WO2007101565A1

WO2007101565A1 - Lenksäulenanordnung für fahrzeuge

Info

Publication number: WO2007101565A1
Application number: PCT/EP2007/001608
Authority: WO
Inventors: Kay Garbrecht; Holger Kittler; Hanno Lox; Sven Sagner; Jörk TATULINSKI
Original assignee: Daimler Ag
Priority date: 2006-03-01
Filing date: 2007-02-24
Publication date: 2007-09-13
Also published as: DE102006009304B3; US20090151498A1

Abstract

Es wird eine Lenksäulenanordnung (1) für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, vorgeschlagen, die eine in ihrer Neigung und/oder Länge veränderbar ausgeführte Lenksäule (7) und ein Lamellenpakete umfassendes Klemmsystem (12) zum Fixieren der Lenksäule (7) in einer bestimmten Position umfasst. Die Lenksäulenanordnung (1) zeichnet sich dadurch aus, das Mittel zur Erhöhung der Reibungskraft im Klemmsystem (12) und/oder zur Blockierung des Klemmsystems (12) , vorzugsweise mittels Formschluss, vorgesehen sind, die bei Überschreitung einer auf die Lenksäule (7) in Richtung deren Längsachse wirkenden Grenzbelastung selbsttätig wirken.

Description

DaimlerChrysler AG

Lenksäulenanordnung für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Lenksäulenanordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im modernen Fahrzeugbau sind Lenksäulen so ausgebildet, dass sie aus Komfortzwecken in ihrer Neigung und in ihrer Länge veränderbar sind. Dadurch können sie auf die individuellen Bedürfnisse eines Fahrers eingestellt werden. Zur Fixierung der Lenksäule in ihrer Position sind Klemmmittel vorgesehen. Diese sind so ausgelegt, dass sie die Veränderbarkeit der Lage der Lenksäule zuverlässig und auf Dauer blockieren. Das gilt insbesondere für den Fall, in dem auf die Lenksäule eine in axialer Richtung wirkende Kraft angreift, wie beispielsweise bei einem Unfall. Andererseits müssen die Klemmmittel so ausgelegt sein, dass sie im Bedarfsfall eine Veränderung der Position der Lenksäule einfach zulassen, das heißt, im Besonderen mit relativ geringer Betätigungskraft. Sofern eine stufenlose Verstellung der Lenksäule gewünscht ist, erfolgt deren Fixierung in der bestimmten Position praktisch ausschließlich über den mittels der Klemmmittel realisierten Reibschluss.

Eine Lenksäulenanordnung der hier angesprochenen Art geht aus der EP 0 802 104 Al hervor. Diese weist eine Lenksäule und eine fahrzeugfeste Konsole auf, an welcher Lamellen aufweisende Klemmmittel vorgesehen sind. Über diese Klemmmittel steht die Lenksäule mit der fahrzeugfesten Konsole in Verbindung. In einer Öffnungsstellung der Klemmmittel ist es möglich, die Lenksäule gegenüber der Konsole zu verschieben. In einer Schließstellung der Klemmmittel ist die Lenksäule gegenüber der Konsole fixiert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lenksäulenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Klemmmittel eine hohe Funktionssicherheit bei gleichzeitig hohem Bedienkomfort gewährleisten.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Lenksäulenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Die Lenksäulenanordnung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, umfasst eine fahrzeugfest anordenbare Konsole, eine ein Mantelrohr und eine darin drehbar gelagerte Lenkspindel aufweisende, in ihrer Neigung und/oder Länge veränderbare Lenksäule sowie ein erstes, an der Konsole festgelegtes Lamellenpaket und ein zweites, am Mantelrohr festgelegtes Lamellenpaket, die jeweils mindestens eine Lamelle aufweisen, wobei die Lamellen der ersten und zweiten Lamellenpakete sich überkreuzen. Ferner ist ein mit den Lamellenpaketen zusammenwirkendes Klemmsystem vorgesehen, mit dessen Hilfe eine Erhöhung beziehungsweise Reduzierung des zwischen den Lamellen der ersten und zweiten Lamellenpakete herrschenden Drucks möglich ist. Dadurch kann ein Reibschluss zwischen den Lamellen zum Zwecke der Fixierung der Lenksäule hergestellt beziehungsweise dieser zum Zwecke der Verstellung der Lenksäule aufgehoben werden. Die Lenksäulenanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass Mittel zur Erhöhung der Reibungskraft im Klemmsystem und/oder zur Blockierung des Klemmsystems, vorzugsweise mittels Formschluss, vorgesehen sind, die bei Überschreitung einer auf die Lenksäule in Richtung ihrer Längsmittelachse wirkenden Grenzbelastung selbsttätig wirken. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann die Lenksäulenanordnung so ausgelegt werden, dass sie eine hohe Lastaufnahme im Crashfall bei gleichzeitig niedriger Betätigungskraft für die Lenksäulenverriegelung mittels des Klemmsystems bei einer Komfortverstellung gewährleistet.

