WO2004103796A1 - Steering column assembly for a motor vehicle - Google Patents

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WO2004103796A1
WO2004103796A1 PCT/EP2004/003337 EP2004003337W WO2004103796A1 WO 2004103796 A1 WO2004103796 A1 WO 2004103796A1 EP 2004003337 W EP2004003337 W EP 2004003337W WO 2004103796 A1 WO2004103796 A1 WO 2004103796A1
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WO
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Prior art keywords
steering column
energy absorption
column arrangement
arrangement according
impact
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/003337
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German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Garzke
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/19—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable incorporating energy-absorbing arrangements, e.g. by being yieldable or collapsible
    • B62D1/192—Yieldable or collapsible columns
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12—Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members
    • F16F7/125—Units with a telescopic-like action as one member moves into, or out of a second member
    • F16F7/126—Units with a telescopic-like action as one member moves into, or out of a second member against the action of shear pins; one member having protuberances, e.g. dimples, ball bearings which cause the other member to deform

Definitions

  • Such a steering column arrangement is known for example from EP 0 662 414 AI.
  • This steering column arrangement includes a telescopic jacket tube, a steering spindle which can be rotated internally and is arranged concentrically, and an energy absorption element.
  • the known energy absorption element consists of a wire which is wound at one end around a shaping element and is attached to a securing element at the other end. In the event of an impact, the forming element moves away from the securing element and thus creates a tension in the wire. This tension unwinds the wire, deforming the wire and creating resistance. Impact energy is absorbed.
  • the present invention has for its object to provide a Lenksaulenan extract for a motor vehicle of the type mentioned, which increases safety for Fahrze 'ug occupants.
  • the solution according to the invention is characterized by an energy absorption element in the form of a hollow body which, in the event of an impact, is moved relative to a forming element, the action of the forming element on the energy absorption element causing a change in the shape of the energy absorption element.
  • deformation work is performed by deforming the energy absorbing member, which absorbs impact energy.
  • a change in the position of the shaping element changes the degree of deformation of the energy absorption element.
  • the degree of deformation of the energy absorption element can thus be adjusted via a changed position. Accordingly, the degree of energy absorption can be particularly easily adapted, for example, to occupant-related and / or vehicle-related boundary conditions and an impact can be dampened as best as possible.
  • the energy absorption element on the one hand and the shaping element on the other hand are arranged on two parts of the steering column arrangement which are movable relative to one another in the event of an impact.
  • the energy absorption element moves relative to the shaping element and is deformed in the process.
  • a change in shape can be implemented in a particularly simple manner. If the shaping element acts on the hollow body from the outside, the wall of the hollow body can move inwards. It is also conceivable for the shaping element to act on the hollow body from the inside and to achieve a change in shape by deforming the wall of the hollow body to the outside.
  • Advantageous configurations can be found in the subclaims.
  • the energy absorption element can be tubular.
  • a tube is a standardized component which is simple and inexpensive to manufacture, so that the use of such a component has a positive effect on the costs of the steering column arrangement. It is also conceivable to use a preformed tube which ensures that the crash element functions safely, because reliable deformation is guaranteed from the start.
  • the diameter of the tubular energy absorption element can be reduced by the action of the shaping element on the energy absorption element. This can be the case, for example, if the shaping element is arranged rotationally symmetrically with respect to the tubular energy absorption element. Such an arrangement has the advantage that the energy applied during the deformation of the shaping element can be easily calculated, so that the degree of energy absorption can be set reliably.
  • the energy absorption element can be arranged on a pivoted toggle lever. If the pivotable mounting of the toggle lever is supported in its center - ie in the area in which the two legs forming the toggle lever touch - and the shaping element is mounted on one of the legs, this arrangement enables pivoting of the forming element on a circular path. The change in the position of the shaping element, which can take place by pivoting the toggle lever, can thus also be calculated easily.
  • a rotatably mounted cylinder can be provided as the shaping element.
  • This has the advantage that rolling friction predominantly occurs when the energy absorption element is deformed, as a result of which the amount of energy absorption can be reliably calculated because only the deformation work and the rolling friction have to be taken into account.
  • the cylinders can also be arranged in a fixed manner. As a result, additional friction occurs when the energy absorption element is deformed. The friction increases the absorption of the impact energy by opposing the impact with a higher resistance. Consequently, the energy absorption element can be made shorter and thus more space-saving with the same energy absorption.
  • the energy absorption element can be connected to a displaceably arranged part of the steering column arrangement.
  • the forming elements must be arranged on a part that is fixed to the vehicle. Only in this way is a relative movement of the energy absorption element to the shaping element possible during the impact.
  • the shaping element it is also conceivable for the shaping element to be arranged on a displaceably arranged part of the steering column arrangement and for the energy absorption element to be arranged on a part fixed to the vehicle.
  • the intermediate element, the toggle levers and the shaping elements can be arranged symmetrically to one another. This has the advantage that largely identical components can be used for the arrangement.
