den Nocken davon abzuhalten, sich zu drehen. Ein an dem Ende des Schrägstellungs-Verstellschaltgriffes 96 befestigter Nockenmitnehmer 94 weist einen vieleckigen Sockel 98 auf, der über dem vieleckigen Kopf 76 des Bolzens 62 montiert ist, sodass der Bolzen 62 gedreht wird, wenn der Griff 96 gedreht wird. Der Nocken 90 weist eine Nockenbahn 99 auf, die gegen den Nockenmitnehmer 94 drückt.
Eine linke ringförmige Zahnverriegelung 100 an dem Neigungsbolzen 62 weist ein D-förmiges Loch 101 mit einer ebenen Fläche 103 auf und ist allgemein ähnlich dem D-förmigen Neigungsbolzen, jedoch etwas größer als dieser, sodass der Neigungsbolzen 62 sich relativ zu der Zahnverriegelung 100 drehen kann. Die Zahnverriegelung 100 kann sich nicht drehen, da sie allgemein rechteckig ist und zwischen den Wänden des Neigungsschlitzes 50 begrenzt ist. Die Zahnverriegelung 100 ist in dem Neigungsschlitz 50 zwischen dem Buchsenkopf 86 und dem Nocken 90 angeordnet und weist Zähne 102 auf, die den Neigungszähnen 52 in dem Neigungsschlitz zugewandt sind.
Der D-förmige Neigungsbolzen 62 erstreckt sich durch den Neigungsschlitz 56 in der vertikalen Wand 44 des rechten seitlichen Neigungsbügels 40 und ist darin drehbar, es gibt jedoch keine zugehörige Zahnverriegelung für die rechte Seite des Neigungsverstellmechanismus 43.
Der linke und der rechte Neigungsbügel 40 und 42 weisen in Querrichtung ausgerichtete, vertikal längliche Schlitze 104 und 106 in den vertikalen Wänden 44 und 54 davon auf. Die Schlitze 104 und 106 sind von den Neigungsschlitzen 50 und 56 nach vorne beabstandet. Ein Bolzen 108 erstreckt sich durch die Schlitze 104 und 106 und auch durch die länglichen, in Querrichtung ausgerichtete Schlitze 110 und 112, die in den Seitenwänden 36 und 38 des Eindrückbügels 34 ausgebildet sind und sich in Längsrichtung zu diesen parallel zu der Lenksäule erstrecken. Eine Mutter 114 ist auf ein Ende des Bolzens 108 geschraubt, wobei eine Unterlegscheibe 116 zwischen der Mutter und der Seitenwand 38 des Eindrückbügels angeordnet ist. Der Bolzen 108 unterstützt die Stabilisierung der Lenksäule 20, stört jedoch nicht die/das vertikale Verstellung oder Zusammenschieben der Lenksäule.
Um die vertikale Schrägstellung der Lenksäule 20 zu verstellen, wird der Verstellschaltgriff 96 aus der in den 1 und 3 gezeigten Position gehoben, sodass der Neigungsbolzen 62 in die in den 7A–7C gezeigte Position gedreht wird. In dieser Position des Neigungsbolzens wird die Zahnverriegelung 100 in die Position von 7B herausgezogen, um ihre Neigungszähne 102 von den Neigungszähnen 52 in dem Neigungsschlitz 50 zu lösen und die Lenksäule 20 für eine vertikale Verstellung freizugeben. Nachdem die Schrägstellung der Lenksäule 20 wie gewünscht verstellt wurde, wird der Neigungsbolzen 62 umgekehrt in die Position der 8A–8C gedreht, sodass die ebene Fläche 75 des Neigungsbolzens der ebenen Fläche 103 des Lochs 101 in der Zahnverriegelung 100 gegenüberliegt, wodurch ermöglicht wird, dass die Zahnverriegelung durch einen Aktuator mit einer Feder 118 nach vorne gedrückt wird, was bewirkt, dass die Zähne 102 der Zahnverriegelung mit den Zähnen 52 in dem Neigungsschlitz 50 in Eingriff treten. Dieser Eingriff der Zähne 52 und 102 verriegelt die Lenksäule 20 in der vertikal eingestellten Position. Die Feder 118 ist in dem Neigungsschlitz 50 gegenüber den Neigungszähnen 52 befestigt. Wenn der Neigungsbolzen 62 umgekehrt in die Position der 8A–8C gedreht wird, bewirkt die Nockenbahn 99 an dem Nocken 90 in Zusammenwirken mit dem Nockenmitnehmer 94, dass die Buchsenköpfe 86 und 88 gegen die Wände 44 und 54 der Neigungsbügel 40 und 42 zusammengedrückt werden, um einer Bewegung der Lenksäule 20 aus der eingestellten Position weg durch Reibung zu widerstehen.