In besonders bevorzugter Ausführungsform der Lenksäulenanordnung ist vorgesehen, dass die Mittel dadurch gebildet sind, dass zumindest eine Lamelle des ersten, am Mantelrohr festgelegten Lamellenpaketes eine definierte Deformationszone aufweist, in der die Lamelle im fixierten Zustand der Lenksäule bei Überschreitung einer auf die Lenksäule in Richtung deren Längsmittelachse wirkenden Grenzbelastung, nämlich beispielsweise im Crashfall, in Querrichtung zur Lenksäulen-Längsmittelachse ausgelenkt wird. Dadurch erfolgt also oberhalb einer bestimmten Beanspruchungsgrenze eine plastische Verformung des Klemmsystems beziehungsweise Teile desselben, nämlich zumindest des ersten Lamellenpakets, was zumindest zu einer erhöhten Reibung im Klemmbereich zwischen den ersten und zweiten Lamellenpaketen führt und gegebenenfalls bei einer weitergehenden Verformung zu einem Formschluss im Klemmsystem. Hierdurch wird sichergestellt, dass trotz einer relativ geringen Betätigungskraft für das Klemmsystem eine hohe Lastaufnahme desselben im Crashfall erfolgt. Bei dieser Ausführungsform der Lenksäulenanordnung wird durch eine entsprechende Konstruktion ein geringer Laufweg der Lenksäule im Crashfall genutzt, damit sich Teile des Klemmsystems verformen können. Das heißt, die Lenksäule beziehungsweise Teile davon werden im fixierten Zustand der Lenksäule relativ gegenüber der Konsole bewegt, was dem ersten Lamellenpaket die seitliche Auslenkung ermöglicht. Weiterhin wird ein Ausführungsbeispiel der Lenksäulenanordnung bevorzugt, bei dem die Deformationszone der wenigstens einen Lamelle des ersten Lamellenpakets so ausgebildet ist, dass die Lamelle bei Überschreitung der Grenzbelastung knickt. Das erste Lamellenpaket wird also über die Lenksäule, vorzugsweise im Bereich einer Anbindungsstelle des ersten Lamellenpakets am Mantelrohr, mit einer Druckkraft beaufschlagt, wobei das Klemmsystem das erste Lamellenpaket und somit auch die Lenksäule an einer Bewegung hindert . Nach Überschreitung der Grenzbelastung tritt eine seitliche Ausbiegung der zumindest einen Lamelle des ersten Lamellenpakets auf, was mit einer entsprechenden Verschiebung der Lenksäule einhergeht. Die seitliche Auslenkung der ersten Lamellen bewirkt zumindest eine Erhöhung der Reibung im Klemmbereich zwischen den Lamellenpaketen.

Um die seitliche Auslenkung der zumindest einen Lamelle des ersten Lamellenpakets zu begrenzen und damit die Bewegung der Lenksäule in Richtung auf das Klemmsystem zu stoppen, sind bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Lenksäulenanordnung Begrenzungsmittel vorgesehen, die beispielsweise von einem separaten Anschlag gebildet sein können. Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsvariante, bei der dieser Anschlag in eine Anbindungsstelle des ersten Lamellenpakets am Mantelrohr integriert ist, wie nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert .

Die definierte Deformationszone der zumindest einen Lamelle des ersten Lamellenpakets kann beispielsweise durch eine geeignet ausgelegte Geometrie in Abhängigkeit der minimal geforderten Grenzbelastung für die Lenksäule realisiert werden. Die Deformationszone beziehungsweise der Knick- oder Ausbiegungsbereich der Lamelle des ersten Lamellenpakets kann zum Beispiel dadurch gebildet sein, dass die Lamelle mit einer Kröpfung, oder einer Schwächung, insbesondere Schwächungslinie oder örtlich verminderte Materialdicke, versehen ist. Möglich ist auch, dass diese Deformationszone sich erst im Crashfall spontan selbstständig herausbildet, wenn nämlich das erste Lamellenpaket zwischen einer Anbindungsstelle an der Lenksäule, das heißt, dem Mantelrohr und dem Klemmbereich des Klemmsystems quasi eingespannt wird, bis nach Überschreitung der Grenzbelastung die Auslenkung des Lamellenpaktes in Querrichtung zur Verlagerungsrichtung der Lenksäule erfolgt .

Das erste Lamellenpaket kann mehrere Lamellen umfassen. Dabei kann es ausreichend sein, dass lediglich eine der Lamellen oder nur einige, jedoch nicht alle dieser Lamellen eine definierte Deformationszone wie vorstehend beschrieben aufweisen. Diejenigen der Lamellen, die keine solche Deformationszone aufweisen, werden durch die im Crashfall seitlich ausweichenden, eine solche Deformationszone aufweisenden Lamellen praktisch zwangsweise in Ausweichrichtung weggedrückt. Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Lenksäulenanordnung ist zur Reduzierung der Teilevielfalt vorgesehen, dass alle Lamellen des ersten Lamellenpakets eine derartige Deformationszone aufweisen und auch ansonsten identisch ausgebildet sind.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der

Lenksäulenanordnung ergeben sich aus Kombinationen der aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergebenden Merkmalen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Lenksäulenanordnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. IA eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lenksäulenanordnung im Normalzustand, das heißt, vor einem Crash, in schematischer Darstellung;

