WO2006081812A1 - Lenkung mit airbaganordnung sowie betriebsverfahren dafür - Google Patents

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WO2006081812A1
WO2006081812A1 PCT/DE2006/000189 DE2006000189W WO2006081812A1 WO 2006081812 A1 WO2006081812 A1 WO 2006081812A1 DE 2006000189 W DE2006000189 W DE 2006000189W WO 2006081812 A1 WO2006081812 A1 WO 2006081812A1
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steering
airbag
gear
gear set
steering shaft
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PCT/DE2006/000189
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English (en)
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Inventor
Helmut Müller
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Thyssenkrupp Presta Ag
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/20—Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components
    • B60R21/203—Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components in steering wheels or steering columns
    • B60R21/2035—Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components in steering wheels or steering columns using modules containing inflator, bag and cover attachable to the steering wheel as a complete sub-unit
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D1/181—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable with power actuated adjustment, e.g. with position memory
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/008—Changing the transfer ratio between the steering wheel and the steering gear by variable supply of energy, e.g. by using a superposition gear

Definitions

  • the invention relates to a steering system with an airbag assembly and an operating method therefor.
  • the invention is concerned with a non-rotating driver airbag in a steering wheel in an automobile.
  • Positionally adjustable steering systems which are in use today and are therefore known from practice have in the electrical design almost all of them a motor and, via transmission, in each case the vertical or horizontal adjustment.
  • the present invention has and aims to improve the existing technique.
  • a steering is provided, wherein a steering shaft is provided, which is interrupted by a motion-deflecting gear set, and wherein a connecting gear is pivotally mounted about the "standing" center of a steering shaft between the "gear set".
  • a ratio of the steering wheel revolutions is regulated depending on the speed.
  • the present invention provides a steering with a safety steering column with stagnant airbag, variable steering ratio and electrical position adjustment in optimally small size.
  • a position adjustment drive is mounted in the center of a steering shaft in a steering and thus does not claim any separate space outside of the steering shaft.
  • a steering ratio adjustment drive and a position adjustment drive are fastened in the center of a steering shaft.
  • a steering ratio adjustment drive is positioned to save space in the center of a steering shaft.
  • the airbag is not rotationally fixed thereto by the non-rotating middle part of the steering shafts.
  • head impact load absorbers are centric and thus easily installed.
  • a gearshift housing moves telescopically to the steering column.
  • a backlash-free and easy-running motion-redirecting wheel set is used
  • the steering gear may be "turned over" or the pinion may be on the opposite side to realize that the wheels are not rotating in reverse to the steering wheel movement.
  • This steering can be interrupted in the steering shaft or the power flow and the rotational movement are guided past a fixed area. Additionally or alternatively, it may be provided that the fixed area is used for fastening various adjusting members, and / or that the rotational movement and the steering torque is guided around the fixed area by means of a gear set.
  • the latter variant can be further developed in that the j e election ends of the broken steering shaft are provided with a bevel gear and connected to a suitable bevel gear, and / or that a insectskegelrad is pivotally mounted about the pivot point of the steering shafts, and / or that a gear set to the fixed area is stored.
  • a gear set is preferably pivoted by means of an actuator, for. B.
  • a worm meshing in a worm wheel rotating about the "fixed" area, or preferably a gear set is alternatively pivotable by means of an actuator, for.
  • a gear set can furthermore be provided such that it can be pivoted in a computer-controlled manner, resulting in a variable steering angle sub-ratio, wherein preferably a gear set is controlled such that the steering rotational-angle variation is dependent on the vehicle speed (city / highway), or preferably a gear set is controlled such that the steering rotation angle variation is dependent on the steering angle and the vehicle speed (parking).
  • an embodiment explained above can be configured with an engine and a transmission of the adjustment unit such that that this mechanism is to be accommodated within the lower steering shaft and the "fixed" area.
  • an adjusting mechanism may be designed in such an alternative that the actuating gear in addition to the pivoting of the gear set, the longitudinal and / or height adjustment of the steering column additionally takes over.
  • a further preferred variant is that a servomotor and a transmission for adjusting a steering column in horizontal and vertical direction are housed within a lower steering shaft and a "fixed" area.
  • a servo motor and a "spindle gear" are housed alone for the horizontal movement of a steering column in a lower steering shaft 'and in a fixed area.
  • a connection of an airbag and / or a switch unit is provided on a fixed central area, and / or equipment for attachment of an airbag is provided with one or more switchable load absorbers, and / or equipment of a fixture an airbag is provided with a pyrotechnic driven movement unit to pull the airbag under certain crash conditions of a driver.
  • a connection of a Lenkkla- lenhebelgepuruses be provided such that it is not rotatable, j edoch longitudinally displaceable with a steering wheel and an airbag is moved horizontally, so is always in the same position to the stationary airbag and the rotating steering wheel.
  • Fig. 1 and 2 show a schematic and sectional detail view of an embodiment of a steering system
  • Fig. 3 and 4 show in a longitudinal and a cross section an embodiment of a change gear
  • Fig. 5 and 6 show in a longitudinal and a cross section a further embodiment of a switching gear
  • Fig. 7 shows in a longitudinal section an embodiment of an actuator for longitudinal and vertical adjustment of the steering column placed in the lower steering shaft
  • Fig. 8 shows in a longitudinal section yet another embodiment of a steering column.
  • the Fig. 1 and 2 show a schematic and sectional detail view of a steering in the automobile sector.