  • Fig. 1 is a perspective view of a steering column arrangement
  • Fig. 2 is a schematic representation of a crash element according to the invention.
  • the steering column arrangement shown in Figure 1 consists of an outer jacket tube 1 arranged fixed to the vehicle and a telescopic inner jacket tube 2 which is displaceable on the outer jacket tube 1 shown steering wheel is attached.
  • a steering spindle 3 is provided, which is arranged along the casing tubes 1, 2. With one end, the spindle is articulated on the end of the inner casing tube 2 facing the steering wheel. The other end of the spindle 3 interacts with a drive unit 4 arranged on the outer casing tube 1. If the spindle 3 -als Threaded spindle is executed, an adjustment can be done very simply by turning the spindle 3.
  • the telescopic movement is used for longitudinal adjustment of the steering column arrangement, with the help of which the driver can adjust the position of the steering wheel to his individual needs and contributes to the driver's comfort.
  • the inner casing tube 2 Due to an impact on the steering column, the inner casing tube 2 is pushed into the outer casing tube 1 by a crash force Fc.
  • the crash force Fc is transmitted to the drive unit 4 via the spindle 3 attached to the inner casing tube 2, the brackets (not shown) of which are dimensioned such that they tear from their connections as of a certain force, as a result of which the drive unit 4 moves along the jacket tube axes and exerts a relative movement to the jacket tube 1, 2.
  • the steering column arrangement is provided with a crash element 5 shown in FIG.
  • the crash element 5 has an energy absorption element 6 in the form of a tube with an original outer diameter d1.
  • two cylindrical forming elements 7 are provided, which are arranged symmetrically to one another.
  • the forming elements 7 are rotatably mounted on axes 8.
  • the axes 8 are each arranged in a toggle lever 9.
  • the toggle levers 9 are pivotally mounted about axes 11 and have two legs 12, 13 arranged approximately at right angles to one another.
  • One leg 12 receives the axis 8 of the forming element.
  • the other leg 13 is assigned to a T-shaped intermediate element 14.
  • the intermediate element 14 connects the two toggle levers 9 to one another.
  • the intermediate piece 14 has 9 elongated holes 15 in the connection area to the toggle levers, which receive corresponding bolts 16 of the toggle levers. A change in position of the bolt 16 can be compensated for via this mounting.
  • the two Elongated holes 15 are arranged in the crossbar of the T-shaped intermediate element 14.
  • An adjusting rod 17 is arranged on the third arm of the T-shaped intermediate element 14, via which an adjusting force Fv acts.
  • the adjusting force Fv can be applied, for example, via an electric motor, not shown.
  • the inner jacket tube 2 Due to an impact caused, for example, in the event of an accident by an upper body impact of a vehicle occupant on the steering wheel, the inner jacket tube 2 is pushed into the outer jacket tube 1 by the applied crash force Fc.
  • the displacement of the inner jacket tube 2 creates a tensile force Fz, which engages at one end of the energy absorption element 5, whereby the energy absorption element 5 moves relative to the cylinders 7.
  • the energy absorption element 5 is guided past the cylinders 7 under deformation.
  • the diameter decreases from dl to d2. Energy is absorbed by the deformation.
  • the degree of deformation and thus the desired energy absorption level depends on the position of the cylinders, which is set via the adjusting force Fv as described below.
  • a force is required for the deformation of the energy absorption element 5. This force represents a resistance for the tensile force Fz. This resistance must be overcome by the tensile force Fz. Impact energy is absorbed, dampening a driver's impact on the steering wheel.
  • the degree of energy absorption can be set depending on various parameters. It is conceivable to record and evaluate both vehicle-specific and occupant-specific parameters. The data can be recorded at regular intervals and converted by a control system into electrical control signals, which are used to control the adjustment motor. For example, the driver's weight detected by sensors can be converted via an on-board computer and forwarded to the engine accordingly. Furthermore, the condition of the vehicle, e.g. B. uphill or downhill, are detected, which allows a correction of the position of the cylinder 7 according to the physical boundary condition. It is conceivable to record the driver's weight once when entering the vehicle or when starting the engine. At this point, the anatomical conditions are best registered; clean detection can be affected by driving dynamics.
  • the toggle lever and adjusting motor components can also be accommodated in a housing or in a holder in such a way that they can be moved along the energy absorption element axis a, as a result of which the minimum distance between the cylinder 7 and the surface of the energy absorption element 5 can be adjusted according to the requirements.

Abstract

The invention relates to a steering column assembly for a motor vehicle, which shortens during an impact, thus absorbing energy. Said assembly comprises a telescopic steering-column tube (1, 2) that is fixed to the bodywork, at least one deformation element (7) and an energy absorption element (5). The energy absorption element (5) is displaced in relation to the deformation element (7) during the impact, is deformed by the action of the deformation element (7), thus exerting a resistance that counteracts the impact. The degree of deformation of said energy absorption element (5) is set by altering the position of the deformation element (7). To increase the safety of vehicle occupants, a hollow body is provided as the energy absorption element (5), the shape of said hollow body being altered by the action of the deformation element (7).

