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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung eines
Energieabsorptionssystems einer Kraftfahrzeug-Lenksäule. Die Lenksäule ist
auf einer Trägereinheit
montiert, die durch Befestigungsvorrichtungen fest mit der Karosserie
des Fahrzeugs verbunden ist, wobei eine der genannten Befestigungsvorrichtungen
mindestens eine Kapsel zur Energieabsorption aufweist.
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Es
gibt Lenksäulen
mit einer oder mehreren Kapseln zur Energieabsorption, die direkt
entlang der/den Befestigungsachse(n) montiert sind (siehe US-A-5775172).
Die Energieabsorption jeder Kapsel hängt demnach von der Befestigung
der Trägereinheit
an der Karosserie des Fahrzeugs ab.
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Bei
der Serienproduktion, wie dies in der Automobilindustrie üblich ist,
ist es schwierig, eine präzise
und konstante Befestigung der Befestigungsvorrichtung und demnach
des Befestigungsdruckes der Kapsel oder Kapseln zur Energieabsorption
zu realisieren und zu gewährleisten.
Da die Energieabsorption dieser Kapseln direkt von der Befestigung
abhängt,
hat dies eine unpräzise
Energieabsorption zur Folge. Bei heutigen und zukünftigen
Kraftfahrzeugen wird es jedoch immer unerlässlicher, dass die Merkmale
der passiven Sicherheit präzise
und effizient sind.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zur Steuerung eines Energieabsorptionssystems zu bieten, die die
vorstehend beschriebenen Nachteile beseitigt und die eine einfache
und präzise
Einstellung des gewünschten
Wertes der Energieabsorption ermöglicht.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
bezieht sich die Vorrichtung zur Steuerung eines Energieabsorptionssystems
auf eine Kraftfahrzeug-Lenksäule. Die
Lenksäule
ist auf einer Trä gereinheit
montiert, die durch mehrere Befestigungsvorrichtungen, die jeweils
eine Befestigungsachse aufweisen, fest mit der Karosserie des Fahrzeugs
verbunden ist. Bei dieser Ausführung
weist mindestens eine der genannten Befestigungsvorrichtungen mindestens
eine Kapsel zur Energieabsorption auf, die an der genannten Trägereinheit
entlang ihrer Trägerachse
angebracht ist. Die genannte, mindestens eine Kapsel zur Energieabsorption
ist mit Hilfe von Verbindungsvorrichtungen an der genannten Trägereinheit
befestigt, wobei die Befestigungsachse und die Trägerachse
sich decken. Die genannten Verbindungsvorrichtungen sind von der
genannten jeweiligen Befestigungsvorrichtung unabhängig, so
dass eine Regelung der Befestigung durchgeführt werden kann, um die gewünschte Befestigung
der genannten Verbindungsvorrichtungen im Hinblick auf das Erzielen
der gewünschten Energieabsorption
zu gewährleisten.
Das heißt,
dass die Regelung der Befestigung der genannten, mindestens einen
Kapsel zur Energieabsorption unabhängig vom Befestigungswert der
genannten Befestigungsvorrichtung der Trägereinheit an der Karosserie
des Kraftfahrzeugs ist.
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Von
Vorteil bei dieser Erfindung ist, dass mindestens eine der Befestigungsvorrichtungen
zwei Kapseln zur Energieabsorption aufweist.
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Gemäß der Erfindung
weisen die Verbindungsvorrichtungen eine Trägerstange auf, die an einem
Ende einen Vorsprung und am anderen Ende einen Gewindebereich aufweist,
der eine Mutter aufnimmt, um die Kapsel oder Kapseln zur Energieabsorption
mit dem gewünschten
Wert an der Trägereinheit
zu befestigen. Die Kapsel oder Kapseln zur Energieabsorption weisen
eine Durchgangsöffnung für die Trägerstange
auf, damit sie auf der genannten Trägerstange zwischen dem Vorsprung
und der Mutter montiert werden können.
Die Trägerstange
weist eine Durchgangsöffnung
für die
entsprechende Befestigungsvorrichtung der Trägereinheit an der Fahrzeugkarosserie
auf.