  • This steering includes a steering shaft, which is divided into upper steering shaft 1, a telescopic part 2 of the upper steering shaft and a lower steering shaft 3.
  • the upper steering shaft 1 with the telescopic part 2 of the upper steering shaft ends with a gear 4.
  • the telescopic part 2 of the upper steering shaft is mounted in bearings 5 and 6.
  • the lower steering shaft 3, the telescopic part 2 and the upper steering shaft 1 are displaceable, but connected to each other without play in the direction of rotation with positive locking.
  • the lower steering shaft 3 and the telescopic part 2 of the upper steering shaft 1 are mounted in an outer housing 9 of the steering column.
  • the lower steering shaft 3 is provided as well as the upper steering shaft 1 at its upper end with a gear 10.
  • the gear 4 and the gear 10 are coupled to a gear 11.
  • the gear 11 is supported by bearings 12 and 13 on a bearing pin 14, the part of an approx. + 120 degrees pivotable housing 15 is.
  • the pivotable housing 15 is mounted with the bearings 16 and 17 on a reversing gear 18, which is flanged with a central actuator 19.
  • the pivotable housing 15 is provided with a worm wheel 20 and a worm drive 21.
  • the worm drive 21 is performed by the switching gear 18, which is speed-dependent controlled by means of a computer (not shown).
  • the reversing gear 18 and the servo motor 19 are screwed to the outer housing 9 and thus stationary.
  • the servo motor 19 with power and control pulses and the changeover gear 18 is supplied with the switching pulses and an airbag 23 and standing switch 24 are connected near the airbag 23.
  • a lower standpipe 25 of the airbag 23 is fixed.
  • an upper standpipe 26 which, although longitudinally displaceable, but is positively secured against rotation (not shown).
  • the airbag 23 is thus slidably and non-rotatably connected to the change gear 18.
  • the upper standpipe 26 is positively provided with a nut 27 in which a threaded spindle 28 runs. This threaded spindle 28 is driven by the change-over gearbox 18 when the shift position is appropriate.
  • the upper standpipe 26 is expediently designed alternatively as a load limiter 30. Shown is a Wellrohrlastbegrenzer. This results in an increasing load absorption characteristic.
  • the load limiter 30 is designed as a "drop tube" (shown later as an alternative), a relatively constant load characteristic is obtained.
  • a supply line 31 for the supply of the airbag 23 and the switch 24 are guided by this standing upper standpipe 26, the "stationary" nut 27 and the change gear 18 to the plug 22.
  • a housing 32 for receiving the airbag 23 and the switch 24 is attached.
  • a thrust bearing 34 is installed. This thrust bearing 34 also ensures a low-friction running of the upper steering shaft 1 to the upper standpipe 26th
  • Another thrust bearing 34 is installed between the upper steering shaft 1 and a shift lever housing 35 to take along the latter axially in horizontal / axial comfort longitudinal adjustment.
  • the shift lever housing 35 is longitudinally displaceable, but not rotatably form-fitting (not shown).
  • a pyrotechnic charge 36 is alternatively inserted, which is ignited in a small, far forward sitting person alternatively and in each case in the crash final phase.
  • a pyrotechnic charge 36 is alternatively inserted, which is ignited in a small, far forward sitting person alternatively and in each case in the crash final phase.
  • a universal joint 76 for connection and appropriate directional deflection of other steering column components is arranged, which are not relevant to the present invention and therefore not shown.
  • the Fig. 3 and 4 show as an example a longitudinal and a cross section through a switching gear 18th
  • a drive shaft 37 from the servomotor 19 is distributed by means of gears 38, 39 and 40 magnetic couplings 41, 42 and 43 to three requirements.
  • the steering column height adjustment is transmitted by means of a threaded spindle 44 on a Mutteer 45 in a plate 46 which is fixed to an automotive cross member 47.
  • the steering shaft ratio is transmitted to the middle driveline, i. H. a magnetic coupling 43 and ring gears 48 and 49 transmitted to a worm 50.
  • This worm 50 drives a worm wheel 51 integrally formed in the swiveling housing 15.
  • the steering column longitudinal adjustment is driven by means of the gear 40, the magnetic coupling 41 and the gears 52 and 53.
  • FIG. 7 shows how the actuator for longitudinal and vertical adjustment of the steering column can be placed to save space in the lower steering shaft 3.
  • a servomotor 19 is shown, which consists of two functional halves.
  • the one motor half 59 drives the longitudinal adjustment via the drive shaft 61 (see also Fig. 1).
  • the second motor half 60 drives, by means of a hollow drive shaft 62, a threaded sleeve 63 whose loading movement on the drive shaft 62 causes an angular change of a lever 64 and thus the angular position of the steering column.
  • the adjustment of the steering shaft speed overrun is accomplished by a worm 65 meshing by a servo motor 66 in a worm gear 67 which is integrated as part of a gear housing 68 on which bevel gears 69 are running.
  • the remaining part corresponds to the previously mentioned alternatives.
  • bottom is analogous to the representation in FIG. 2 arranged at the lower end of the lower steering shaft 3, a universal joint 76 for connection and appropriate directional deflection of other steering column components, which are not relevant to the present invention and therefore not shown.
  • FIG. 8 shows two nested load limiters for head impact.
  • load limiter 30 as a corrugated pipe with increasing characteristic
  • another load limiter 70 is shown as a reversing tube.
  • Stülprohr-Lastbeskyrr 70 has a relatively horizontal characteristic.