Description

Lenksaulenanordnung für ein Kraftfahrzeug Steering column arrangement for a motor vehicle
Die Erfindung betrifft eine Lenksaulenanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a steering column arrangement according to the preamble of patent claim 1.
Eine solche Lenksaulenanordnung ist beispielsweise aus der EP 0 662 414 AI bekannt. Diese Lenksaulenanordnung u fasst 'ein teleskopierbares Mantelrohr, eine hierzu innendrehbar und konzentrisch angeordnete Lenkspindel und ein Energieabsorptionselement. Das bekannte Energieabsorptionselement besteht aus einem Draht, welcher mit dem einen Ende um ein Umformelement gewickelt ist und mit dem anderen Ende an einem Sicherungselement befestigt ist. Bei einem Aufprall bewegt sich das Umformelement vom Sicherungselement weg und erzeugt so eine Spannung im Draht. Diese Spannung bewirkt eine Abwicklung des Drahts, wodurch der Draht deformiert wird und ein Widerstand erzeugt. Dabei wird Aufprallenergie absorbiert.Such a steering column arrangement is known for example from EP 0 662 414 AI. This steering column arrangement includes a telescopic jacket tube, a steering spindle which can be rotated internally and is arranged concentrically, and an energy absorption element. The known energy absorption element consists of a wire which is wound at one end around a shaping element and is attached to a securing element at the other end. In the event of an impact, the forming element moves away from the securing element and thus creates a tension in the wire. This tension unwinds the wire, deforming the wire and creating resistance. Impact energy is absorbed.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenksaulenanordnung für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Sicherheit für Fahrze'ug- insassen erhöht.The present invention has for its object to provide a Lenksaulenanordnung for a motor vehicle of the type mentioned, which increases safety for Fahrze 'ug occupants.
Diese Aufgabe wird durch eine Lenksaulenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung durch ein Energieabsorptionselement in Form eines Hohlkörpers aus, welches im Falle einer Stoßwirkung relativ zu einem Umformelement bewegt wird, wobei das Einwirken des Umformelementes auf das Energieabsorptionselement eine Veränderung der Gestalt des Energieabsorptionselementes bewirkt. Somit wird im Falle eines Aufpralls durch Verformen des Energieabsorptionselements Formänderungsarbeit geleistet, die Aufprallenergie absorbiert. Durch eine Änderung der Position des Umformelements verändert sich der Grad der Verformung des Energieabsorptionselements. Somit kann über eine veränderte Position der Verformungsgrad des Energieabsorptionselements eingestellt werden. Demnach kann das Maß der Energieabsorption besonders einfach beispielsweise an insassenbezogene und/oder fahrzeugbezogene Randbedingungen angepasst werden und ein Aufprall bestmöglich gedämpft werden.This object is achieved by a steering column arrangement with the features of patent claim 1. Accordingly, the solution according to the invention is characterized by an energy absorption element in the form of a hollow body which, in the event of an impact, is moved relative to a forming element, the action of the forming element on the energy absorption element causing a change in the shape of the energy absorption element. Thus, in the event of an impact, deformation work is performed by deforming the energy absorbing member, which absorbs impact energy. A change in the position of the shaping element changes the degree of deformation of the energy absorption element. The degree of deformation of the energy absorption element can thus be adjusted via a changed position. Accordingly, the degree of energy absorption can be particularly easily adapted, for example, to occupant-related and / or vehicle-related boundary conditions and an impact can be dampened as best as possible.
Um die Funktion der Erfindung zu gewährleisten, ist das Energieabsorptionselement einerseits und das Umformelement andererseits an zwei im Falle einer Stoßeinwirkung relativ zueinander beweglichen Teilen der Lenksaulenanordnung angeordnet. Dadurch bewegt sich das Energieabsorptionselement im Falle eines Aufpralls und einer Verkürzung der Lenksaulenanordnung relativ zum Umformelement und wird dabei verformt .In order to ensure the function of the invention, the energy absorption element on the one hand and the shaping element on the other hand are arranged on two parts of the steering column arrangement which are movable relative to one another in the event of an impact. As a result, in the event of an impact and a shortening of the steering column arrangement, the energy absorption element moves relative to the shaping element and is deformed in the process.
Bei einem Hohlkörper lässt sich auf besonders einfache Art und Weise eine Gestaltveränderung realisieren. Wenn das Umformelement von außen auf den Hohlkörper einwirkt, kann sich die Wand des Hohlkörpers nach innen bewegen. Ebenso ist es denkbar, das Umformelement von innen auf den Hohlkörper wirken zu lassen und eine Veränderung der Gestalt durch Verformen der Wandung des Hohlkörpers nach außen zu erzielen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen .In the case of a hollow body, a change in shape can be implemented in a particularly simple manner. If the shaping element acts on the hollow body from the outside, the wall of the hollow body can move inwards. It is also conceivable for the shaping element to act on the hollow body from the inside and to achieve a change in shape by deforming the wall of the hollow body to the outside. Advantageous configurations can be found in the subclaims.