Ein Energieabsorptionsmechanismus 120 ist am besten in den 10–12 gezeigt. Die Kapsel 80 ist ein Teil dieses Mechanismus. Ein Ende 81 der Kapsel 80 weist beabstandete Doppelflansche 122 und 124 auf, und das entgegengesetzte Ende 83 weist beabstandete Doppelflansche 126 und 128 auf (5, 5A und 6). Die Flansche 122 und 124 umspannen die Seitenwand 36 des Eindrückbügels 34 an einem Ende 130 des Schlitzes 64 darin. Der Flansch 122 weist ein Loch 132 auf, das mit einem Loch 134 in der Wand 36 ausgerichtet ist. Die Flansche 126 und 128 umspannen die Seitenwand 38 des Eindrückbügels 34 an einem Ende 136 des Schlitzes 64 darin. Der Flansch 126 weist ein Loch 138 auf, das mit einem Loch 140 in der Wand 38 ausgerichtet ist. In die ausgerichteten Löcher 132 und 134 wird ein fließfähiges Material wie z. B. ein geeigneter Kunststoff, z. B. Acetel, eingespritzt, um einen Scherstift 142 zu erzeugen. In die ausgerichteten Löcher 138 und 144 wird ebenfalls dasselbe oder ein ähnliches Material eingespritzt, um einen Scherstift 140 zu erzeugen. Die Scherstifte 142 und 144 halten die Kapsel 80 an den Enden 130 und 136 der Schlitze 64 und 66, wo diese Schlitze vorzugsweise untere Wandabschnitte 146 aufweisen, die um etwa 15° zu ihrer Längsdimension verjüngt sind, zurück. Die Enden 81 und 83 der Kapsel 80 laufen an den Unterseiten der Schlitze 64 und 66 und besitzen ähnlich verjüngte Unterseiten 148.
Ein allgemein U-förmiges Energieabsorptionsband 150 aus Metall weist z. B. einen gekrümmten Mittelabschnitt 152 auf, der sich um die Kapsel 80 herum erstreckt, und weist ein Ende 151 auf, das durch ein Befestigungselement 155 an einer unteren Wand 154 des Eindrückbügels 34 befestigt ist. Zwischen dem gekrümmten Mittelabschnitt 152 des Bands 150 und der Kapsel 80 befindet sich ein Abstand oder Spalt 156 von mehr oder weniger etwa 5 Millimeter.
In dem Fall einer hohen Aufprallbelastung wie z. B. eines Frontalzusammenstoßes in einem Ausmaß, das ausreichend ist, um die Stifte 142 und 144 abzuscheren und den Reibungshalt der Kapselköpfe 86 und 88 an dem Neigungsbügel 34 zu überwinden, wird die Lenksäule 20 sich zusammenschieben und bewirken, dass sich die obere Verkleidung 26 relativ in die untere Verkleidung 24 schiebt. Das Energieabsorptionsband 150 wird sich wenige Millimeter bewegen, um den Spalt 156 aufzunehmen, bevor er mit der Kapsel 80 in Kontakt tritt. Der Spalt 156 dient dazu, um die Trägheitseffekte in Verbindung mit hohen Auslösebelastungen zu beseitigen. Er trennt im Wesentlichen die Auslösebelastungen, sodass sie einander nicht überlagern. Er verringert auch die Tendenz der Kapsel 80, während des anfänglichen Abschnitts des Aufpralls zu klemmen. Dies verhindert auch hohe Spitzen-Auslösebelastungen bei einem Aufprall.