  • Both load limiters 30 and 70 are used alternatively or in parallel to each other, j e according to the desired characteristic for absorbing the head or Houseaufschlagspitzen disclosed.
  • the invert tube load absorber 70 is tuned with apertures 71 shown, the wall thickness and the diameter.
  • both load limiters are unlocked and the steering column is driven by ignition of the pyrotechnic charge 36 to the front. This is useful to keep the steering against penetration in the crash ahead.
  • a sliding bearing 75 is installed therebetween.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkung mit einer Lenksäule, und ein Betriebsverfahren für eine solche Lenkung. Diese Lenkung enthält eine stationäre Nabe , eine moterbetriebene Horizontal und Vertikalverstellung, einen verstellbaren Airbag, mitbewegte Lenkradhebel und eine Lenkwinkelverhätnisverstellvorrichtung .

Description

Lenkung mit Airbaganordnung sowie Betriebsverfahren dafür
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Lenkung mit einer Airbaganordnung sowie ein Betriebsverfahren dafür . Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem sich nicht drehenden Fahrerairbag in einem Lenkrad in einem Automobil .
Heute drehen sich in der Praxis Fahrerairbags mit dem Lenkrad . Das hat zwei Nachteile . Einmal muss der Airbag "rund" sein, da man nicht weiß, in welcher Stellung des Lenkrades ein Unfall passiert . Weiter ist es notwendig, dass die Stromversorgung zur eigentlichen Airbagvorrichtung üblicherweise mittels einer teuren sogenannten "Wickelfeder" übertragen wird. Letzteres gilt auch für die Anbindung von Schaltern für die heute in der Praxis üblichen "Multifunktionslenkräder" . An diesem Thema wird bereits gearbeitet, wie beispielsweise Veröffentlichungen der Firmen Autoliv, TRW, Faurecia, ZF , Takata u . a zeigen .
In der Offenlegungsschrift DE 21 31 902 vom 26. Juni 1971 wird bereits ein sich nicht drehender Airbag gezeigt . Hier ist im Lenkrad ein " Planetrad" montiert, dessen " Sonnenrad" im oberen Ende der Lenkspindel befestigt ist . Eine weitere Alternative ist die Kraftübertragung zwischen dem Zahnrad am Ende der Lenkspindel und dem " Sonnenrad" im Lenkrad mittels drei " Planetenrädern" . Nachteil solcher Ausgestaltungen ist das Gewicht des Getriebes im Lenkrad, was wegen unliebsamer Schwingungen besonders bei Autos mit Dieselmotoren ungeeignet ist . Nachteilig ist weiter die Drehung der Lenkspindel mit doppelt bis dreifach höherer Geschwindigkeit und die umgekehrte Drehrich- tung der Lenkspindel . Komplett neue Lenkgetriebe an der Vorderachse und andere Angriffshebel sind erforderlich.
Weiter ist der Stand der Technik für eine " stehende" Kabeldurchführung in der DE 21 31 902 zur Bedienung von Schaltern gezeigt . Hier ist die Lenkwelle geteilt und versetzt und mittels Zahnrädern verbunden .
Ferner gibt es in der deutschen Patentschrift 872011 vom 8. Juli 1949 eine im Lenkrad sich nicht drehende Uhr mittels Planetengetriebe .
Unter den Marken BMW und ZF ist in der Praxis eine Lenkung bekannt geworden, die durch die Verstellung eines Planetenradge- triebes geschwindigkeitsabhängig die Übersetzung ändert .
Unter den Marken Citroen und Autoliv ist in der Praxis ein stehender Fahrerairbag bekannt geworden, der durch seine "umgreifende" Form eine bessere Schutzwirkung verspricht . Unter den Marken Takata und TRW sind in der Praxis ähnliche Ausführungen als Prototypen gezeigt worde .
Heute im Gebrauch befindliche und somit aus der Praxis bekannte positionsverstellbare Lenkungen haben in der elektrischen Ausführung fast alle j e einen Motor und über Getriebe einstellbar j eweils die vertikale bzw. die horizontale Verstellung .
Die vorliegende Erfindung hat und erreicht das Ziel , die bestehende Technik zu verbessern.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Lenkung geschaffen, wobei eine Lenkwelle vorgesehen ist, die durch einen bewe- gungsumlenkenden Zahnradsatz unterbrochen ist , und wobei ein Verbindungszahnrad um das " stehende" Zentrum einer Lenkspindel zwischen dem " Zahnradsatz " schwenkbar gelagert ist . Hiermit wird die Übersetzung der Lenkradumdrehungen geschwindigkeits- abhängig geregelt .
Insbesondere schafft die vorliegende Erfindung eine Lenkung mit einer Sicherheitslenksäule mit stehendem Airbag, variabler Lenkdrehübersetzung und elektrischer Positionsverstellung in optimal kleiner Bauweise .
Alternativ oder zusätzlich ist bei einer Lenkung ein Positionsverstellantrieb im Zentrum einer Lenkwelle befestigt und beansprucht damit keinen gesonderten Raum außerhalb der Lenkwelle .
Alternativ oder zusätzlich ist bei einer Lenkung ein Lenkungs- übersetzungsverstellantrieb und ein Positionsverstellantrieb im Zentrum einer Lenkwelle befestigt .
Alternativ oder zusätzlich ist bei einer Lenkung ein Lenkungs- übersetzungsverstellantrieb im Zentrum einer Lenkwelle platzsparend positioniert .