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Gemäß einer
besonders interessanten Ausführung
der Erfindung weist die Trägerstange
einen kreisförmigen
Abschnitt auf, dessen Durchmesser etwas geringer ist als der Durchmesser
der Durchgangsöffnung
der Kapsel oder Kapseln zur Energieabsorption, die auf diese Weise
mittig auf der genannten Trägerstange
angeordnet sind. Der Vorsprung weist einen Abschnitt in Form eines
runden Kranzes auf, dessen Außendurchmesser
genau dem Außendurchmesser
des kreisförmigen
Umfangs der Kapsel oder Kapseln zur Energieabsorption entspricht,
und dessen Innendurchmesser genau dem Durchmesser der Durchgangsöffnung der
Kapsel oder Kapseln entspricht. Die genannte Trägerstange weist ein Ende mit
einem Feingewinde auf, das eine Mutter aufnimmt, deren Querschnitt
genau die gleichen Abmessungen aufweist wie der Vorsprung, so dass
die gleiche Kontaktfläche
mit der genannten, mindestens einen Kapsel und der Mutter oder dem Vorsprung
beziehungsweise mit den beiden Kapseln entsteht.
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Gemäß der Erfindung
ist die Trägerstange des
Weiteren auf der Seite des Vorsprungs durch einen Betätigungsabschnitt
mit mindestens einer Betätigungsöffnung,
die genau senkrecht zur Trägerachse,
d. h. zur Befestigungsachse, verläuft, verlängert, wobei der Umfang des
genannten Betätigungsabschnitts
aus einer zylinderförmigen,
runden Auflagefläche
besteht, die eine entsprechende Wicklung zur Energieabsorption führt.
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Letztendlich
bestehen die Trägerstange,
der Vorsprung und der Betätigungsabschnitt
zum Zwecke der Senkung der Herstellungskosten aus dem gleichen mechanischen
Bauteil.
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Zur
Erleichterung der Einpassung der Kapsel oder Kapseln zur Energieabsorption
weist jede Kapsel zur Energieabsorption eine axiale Ausstülpung auf,
die in die entsprechende Öffnung
der Trägereinheit
eindringt, um bei einem Schlag jeglichen Metallkontakt zwischen
den festen und den beweglichen Bauteilen zu vermeiden.
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Die
Steuervorrichtung gemäß der Erfindung weist
mindestens eine Befestigungsvorrichtung auf, die zwei Kapseln zur
Energieabsorption aufweist, wobei jede Kapsel an der entsprechenden
Fläche
der Trägereinheit
anliegt.
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Gemäß einem
besonderen Aufbau der Erfindung weist die Lenksäule eine Lenkwelle auf, die drehbar
um eine Lenkachse in einer Röhre
befestigt ist. Die Röhre
ist zwischen zwei Stützen
angeordnet, die mit einem Verbindungselement verbunden sind. Die
beiden Stützen
und das Verbindungselement sind Bestandteil der Trägereinheit.
Die beiden Stützen
verlaufen genau parallel zur Lotebene durch die Lenkachse. Jede
Stütze
weist einen äußeren Flügel auf,
der genau senkrecht zur genannten Stütze verläuft. Auf jedem der äußeren Flügel ist
eine längliche Öffnung angeordnet,
deren Querschnittsachse der Feststellachse der entsprechenden Kapseln
zur Energieabsorption entspricht, d. h. der Befestigungsachse, wobei
die genannte längliche Öffnung eine Form
aufweist, die parallel zur entsprechenden Stütze verläuft, um im Falle eines Schlags
die gewünschte
Verschiebung des Trägerelements
zu ermöglichen.
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Des
Weiteren tritt jede der beiden länglichen Öffnungen
an der Seite des Lenkrads hervor.
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Gemäß einer
Ausführungsvariante
der Erfindung gehören
die beiden Flügel
der gleichen Sitzfläche
an, die durch eine Schweißverbindung
fest mit dem Verbindungselement und mit jeder der beiden Stützen verbunden
ist, wobei es sich bei den Befestigungsvorrichtungen der Trägereinheit
um Befestigungsschrauben handelt.