Es ist auch denkbar, das Volumen des Energieabsorptionselements beim Einwirken durch das Umformelement entweder zu vergrößern oder zu verkleinern.It is also conceivable to either increase or decrease the volume of the energy absorption element when it acts through the shaping element.
Das Energieabsorptionselement kann rohrförmig ausgebildet sein. Bei einem Rohr handelt es sich um ein standardisiertes Bauteil, welches einfach und kostengünstig herzustellen ist, so dass sich die Verwendung eines solchen Bauteils positiv auf die Kosten der Lenksaulenanordnung auswirkt. Es ist auch die Verwendung eines vorgeformten Rohres denkbar, welches eine sichere Funktionsweise des Crashelementes sicherstellt, weil eine zuverlässige Verformung von Anfang an gewährleistet ist.The energy absorption element can be tubular. A tube is a standardized component which is simple and inexpensive to manufacture, so that the use of such a component has a positive effect on the costs of the steering column arrangement. It is also conceivable to use a preformed tube which ensures that the crash element functions safely, because reliable deformation is guaranteed from the start.
Es ist denkbar, dass durch Einwirken des Umformelements auf das Energieabsorptionselement der Durchmesser des rohrförmi- gen Energieabsorptionselements verkleinert wird. Das kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn das Umformelement rotationssymmetrisch zum rohrförmigen Energieabsorptionselement angeordnet ist. Eine derartige Anordnung bringt den Vorteil mit sich, dass die bei der Verformung des Umformelementes aufgebrachte Energie einfach berechnet werden kann, so dass das Maß der Energieabsorption zuverlässig eingestellt werden kann.It is conceivable for the diameter of the tubular energy absorption element to be reduced by the action of the shaping element on the energy absorption element. This can be the case, for example, if the shaping element is arranged rotationally symmetrically with respect to the tubular energy absorption element. Such an arrangement has the advantage that the energy applied during the deformation of the shaping element can be easily calculated, so that the degree of energy absorption can be set reliably.
Das Energieabsorptionselement kann an einem schwenkbar gelagerten Kniehebel angeordnet sein. Wenn die schwenkbare Lagerung des Kniehebels in dessen Mitte - d. h. in dem Bereich, in dem sich die zwei, den Kniehebel bildenden Schenkel berühren - gelagert ist und das Umformelement an einem der Schenkel gelagert ist, ermöglicht diese Anordnung ein Verschwenken des Umformelementes auf einer Kreisbahn. Die Veränderung .der Position des Umformelementes, die über ein Verschwenken des Kniehebels erfolgen kann, kann somit ebenfalls einfach berechnet werden.The energy absorption element can be arranged on a pivoted toggle lever. If the pivotable mounting of the toggle lever is supported in its center - ie in the area in which the two legs forming the toggle lever touch - and the shaping element is mounted on one of the legs, this arrangement enables pivoting of the forming element on a circular path. The change in the position of the shaping element, which can take place by pivoting the toggle lever, can thus also be calculated easily.
Als Umformelement kann ein drehbar gelagerter Zylinder vorgesehen sein. Das bringt den Vorteil mit sich, dass beim Ver- formen des Energieabsorptionselementes überwiegend Rollreibung auftritt, wodurch das Maß der Energieabsorption zuverlässig kalkuliert werden kann, weil lediglich die Formänderungsarbeit sowie die Rollreibung berücksichtigt werden müssen. Die Zylinder können jedoch auch fest angeordnet sein. Dadurch tritt bei der Verformung des Energieabsorptionselements zusätzlich Reibung auf. Die Reibung erhöht die Absorption der Aufprallenergie, indem sie der Stoßeinwirkung ei-nen höheren Widerstand entgegensetzt. Folglich kann das Energieabsorptionselement bei gleicher Energieabsorption kürzer und damit platzsparender ausgestaltet werden.A rotatably mounted cylinder can be provided as the shaping element. This has the advantage that rolling friction predominantly occurs when the energy absorption element is deformed, as a result of which the amount of energy absorption can be reliably calculated because only the deformation work and the rolling friction have to be taken into account. However, the cylinders can also be arranged in a fixed manner. As a result, additional friction occurs when the energy absorption element is deformed. The friction increases the absorption of the impact energy by opposing the impact with a higher resistance. Consequently, the energy absorption element can be made shorter and thus more space-saving with the same energy absorption.