Weiter ist es bei den vorstehend angegebenen Varianten einzeln oder in Kombination vorteilhaft , wenn durch das sich nicht drehende Mittelteil der Lenkwellen der Airbag nicht drehend daran befestigt ist .
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass Kopfaufschlag-Lastabsorber zentrisch und damit einfach installiert sind.
Vorteile einzelner Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind:
Sehr kompakte Bauweise ohne herausstehende Motoren usw. Vereinigung folgender Besonderheiten in einer Lenksäule :
1. Stehender Fahrerairbag und Multifunktionsschalter
2. Variable geschwindigkeitsabhängige Lenkübersetzung
3. Zentral angeordneter einfacher Aufschlaglastabsorber 4. Zentral angeordnete Lenkungsrückzugeinrichtung in der zweiten Crashphase
Alternativ ist für 3 Stellbewegungen nur ein Motor und ein Getriebe notwendig . Bei weiteren alternativen Möglichkeiten der Unterbringung von Verstellantrieben ist das platzsparend und einfach im Inneren der Lenkwelle möglich .
Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind :
Es kann ein Schaltgetriebe für 3 Funktionen eingesetzt werden . Dies beinhaltet insbesondere auch Versionen, bei denen Funktionen nicht simultan genutzt werden .
Ein Schalthebelgehäuse bewegt sich teleskopartig zur Lenksäule .
Ein spielfreier und leicht laufender bewegungsumlenkender Radsatz kommt zum Einsatz
Das Lenkgetriebe kann gegenüber "umgedreht" sein oder das Ritzel kann sich auf der Gegenseite befinden, um zu realisieren, dass sich die Räder nicht umgekehrt zur Lenkradbewegung drehen .
Besondere Vorteile, die mit den einzelnen Aspekten der vorliegenden Erfindung erzielt werden sind insbesondere die Kombination vielfältiger Sicherheits- und Komforteigenschaften in einer kompakten Lenkung zu niedrigen Kosten weit über das Maß hinaus , das bis heute bekannt ist . Ferner kann vorzugsweise eine platzsparende und kombinierte Unterbringung verschiedener Stellantriebe erreicht werden .
Nachfolgend sind noch weitere vorteilhafte und/oder bevorzugte Ausgestaltungen der Lenkung und ihres Betriebsverfahrens angegeben : Lenkung mit einer Lenksäule, wobei sich mehrere Sicherheitsmerkmale kompakt auf kleinstem Raum und mit geringstem Aufwand untergebracht sind .
Diese Lenkung kann in der Lenkwelle unterbrochen sein oder der Kraftfluss und die Drehbewegung an einem feststehenden Bereich vorbeigeführt werden . Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der feststehende Bereich zur Befestigung verschiedener Verstellglieder verwendet ist , und/oder dass die Drehbewegung und das Lenkmoment mittels eines Zahnradsatzes um den feststehenden Bereich herumgeführt ist . Letztere Variante kann dadurch weitergebildet sein, dass die j eweiligen Enden der unterbrochenen Lenkwelle mit einem Kegelzahnrad versehen und mit einem passenden Kegelzahnrad verbunden sind, und/oder dass ein Zwischenkegelrad um den Drehpunkt der Lenkwellen schwenkbar gelagert ist , und/oder dass ein Zahnradsatz um den feststehenden Bereich gelagert ist . Bei der letzterläuterten Variante wird vorzugsweise ein Zahnradsatz mittels eines Stellgliedes verschwenkt , z . B . einer Schnecke kämmend in einem Schneckenrad drehend um den " feststehenden" Bereich, oder ist vorzugsweise ein Zahnradsatz alternativ schwenkbar mittels Stellglied, z . B . einer Schnecke kämmend in einem Schneckenrad, j edoch angreifend an einem schwenkbaren Gehäuse, das das Mittelteil der geteilten Lenkwellen umgibt und in dem die Lenkwellen und der " Zahnradsatz " gelagert sind. Bei den beiden letztgenannten Varianten kann ferner ein Zahnradsatz derartig rechnergesteuert verschwenkbar vorgesehen sein, dass sich hierdurch eine variable Lenkdrehwinkelunter- bzw. -Übersetzung ergibt, wobei vorzugsweise ein Zahnradsatz derart gesteuert ist , dass die Lenkdrehwinkelveränderung abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit ist ( Stadt/Autobahn) , oder vorzugsweise ein Zahnradsatz derart gesteuert ist, dass die Lenkdrehwinkelveränderung abhängig vom Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit ist ( Parken) .
Eine weiter oben erläuterte Ausgestaltung kann mit einem Motor und einem Getriebe der Verstelleinheit derart gestaltet sein, dass diese Mechanik innerhalb der unteren Lenkwelle und des " feststehenden" Bereiches unterzubringen ist . Dabei kann vorzugsweise ein Verstellgetriebe derart alternativ gestaltet sein, dass das Stellgetriebe außer des Verschwenkens des Zahnradsatzes die Längs- und/oder Höhenverstellung der Lenksäule zusätzlich übernimmt .
Eine weitere bevorzugte Variante besteht darin, dass ein Stellmotor und ein Getriebe zur Verstellung einer Lenksäule in horizontaler und vertikaler Richtung untergebracht sind innerhalb einer unteren Lenkwelle und eines " feststehenden" Bereiches .
Ebenfalls mit vorteil kann vorgesehen sein, dass ein Stellmotor und ein " Spindelgetriebe" alleine zur horizontalen Bewegung einer Lenksäule untergebracht sind in einer unteren Lenkwelle 'und in einem feststehenden Bereich .