Während eines anhaltenden Zusammenschiebens der Lenksäule 20 wird sich das Band 150 in einem Bogen um die Kapsel 80 herum biegen und wird dann wieder gerade gerichtet werden, um Energie zu absorbieren. Die 15°-Verjüngung der unteren Wandabschnitte 146 an den vorderen Enden der Schlitze 64 und 66 beseitigt zusammen mit der gleichartigen Verjüngung der Unterseiten 148 der Enden der Kapsel 80 jegliches Spiel zwischen den Schlitzen und der Kapsel und sie beseitigen auch ein Hängenbleiben der Kapsel bei einem anfänglichen Eingriff des gekrümmten Abschnitts 152 des Bands 150 mit der Kapsel.
Während eines Zusammenschiebens der Lenksäule 20 in Ansprechen auf eine hohe Aufprallbelastung bewegt sich auch der Neigungsbolzen 62 relativ zu dem Neigungsschlitz 50 nach vorne (siehe die 9A–9C), sodass das linke Ende 63 des Neigungsbolzens 62 mit der Zahnverriegelung 100 in formschlüssigen Eingriff tritt und diese in der Position hält, in der ihre Zähne 102 mit den Neigungszähnen 52 in dem Neigungsschlitz 50 in Eingriff stehen, und verhindert somit, dass die Lenksäule 20 versehentlich nach oben kippt. Der Bolzen 62 bewegt sich während eines Zusammenschiebens der Lenksäule nach vorne, da sich der Bolzen innerhalb der Kapsel 80 befindet, die durch das Band 150 nach vorne geschoben wird. Normalerweise wird durch die Vorderwand 61 des Neigungsschlitzes 56 verhindert, dass sich das rechte Ende 65 des Neigungsbolzens 62 nach vorne bewegt, bei einem Zusammenschieben der Lenksäule wird jedoch zugelassen, dass es sich auf Grund der Verformung des flexiblen Bandes 60 der Wand 54 zwischen dem Schlitz 56 und dem Spalt 58 mit dem linken Endabschnitt nach vorne bewegt (siehe 9C), wodurch ein Klemmen des Neigungsbolzens verhindert wird.
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 13–16 ist hier eine Abwandlung der Erfindung gezeigt, die eine Lenksäule 180 umfasst, welche eine Verkleidungsanordnung 182 mit einer unteren rohrförmigen Verkleidung 184, die in eine obere rohrförmige Verkleidung 186 geschoben ist, aufweist. Eine Lenkwelle 188 erstreckt sich in Längsrichtung innerhalb der Verkleidung 182 und weist ein hinteres Keilnutenende 190 auf, um die Keilnutenöffnung in einem Lenkrad (nicht gezeigt) aufzunehmen. Ein Gehäuse 192 lagert das hintere Ende der oberen Verkleidung 186. Ein horizontaler, quergerichteter Drehzapfen 194 dreht das vordere Ende der Lenkwelle, um eine Neigungsverstellung nach oben und unten zu ermöglichen. Normalerweise ist die Lenksäule unter einem Winkel A zu der Horizontalen gelagert.
Ein Befestigungsbügel 198 ist für die Lenksäule 180 vorgesehen. Der Befestigungsbügel 198 ist starr an der oberen Verkleidung 186 befestigt. Der Befestigungsbügel ist allgemein kanalförmig und weist eine untere Wand 200 unter der oberen Verkleidung 186 der Lenksäule und seitlich beabstandete, sich nach oben erstreckende, vertikale Seitenwände oder -platten 202 und 204 an gegenüberliegenden Seiten der oberen Verkleidung auf. Die Seitenwände weisen jeweils eine Kerbe 206 in der hinteren Kante auf. Die Kerben der zwei Platten sind in Querrichtung ausgerichtet. Jede Kerbe weist eine gerade obere Kante 208 und eine gerade untere Kante 210 auf, die sich in einer Rückwärtsrichtung unter einem vorbestimmten Winkel voneinander weg erweitern und sich durch die hintere Kante der Kerbe öffnen. Die obere Kante 208 ist parallel zu der Längsach se oder Mittellinie 212 der Lenksäule, und die untere Kante 210 erweitert sich in einer Rückwärtsrichtung von der oberen Kante unter einem Bogenwinkel B zu der Längsmittellinie weg.
