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Technisches Gebiet
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Diese
Anmeldung betrifft allgemein Lenksäulen und im Spezielleren ein
reaktives Energie absorbierendes System für eine Lenksäule.
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Hintergrund der Erfindung
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Heutzutage
sind viele Lenksäulenanordnungen
mit kinetische Energie absorbierenden Vorrichtungen ausgestattet,
um bei einem Unfall die Wahrscheinlichkeit einer Verletzung zu reduzieren.
Solche Vorrichtungen gibt es in vielen verschiedenen Formen. Eine
Form, die besonders wirksam ist, um wesentliche Energiebeträge in einem
Raum mit einem relativ kleinen Umfang zu absorbieren, verwendet
ein plastisch verformbares Element wie z. B. ein Metallband, das über einen
Sockel oder eine Buchse gebogen ist. Im Fall einer Frontalkollision
wird das verformbare Band über
den Sockel oder die Buchse gezogen und die verformte Form läuft die
Länge des Bandes
entlang, bewirkt eine Reaktionskraft, die dem Zusammenfallen der
Lenksäule
Widerstand entgegenbringt und Energie absorbiert.
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Typischerweise
sind Energie absorbierende Vorrichtungen wie jene, die ein plastisch
verformbares Band verwenden, konstruiert, um Fahrer mit einem durchschnittlichen
Gewicht bei einer durchschnittlich schweren Kollision zu schützen, ohne
die Tatsache zu berücksichtigen,
dass nicht alle Fahrer ein durchschnittliches Gewicht besitzen und
dass die Schwere von Kollisionen in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit
zum Zeitpunkt des Aufpralls beträchtlich
variiert. Eine Energie absorbierende Lenksäule, die diese Faktoren berücksichtigt,
ist in dem
US-Patent Nr. 6 189
929 an Struble et al. beschrieben. Diese weist einen betätigten Stift auf,
der in Abhängigkeit
von der erforderlichen Zusammenfallgeschwindigkeit entweder mit
einem oder mit zwei verformbaren Bändern selektiv in Eingriff
treten kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
die Reaktionskraft, die dem Zusammenfallen der Lenksäule Widerstand
entgegenbringt, zu variieren. Zum Beispiel kann die Energie absorbierende Vorrichtung
der Erfindung einen kleineren Betrag an Widerstand im Fall einer
weniger schweren Kollision oder eines Fahrers mit geringeren Gewicht,
oder einen größeren Betrag
an Widerstand im Fall einer schwereren Kollision oder eines Fahrers
mit größerem Gewicht
bereitstellen.
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Im
Spezielleren umfasst die Energie absorbierende Vorrichtung der Erfindung
ein erstes und zweites längliches
plastisch verformbares Band, die mit einer Lenksäule verbunden sind, und eine
Buchse, die mit einer feststehenden Fahrzeugtragstruktur verbunden
ist oder umgekehrt. Die Buchse steht mit den Bändern auf eine solche Weise
in Wechselwirkung, dass, wenn die Lenksäule zusammenfällt, die Binder
geradlinig über
die Buchse vorrücken
und dem Zusammenfallen der Lenksäule
Widerstand entgegenbringen. Eines der Bänder kann von der Lenksäule im Augenblick
eines Unfallereignisses unter Umständen, unter denen weniger Widerstand
gegenüber
dem Zusammenfallen der Lenksäule
erwünscht ist,
getrennt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind die Bänder
im Allgemeinen U-förmig
und wickeln sich um die Buchse. Eines der Binder ist durch einen
zurückziehbaren
Stift mit der Fahrzeugtragstruktur verbunden. Der Stift wird durch einen
Aktor zurückgezogen,
der durch ein von einem Controller in Ansprechen auf eine Fahrzeugkollision erzeugtes
Signal betreibbar ist. Der Controller kann nach dem Überwachen
solcher Faktoren wie das Gewicht eines Fahrers, die Position eines
Fahrers, ob der Fahrer angegurtet ist oder nicht und die Intensität der Kollision
ein Zurückziehen
des Stifts und Lösen eines
der Bänder
verlangen oder nicht. Wenn der Controller bestimmt, dass beide Bänder dem
Zusammenfallen der Lenksäule
Widerstand entgegenbringen müssen,
wird kein Signal an den Aktor gesendet und somit werden beide Bänder im
Widerstand gegen das Zusammenfallen der Lenksäule involviert sein. Wenn ein
geringerer Betrag an Widerstand gegen das Zusammenfallen der Lenksäule angezeigt ist,
wird der Controller das entsprechende Signal an den Aktor senden,
das das Zurückziehen
des Stifts und das Lösen
eines der Bänder
verlangt. Der Aktor kann, falls gewünscht, in Form einer schnell
reagierenden pyrotechnischen Vorrichtung vorliegen.