Ferner ist bevorzugt , wenn eine Anbindung eines Airbags und/oder einer Schaltereinheit (Multifunktionslenkrad) an einem feststehenden mittleren Bereich vorgesehen ist , und/oder eine Ausstattung einer Befestigung eines Airbags mit einem oder mehreren schaltbaren Lastabsorbern vorgesehen ist , und/oder eine Ausstattung einer Befestigung eines Airbags mit einer pyrotechnisch angetriebenen Bewegungseinheit vorgesehen ist , um den Airbag bei bestimmten Crashbedingungen von einem Fahrer wegzuziehen .
Alternativ oder zusätzlich kann eine Anbindung eines Lenksäu- lenhebelgehäuses derart vorgesehen sein, dass es nicht drehbar , j edoch längs verschiebbar mit einem Lenkrad und einem Airbag horizontal mit bewegt wird, sich also zum stehenden Airbag und zum drehenden Lenkrad immer in gleicher Position befindet .
Ferner werden Betriebsverfahren für eine Lenkung mit einer Lenksäule geschaffen, wobei mehrere Sicherheitsfunktionen al- ternativ oder gleichzeitig ausgeführt werden, insbesondere mit einer Lenkung nach den vorstehend erläuterten Varianten und Ausgestaltungen .
Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und deren Kombinationen sowie den gesamten vorliegenden Anmeldungsunterlagen .
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert , in der
Fig . 1 und 2 eine schematische und geschnittene Ausschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer Lenkung zeigen,
Fig . 3 und 4 in einem Längs- und einem Querschnitt ein Ausführungsbeispiel eines Umschaltgetriebes zeigen,
Fig . 5 und 6 in einem Längs- und einem Querschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Umschaltgetriebes zeigen,
Fig . 7 in einem Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel eines Stellantriebes zur Längs- und Höhenverstellung der Lenksäule in der unteren Lenkwelle platziert zeigt , und
Fig . 8 in einem Längsschnitt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lenksäule zeigt .
Anhand der nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungs- und Anwendungsbeispiele wird die Erfindung lediglich exemplarisch näher erläutert . Verfahrensund Vorrichtungsmerkmale ergeben sich j eweils analog auch aus Vorrichtungs- bzw. Verfahrensbeschreibungen . Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren und Abbildungen der Zeichnung bezeichnen gleiche oder ähnliche oder gleich oder ähnlich wirkende Komponenten . Anhand der Darstellungen in der Zeichnung werden auch solche Merkmale deutlich, die nicht mit Bezugszeichen versehen sind, unabhängig davon, ob solche Merkmale nachfolgend beschrieben sind oder nicht . Andererseits sind auch Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung enthalten, aber nicht in der Zeichnung sichtbar oder dargestellt sind, ohne weiteres für einen Fachmann verständlich .
Einzelne Merkmale , die im Zusammenhang mit konkreten Ausführungsbeispielen angeben und/oder dargestellt sind, sind nicht auf diese Ausführungsbeispiele oder die Kombination mit den übrigen Merkmalen dieser Ausführungsbeispiele beschränkt , sondern können im Rahmen des technisch Möglichen, mit j eglichen anderen Varianten, auch wenn sie in den vorliegenden Unterlagen nicht gesondert behandelt sind, kombiniert werden .
Die Fig . 1 und 2 zeigen eine schematische und geschnittene Ausschnittsdansicht einer Lenkung im Automobilbereich. Diese Lenkung enthält eine Lenkwelle, die in obere Lenkwelle 1 , ein Teleskopteil 2 der oberen Lenkwelle und eine untere Lenkwelle 3 zerteilt ist . Die obere Lenkwelle 1 mit dem Teleskopteil 2 der oberen Lenkwelle endet mit einem Zahnrad 4. Das Teleskopteil 2 der oberen Lenkwelle ist in Lagern 5 und 6 gelagert . Die untere Lenkwelle 3 , das Teleskopteil 2 und die obere Lenkwelle 1 sind verschiebbar, aber spielfrei in Drehrichtung mit Formschluss miteinander verbunden .
Die untere Lenkwelle 3 und das Teleskopteil 2 der oberen Lenkwelle 1 sind in einem Außengehäuse 9 der Lenksäule gelagert . Die untere Lenkwelle 3 ist ebenso wie die obere Lenkwelle 1 an ihrem oberen Ende mit einem Zahnrad 10 versehen .
Das Zahnrad 4 und das Zahnrad 10 sind gekoppelt mit einem Zahnrad 11. Das Zahnrad 11 ist mittels Lagern 12 und 13 auf einem Lagerzapfen 14 gelagert, der Teil eines ca . + 120 Grad schwenkbarem Gehäuses 15 ist . Das schwenkbare Gehäuse 15 ist mit den Lagern 16 und 17 auf einem Umschaltgetriebe 18 gelagert , das mit einem zentralen Stellmotor 19 verflanscht ist . Das schwenkbare Gehäuse 15 ist mit einem Schneckenrad 20 und einem Schneckenantrieb 21 versehen . Der Schneckenantrieb 21 wird durch das Umschaltgetriebe 18 durchgeführt , das geschwindigkeitsabhängig mittels eines Rechners (nicht gezeigt) gesteuert wird.