Scherkapseln 214 und 216 sind vorgesehen. Die Scherkapseln 214 und 216 sind identisch und durch eine/n quergerichtete/n Bolzen oder Stange 218, der/die sich horizontal über die Oberseite der oberen Verkleidung 186 erstreckt und in Löchern 220 in den Kapseln befestigt ist, in feststehenden Positionen an gegenüberliegenden Seiten der Lenksäule starr gelagert oder verankert. Die Stange 218 ist an einer starren Rahmenstruktur des Fahrzeugs befestigt.
Jede Scherkapsel weist eine Konfiguration auf, die ähnlich der Konfiguration der Kerben 206 ist. Jede Scherkapsel weist die Form einer flachen Platte auf, die breiter oder dicker als die Seitenwände 202 und 204 des Befestigungsbügels 198 ist. Die obere und die untere Kante 224 und 226 einer jeden Kapsel erweitern sich unter demselben Winkel wie die obere und die untere Kante 208 und 210 der Kerben 206. Jede Kapsel ist mit geraden, offenendigen Nuten 228 und 230 entlang der oberen und der unteren Kante 224 und 226 davon versehen, die sich ebenfalls unter demselben Winkel wie die obere und die untere Kante 208 und 210 der Kerben erweitern. Die Nuten 228 und 230 nehmen die obere und die untere Kante 208 und 210 der Kerben verschiebbar auf.
Scherstifte 232 und 234 sind vorgesehen, um die Kapseln 214 und 216 in den Kerben 206 der entsprechenden Seitenwände 202 und 204 zu halten. Die Scherstifte 232 und 234 sind vorzugsweise aus demselben Material hergestellt wie die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Scherstifte 142 und 144. Die Enden des Scherstifts 232 sind in Löchern 236 und 238 in der Kapsel 214 und der Seitenwand 202 des Befestigungsbügels aufgenommen, und die Enden des Scherstifts 234 sind in Löchern 240 und 242 in der Kapsel 216 und der Seitenwand 204 aufgenommen.
Im normalen Betrieb des Fahrzeugs sind die Kapseln 214 und 216 durch die Scherstifte 232 und 234 in den Kerben 206 der Seitenwände 202 und 204 gehalten, wodurch ein Zusammenschieben der Lenksäule 180 verhindert wird. Jedoch scheren die Stifte 232 und 234 bei einem Frontalfahrzeugaufprall von großem Ausmaß, wenn der Fahrer nach vorne geschleudert wird und seine Brust auf dem Lenkrad aufschlägt, ab, und die obere Verkleidung 186 schiebt sich zusammen und schiebt sich relativ in die untere Verkleidung 184.
Beim Einsteigen in oder Aussteigen aus ein/em Fahrzeug ergreift der Fahrer oft das Lenkrad und bringt eine Abwärtskraft auf. Diese Kraft ist durch den Vektor F1 in 15 dargestellt und ist rechtwinklig zu der Mittelachse der Lenksäule. Ihr wird durch die Kapseln 214 und 216 widerstanden. Die Kraft wird durch einen Kontakt der oberen Kanten 208 der Kerben 206 der Seitenwände 202 und 204 des Befestigungsbügels 198 gegen die Unterseiten der Nuten 228 entlang der oberen Kanten 224 der Kapseln aufgebracht. Diese Kraft ist rechtwinklig zu solchen Kontaktflächen und bringt somit keinerlei Spannung auf die Scherstifte 232 und 234 auf und wird somit die Stifte nicht versehentlich abscheren und zulassen, dass sich die Lenksäule zusammenschiebt.