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Abschließend, gemäß einer
weiteren Ausführung
der Erfindung, sind für
jede der beiden Befestigungsachsen die Befestigungsvorrichtungen,
die Kapsel oder Kapseln zur Energieabsorption und die Verbindungsvorrichtungen
identisch.
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Die
Vorrichtung zur Steuerung eines Energieabsorptionssystems einer
Lenksäule
gemäß der Erfindung
weist somit den Vorteil auf, dass ein Gleiten des beweglichen Trägerelements
auf dem festen Trägerelement
mit einem vertretbaren Kraftaufwand ermöglicht wird. Das Befestigungssystem
der Kapseln kann im Fertigungsbetrieb eingestellt werden und ist
unabhängig
von der Montage im Kraftfahrzeug.
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Die
beiden Kapseln, die beidseitig der U-förmigen Schelle des beweglichen
Trägerelements
angeordnet sind, durchläuft
eine Stange, die einen Vorsprung aufweist, dessen Außendurchmesser
genau dem Außendurchmesser
der Kapseln und dessen Innendurchmesser genau dem Innendurchmesser
der Kapseln entspricht.
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An
der Verlängerung
des Außendurchmessers,
die als Zentrierelement der genannten Kapseln dient, ist ein Feingewinde
angebracht, das eine Anpassung der Befestigung der Mutter entsprechend dem
Kraftaufwand des gewünschten
Gleitens ermöglicht.
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Die
Auslegung jeder der Stangen ermöglicht eine
Befestigung der Lenksäule
am Fahrzeug mit Hilfe von Befestigungsschrauben, die durch die genannten
Stangen verlaufen, ohne den voreingestellten Kraftaufwand für das Gleiten
der U-förmigen Schelle
zu beeinflussen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die
folgende Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
mit Bezug auf die entsprechenden beiliegenden Zeichnungen deutlich,
wobei:
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1 eine
Längsansicht
entlang der Achse einer Kraftfahrzeug-Lenksäule ist, an welcher eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Steuerung eines Energieabsorptionssystems angebracht ist;
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2 eine
Queransicht in Richtung II aus 1 ist;
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3 eine
teilweise Schnittansicht der Ebene III-III aus 1 ist;
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4 eine
teilweise Explosionszeichnung der 3 ist;
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5 eine
Unteransicht in Richtung V der in 2 dargestellten
beweglichen Trägereinheit ist;
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6 eine
Schnittansicht der Ebenen VI-VI aus 5 ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Steuerung eines Energieabsorptionssystems bezieht sich insbesondere
auf eine Kraftfahrzeug-Lenksäule,
von der ein Ausführungsbeispiel
in den 1 und 2 dargestellt ist.
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Egal,
wie die Erfindung möglicherweise
ausgeführt
ist, besteht die Lenksäule
immer aus einer Lenkwelle 1, die sich um eine Lenkachse 3 dreht. Diese
Lenkwelle ist drehbar in einer Röhre 2 befestigt.
Die Lotebene, die durch die Lenkachse verläuft, ist mit 4 bezeichnet.
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Die
Röhre 2 ist
an einer Trägereinheit 7 angebracht,
die an der Karosserie des Fahrzeugs 10 befestigt ist. Diese
Trägereinheit 7 weist
zwei Elemente auf: ein festes Trägerelement 8 und
ein bewegliches Trägerelement 9.
Das feste Trägerelement 8 und
das bewegliche Trägerelement 9 sind
an der Karosserie des Fahrzeugs 10 befestigt und bleiben während des
normalen Gebrauchs des Fahrzeugs fest mit der Karosserie 10 verbunden.
Lediglich bei einem Schlag verschiebt sich das bewegliche Trägerelement 9 in
Bezug auf das feste Trägerelement 8 mit
Hilfe des Energieabsorptionssystems.