Fig. IB einen Ausschnitt der Lenksäulenanordnung gemäß Figur IA im Bereich eines ersten, an zwei Anbindungsstellen an einem Mantelrohr befestigten, stark schematisiert dargestellten Lamellenpakets;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Lenksäulenanordnung gemäß Figur IA;

Fig. 3 einen Ausschnitt der Lenksäulenanordnung gemäß der

Figuren IA und 2 in Unteransicht nach einem Aufprall;

Fig. 4 zwei Ansichten des ersten Lamellenpaketes gemäß den Figuren IA und IB;

Fig. 5 einen Ausschnitt der Lenksäulenanordnung gemäß der Figuren IA bis 3 in einem Anbindungsbereich des ersten Lamellenpaketes an ein Mantelrohr, und

Fig. 6 ein Diagramm, in dem der Verlauf der in einer

Lenksäule wirkenden Axialkraft in Abhängigkeit des Verlagerungsweges des Mantelrohrs im Crashfall über der Zeit t dargestellt ist.

In Figur IA ist eine Lenksäulenanordnung 1 dargestellt. Die Lenksäulenanordnung 1 weist eine Konsole 2 auf. Die Konsole 2 hat einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Sie weist Aufnahmen 3 für nicht näher dargestellte Befestigungsmittel auf . Über diese Befestigungsmittel wird die Konsole 2 an einem ebenfalls nicht dargestellten Fahrzeug montiert. Weiterhin sind in Figur 2 erkennbare Aufnahmen 4 vorgesehen, die zur Aufnahme eines weiteren Befestigungselementes dienen. Das in der Aufnahme 4 angeordnete Befestigungselement dient der Befestigung einer im Zusammenhang mit der Erfindung nicht näher interessierenden Hülse 5. Weiterhin weist die Konsole 2 ein Langloch 6 auf, welches sich über einen Großteil der Länge der Konsole 2 erstreckt. Die Funktion des Langlochs 6 wird im Folgenden noch näher erläutert werden.

Die Lenksäulenanordnung 1 weist weiterhin eine Lenksäule 7 mit einem Mantelrohr 8 sowie einer in dem Mantelrohr 8 drehbar gelagerten Lenkspindel 9 auf . Die Lenkspindel 9 dient der Aufnahme eines nicht dargestellten Lenkrades und einer Übertragung einer von einem Fahrer in das Lenkrad eingebrachten Drehbewegung auf ein Lenkgetriebe. Die Längsmittelachse 10 der Lenksäule 7 ist mit gestrichelter Linie dargestellt.

Unterhalb der Konsole 2 ist ein Konsolenschlitten 13 angeordnet. Der Konsolenschlitten 13 steht über Befestigungselemente 14 sowie einen Kulissenstein 15 mit der Konsole in Verbindung. Der Kulissenstein 15 ist in seinen Abmaßen auf die Abmaße des Langlochs 6 abgestimmt und in diesem angeordnet. Er ist über geeignete

Befestigungselemente, wie beispielsweise Schrauben mit dem Konsolenschlitten 13 verbunden.

Der Konsolenschlitten 13 ist vorzugsweise U-förmig ausgebildet und weist -wie aus Figur 3 ersichtlich- parallele Schenkel 21 und 23 auf, zwischen denen das Mantelrohr 8 angeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen die Schenkel 21, 23 unterschiedliche Dicken auf, können aber bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Lenksäulenanordnung 1 gleich dick sein. Das Mantelrohr 8 liegt hier mit seinen Seitenflanken auf der Innenseite der Schenkel 21, 23 an. Oberhalb der Längsmittelachse der Lenkspindel 9 sind in den Seitenflanken des Mantelrohrs 8 Langlochausnehmungen eingebracht, die in den Figuren nicht erkennbar sind. Die Langlochausnehmungen sind deckungsgleich zueinander angeordnet und verlaufen parallel zur Längsachse des Mantelrohrs 8. Durch diese Langlochausnehmungen ist ein quer zur Längsachse des Mantelrohrs 8 verlaufender Spannbolzen 11 hindurchgeführt, der die Schenkel 21,23 beidseitig überragt. Der Spannbolzen 11 ist Teil eines Klemmsystems 12 zur Fixierung der Lenksäule 7 an der Konsole 2 beziehungsweise dem Konsolenschlitten 13. Der Aufbau und die Funktion eines derartigen Klemmsystems 12 ist allgemein bekannt, beispielsweise aus der DE 103 18 034 Al und der EP 0 802 104 Bl, deren Inhalt diesbezüglich zum Gegenstand dieser Beschreibung gemacht wird, so dass nachfolgend lediglich kurz darauf eingegangen wird.

Auf den Außenseiten der Schenkel 21,23 ist jeweils ein erstes Lamellenpaket 25 beziehungsweise 25', umfassend jeweils mehrere voneinander beabstandet angeordnete Lamellen 27 beziehungsweise 27', und jeweils ein zweites Lamellenpaket 29 beziehungsweise 29', umfassend jeweils mehrere voneinander beabstandet angeordnete Lamellen 31 beziehungsweise 31', vorgesehen. Die Ausgestaltung der jeweils ersten Lamellenpakete 25,25' und zweiten Lamellenpakete 29,29' und deren Anordnung zueinander sowie deren jeweilige Anbindung an das Mantelrohr 8 beziehungsweise die Konsole 2 ist identisch, so dass dies im Folgenden lediglich anhand der ersten und zweiten Lamellenpakete 25 und 29 beschrieben wird.