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In
einer weiteren Abwandlung der Erfindung kann ein Reißstreifen
zwischen den Bändern
angeordnet sein, wobei der Reißstreifen
mit jedem Band durch eine Trennungslinie verbunden ist. Die Buchse ist
mit dem Reißstreifen
verbunden, sodass, wenn die Binder geradlinig über die Buchse vorrücken, die Binder
von dem Reißstreifen
entlang der zwei Trennungslinien abreißen und sich trennen. Hier
kann wiederum eines der Binder getrennt werden, wenn weniger Absorption
von Energie gewünscht
ist.
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Es
ist ein Ziel der Erfindung, eine Energie absorbierende Vorrichtung
mit den vorhergehenden Merkmalen und Fähigkeiten vorzusehen.
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Weitere
Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Laufe dieser
Beschreibung offensichtlicher.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1A eine
fragmentarische, perspektivische Darstellung mit weggebrochenen
Teilen und im Schnitt einer Energie absorbierenden Vorrichtung für eine Lenksäule eines
Kraftfahrzeugs ist;
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2 eine Aufrissansicht mit Teilen im Schnitt
der in 1A gezeigten Energie absorbierenden
Vorrichtung ist;
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2A eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer Energie absorbierenden
Vorrichtung mit modifiziertem Aufbau ist;
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2B eine
fragmentarische Schnittansicht eines Abschnittes der in 2A gezeigten
Struktur ist;
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3A eine
perspektivische Darstellung mit weggebrochenen Teilen und im Schnitt
einer Energie absorbierenden Vorrichtung mit einem weiteren modifizierten
Aufbau ist; und
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3B eine
Aufrissansicht mit Teilen im Schnitt der in 3A gezeigten
Struktur ist.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Unter
nunmehriger speziellerer Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere
auf die 1A und 1B ist
eine Energie absorbierende Vor richtung 10 zur Verwendung
mit einer Fahrzeuglenksäulenanordnung 12 gezeigt,
umfasst, die eine zusammenfallbare obere Lenksäule 14 und eine untere
Lenksäule
(nicht gezeigt), die innerhalb der oberen Lenksäule 14 teleskopartig
angeordnet sein würde.
Ein Bügel 16 ist
an der Lenksäule 14 befestigt und
weist Bügelwände 18 und 20 auf
entgegengesetzten Seiten der Lenksäule auf.
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Die
Energie absorbierende Vorrichtung 10 umfasst ein längliches,
plastisch verformbares Metallband 22, von dem ein Ende
an einem kreisringförmigen
Adapter 23 befestigt oder einteilig mit diesem ist. Der
Adapter 23 erstreckt sich über das vordere Ende der Lenksäule 14 und
ist durch Schrauben 25 an Verankerungen 24 an
den Bügelwänden 18 und 20 befestigt.
Das Band 22 weist einen Abschnitt 26 auf, der
sich von dem Adapter nach hinten parallel zu der Lenksäule erstreckt
und dann auf sich selbst zurück
verdoppelt ist, um einen dazwischen liegenden, sich nach vorne öffnenden
U-förmigen
Abschnitt 28 bereitzustellen, der in einem freien Endabschnitt 30, der
auch parallel zu der Lenksäule
ist, endet.
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Ein
zweites Band 32 ist seitlich beabstandet von und im Allgemeinen
parallel zu dem ersten Band 22 und weist ein Ende 33 auf,
das um einen Querstift 34 gewickelt ist. Das Band 32 weist
einen sich nach hinten erstreckenden Abschnitt 36 auf,
der parallel zu der Lenksäule
ist, dann auf sich selbst zurück
verdoppelt ist, um einen dazwischen liegenden, sich nach vorne öffneten
U-förmigen
Abschnitt 38 bereitzustellen, und endet in einem freien
Endabschnitt 40, der auch parallel zu der Lenksäule ist.