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Im
Folgenden wird in der Beschreibung für ein und dasselbe Element
die Bezeichnung innen oder innen liegend in Bezug auf die Lenkachse 3 oder
in Bezug auf die Lotebene 4 dieser Lenkachse 3 für das verwendet,
was dieser Achse oder Ebene am nächsten
liegt, bzw. außen
oder außen
liegend, was sich am weitesten entfernt davon befindet. Bei ein
und demselben Element wird als vorn bezeichnet, was sich in der
Nähe des
nicht dargestellten Lenkgehäuses 26 befindet,
bzw. wird als hinten bezeichnet, was sich in der Nähe des ebenfalls
nicht dargestellten Lenkrads 25 befindet.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das nicht in den Abbildungen dargestellt ist, weist
die Trägereinheit
nur das bewegliche Trägerelement
auf, das direkt an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt ist.
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Die
Röhre 2 ist
zwischen zwei Stützen 11 und 12 angeordnet,
die mit einem Verbindungselement 13 verbunden sind. Die
beiden Stützen 11 und 12 und
das Verbindungselement 13 sind Bestandteil des beweglichen
Trägerelements 9.
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Die
beiden Stützen 11, 12 verlaufen
genau parallel zur Lotebene 4, die durch die Lenkachse 3 verläuft, und
das Verbindungselement 13 verläuft genau senkrecht zur genannten
Lotebene 4. Jede Stütze 11, 12 (5 und 6)
weist jeweils einen äußeren Flügel 15, 16 auf,
der genau senkrecht zu der entsprechenden Stütze 11, 12 und
zur Lotebene 4 verläuft.
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Auf
jedem der äußeren Flügel 15 und 16 ist eine
längliche Öffnung 17 bzw. 18 angeordnet,
die eine Form aufweist, die parallel zur Lotebene 4 verläuft, d.
h. zur entsprechenden Stütze 11, 12.
Jede der beiden länglichen Öffnungen 17 und 18 tritt
an einer Seite des Lenkrades 25 hervor.
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Die
beiden äußeren Flügel 15 und 16 gehören der
gleichen Sitzfläche 14 an.
Die Sitzfläche 14 ist
durch mehrere Schweißnähte fest
mit dem Verbindungselement 13 und mit jeder der beiden
Stützen 11 und 12 verbunden.
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Im
Fall einer in ihrer Position verstellbaren Lenksäule wie in den 1 und 2 dargestellt, wird
die Röhre 2 durch
ein Befestigungssystem 27, dessen Befestigungsachse 28 genau
senkrecht zur Lotebene 4 verläuft, in der gewählten Position
befestigt und festgestellt.
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Die
Trägereinheit 7 ist
mit mehreren Befestigungsvorrichtungen, die jede eine entsprechende Befestigungsachse
aufweisen, fest mit der Karosserie des Fahrzeugs 10 verbunden.
In den Abbildungen sind zwei Befestigungsvorrichtungen dargestellt,
bei denen es sich um Befestigungsschrauben 53 handelt und
die jede eine entsprechende Befestigungsachse 5 und 6 aufweisen.
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Gemäß der Erfindung
weist mindestens eine der Befestigungsvorrichtungen mindestens eine
Kapsel zur Energieabsorption 31, 32 (3 und 4) auf,
die an der genannten Trägereinheit 7 entlang
ihrer Trägerachse
angeordnet ist und die mit Hilfe von Verbindungsvorrichtungen an
der genannten Trägerein heit 7 befestigt
ist. Die Befestigungsachse und die Trägerachse decken sich in der
Befestigungsachse 5, 6.
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Bei
jeder der beiden Befestigungsvorrichtungen, bei denen es sich um
entsprechende Befestigungsschrauben 53 handelt, die eine
entsprechende Befestigungsachse 5, 6 aufweisen,
weisen die Verbindungsvorrichtungen eine Trägerstange 41 auf. Jede
Trägerstange 41 weist
an einem Ende 49 einen Vorsprung 42 und am anderen
Ende 50 einen Gewindebereich 43 auf, der eine
Mutter 51 aufnimmt, um die beiden Kapseln zur Energieabsorption 31, 32 mit dem
gewünschten
Wert an der Trägereinheit 7 zu
befestigen. Jede Kapsel zur Energieabsorption 31, 32 weist
eine Durchgangsöffnung 39, 40 für die Trägerstange 41 auf,
damit sie auf der genannten Trägerstange 41 zwischen
dem Vorsprung 42 und der Mutter 51 montiert werden
kann. Die genannte Trägerstange 41 weist
eine Durchgangsöffnung 46 für die entsprechende
Befestigungsschraube 53 der Trägereinheit 7 an der
Fahrzeugkarosserie 10 auf.