Die Lamellen 27 des ersten Lamellenpakets 25 sind über eine erste Anbindungsstelle 33 und eine zweite Anbindungsstelle 35 am Mantelrohr 8 gehalten. Die Anbindungsstellen 33, 35 sind als Zapfen-Loch-Verbindung ausgeführt. Hierzu sind am Mantelrohr 8 lagefest angeordnete Haltebolzen 37, die in radialer Richtung seitlich vorn Mantelrohr 8 abstehen, und an den Lamellen 27 Durchgangsöffnungen 39 und 41 vorgesehen. Dabei ist die Durchgangsöffnung 39 für die erste Anbindungsstelle 33 so an die Größe und Form des Haltebolzens 37 angepasst ist, dass die ersten Lamellen 27 und. das Mantelrohr 8 mittels Formschluss, vorzugsweise im Wesentlichen spielfrei, miteinander gekoppelt sind. Die zweite Durchgangsöffnung 41 ist als Langlochausnehmung ausgebildet, deren Längsachse parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsmittelachse der Lenksäule 7 und zu den vom Spannbolzen 11 durchsetzten Langlochausnehmungen im Mantelrohr 8 verläuft. Die zweite Durchgangsöffnung 41 kann alternativ auch von einer endseitig offenen, schlitzförmigen Ausnehmung oder dergleichen gebildet sein.

Die Lamellen 27 weisen ferner eine Durchgangsöffnung auf, die als Langlochausnehmung 43 ausgebildet ist, deren Längsachse parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Lenksäule 7 verläuft, wobei die Langlochausnehmungen 43 der Lamellen 27,27' deckungsgleich zu den Langlochausnehmungen im Mantelrohr 8 angeordnet sind und vom Spannbolzen 11 durchsetzt sind.

Die Lamellen 27 weisen in dem Bereich zwischen der ersten Anbindungsstelle 33 am Mantelrohr 8 und der Langlochausnehmung 43 eine definierte Deformationszone 45 auf, in der die Lamellen 27 im fixierten Zustand der Lenksäule 7 bei Überschreitung einer auf die Lenksäule 7 in Richtung deren Längsmittelachse wirkenden Grenzbelastung (Pfeil A in Figur 2) in Querrichtung zur Lenksäulen- Längsachse ausgelenkt werden. Die jeweilige Deformationszone 45 ist bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Kröpfung 47, also als winklige Abbiegung der ansonsten ebenen, plattenförtnigen Lamellen 27 realisiert, wie insbesondere aus Figur 4 ersichtlich. Andere Ausführungsvarianten zur Realisierung einer derartigen Deformationszone sind möglich.

Wie aus Figur IB ersichtlich, ist die Kröpfung 47 der Lamellen 27,27' so ausgeführt, dass die Anbindungsstellen 33,33' und 35,35' unterschiedliche Abstände Yl beziehungsweise Y2 zur Längsmittelachse 10 der Lenksäule 7 aufweisen. Die Abstände Yl und Y2 sind hier mittlere Abstände, das heißt, gemessen zwischen einer in der Mitte des Lamellenpaktes liegenden Lamelle und der Längsmittelachse 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Anbindungsstellen 33,33' einen kleineren Abstand zur Längsmittelachse 10 als die Anbindungsstellen 35,35' aufweisen. Die unterschiedlichen Abstände, das heißt, der radiale Versatz der Anbindungsstellen der Lamellen 27,27' an das Mantelrohr bewirken eine besonders zuverlässige, definierte Ausbiegung der Lamellen 27,27' im Crashfall bei Überschreitung einer vorgegebenen Grenzbelastung aufgrund der versetzten Krafteinleitung in das Mantelrohr. Durch Variation des Abstands der gedachten, senkrecht zur Bildebene der Figuren IA und IB verlaufenden Ebenen, in welchen sich die ersten und zweiten Anbindungsstellen befinden, ist eine definierte Einstellung der vorzugsweise fließenden Ausweichbewegung der Lamellen 27,27' im Crashfall sowie die Richtung, in welche die Lamellen ausknicken/ausgelenkt werden, möglich.

Festzuhalten bleibt, dass in den Figuren IA und IB dargestellten Lamellenpakete mit den eine Deformationszone 45 aufweisenden Lamellen stark schematisiert dargestellt sind, um insbesondere die Anordnung der Deformationszone 45 an den Lamellen zu verdeutlichen. Eine derart ausgeprägte Deformationszone -wie dargestellt- ist zumindest nicht in allen Fällen zwingend erforderlich. Das heißt, die Deformationszone 45 kann beispielsweise bereits durch eine leichte Kröpfung, wie beispielsweise in Figur 4 dargestellt, oder dergleichen gebildet sein.