Das Umschaltgetriebe 18 und der Stellmotor 19 sind verschraubt mit dem Außengehäuse 9 und damit ortsfest . Über Stecker 22 wird der Stellmotor 19 mit Energie und Stellimpulsen und wird das Umschaltgetriebe 18 mit den Schaltimpulsen versorgt und sind ein Airbag 23 und stehende Schalter 24 nahe des Airbags 23 angeschlossen .
Zentral in der oberen Lenkwelle 1 und deren Teleskopteil 2 ist ein unteres Standrohr 25 des Airbags 23 fixiert . In diesem unteren Standrohr 25 bewegt sich teleskopartig ein oberes Standrohr 26 , das zwar längs verschiebbar ist , aber gegen Verdrehung formschlüssig gesichert ist (nicht gezeigt) . Der Airbag 23 ist also verschiebbar und nicht drehbar mit dem Umschaltgetriebe 18 verbunden . Das obere Standrohr 26 ist formschlüssig mit einer Mutter 27 versehen, in der eine Gewindespindel 28 läuft . Diese Gewindespindel 28 wird bei entsprechender Schaltstellung durch das Umschaltgetriebe 18 angetrieben .
Hierdurch wird das komplette Oberteil des Lenksäulenzusammenbaus 29 axial verstellt . Das obere Standrohr 26 wird zweckmäßigerweise alternativ als Lastbegrenzer 30 ausgeführt . Gezeigt ist ein Wellrohrlastbegrenzer . Das ergibt eine ansteigende Lastabsorptionskennlinie . Bei Ausführung des Lastbegrenzers 30 als " Stülprohr" (später als Alternative zeigt) erhält man eine relativ konstante Lastkennlinie . Alternativ ist hier auch genügend Raum für mehrere zylinderartige Lastbegrenzer , die py- rotechnisch oder magnetisch j e nach den Crashbedingungen zu- bzw. weggeschaltet werden können . Gezeigt wird dies in frühe- ren Schutzrechtsanmeldungen der vorliegenden Anmelderin und in einer späteren Alternative . Eine Zuleitung 31 für die Versorgung des Airbags 23 und die Schalter 24 werden durch dieses stehende obere Standrohr 26 , die " stehende" Mutter 27 und das Umschaltgetriebe 18 bis zum Stecker 22 geführt . Am oberen Standrohr 26 bzw. am Lastbegrenzer ist ein Gehäuse 32 für die Aufnahme des Airbags 23 und der Schalter 24 befestigt .
Zur Mitnahme eines Lenkrades 33 in axialer Richtung bei Längsverstellung für den Komfort ist zwischen dem Gehäuse 32 und dem oberen Standrohr 26 und der oberen Lenkwelle 1 ein Axiallager 34 eingebaut . Dieses Axiallager 34 sorgt auch für einen reibungsarmen Lauf der oberen Lenkwelle 1 um das obere Standrohr 26.
Ein weiteres Axiallager 34 ist zwischen der oberen Lenkwelle 1 und einem Schalthebelgehäuse 35 eingebaut , um letzteres bei horizontaler/axialer Komfortlängsverstellung axial mitzunehmen . Das Schalthebelgehäuse 35 ist längs verschiebbar , aber nicht drehbar formschlüssig (nicht gezeigt) .
Zwischen dem Außengehäuse 9 und der oberen Lenkwelle 1 ist alternativ eine pyrotechnische Ladung 36 eingelegt , die bei einer kleinen, weit vorne sitzenden Person alternativ und in j edem Fall in der Crashendphase gezündet wird . Bei der kleinen Person erhält man mehr Abstand zum Airbag 23 und in der Crashendphase : Nachdem der Airbag seine Funktion erfüllt hat , hat man bei einem aktiv nach vorne gezogenen Lenkrad 33 mehr Abstand zum Insassen . Das ist eine Gegenmaßnahme zum evtl . eindringenden Lenksäulenzusammenbau 29. Man kann die Gurte weicher verzögernd auslegen und/oder hat mehr Raum zur Rettung .
Am unteren Ende der unteren Lenkwelle 3 ist ein Kardangelenk 76 zum Anschluss und geeigneten Richtungsumlenkung weiterer Lenksäulenkomponenten angeordnet , die für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung und daher nicht gezeigt sind. Die Fig . 3 und 4 zeigen als Beispiel einen Längs- und einen Querschnitt durch ein Umschaltgetriebe 18.
Eine Antriebswelle 37 vom Stellmotor 19 verteilt sich mittels Zahnrädern 38 , 39 40 und Magnetkupplungen 41 , 42 und 43 auf drei Anforderungen . Die Lenksäulenhöhenverstellung wird mittels einer Gewindespindel 44 auf eine Mutteer 45 in einer Platte 46 übertragen, die an einem Automobilquerträger 47 befestigt ist .
Die Lenkwellenübersetzung wird mit dem mittleren Antriebsstrang, d. h. einer Magnetkupplung 43 sowie Tellerrädern 48 und 49 auf eine Schnecke 50 übertragen . Diese Schnecke 50 treibt ein im Verschwenkgehäuse 15 angeformtes Schneckenrad 51 an .
Die Lenksäulenlängsverstellung wird mittels des Zahnrades 40 , der Magnetkupplung 41 und den Zahnrädern 52 und 53 angetrieben .
Alternativ ist in den Fig . 5 und 6 das Umschaltgetriebe 18 lediglich als Stellgetriebe 54 für die Lenkwellenübersetzungsän- derung gezeigt . Der Antrieb vom Stellmotor 19 läuft über Zahnräder 55 und 56 auf Tellerräder 57 und 58 und wird dann von der Schnecke 50 an das Schneckenrad 51 weitergegeben. Die Anwendung dieser Alternative wird im Lenksäulenzusammenbau nicht gezeigt . Die Funktion ist einfach von den Fig . 2a, b, c , 3a, b, c und 4a, b, c herzuleiten .