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Die
U-förmigen
Abschnitte 28 und 38 der zwei Bänder sind
quer zueinander ausgerichtet und wickeln sich um eine quer verlaufende
Buchse 42. Die Buchse 42 erstreckt sich durch
längliche
Fenster 44 in den Bügel wänden 18 und 20 und
ist an ihren Enden an Wänden 45 der
feststehenden Fahrzeugtragstruktur 46 befestigt.
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Der
Querstift 34 ist axial verschiebbar in Öffnungen 48 montiert,
die in verlängerten
Abschnitten 50 und 52 der Bügelwände 18 und 20 vorgesehen sind,
und nimmt normalerweise die in den 1A und 1B gezeigte
Position ein, um eine Verankerung für das Band 32 bereitzustellen.
Ein Ende des Stifts 34 ist durch einen schnell reagierenden
Aktor, vorzugsweise in der Form einer pyrotechnischen Vorrichtung 54 getragen,
die an dem verlängerten
Abschnitt 50 der Bügelwand 18 montiert
ist und in der Lage ist, durch einen Computer oder Controller 56 am
Fahrzeug aktiviert zu werden. Der Controller 56 ist vorgesehen,
um Bedingungen wie z. B. das Gewicht des Fahrers, die Position des
Fahrers relativ zu der Lenksäule,
ob der Fahrer angegurtet ist oder nicht und die Fahrzeuggeschwindigkeit
zu überwachen.
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Im
Fall einer Fahrzeugkollision, bei der der Fahrer nach vorne geschleudert
wird und mit einer Kraft auf die Lenksäule auftrifft, die ausreicht,
um zu bewirken, dass sie zusammenfällt, kann der Controller 56 nach Überwachen
der verschiedenen Bedingungen, auf die oben Bezug genommen wurde
und die zum Zeitpunkt der Kollision herrschen, ein Zurückziehen
des Stifts 34 und Lösen
des Bandes 32 verlangen oder nicht. Wenn der Controller
bestimmt, dass beide Bänder 22 und 32 dem
Zusammenfallen der Lenksäule 14 Widerstand
entgegenbringen müssen,
wird kein Signal an die pyrotechnische Vorrichtung 54 gesendet
und demgemäß werden
beide Bänder
geradlinig vorgerückt
und über
die feststehende Buchse 42 gezogen. Die Bänder wickeln
sich ab, wenn sich die U-Form zu den freien Enden der Bänder bewegt
und bringen dadurch dem Zusammenfallen der Lenksäule Widerstand entgegen. Wenn
ein geringerer Betrag an Widerstand gegenüber dem Zusammenfallen angezeigt
ist, wird der Controller 56 ein entsprechendes Signal an
die pyrotechnische Vorrichtung 54 senden, die, wenn sie
so betätigt
wird, den Stift 34 zurückziehen
und ihn in die Position der punktierten Linie in 1B treiben
wird und das Band 32 löst.
Unter diesen Umständen
wird nur das Band 22 dem Zusammenfallen der Lenksäule Widerstand
entgegenbringen.
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Eine
rohrförmige
Kappe 60, die an der Bügelwand 20 montiert
ist, ist ausgebildet, um den Stift 34 aufzunehmen, wenn
er durch die pyrotechnische Vorrichtung zurückgezogen wird.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die 2A und 2B ist
eine Energie absorbierende Vorrichtung 62 mit einem modifizierten
Aufbau gezeigt, bei der die Lenksäule 64 gleich ist
wie die zuvor beschriebene Lenksäule 14,
die aber einen ringförmigen
Adapter 66 mit einem etwas anderen Aufbau aufweist. Der
Adapter 66 besitzt einen Ring 67, der an dem vorderen
Ende der Lenksäule 64 anliegt,
und eine rohrförmige
Verlängerung 70,
die in der Lenksäule
sitzt. Der Adapter 66 ist an der Lenksäule z. B. durch Schweißen oder
ein beliebiges geeignetes Mittel, nicht gezeigt, befestigt. Die
Bügelwände, von
denen eine bei 71 gezeigt ist, sind an entgegengesetzten
Seiten der Lenksäule 64 befestigt.