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Die
Trägerstange 41 weist
einen kreisförmigen
Abschnitt auf, dessen Durchmesser etwas geringer ist als der Durchmesser
der Durchgangsöffnungen 39 und 40 der
beiden Kapseln zur Energieabsorption 31 und 32,
die auf diese Weise mittig auf der genannten Trägerstange 41 angeordnet
werden. Der Vorsprung 42 weist einen Abschnitt in Form
eines runden Kranzes auf, dessen Außendurchmesser genau dem Außendurchmesser
des kreisförmigen
Umfangs der Kapseln zur Energieabsorption 31 und 32 entspricht
und dessen Innendurchmesser genau dem Durchmesser der Durchgangsöffnungen 39 und 40 der
genannten Kapseln 31 und 32 entspricht. Die Trägerstange 41 weist
ein Ende 50 mit einem Feingewinde 43 auf, das
eine Mutter 51 aufnimmt, deren Querschnitt genau die gleichen
Abmessungen aufweist wie der Vorsprung 42, so dass die
gleiche Kontaktfläche
mit jeder der beiden Kapseln 31 und 32 entsteht
bzw. wenn lediglich eine Kapsel vorhanden ist, mit der genannten
Kapsel 31 und der Mutter 51, oder mit der Kapsel 32 und
dem Vorsprung 42.
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Die
Trägerstange 41 ist
auf der Seite des Vorsprungs 42 durch einen Betätigungsabschnitt 44 mit
einer Betätigungsöffnung 45 verlängert, die
genau senkrecht zur Trägerachse
verläuft,
d. h. zur Befestigungsachse 5 oder 6.
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Die
Trägerstange 41,
der Vorsprung 42 und der Betätigungsabschnitt 44 bestehen
aus dem gleichen mechanischen Bauteil. Jede Kapsel zur Energieabsorption 31, 32 weist
eine entsprechende axiale Ausstülpung 37, 38 auf,
die in eine entsprechende längliche Öffnung 17, 18 der
Trägereinheit 7 eindringt.
Wie in den 3 und 4 dargestellt, weist
jede Trägerstange 41 eine
erste Kapsel zur Energieabsorption 31 auf, deren eine Auflagefläche 33 an
der Auflagefläche 47 des
Vorsprungs anliegt und deren andere Auflagefläche 35 an einer unteren
Fläche 21, 22 des
entsprechenden äußeren Flügels 15, 16 anliegt,
wobei die Ausstülpung 37 der
genannten Kapsel 31 in die längliche Öffnung 17, 18 des äußeren Flügels 15, 16 eingreift.
Jede längliche Öffnung 17, 18 weist
einen quer liegenden Abschnitt auf, dessen Achse sich mit der entsprechenden
Befestigungsachse 5, 6 der Kapseln zur Energieabsorption 31 und 32 deckt
und dessen Abmessungen etwas größer sind
als die der radialen Ausstülpungen 37 und 38.
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Jede
Trägerstange 41 weist
auf die gleiche Weise eine zweite Kapsel zur Energieabsorption 32 auf,
deren eine Auflagefläche 36 an
einer oberen Fläche 19, 20 des
entsprechenden äußeren Flügels 15, 16 anliegt.
Die Ausstülpung 38 der
genannten Kapsel 32 greift in die längliche Öffnung 17, 18 des äußeren Flügels 15, 16 ein
und weist Abmessungen auf, die etwas geringer sind als die des entsprechenden
Abschnitts der genannten länglichen Öffnung 17, 18. Die
axialen Ausstülpungen 37 und 38 ermöglichen es,
bei einem Schlag jeglichen Metallkontakt zwischen den festen und
den beweglichen Bauteilen zu vermeiden.