Das Energieabsorptionselement kann mit einem verschiebbar angeordneten Teil der Lenksaulenanordnung verbunden sein. In diesem Fall müssen die Umformelemente an einem fahrzeugfest angeordneten Teil angeordnet sein. Nur so ist während der Stoßeinwirkung eine Relativbewegung des Energieabsorptionselementes zu dem Umformelement möglich. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass das Umformelement an einem verschiebbar angeordneten Teil der Lenksaulenanordnung und das Energieabsorptionselement an einem fahrzeugfesten Teil angeordnet ist.The energy absorption element can be connected to a displaceably arranged part of the steering column arrangement. In this case, the forming elements must be arranged on a part that is fixed to the vehicle. Only in this way is a relative movement of the energy absorption element to the shaping element possible during the impact. Of course, it is also conceivable for the shaping element to be arranged on a displaceably arranged part of the steering column arrangement and for the energy absorption element to be arranged on a part fixed to the vehicle.
Es ist denkbar, mehrere Umformelemente, beispielsweise zwei, vorzusehen, dadurch kann auf kürzerer Strecke mehr Energie absorbiert werden. Das wirkt sich positiv auf den Bauraum aus . Bei mehreren Umformelementen ist es denkbar, deren Kniehebel über ein Zwischenelement miteinander zu verbinden. Auf diese Weise kann eine zum Verändern der Position der Umformelemente verwendete Verstellkraft über das eine Zwischenelement besonders einfach auf die Umformelemente übertragen werden.It is conceivable to provide several forming elements, for example two, so that more energy can be absorbed over a shorter distance. This has a positive effect on the installation space. If there are several forming elements, it is conceivable to connect their toggle levers to one another via an intermediate element. In this way, an adjusting force used to change the position of the forming elements can be transmitted particularly easily to the forming elements via the one intermediate element.
Das Zwischenelement, die Kniehebel und die Umformelemente können symmetrisch zueinander angeordnet sein. Das bringt den Vorteil mit sich, dass für die Anordnung zu einem großen Teil identische Bauteile verwendet werden können.The intermediate element, the toggle levers and the shaping elements can be arranged symmetrically to one another. This has the advantage that largely identical components can be used for the arrangement.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lenksaulenanordnung anhand dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:The steering column arrangement according to the invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiment illustrated in the drawings. Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Lenksaulenanordnung sowieFig. 1 is a perspective view of a steering column arrangement and
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Crashelements.Fig. 2 is a schematic representation of a crash element according to the invention.
Die in Figur 1 dargestellte Lenksaulenanordnung besteht aus einem fahrzeugfest angeordneten äußeren Mantelrohr 1 und einem teleskopförmig, an dem äußeren Mantelrohr 1 verschiebbaren inneren Mantelrohr 2. In den Mantelrohren 1, 2 ist eine nicht dargestellte, ebenfalls teleskopierbare, Lenkspindel gelagert, an der ein ebenfalls nicht dargestelltes Lenkrad befestigt ist. Zur Ausführung der Teleskopbewegung von Lenkspindel und Mantelrohr 1, 2 ist eine Lenkspindel 3 vorgesehen, die entlang der Mantelrohre 1, 2 angeordnet ist. Mit ihrem einen Ende ist die Spindel an dem dem Lenkrad zugewandten Ende des inneren Mantelrohres 2 angelenkt. Das andere Ende der Spindel 3 wirkt mit einer am äußeren Mantelrohr 1 angeordneten Antriebseinheit 4 zusammen. Wenn die Spindel 3 -als Gewindespindel ausgeführt ist, kann eine Verstellung sehr einfach über ein Drehen der Spindel 3 erfolgen. Die Teleskopbewegung dient der Längsverstellung der Lenksaulenanordnung, mit deren Hilfe der Fahrer die Position des Lenkrads an seine individuellen Bedürfnisse anpassen kann und trägt zum Komfort des Fahrers bei.The steering column arrangement shown in Figure 1 consists of an outer jacket tube 1 arranged fixed to the vehicle and a telescopic inner jacket tube 2 which is displaceable on the outer jacket tube 1 shown steering wheel is attached. To carry out the telescopic movement of the steering spindle and casing tube 1, 2, a steering spindle 3 is provided, which is arranged along the casing tubes 1, 2. With one end, the spindle is articulated on the end of the inner casing tube 2 facing the steering wheel. The other end of the spindle 3 interacts with a drive unit 4 arranged on the outer casing tube 1. If the spindle 3 -als Threaded spindle is executed, an adjustment can be done very simply by turning the spindle 3. The telescopic movement is used for longitudinal adjustment of the steering column arrangement, with the help of which the driver can adjust the position of the steering wheel to his individual needs and contributes to the driver's comfort.