Bei einem plötzlichen und heftigen Frontalaufprallereignis jedoch, wenn der Fahrer nach vorne gegen das Lenkrad geschleudert wird, kann die Kraft gegen die Lenksäule groß genug sein, um die Stifte 232 und 234 abzuscheren und zuzulassen, dass sich die Lenksäule zusammenschiebt. Während eines solchen Ereignisses bringt die Kraft des Fahrers gegen das Lenkrad typischerweise eine Aufwärtskraft auf die Lenksäule auf, die durch den Vektor F2 in 16 dargestellt ist, und diese wird durch einen Kontakt der unteren Kanten 210 der Kerben gegen die Unterseiten der Nuten 230 entlang der unteren Kanten 226 der Kapseln aufgebracht. Diese Kraft ist rechtwinklig zu der Mittelachse der Lenksäule, ist aber nicht rechtwinklig zu solchen Kontaktflächen und weist tatsächlich eine Komponente F3 in einer Richtung auf, die die Spannung auf den Scherstifte erhöht und somit das Bewirken eines Abscheren der Scherstifte unterstützt und ein Zusammenschieben der Lenksäule begünstigt.
Die offenbarten Ausführungsformen sind repräsentativ für derzeit bevorzugte Formen der Erfindung, sollen jedoch nur illustrativ und nicht definitiv hierfür sein. Die Erfindung ist in den Ansprüchen definiert.

Claims

Verriegelungssystem für eine verstellbare Lenksäule (20) eines Fahrzeugs mit Verstellkomponenten, die relativ beweglich sind, um eine Verstellung der Position der Säule (20) zuzulassen, wobei das Verriegelungssystem umfasst: einen ersten feststehenden Bügel (40) mit einem Satz von Bügelzähnen (52), der Neigungsverstellkomponenten der Säule (20) zugehörig ist, und einen zweiten feststehenden Bügel (42), wobei sich der erste und der zweite Bügel an jeweils gegenüberliegenden Seiten der Lenksäule (20) befinden; eine Zahnverriegelung (100) mit Zähnen, die den Bügelzähnen (52) gegenüberliegen; einen Querneigungsbolzen (62), der der Zahnverriegelung (100) zugehörig ist, wobei die Zahnverriegelung (100) zwischen einer ersten Position, in der die Zähne der Zahnverriegelung (100) aus einem Verriegelungseingriff mit den Bügelzähnen (52) gebracht sind, und einer zweiten Position, die eine relative Bewegung der Zahnverriegelung (100) in Richtung der Bügelzähne (52) zulässt, drehbar ist; einen Aktuator (118), der die Zahnverriegelung (100) in Richtung der Bügelzähne (52) in eine Verriegelungsposition drängt, in der die Zähne der Zahnverriegelung (100) mit den Bügelzähnen (52) in Eingriff stehen, wenn sich der Neigungsbolzen (62) in der zweiten Position befindet; und eine Vorrichtung (80), die in Ansprechen auf ein Aufbringen einer Aufprallkraft auf die Säule (20) während eines Unfallereignisses in einer Richtung wirksam ist, um die Säule (20) zusammenzuschieben, und wobei der erste Bügel (40) einen im Wesentlichen vertikal länglichen ersten Neigungsschlitz (50) und eine entsprechende Reihe von Neigungsschlitzzähnen (52) an einer Vorderseite des ersten Neigungsschlitzes (50) aufweist und der zweite Bügel (42) einen im Wesentlichen vertikal länglichen zweiten Schlitz (56) aufweist, der in Querrichtung mit dem ersten Neigungsschlitz (50) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schlitz (50) eine Vorderwand (60) aufweist, die eine Vorwärtsbewegung eines zweiten Endes des Bolzens (62) in eine zweite Position des Bolzens blockiert, wobei die Vorderwand (60) des zweiten Schlitzes (56) verformbar ist, um eine Vorwärtsbewegung des zweiten Endes des Bolzens (62) in Ansprechen auf das Aufbringen einer Aufprallkraft zuzulassen, sodass während des Unfallereignisses der Bolzen (62) durch die verformte Vorderwand (60) und die Zahnverriegelung (100) in seiner verriegelten Position gehalten ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Aktuator eine Feder (118) umfasst, die gegen die Zahnverriegelung (100) drückt.