Alternativ ist in der Fig . 7 gezeigt , wie der Stellantrieb zur Längs- und Höhenverstellung der Lenksäule platzsparend in der unteren Lenkwelle 3 platziert werden kann . In diesem Fall ist anstelle des Umschaltgetriebes 18 ein Stellmotor 19 gezeigt, der aus zwei Funktionshälften besteht . Die eine Motorhälfte 59 treibt die Längsverstellung über die Antriebswelle 61 an ( siehe auch Fig . 1) . Die zweite Motorhälfte 60 treibt mittels einer hohlen Antriebswelle 62 eine Gewindemuffe 63 an, deren Be- wegung auf der Antriebswelle 62 eine Winkelveränderung eines Hebels 64 und damit der Winkelstellung der Lenksäule bewirkt .
Die Verstellung der Lenkwellendrehzahlüber- bzw. -Untersetzung geschieht durch eine Schnecke 65 von einem Stellmotor 66 kämmend in einem Schneckenrad 67 , das integriert ist als Teil eines Getriebegehäuses 68 , auf dem Kegelzahnräder 69 laufen . Der übrige Teil entspricht den vorher genannten Alternativen .
Alternativ zum " zweiteiligen" Motor ist auch ein Motor mit einem Umschaltgetriebe machbar (nicht gezeigt) .
Der Vollständigkeit halber ist unten analog zur Darstellung in der Fig . 2 am unteren Ende der unteren Lenkwelle 3 ein Kardangelenk 76 zum Anschluss und geeigneten Richtungsumlenkung weiterer Lenksäulenkomponenten angeordnet , die für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung und daher nicht gezeigt sind.
Alternativ werden in der Fig . 8 zwei ineinander geschachtelte Lastbegrenzer für Kopfaufschlag gezeigt . Zum Lastbegrenzer 30 als Wellrohr mit ansteigender Kennlinie ist hier ein weiterer Lastbegrenzer 70 als Stülprohr gezeigt . Der letztgenannte Stülprohr-Lastbegrenzerr 70 hat eine relativ waagrechte Kennlinie . Beide Lastbegrenzer 30 und 70 werden alternativ oder parallel zueinander verwendet , j e nach gewünschter Kennlinie zur Absorption der Kopf- bzw. Brustaufschlagspitzenkräfte . Der Stülprohr-Lastabsorber 70 wird abgestimmt mit gezeigten Öffnungen 71 , der Wandstärke und dem Durchmesser .
Beide Lastbegrenzer sind einerseits am stehenden Airbag 23 be'- festigt und dieser wieder über Axiallager 34 an dem Lenkrad 33.
Bei gewünschter hoher Lastabsorption bei Kopfaufschlag beim Crash sind beide Lastbegrenzer 30 und 70 in Funktion . Will man z . B . bei einer kleinen Frau den Lastbegrenzer 30 wegnehmen, wird ein pyrotechnisch aktivierter Ver- und Entriegelungsring 72 elektrisch gesprengt und damit einem Klemmring 73 sein Halt genommen .
Will man z . B . bei einem mittleren Mann den linearen Lastbegrenzer 70 wegnehmen, wird ein Ver- und Entriegelungsring 74 pyrotechisch gesprengt .
Grundsätzlich werden in der zweiten Crashphase (nachdem der Airbag gearbeitet hat) , beide Lastbegrenzer entriegelt und die Lenksäule mittels Zündung der pyrotechnischen Ladung 36 nach vorne gefahren . Das ist sinnvoll , um die Lenkung gegen Eindringen beim Crash weiter vorn zu halten .
Um die Reibung zwischen dem Standrohr 26 und der oberen Lenkspindel und dem Teleskopteil 2 der oberen Lenkwelle zu verringern, ist dazwischen ein Gleitlager 75 eingebaut .
Die Erfindung ist anhand der Ausführungsbeispiele in der Beschreibung und in den Zeichnungen lediglich exemplarisch dargestellt und nicht darauf beschränkt , sondern umfaßt alle Variationen, Modifikationen, Substitutionen und Kombinationen, die der Fachmann den vorliegenden Unterlagen insbesondere im Rahmen der Ansprüche und der allgemeinen Darstellungen in der Einleitung dieser Beschreibung sowie der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und deren Darstellungen in der Zeichnung entnehmen und mit seinem fachmännischen Wissen sowie dem Stand der Technik kombinieren kann . Insbesondere sind alle einzelnen Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung und ihrer Ausführungsbeispiele kombinierbar . Bezugszeichenliste
obere Lenkwelle
Teleskopteil obere Lenkwelle untere Lenkwelle
Zahnrad
Lager
Lager
Lager
Lager
Außengehäuse
Zahnrad
Zahnrad
Lager
Lager
Lagerzapfen verschwenkbares Gehäuse
Lager
Lager
Umschaltgetriebe
Stellmotor
Schneckenrad
Schneckenantrieb
Stecker
Airbag
Schalter unteres Standrohr oberes Standrohr
Mutter
Gewindespindel Lenksäulenzusaitvmenbau
Lastbegrenzer
Zuleitung
Gehäuse
Lenkrad
Axiallager
Schalthebelgehäuse pyrotechnische Ladung
Antriebswelle
Zahnrad
Zahnrad
Zahnrad
Magnetkupplung
Magnetkupplung
Magnetkupplung
Gewindespindel
Mutter
Platte
Automobilquerträger
Tellerrad
Tellerrad
Schnecke
Schneckenrad
Zahnrad
Zahnrad
Stellgetriebe
Zahnrad
Zahnrad
Tellerrad
Tellerrad erste Motorhälfte zweite Motorhälfte
Antriebswelle
Antriebswelle
Gewindemuffe
Hebel
Schnecke Stellmotor Schneckenrad Getriebegehäuse Kegelzahnrad Lastbegrenzer Öffnung Ver- und Entriegelungsring Klemmring Ver- und Entriegelungsring Gleitlager Kardangelenk

Claims

Lenkung mit Airbaganordnung sowie Betriebsverfahren dafürAnsprüche
1. Lenkung mit einer Lenksäule, wobei sich mehrere Sicherheitsmerkmale kompakt auf kleinstem Raum und mit geringstem Aufwand untergebracht sind .