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Seitlich
beabstandete, längliche,
parallele, plastisch verformbare Metallbänder 72 und 74 erstrecken
sich entlang der Außenfläche der
Lenksäule 64 längs davon
und weisen Enden 76 auf, die über das vordere Ende der Lenksäule zurückgebogen
sind. Die rohrförmige
Verlängerung
des Adapters weist Vertiefungen 78 auf, um die zurückgebogenen
Enden 76 der Binder frei zu machen.
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Ein
Reißstreifen 80 erstreckt
sich zwischen den Bändern 72 und 74 ist
parallel zu den Bändern. Eine
Seitenkante des Reißstreifens 80 ist
eintei lig und verbunden mit einer benachbarten Seitenkante des Bandes 72 entlang
einer Trennungslinie 82. Die entgegengesetzte Seitenkante
des Reißstreifens 80 ist
einteilig und verbunden mit einer benachbarten Seite des Bandes 74 entlang
einer Trennungslinie 84. Die Bänder 72 und 74 und
der Reißstreifen 80 sind
einteilig als ein Stück
aus einem Material gebildet, außer
an den Trennungslinien 82 und 84, an denen die
Dicke reduziert ist, um den Reißstreifen
von einem oder beiden der Binder reißen zu können, wie hierin nachfolgend
genauer beschrieben, eine gleichmäßige Dicke aufweist.
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Eine
quer verlaufende Buchse 86 wie die zuvor beschriebene Buchse
erstreckt sich über
die Bänder
und über
den Reißstreifen
durch ein Fenster 87 in der die Bügelwand 71 und ist
starr an einer feststehenden Fahrzeugtragstruktur 88 befestigt.
Ein Endabschnitt 90 des Reißstreifens 80 ist
verlängert
und wickelt sich um die Buchse 86.
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Ein
Messer 92 besitzt einen Körper 94, der in einem
Zylinder 96, welcher durch den Ring 67 des Adapters 66 getragen
ist, axial verschiebbar ist. Das Messer weist eine Schneidklinge 98 benachbart
zu aber normal beabstandet von dem zurückgebogenen Ende 76 des
Bandes 72 auf. Eine an dem Zylinder 96 montierte
pyrotechnische Vorrichtung 100 wird, wenn sie durch einen
Controller 102 aktiviert wird, das Messer 92 vorrücken und
bewirken, dass die Schneidklinge 98 des Messers das zurückgebogene Ende 76 des
Bandes 72 abtrennt und das Band 72 somit von der
Befestigung an der Lenksäule
befreit.
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Im
Fall einer Fahrzeugkollision, bei der der Fahrer nach vorne geschleudert
wird und die Lenksäule
zusammenfällt,
kann der Controller 102, der die verschiedenen Faktoren überwacht,
auf die oben in Verbindung mit der ersten Ausführungsform Bezug genommen wurde,
in Abhängigkeit
von dem Betrag der Kraft, die erforderlich ist, um dem Zusammenfallen
der Lenksäule
entgegenzuwirken, die pyrotechnische Vorrichtung 100 aktivieren
oder nicht. Wenn der Controller bestimmt, dass beide Bänder 72 und 74 dem
Zusammenfallen der Lenksäule
Widerstand entgegenbringen müssen,
wird kein Signal an die pyrotechnische Vorrichtung 100 gesendet
und demgemäß werden,
wenn sich die Lenksäule
relativ zu der Buchse bewegt, die Bänder relativ zu der Buchse
geradlinig vorrücken
und der Streifen 80 wird entlang beider Trennungslinien 82 und 84 reißen und
einen maximalen Widerstand gegenüber
dem Zusammenfallen der Lenksäule
erzeugen. Wenn ein geringerer Betrag an Widerstand gegenüber dem
Zusammenfallen angezeigt ist, wird der Controller 102 ein
entsprechendes Signal an die pyrotechnische Vorrichtung 100 senden,
die, wenn sie so aktiviert wird, das Messer 92 vorrücken und
bewirken wird, dass die Schneidklinge 98 das zurückgebogene
Ende 76 des Bandes 72 abtrennt, sodass der Streifen 80 entlang der
Buchse feststehend bleiben wird und das Reißen nur entlang der Trennungslinie 84 erfolgen
wird. Unter diesen Umständen
wird nur ein Band allein, nämlich
das Band 74 dem Zusammenfallen der Lenksäule Widerstand
entgegenbringen.