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Die
entsprechende Mutter 51 wird auf den Gewindebereich 43 der
entsprechenden Trägerstange 41 aufgeschraubt
und liegt dabei an der Auflagefläche 34 der
zweiten Kapsel zur Energieabsorption 32 an. Die Regelung
der Befestigung der beiden Kap seln zur Energieabsorption 31, 32 an
der oberen Fläche 19, 20 und
an der unteren Fläche 21, 22 des
entsprechenden äußeren Flügels 15, 16 wird
mittels der Befestigung der Mutter 51 mit dem gewünschten Wert
vorgenommen, wobei die Trägerstange 41 mit Hilfe
der Betätigungsöffnung 45 durch
Drehung befestigt wird. Mit jeder Befestigungsschraube 53 mit der
entsprechenden Stange 54 und dem Gewindeabschnitt 57 wird
anschließend
diese Einheit am festen Trägerelement 8 und
der Karosserie des Fahrzeugs 10 befestigt. Der Kopf 55 der
Befestigungsschraube 53, der sechseckig sein kann, liegt
mittels eines Tellerfeder 58 mit seiner Auflagefläche 56 am
Betätigungsabschnitt 44 an,
um eine entsprechende elastische Wicklung zur Energieabsorption 59 unter
Spannung zu halten, die zuvor auf der zylinderförmigen, runden Auflagefläche, die
zum Zweck der Führung der
Wicklung den Umfang des genannten Betätigungsabschnitts 44 bildet,
montiert wurde.
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Die
Befestigung der Befestigungsschraube 53 erfolgt mit Hilfe
der Auflagefläche 48 des
Gewindeabschnitts 50, die an der unteren Fläche 24 des festen
Trägerelements 8 anliegt,
dessen obere Fläche 23 an
der Karosserie 10 des Fahrzeugs anliegt.
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Auf
diese Weise sind die Verbindungsvorrichtungen unabhängig von
den entsprechenden Befestigungsvorrichtungen, so dass die Regelung
der Befestigung vorgenommen werden kann, um eine gewünschte Befestigung
der genannten Verbindungsvorrichtungen im Hinblick auf das Erzielen
der gewünschten
Energieabsorption zu gewährleisten,
d. h. dass die Regelung der genannten Befestigung der Kapseln zur
Energieabsorption 31 und 32 unabhängig vom
Wert der Befestigung der genannten Befestigungsvorrichtung 53 der
Trägereinheit 7 an
der Karosserie 10 des Fahrzeugs ist.
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Die
beiden Kapseln 31 und 32, die auf beiden Seiten
der U-förmigen Schelle
des beweglichen Trägerelements 9 angebracht
sind, werden von einer Stange 41 durchlaufen, die einen
Vorsprung 42 aufweist, dessen Außendurchmesser genau dem Außendurchmesser
der Kapseln 31 und 32 entspricht und dessen Innen durchmesser
genau dem Innendurchmesser der Kapseln 31 und 32 entspricht.
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An
der Verlängerung
des Außendurchmessers,
die als Zentrierelement der genannten Kapseln 31 und 32 dient,
ist ein Feingewinde 43 angebracht, das eine Anpassung der
Befestigung der Mutter 51 entsprechend dem Kraftaufwand
des gewünschten Gleitens
ermöglicht.
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Die
Auslegung jeder der Stangen 41 ermöglicht eine Befestigung der
Lenksäule
am Fahrzeug mit Hilfe von Befestigungsschrauben 53, die
durch die genannten Stangen 41 verlaufen, ohne den voreingestellten
Kraftaufwand für
das Gleiten der U-förmigen Schelle
zu beeinflussen.
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In
dem in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Befestigungsvorrichtungen,
die Kapseln zur Energieabsorption und die Verbindungsvorrichtungen
der genannten Kapseln für
jede der beiden Befestigungsachsen 5 und 6 identisch.