Die Lamellen 31 des zweiten Lamellenpakets 29 sind an der Konsole 2, bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren indirekt über den Konsolenschlitten 13, an mindestens einer Anbindungsstelle festgelegt, das heißt, lagefest gehalten. Die Lamellen 31 weisen in bekannter Weise jeweils eine in den Figuren nicht erkennbare Durchgangsöffnung auf, durch welche der Spannbolzen 11 hindurch geführt ist. Sofern die Lenksäule 7 nur in ihrer Länge verstellbar sein soll, ist diese Durchgangsöffnung lediglich so groß, dass der Spannbolzen 11 mit geringem Spiel dieses durchgreift . Sofern die Lenksäule 7 auch in ihrer Neigung verstellbar sein soll, ist diese Durchgangsöffnung von einem gemäß der Darstellung der Figur 2 in vertikaler Richtung verlaufenden Langloch gebildet.

Die Lamellen 27, 31 der ersten und zweiten Lamellenpakete 25,29 sind sandwichartig zueinander angeordnet, das heißt, dass innerhalb der sich kreuzenden Lamellenpakete 25,29 jeweils eine Lamelle des einen Lamellenpakets einer Lamelle des anderen Lamellenpakets alternierend folgt, wobei die Lamellen so zueinander ausgerichtet sind, dass deren Durchgangsöffnungen zur Durchführung des Spannbolzens 11 einander kreuzen.

Das Klemmsystem 12 umfasst neben den Lamellenpaketen und dem Spannbolzen 11 in bekannter Weise auch noch eine an einem Ende des die Lamellenpakete überragenden Spannbolzens 11 angeordnete, auf diesem festgelegte Druckplatte. Des Weiteren sind am anderen Ende des Spannbolzens 11 ein Spannglied und ein manuell und/oder motorisch betätigbarer, um eine Achse schwenkbarer Spannhebel 16 vorgesehen. Dabei ist das Spannglied so ausgebildet, dass bei einem Verschwenken des Spannhebels 16 in eine erste Richtung der Anpressdruck zwischen den Lamellen 27,31 und 27',3I¹ erhöht wird. Dadurch wird eine Reibschluss-/Klemmverbindung ausgebildet, welche die Lenksäule 7 in einer gewünschten Position fixiert. Der Klemmbereich befindet sich im Überdeckungsbereich der Lamellen 27,31 und 27',3I¹ zueinander. Dabei können die Schenkel 21,23 am Konsolenschlitten 13 auch soweit biegbar ausgebildet sein, dass zwischen den Innenseiten dieser Schenkel und den Seitenflanken des Mantelrohrs weitere Reibpaarungen gebildet werden, was besonders bevorzugt wird.

Zur Komfortverstellung der Lenksäule 7, also deren Anpassung in ihrer Länge und gegebenenfalls ihrer Neigung gegenüber dem Fahrzeugführer, muss die Klemmung gelöst werden. Hierzu wird der Spannhebel 16 entsprechend in die andere Richtung verschwenkt, wodurch der zwischen den Lammellen 27,31 und 27 ',31' wirkende Anpressdruck reduziert wird. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform des Klemmsystems 12 in Bezug auf das Erhöhen beziehungsweise Reduzieren des Anpressdrucks zwischen den Lamellen ist selbstverständlich nur eine von vielen möglichen Lösungen. Die Erfindung ist hierauf nicht eingeschränkt .

Unabhängig von der jeweiligen konstruktive Ausgestaltung des Klemmsystems besteht eine besonders wichtige Funktion des Klemmsystems 12 bei der erfindungsgemäßen Lenksäulenanordnung 1 darin, dass der zwischen den Lamellen 27,31 und 27 ',31' wirkende Anpressdruck zumindest so groß eingestellt werden kann, dass diese Reibschlussverbindung für zumindest im üblichen Gebrauch der Lenksäulenanordnung 1 auftretende Kräfte ausreichend groß ist, damit die Lenksäule 7 in der gewünschten Position unverrückbar, vorzugsweise spielfrei, über die Konsole 2 mit einer Karosserietragstruktur verbunden ist. Dabei sollen jedoch die bei manuell verstellbar ausgebildeter Lenksäule 7 vom Fahrer manuell aufzubringenden Betätigungskräfte zur Fixierung beziehungsweise dem Lösen der Klemmverbindung aus Komfortgründen niedrig sein. Zur Erfüllung dieser beider Bedingungen und zur Gewährleistung, dass im Crashfall, in dem die auf die Lenksäule 7 wirkenden Belastungen deutlich erhöht sind, die Klemmverbindung sich nicht löst, sind die Lamellen der ersten Lamellenpakete 27,27' jeweils mit der vorstehend beschriebenen Deformationszone 45 versehen.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Lenksäulenanordnung 1 im Zusammenhang mit dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert: Wenn im Falle eines Crashs, beispielsweise bei einem Frontalaufprall des Kraftfahrzeugs auf ein Hindernis, eine in Figur 2 mit einem Pfeil angedeutete Kraft A auf die Lenksäulenanordnung 1 einwirkt und diese Kraft A ein vorbestimmtes Maß überschreitet, knicken die Lamellen 27,27' im Bereich ihrer Deformationszone 45 seitlich aus. Das bedeutet, dass die im Klemmbereich des Klemmsystems 12 aufgebrachten Halte-/ Reibungskräfte ausreichend groß sind, so dass die Lamellen 27,27' -wie vorstehend beschrieben- sich in gewünschter Weise verformen können. Das Mantelrohr 8 wird dabei gegen die im Klemmbereich zwischen seinen Seitenflanken und den Innenseiten der Schenkel des Konsolenschlittens herrschende Reibungskraft und gegen die Verformung der Lamellen 27,27' in X-Richtung, also in Richtung der Längsmittelachse 10 der Lenksäule 7 verschoben. Die Vorverlagerung des Mantelrohres 8 ermöglicht dabei erst die gewünschte Verformung der Lamellen 27,27' und ist damit eine wichtige konstruktive Vorraussetzung für die Funktion des erfindungsgemäßen Systems bei dem anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel. Durch die vorzugsweise plastische, also nicht reversible Verformung der vorzugsweise aus Metall, insbesondere Blechmaterial hergestellten Lamellen 27,27' durch seitliches Ausweichen unter Reduzierung ihrer Gesamtlänge wird die gegen die Last wirkende Reibungskraft im Klemmsystem 12 zumindest stark erhöht, wobei nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, dass die Verformung der Lamellen 27,27' zu einem Formschluss im Klemmsystems 12 und somit zu einer Blockierung desselben führt. Ein ungewolltes Lösen der mittels des Klemmsystems 12 realisierten Reibschlussverbindung im Crashfall kann daher auch bei relativ niedriger ausgelegter Betätigungskraft für das Klemmsystem 12 zur Komfortverstellung zuverlässig verhindert werden .