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Unter
nunmehriger Bezugnahme auf die 3A und 3B ist
eine Energie absorbierende Vorrichtung 110 mit einem weiter
modifizierten Aufbau gezeigt, bei der eine zusammenfallbare Lenksäule 112 vorgesehen
ist, wobei ein Bügel 114 an
der Lenksäule
befestigt ist und Bügelwände 115 und 116 auf
entgegengesetzten Seiten der Lenksäule aufweist.
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Seitlich
beabstandete, längliche,
parallele, plastisch verformbare Metallbänder 118 und 120 erstrecken
sich entlang der Außenfläche der
Lenksäule 112 längs davon
und weisen Endabschnitte 122 und 124 auf, die
um einen Verbund-Querstift 126 gewickelt sind. Im Spezielleren
besteht der Querstift 126 aus zwei Abschnitten mit einem
auswerfbaren Endab schnitt 132, um den der Endabschnitt 124 des Bandes 120 gewickelt
ist, und einem Abschnitt 134 mit einer in einer Aufnahme
in dem Endabschnitt 132 entfernbar aufgenommenen reduzierten
Ausdehnung 136, um den der Endabschnitt 122 des
anderen Bandes 118 gewickelt ist. Der Stift 126 ist
in Öffnungen,
die in vorderen Verlängerungen 140 und 142 der Bügelwände 115 und 116 vorgesehen
sind, axial verschiebbar.
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Ein
Reißstreifen 144 erstreckt
sich zwischen den Bändern 118 und 120 und
ist parallel zu den Bändern.
Die Seitenkanten des Reißstreifens
sind einteilig und verbunden mit benachbarten Seitenkanten der Bänder entlang
von Trennungslinien 146 und 148. Wie in der vorhergehenden
Ausführungsform sind
die Bänder 118 und 120 und
der Reißstreifen 144 einteilig
als ein Stück
aus einem Material gebildet, das außer an den Trennungslinien,
an denen die Dicke reduziert ist, um ein Reißen zu ermöglichen, eine gleichmäßige Dicke
aufweist.
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Eine
quer verlaufende Buchse 150 wie die zuvor beschriebenen
Buchsen erstreckt sich über
die Bänder
und über
den Reißstreifen
durch Fenster 151 in den Bügelwänden 115 und 116 und
ist starr an Wänden 152 einer
feststehenden Fahrzeugtragstruktur 153 befestigt. Ein Endabschnitt 154 des
Reißstreifens 144 ist
verlängert
und wickelt sich um die Buchse.
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Eine
pyrotechnische Vorrichtung 156, die an der vorderen Verlängerung 140 der
Bügelwand 115 montiert
ist, ist vorgesehen und wird, wenn sie durch einen Controller 158 des
zuvor beschriebenen Typs aktiviert wird, bewirken, dass der Endabschnitt 132 des
Stifts in eine Kappe 160 hinein ausgeworfen wird, die an
der vorderen Verlängerung 142 der
Bügelwand 116 vorgesehen
ist, um das Band 120 zu lösen.
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Wie
in der vorhergehenden Ausführungsform
wird, wenn der Controller 158 bestimmt, dass ein maximaler
Widerstand gegenüber
dem Zusammenfallen der Lenksäule
erforderlich ist, kein Signal an die pyrotechnische Vorrichtung 156 gesendet
und somit werden bei einer relativen Bewegung zwischen der Lenksäule und
der Buchse beide Bänder 118 und 120 von
dem Reißstreifen 126 abgerissen
und ein maximaler Widerstand gegenüber dem Zusammenfallen der
Lenksäule
wird erzeugt. Wenn jedoch ein geringerer Betrag an Widerstand gegenüber dem
Zusammenfallen der Lenksäule
erforderlich ist, wird ein Signal von dem Controller 158 von
der pyrotechnischen Vorrichtung 156 empfangen, um den Endabschnitt 132 des
Stifts 126 auszuwerfen und das Band 120 mit demselben
Ergebnis wie in der vorhergehenden Ausführungsform zu lösen.
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Es
ist offensichtlich, dass im Licht der obigen Lehre zahlreiche Abwandlungen
und Änderungen der
vorliegenden Erfindung möglich
sind. Es sollte daher einzusehen sein, dass die Erfindung innerhalb des
Umfangs der beiliegenden Ansprüche
anders ausgeführt
sein kann als speziell beschrieben. Die Erfindung ist durch die
Ansprüche
definiert.