Durch eine Stoßeinwirkung auf die Lenksäule schiebt sich das innere Mantelrohr 2 durch eine Crashkraft Fc in das äußere Mantelrohr 1. Über die am inneren Mantelrohr 2 befestigte Spindel 3 wird die Crashkraft Fc auf die Antriebseinheit 4 übertragen, deren nicht dargestellte Halterungen so dimensioniert sind, dass sie ab einer bestimmten Kraft aus ihren An- bindungen reißen, wodurch sich die Antriebseinheit 4 entlang der Mantelrohrachsen verschiebt und eine Relativbewegung zum Mantelrohr 1, 2 ausübt.Due to an impact on the steering column, the inner casing tube 2 is pushed into the outer casing tube 1 by a crash force Fc. The crash force Fc is transmitted to the drive unit 4 via the spindle 3 attached to the inner casing tube 2, the brackets (not shown) of which are dimensioned such that they tear from their connections as of a certain force, as a result of which the drive unit 4 moves along the jacket tube axes and exerts a relative movement to the jacket tube 1, 2.
Die Lenksaulenanordnung ist mit einem in Figur 2 dargestellten Crashelement 5 versehen. Das Crashelement 5 weist ein Energieabsorptionselement 6 in Form eines Rohres mit einem ursprünglichen äußeren Durchmesser dl auf. Weiterhin sind zwei zylindrische Umformelemente 7 vorgesehen, die symmetrisch zueinander angeordnet sind. Die Umformelemente 7 sind über Achsen 8 drehbar gelagert. Die Achsen 8 sind jeweils in einem Kniehebel 9 angeordnet. Die Kniehebel 9 sind über Achsen 11 schwenkbar gelagert und weisen zwei in etwa rechtwinklig zueinander angeordnete Schenkel 12, 13 auf. Ein Schenkel 12 nimmt die Achse 8 des Umformelementes auf. Der andere Schenkel 13 ist einem T-förmigen Zwischenelement 14 zugeordnet. Das Zwischenelement 14 verbindet die beiden Kniehebel 9 miteinander. Das Zwischenstück 14 weist im Anbindungsbereich zu den Kniehebeln 9 Langlöcher 15 auf, die entsprechende Bolzen 16 der Kniehebel aufnehmen. Über diese Lagerung kann eine Lageänderung des Bolzens 16 ausgeglichen werden. Die beiden Langlöcher 15 sind in dem Querbalken des T-förmigen Zwischenelementes 14 angeordnet. An dem dritten Arm des T-förmigen Zwischenelementes 14 ist eine Verstellstange 17 angeordnet, über die eine Verstellkraft Fv angreift.The steering column arrangement is provided with a crash element 5 shown in FIG. The crash element 5 has an energy absorption element 6 in the form of a tube with an original outer diameter d1. Furthermore, two cylindrical forming elements 7 are provided, which are arranged symmetrically to one another. The forming elements 7 are rotatably mounted on axes 8. The axes 8 are each arranged in a toggle lever 9. The toggle levers 9 are pivotally mounted about axes 11 and have two legs 12, 13 arranged approximately at right angles to one another. One leg 12 receives the axis 8 of the forming element. The other leg 13 is assigned to a T-shaped intermediate element 14. The intermediate element 14 connects the two toggle levers 9 to one another. The intermediate piece 14 has 9 elongated holes 15 in the connection area to the toggle levers, which receive corresponding bolts 16 of the toggle levers. A change in position of the bolt 16 can be compensated for via this mounting. The two Elongated holes 15 are arranged in the crossbar of the T-shaped intermediate element 14. An adjusting rod 17 is arranged on the third arm of the T-shaped intermediate element 14, via which an adjusting force Fv acts.
Die Verstellkraft Fv kann beispielsweise über einen nicht dargestellten Elektromotor aufgebracht werden.The adjusting force Fv can be applied, for example, via an electric motor, not shown.
Im Folgenden wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung anhand des in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert .The mode of operation of the solution according to the invention is explained below using the exemplary embodiment shown in FIG.
Durch eine Stoßeinwirkung, die beispielsweise im Falle eines Unfalls durch einen Oberkörperaufprall eines Fahrzeuginsassen auf das Lenkrad entsteht, schiebt sich das innere Mantelrohr 2 durch die dabei aufgebrachte Crashkraft Fc in das äußere Mantelrohr 1. Durch die Verschiebung des inneren Mantelrohrs 2 entsteht eine Zugkraft Fz, die an einem Ende des Energieabsorptionselementes 5 angreift, wodurch sich das Energieabsorptionselement 5 relativ zu den Zylindern 7 bewegt. Das Energieabsorptionselement 5 wird unter Deformation an den Zylindern 7 vorbeigeführt. Dabei verringert sich der Durchmesser von dl auf d2. Durch die Deformation wird Energie absorbiert. Der Grad der Verformung und damit das erwünschte Energieabsorptionsniveau hängt von der Position der Zylinder ab, die wie im Folgenden beschrieben, über die Verstellkraft Fv eingestellt wird. Für die Verformung des Energieabsorptionselementes 5 wird eine Kraft benötigt. Diese Kraft stellt einen Widerstand für die Zugkraft Fz dar. Dieser Widerstand muss von der Zugkraft Fz überwunden werden. Dabei wird Aufprallenergie absorbiert, wodurch ein Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad gedämpft wird.Due to an impact caused, for example, in the event of an accident by an upper body impact of a vehicle occupant on the steering wheel, the inner jacket tube 2 is pushed into the outer jacket tube 1 by the applied crash force Fc. The displacement of the inner jacket tube 2 creates a tensile force Fz, which engages at one end of the energy absorption element 5, whereby the energy absorption element 5 moves relative to the cylinders 7. The energy absorption element 5 is guided past the cylinders 7 under deformation. The diameter decreases from dl to d2. Energy is absorbed by the deformation. The degree of deformation and thus the desired energy absorption level depends on the position of the cylinders, which is set via the adjusting force Fv as described below. A force is required for the deformation of the energy absorption element 5. This force represents a resistance for the tensile force Fz. This resistance must be overcome by the tensile force Fz. Impact energy is absorbed, dampening a driver's impact on the steering wheel.