In Figur 3 ist die Lenksäulenanordnung 1 in einem Zustand dargestellt, bei dem das Mantelrohr 8 bei fixierter Lenksäule 7 soweit relativ gegenüber der Konsole 2 verlagert ist, dass die Verformung der Lamellen 27,27' der ersten Lamellenpakete 25,25' ein Maximum aufweist. Damit das Ausknicken der Lamellen 27,27' auf ein bestimmtes Maß eingeschränkt ist, sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 1 bis 5 Begrenzungsmittel vorgesehen, welche hier als mit dem Mantelrohr 8 zusammenwirkende Wegbegrenzungsmittel ausgebildet sind. Diese Wegbegrenzungsmittel sind durch die Länge der zweiten, als Langlochausnehmung ausgebildeten Durchgangsöffnungen 41 im Bereich der zweiten Anbindungsstelle 35 der ersten Lamellen 27,27' gebildet, gegen deren Wandung die die am Mantelrohr 8 vorgesehenen, in diese Durchgangsöffnungen 41 zumindest hineinragenden oder durchgreifenden Haltebolzen 37 nach einem Weg Xl laufen. In Figur 5 ist das Mantelrohr 8 durch Anlage der Haltebolzen 37 an einer seitlich Wand der Durchgangsöffnung 41 an einer weitergehenden Bewegung in x-Richtung gehindert. Die Lenksäulenanordnung 1 ist hier so ausgelegt, dass bis zum Abschluss der Verformung der Lamellen 27,27' die Verbindung zwischen Konsolenschlitten 13 und Konsole 2 bestehen bleibt.

Nachdem das Klemmsystem 12 durch gezielte Deformierung von Teilen desselben gegen ein ungewolltes Lösen gesichert ist, wird die Kraft A weiterhin über die Lenkspindel 9, das Mantelrohr 8 sowie das Klemmsystem 12 in den Konsolenschlitten 13 eingeleitet. Dabei ist das Klemmvorrichtung 12 so ausgelegt, dass sie dem vorbestimmten Kraftmaß zumindest solange standhält, bis die Verformung der Lamellen 27,27' abgeschlossen ist. Überschreitet die Kraft A nun ein vorbestimmtes Maß, lösen sich die

Befestigungselemente 14 zwischen Konsolenschlitten 13 und Konsole 2, was zur Folge hat, dass nun eine Bewegung des Konsolenschlittens 13 relativ zur Konsole 2 ermöglicht wird. Durch das Zusammenwirken von dem mit dem Konsolenschlitten 13 verbundenen Kulissenstein 15 und dem Langloch 6 der Konsole 3 führt der Konsolenschlitten 13 eine definierte, durch das Langloch 6 vorgegebene, lineare Bewegung durch. Demnach sieht die erfindungsgemäße Lenksäulenanordnung 1 zwei Möglichkeiten vor, die Lenksäule 7 im Fahrzeug zu verschieben. Eine Möglichkeit ist nach Lösen der Klemmvorrichtung 12 zum Zweck der Komfortverstellung der Lenksäule 7 gegeben; eine weitere nach Lösen der Befestigungselemente 14 im Falle eines Crashs. Durch das Vorsehen von zwei separaten Verschiebe- beziehungsweise Verstellmöglichkeiten ist es möglich, die Widerstände, die beim Verschieben der Lenksäulenanordnung 1 überwunden werden müssen, unterschiedlich einzustellen. Wenn nun im Falle eines Unfalls eine Kraft A auf die Lenksäulenanordnung 1 einwirkt und diese über die Lenkspindel 9 das Mantelrohr sowie die Klemmvorrichtung 12 auf den Konsolenschlitten 13 wirkt, lösen sich die Befestigungselemente 14 und geben eine Bewegung des Konsolenschlittens 13 gegenüber der Konsole 2 frei.