System nach Anspruch 1, wobei das System an einer Lenkanordnung vorgesehen ist, die eine längliche Lenksäule (20) umfasst, die für eine Neigungsverstellung nach oben und unten gelagert ist.
System nach Anspruch 3, wobei ein Eindrückbügel (38; 198) an der länglichen Lenksäule (20) vorgesehen ist.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend zumindest einen Scherstift (142, 144; 232, 234), der dazu dient, einem Zusammenschieben der Lenksäule (20) zu widerstehen, es sei denn, nach dem Aufbringen der Aufprallkraft, wobei in diesem Fall der Scherstift (142, 144; 232, 234) derart ausgebildet ist, dass er abschert.
System nach Anspruch 4, wobei die Lenksäule (20) eine Verkleidungsanordnung mit sich oberen (26) und unteren (24) Teleskopverkleidungen aufweist und der Eindrückbügel (38; 198) an der oberen Verkleidung (26) befestigt ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Eindrückbügel (38) seitlich beabstandete, parallele Seitenwände (34, 36), die jeweils eine Öffnung darin an gegenüberliegenden Seiten der oberen Verkleidung der Lenksäule aufweisen, wobei die Öffnung in dem Eindrückbügel in Querrichtung ausgerichtete, längliche Eindrückbügelschlitze (64, 66) in den entsprechenden Seitenwänden umfasst, die sich allgemein parallel zu der Lenksäule erstrecken, und eine rohrförmige Kapsel (80) aufweist, durch die sich der Bolzen (62) erstreckt, wobei die Kapsel (80) Enden aufweist, die in Längsrichtung in den entsprechenden Eindrückbügelschlitzen (64, 66) verschiebbar sind.
System nach Anspruch 7, wobei der Scherstift (142, 144; 232, 234) in ausgerichtete Öffnungen in der Kapsel (80) und dem Eindrückbügel (38; 198) passt.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Energieabsorptionsmechanismus, wobei der Energieabsorptionsmechanismus ein allgemein U-förmiges Band (150) mit einem Mittelabschnitt (152), der sich über die Kapsel (80) erstreckt, und einem Endabschnitt (151), der an dem Eindrückbügel (38) befestigt ist, umfasst, wobei das Band (150) derart ausgebildet ist, dass es sich um die Kapsel (80) herum biegt und dann während eines Zusammenschiebens der Lenksäule (20) wieder gerade gerichtet wird, um Energie zu absorbieren.
System nach Anspruch 8, wobei ein Spalt (156) normalerweise zwischen dem Mittelabschnitt (152) des Bandes (150) und der Kapsel (80) vorgesehen ist, sodass bei einem anfänglichem Zusammenschieben der Lenksäule (20) Trägheitseffekte von hohen Auslösebelastungen beseitigt sind und die Tendenz der Kapsel (80) zu klemmen verringert ist.
System nach Anspruch 10, wobei der Spalt (156) in der Größenordnung von etwa 5 Millimeter liegt.
System nach Anspruch 11, wobei die Unterseiten (210) der Eindrückbügelschlitze (64, 66) an den vorderen Enden davon um etwa 15° zu der Längsdimension der Eindrückbügelschlitze (64, 66) verjüngt sind und die Enden der Kapseln (80) entsprechend verjüngt sind, um ein Spiel zwischen den Eindrückbügelschlitzen (64, 66) und den Enden der Kapseln (80) im Wesentlichen zu verringern und ein Hängenbleiben der Kapsel (80) bei einem anfänglichen Zusammenschieben der Lenksäule (20) zu verringern.