Sobald eine Verstellkraft Fv an der Verstellstange 17 angreift, bewegt sich diese entlang ihrer Längsachse. Dabei nimmt sie das Zwischenelement 14 mit. Über das Zwischenelement 14 wird der Verstellweg auf die Schenkel 13 der Kniehebel 9 übertragen, wodurch diese um ihre Achse 11 verschwenkt werden. Wird die Verstellkraft Fv in Richtung der Zugkraft Fz in die Verstellstange 17 eingeleitet, so schwenken die Kniehebel 9 entsprechend der Pfeile A um ihre Achsen 11. Das hat zur Folge, dass die Zylinder 7 näher an das Energieabsorptionselement 5 herangeführt werden. Umgekehrt hat eine Einleitung der Verstellkraft Fv entgegen der Richtung der Zugkraft Fz ein Verschwenken der Kniehebel 9 in umgekehrter Richtung zur Folge, wodurch die Zylinder 7 von dem Energieabsorptionselement wegbewegt werden können. Je näher die Zylinder 7 auf das Energieabsorptionselement zubewegt werden, insbesondere auf dessen Längsachse a, umso größer ist bei einem Aufprall der Grad der Verformung des Energieabsorptionselementes 5 und damit das Maß an Energieabsorption.As soon as an adjusting force Fv acts on the adjusting rod 17, the latter moves along its longitudinal axis. there it takes the intermediate element 14 with it. The adjustment path is transmitted to the legs 13 of the toggle levers 9 via the intermediate element 14, as a result of which they are pivoted about their axis 11. If the adjusting force Fv is introduced into the adjusting rod 17 in the direction of the tensile force Fz, the toggle levers 9 pivot about their axes 11 in accordance with the arrows A. This has the consequence that the cylinders 7 are brought closer to the energy absorption element 5. Conversely, an introduction of the adjusting force Fv against the direction of the tensile force Fz causes the toggle levers 9 to pivot in the opposite direction, as a result of which the cylinders 7 can be moved away from the energy absorption element. The closer the cylinders 7 are moved to the energy absorption element, in particular along its longitudinal axis a, the greater the degree of deformation of the energy absorption element 5 and thus the degree of energy absorption in the event of an impact.
Das Maß an Energieabsorption kann in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern eingestellt werden. Es ist denkbar, sowohl fahrzeug- als auch insassenspezifische Parameter zu erfassen und auszuwerten. Die Daten können dabei in regelmäßigen Abständen erfasst und von einem Steuerungssystem in elektrische Steuersignale umgewandelt werden, über die eine An- steuerung des Verstellmotors erfolgt. Beispielsweise kann das durch Sensoren erfasste Fahrergewicht über einen Bordrechner umgewandelt und entsprechend an den Motor weitergeleitet werden. Weiterhin kann über zusätzliche Sensoren der Zustand des Fahrzeugs, z. B. Bergauf- oder Bergabfahren, erfasst werden, wodurch eine Korrektur der Position der Zylinder 7 entsprechend der physikalischen Randbedingung ermöglicht wird. Denkbar ist eine einmalige Erfassung des Fahrergewichtes beim Einsteigen in das Fahrzeug bzw. beim Starten des Motors. Zu diesem Zeitpunkt lassen sich die anatomischen Verhältnisse am besten registrieren, im nachfolgenden Fahrbetrieb würde eine saubere Erfassung durch fahrdynamische Einflüsse beeinträchtigt werden.The degree of energy absorption can be set depending on various parameters. It is conceivable to record and evaluate both vehicle-specific and occupant-specific parameters. The data can be recorded at regular intervals and converted by a control system into electrical control signals, which are used to control the adjustment motor. For example, the driver's weight detected by sensors can be converted via an on-board computer and forwarded to the engine accordingly. Furthermore, the condition of the vehicle, e.g. B. uphill or downhill, are detected, which allows a correction of the position of the cylinder 7 according to the physical boundary condition. It is conceivable to record the driver's weight once when entering the vehicle or when starting the engine. At this point, the anatomical conditions are best registered; clean detection can be affected by driving dynamics.