Figur 6 zeigt ein Diagramm, in dem der Verlauf der in der Lenksäule 7 wirkenden Axialkraft in Abhängigkeit des Verlagerungsweges X des Mantelrohrs 8 im Crashfall über der Zeit t dargestellt ist. Dabei ist auf der Ordinatenachse die in der Lenksäule 7 in Axialrichtung wirkende Kraft F und auf der Abszissenachse die Zeit t, beginnend bei einem Verlagerungsweg X=O des Mantelrohrs 8 im Crashfall aufgetragen. Die Kennlinie 49 zeigt den Kraftverlauf in der Lenksäule einer herkömmlichen Lenksäulenanordnung, bei der keine erfindungsgemäßen Mittel zur Erhöhung der Reibungskraft im Klemmsystem 12 beziehungsweise zur Blockierung des Klemmsystems 12 vorgesehen sind. Im Vergleich dazu zeigt eine Kennlinie 51 den Kraftverlauf in der Lenksäule 7 der erfindungsgemäßen Lenksäulenanordnung 1. Zu erkennen ist, dass die Kraft F in der Lenksäule 7 zwischen der Ausgangsposition (x=0) des Mantelrohrs 8 bei t=0 zunächst ansteigt, bis das Mantelrohr 8 um die Strecke Xl bis zum Zeitpunkt tl verlagert ist. Innerhalb des Verlagerungsweges Xl des Mantelrohrs wird die Lenksäule 7 lediglich im elastischen Bereich verformt. In diesem Bereich entsprechend die Kräfte in etwa der üblichen Betriebslast. Nachdem das Mantelrohr 8 die Position Xl durchlaufen hat bewegt es sich bis zur durch die Wegbegrenzungsmittel definierte Position X2 zum Zeitpunkt t2 unter seitlicher Auslenkung der Lamellen 27,27', wie vorstehend beschrieben. Die Kraft F in der Lenksäule 7 bleibt während der Verlagerung des Mantelrohrs 8 bei gleichzeitigem Ausbiegen der Lamellen 27,27' im Wesentlichen konstant. Nach der Verformung der Lamellen 27,27' steigt bei mittels der Wegbegrenzungsmittel lagefixierten Mantelrohr 8 die Kraft in der Lenksäule 7 erneut stark an, bis sie zu einem Zeitpunkt t3 im Wesentlichen ein Maximum aufweist. In etwa zum Zeitpunkt t3 wird die Verbindung zwischen Konsolenschlitten 3 und Konsole 2 aufgehoben, so dass der Konsolenschlitten 13 mit dem daran angebrachten Mantelrohr 8 zur Verlagerung relativ gegenüber der Konsole 2 freigegeben ist.

Es bleibt festzuhalten, dass die in Figur 6 dargestellte charakteristische Kennlinie 51 durch Variation verschiedener Parameter beeinflussbar ist.

Bei einem in den Figuren nicht dargestellten

Ausführungsbeispiel der Lenksäulenanordnung ist lediglich auf einer Seite eine Lamellenpaketpaarung, umfassend erste und zweite Lamellenpakete 25 und 29 oder 25' und 29' vorgesehen. Es muss also nicht zwingend auf beiden Seiten des Mantelrohrs 8 jeweils zwei erste und zweite Lamellenpakete vorgesehen sein.

Weiterhin bleibt festzuhalten, dass die Begrenzungsmittel zur Einstellung der seitlichen Ausbiegung der Lamellen des ersten Lamellenpakets alternativ zu dem anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel auch durch einen direkt oder indirekt mit den Lamellen 27 beziehungsweise 27 ' zusammenwirkender Anschlag gebildet sein können. Beispielsweise könnte dieser Anschlag eine sich nach einem bestimmten Verlagerungsweg des Mantelrohrs eingestellte weitergehende Verformung der Lamellen 27,27' verhindern, so dass die Crashkräfte nach Anlage der Lamellen 27,27' am Anschlag wieder in die Konsole eingeleitet werden, ohne dass sich dabei das Mantelrohr bewegt, zumindest solange, bis dann die Verbindung des Konsolenschlittens von der Konsole aufgehoben ist. Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass bei der erfindungsgemäßen Lenksäulenanordnung 1 eine gezielte Deformation von zumindest Teilen des Klemmsystems 12 unter Mithilfe einer Verlagerungsbewegung des Mantelrohrs 8 relativ gegenüber dem Konsolenschlitten stattfindet und zwar bei auf die Lenksäule 7 einwirkenden Axialkräften (Pfeil A in Figur 2), denen die mittels des Klemmsystems 12 realisierte Reibschlussverbindung zwischen den ersten und zweiten Lamellenpaketen noch standhält. Erst nachdem die Erhöhung der Klemmkräfte im Klemmbereich beziehungsweise eine Verblockung des Klemmsystems erfolgt ist, und die Axialkraft einen durch konstruktive Maßnahmen einstellbaren Grenzwert überschreitet, wird die Kraft- und/oder Formschlussverbindung zwischen Konsolenschlitten und Konsole aufgehoben, so dass die Lenksäule 7 in gewünschter Weise vom Fahrer wegverlagert wird.