2. Lenkung nach Anspruch 1 , wobei sie in der Lenkwelle unterbrochen ist oder der Kraftfluss und die Drehbewegung an einem feststehenden Bereich vorbeigeführt werden .
3. Lenkung nach Anspruch 1 oder 2 , wobei der feststehende Bereich zur Befestigung verschiedener Verstellglieder verwendet ist .
4. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Drehbewegung und das Lenkmoment mittels eines Zahnradsatzes um den feststehenden Bereich herumgeführt ist .
5. Lenkung nach Anspruch 4 , wobei die j eweiligen Enden der unterbrochenen Lenkwelle mit einem Kegelzahnrad versehen und mit einem passenden Kegelzahnrad verbunden sind .
6. Lenkung nach Anspruch 4 oder 5 , wobei ein Zwischenkegelrad um den Drehpunkt der Lenkwellen schwenkbar gelagert ist .
7. Lenkung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 , mit einem Zahnradsatz gelagert um den feststehenden Bereich nach Anspruch 3.
8. Lenkung nach Anspruch 7 , mit einem Zahnradsatz verschwenkt mittels eines Stellgliedes , z . B . einer Schnecke kämmend in einem Schneckenrad drehend um den " feststehenden" Bereich nach Anspruch 3.
9. Lenkung nach Anspruch 7 , mit einem Zahnradsatz alternativ schwenkbar mittels Stellglied, z . B . einer Schnecke kämmend in einem Schneckenrad, j edoch angreifend an einem schwenkbaren Gehäuse, das das Mittelteil der geteilten Lenkwellen umgibt und in dem die Lenkwellen und der " Zahnradsatz " gelagert sind.
10. Lenkung nach Anspruch 8 oder 9 , mit einem Zahnradsatz derartig rechnergesteuert verschwenkbar, dass sich hierdurch eine variable Lenkdrehwinkelunter- bzw . -Übersetzung ergibt .
11. Lenkung nach Anspruch 10 , mit einem Zahnradsatz derart gesteuert , dass die Lenkdrehwinkelveränderung abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit ist ( Stadt/Autobahn) .
12. Lenkung nach Anspruch 10 , mit einem Zahnradsatz derart gesteuert, dass die Lenkdrehwinkelveränderung abhängig vom Lenkwinkel und der Fahrzeuggeschwindigkeit ist ( Parken) .
13. Lenkung nach Anspruch 8 , mit einem Motor und einem Getriebe der Verstelleinheit derart gestaltet , dass diese Mechanik innerhalb der unteren Lenkwelle und des " feststehenden" Bereiches unterzubringen ist .
14. Lenkung nach Anspruch 8 und 13 , mit einem Verstellgetriebe derart alternativ gestaltet , dass das Stellgetriebe außer des Verschwenkens des Zahnradsatzes die Längs- und/oder Höhenverstellung der Lenksäule zusätzlich übernimmt .
15. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Stellmotor und ein Getriebe zur Verstellung einer Lenksäule in horizontaler und vertikaler Richtung untergebracht sind innerhalb einer unteren Lenkwelle und eines " feststehenden" Bereiches .
16. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei ein Stellmotor und ein "Spindelgetriebe" alleine zur horizontalen Bewegung einer Lenksäule untergebracht sind in einer unteren Lenkwelle und in einem feststehenden Bereich .
17. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei eine Anbindung eines Airbags und/oder einer Schaltereinheit
(Multifunktionslenkrad) an einem feststehenden mittleren Bereich vorgesehen ist .
18. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ausstattung einer Befestigung eines Airbags mit einem oder mehreren schaltbaren Lastabsorbern vorgesehen ist .
19. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei eine Ausstattung einer Befestigung eines Airbags mit einer pyro- technisch angetriebenen Bewegungseinheit vorgesehen ist, um den Airbag bei bestimmten Crashbedingungen von einem Fahrer wegzuziehen .
20. Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Anbindung eines Lenksäulenhebelgehäuses derart vorgesehen ist , dass es nicht drehbar, j edoch längs verschiebbar mit einem Lenkrad und einem Airbag horizontal mit bewegt wird, sich also zum stehenden Airbag und zum drehenden Lenkrad immer in gleicher Position befindet .
21. Betriebsverfahren für eine Lenkung mit einer Lenksäule , wobei mehrere Sicherheitsfunktionen alternativ oder gleichzeitig ausgeführt werden, insbesondere mit einer Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
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