Die Aufnahme der Komponenten Kniehebel und Verstellmotor in einem Gehäuse oder in einer Halterung kann zusätzlich so erfolgen, dass sie entlang der Energieabsorptionselementachse a verfahren werden können, wodurch der minimale Abstand zwischen Zylinder 7 und Oberfläche des Energieabsorptionselementes 5 entsprechend den Erfordernissen eingestellt werden kann. The toggle lever and adjusting motor components can also be accommodated in a housing or in a holder in such a way that they can be moved along the energy absorption element axis a, as a result of which the minimum distance between the cylinder 7 and the surface of the energy absorption element 5 can be adjusted according to the requirements.

Claims

Patentansprüche claims
1. Lenksaulenanordnung für ein Kraftfahrzeug, welche bei einer Stosseinwirkung unter Energieaufnahme verkürzbar ist, mit1. Steering column arrangement for a motor vehicle, which can be shortened in the event of an impact while absorbing energy, with
- einem an einer Karosserie befestigten teleskopierbaren Mantelrohr (1, 2),- a telescopic jacket tube (1, 2) attached to a body,
- mindestens einem Umformelement (7) und- At least one forming element (7) and
- einem Energieabsorptionselement (5), welches sich „bei der Stoßeinwirkung relativ zu dem Umformelement (7) bewegt, dabei durch dessen Einwirken verformt und der Stoßeinwirkung einen Widerstand entgegensetzt, wobei durch eine Änderung der Position des Umformelements (7) der Verformungsgrad des Energieabsorptionselements (5) eingestellt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Energieabsorptionselement (5) ein Hohlkörper ist, dessen Gestalt sich durch Einwirken des Umformelements (7) verändert.- An energy absorption element (5), which “moves relative to the shaping element (7) when subjected to impact, deforms due to its impact and opposes the impact, with a change in the position of the shaping element (7), the degree of deformation of the energy absorbing element ( 5) is set, characterized in that the energy absorption element (5) is a hollow body, the shape of which changes due to the action of the shaping element (7).
2. Lenksaulenanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Umformelement (7) das Volumen des Energieabsorptionselements (5) verkleinert. 2. steering column arrangement according to claim 1, characterized in that the shaping element (7) reduces the volume of the energy absorption element (5).
3. Lenksaulenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Energieabsorptionselement (5) rohrförmig ist.3. steering column arrangement according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the energy absorption element (5) is tubular.
4. Lenksaulenanordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass durch Einwirken des Umformelements (7) der Durchmesser des rohrförmigen Energieabsorptionselements (5) verkleinert wird.4. Steering column arrangement according to claim 3, so that the diameter of the tubular energy absorption element (5) is reduced by the action of the shaping element (7).
5. Lenksaulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Umformelement (7) an einem schwenkbar gelagerten5. Steering column arrangement according to one of the preceding claims, that the shaping element (7) is mounted on a pivotably mounted one
Kniehebel (9) angeordnet ist.Knee lever (9) is arranged.
6. Lenksaulenanordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Position des Umformelements (7) über ein Verschwenken des Kniehebels (9) verändert wird.6. steering column arrangement according to claim 5, so that the position of the shaping element (7) is changed by pivoting the toggle lever (9).
7. Lenksaulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Umformelement (7) ein drehbar gelagerter Zylinder ist.7. steering column arrangement according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n e e c h n e t that the forming element (7) is a rotatably mounted cylinder.
8. Lenksaulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Energieabsorptionselement (5) mit einem verschiebbar angeordneten Teil der Lenksaulenanordnung verbunden ist. 8. steering column arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the energy absorption element (5) is connected to a displaceably arranged part of the steering column arrangement.
9. Lenksaulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwei Umformelemente (7) vorgesehen sind.9. steering column arrangement according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that two forming elements (7) are provided.
10. Lenksaulenanordnung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kniehebel (9) der beiden Umformelemente (7) über ein Zwischenelement (14) miteinander in Verbindung stehen.10. steering column arrangement according to claim 9, so that the toggle levers (9) of the two shaping elements (7) are connected to one another via an intermediate element (14).
11. Lenksaulenanordnung nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Verstellkraft (Fv) zum Verändern der Position der Umformelemente (7) an dem Zwischenelement (14) angreift .11. steering column arrangement according to claim 9 or 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that an adjusting force (Fv) for changing the position of the forming elements (7) acts on the intermediate element (14).
12. Lenksaulenanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Zwischenelement (14), die Kniehebel (9) sowie die Umformelemente (7) symmetrisch zueinander angeordnet sind. 12. steering column arrangement according to one of claims 9 to 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the intermediate element (14), the toggle lever (9) and the forming elements (7) are arranged symmetrically to each other.
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