Claims

DaimlerChrysler AGPatentansprüche

1. Lenksäulenanordnung (1) für Fahrzeuge,

- mit einer fahrzeugfest anordenbaren Konsole (2),

- mit einer Lenksäule (7) , die ein Mantelrohr (8) und eine darin drehbar gelagerte Lenkspindel (9) aufweist, wobei die Lenksäule (7) in ihrer Neigung und/oder Länge veränderbar ausgeführt ist,

- mit einem ersten, an der Konsole (2) festgelegten Lamellenpaket (25,25') und einem zweiten, am Mantelrohr (8) festgelegten Lamellenpaket (29,29'), die jeweils mindestens eine Lamelle (27 , 27 ' ; 31 , 31 ' ) aufweisen, wobei die Lamellen (27, 27 ' ; 31, 31 ' ) der ersten und zweiten Lamellenpakete (25, 25 ' ; 29, 29 ' ) sich überkreuzen,

- mit einem Klemmsystem (12) zum Fixieren der Lenksäule

(7) in einer bestimmten Position, indem der zwischen den Lamellen (27, 27 ' ; 31, 31 ' ) herrschenden Anpressdruck in zumindest einem Teil ihres Überdeckungsbereiches entsprechend erhöht ist, dadurch gekennzeichnet, dass

Mittel zur Erhöhung der Reibungskraft im Klemmsystem (12) und/oder zur Blockierung des Klemmsystems (12) , vorzugsweise mittels Formschluss, vorgesehen sind, die bei Überschreitung einer auf die Lenksäule (7) in Richtung deren Längsachse wirkenden Grenzbelastung selbsttätig wirken.

2. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel dadurch gebildet sind, dass zumindest eine Lamelle (27,27') des ersten Lamellenpaketes (25,25') eine definierte Deformationszone (45) aufweist, in der die Lamelle (27, 27') im fixierten Zustand der Lenksäule (7) bei Überschreitung einer auf die Lenksäule (7) in Richtung deren Längsmittelachse wirkenden Grenzbelastung in Querrichtung zur Lenksäulen- Längsmittelachse ausgelenkt wird.

3. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lamellenpaket (25,25') mehrere Lamellen (27, 27) aufweist , die vorzugsweise alle eine derartige Deformationszone (45) aufweisen.

4. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (27,27') des ersten Lamellenpakets (25,25') identisch ausgebildet sind.

5. Lenksäulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationszone (45) der wenigstens einen Lamelle (27,27') so ausgebildet ist, dass die Lamelle (27,27') bei Überschreitung der Grenzbelastung knickt.

6. Lenksäulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass

Begrenzungsmittel zur Begrenzung der seitlichen Auslenkung oder Ausbiegung der Lamelle (27,27') vorgesehen sind.

7. Lenksäulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationszone (45) in dem Bereich zwischen einer Anbindungsstelle (33) der Lamellen (27,27') des ersten Lamellenpakets (25,25') mit dem Mantelrohr (8) und dem Klemmbereich der ersten und zweiten Lamellenpakete (25, 25',-29, 29') angeordnet ist.

8. Lenksäulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lamelle (27,27') des ersten Lamellenpakets (25,25') über eine erste Anbindungsstelle (33,33') und eine zweite Anbindungsstelle (35) am Mantelrohr (8) festgelegt sind, die in Richtung der Längsachse (10) der Lenksäule (7) in einem Abstand (X) voneinander angeordnet sind, und dass ein Spannmittel zur Erhöhung und Reduzierung des zwischen den Lamellen herrschenden Anpressdruckes in dem Bereich zwischen den Anbindungsstellen (33,35) angeordnet ist.

9. Lenksäulenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lamelle (27,27') des ersten Lamellenpakets (25,25') so geformt oder abgewinkelt ist, dass der radiale Abstand (Y1,Y2) der ersten und zweiten Anbindungsstellen (33 , 33 ' ; 35 , 35 ' ) von der Längsmittelachse der Lenksäule (7) unterschiedlich groß ist .

10. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand (Yl) der ersten Anbindungsstelle (33,33') von der Längsmittelachse (10) der Lenksäule (7) kleiner ist als der radiale Abstand (Y2) der zweiten Anbindungsstelle (35,35') .

11. Lenksäulenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Deformationszone (45) der mindestens einen Lamelle (27,27') des ersten Lamellenpakets (25,25') in dem Bereich zwischen der ersten Anbindungsstelle (33) und dem Klemmbereich vorgesehen ist .

12. Lenksäulenanordnung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die zweite Anbindungsstelle (35) als Zapfen- Loch-Verbindung ausgebildet ist, wobei das Loch eine Langlochausnehmung (41) ist, dessen Längsachse zumindest in etwa parallel zur Längsmittelachse der Lenksäule (7) verläuft.

13. Lenksäulenanordnung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anbindungsstelle (33) so ausgebildet ist, dass das erste Lamellenpaket (25,25') und das

Mantelrohr (8) mittels Formschluss miteinander gekoppelt sind.