Die Erfindung betrifft eine Lenksäulenbaugruppe für ein Fahrzeug, mit einer Energieabsorptionsvorrichtung.

Lenksäulenbaugruppen für Fahrzeuge mit einer Energieabsorptionsvorrichtung sind bekannt. Die Energieabsorptionsvorrichtung dämpft dabei im Fall eines Fahrzeugcrashs den Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad, indem sich die Lenkspindel in axialer Richtung vom Fahrer weg in die Instrumententafel verschieben lässt und energieabsorbierende Bauteile, wie Rollstreifen oder Reißrollstreifen dabei einen Teil der Energie der Verschiebung durch plastische Verformung aufnehmen.

Lenksäulenbaugruppen mit einer Energieabsorptionsvorrichtung sind insbesondere für Fahrzeuge mit einem Airbag im Lenkrad vorgesehen, die in einigen Ländern ohne Sicherheitsgurt gefahren werden dürfen. Dabei muss die Energieabsorptionseinrichtung einen wesentlichen Teil der auf den Fahrer wirkenden Kräfte aufnehmen, wenn dieser auf das Lenkrad bzw. den Airbag aufprallt, um ein Verletzungsrisiko zu minimieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lenksäulenbaugruppe mit einer Energieabsorptionsvorrichtung zu schaffen, die kompakt gestaltet ist und ein sehr gutes Energieabsorptionsverhalten zeigt. Zur Lösung der Aufgabe ist eine Lenksäulenbaugruppe für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, vorgesehen, mit einem fahrzeugfesten Lagerungselement und einem daran gelagerten Hülsenelement, durch das sich eine Lenkspindel erstreckt, einer Energieabsorptionsvorrichtung, die mit dem Lagerungselement und mit dem Hülsenelement gekoppelt ist und die wenigstens ein langgestrecktes Absorptionsteil sowie wenigstens ein Reduzierteil mit einem Durchgang für das Absorptionsteil hat, durch den sich das Absorptionsteil hindurch erstreckt und der einen geringeren Querschnitt aufweist als ein Endabschnitt des Absorptionsteils, wobei zumindest im Falle eines Fahrzeugcrashs das Absorptionsteil mit entweder dem Lagerungselement oder dem Hülsenelement und das Reduzierteil mit dem anderen der beiden Elemente fest gekoppelt ist, wobei Lagerungs- und Hülsenelement bei einem Fahrzeugcrash zueinander längsverschiebbar derart gekoppelt sind, dass eine relative Längsbewegung zwischen Absorptionsteil und Reduzierteil erfolgen kann, wobei infolge der Längsbewegung und einer auf das Absorptionsteil aufgebrachten Zugkraft der Endabschnitt durch den im Querschnitt kleineren Durchgang hindurch im Querschnitt plastisch deformiert wird. Während im Stand der Technik die Deformationselemente entweder gebogen und/oder gerissen wurden, sieht die vorliegende Erfindung vor, das zumindest eine Absorptionsteil durch eine Engstelle, nämlich den Durchgang, zu ziehen und dabei plastisch zu Deformieren. Durch diese einfache Lösung, ein Absorptionsteil durch eine (in radialer Richtung) vorzugsweise vollständig geschlossene Engstelle zu ziehen, ist die Energieabsorptionsvorrichtung extrem einfach und kompakt aufgebaut. Ferner ist die Deformationswirkung, wie Versuche ergeben haben, hervorragend. Wenn zuvor und nachfolgend von einer relativen Bewegung gesprochen wird, bedeutet dies, dass entweder das Absorptionsteil feststehend ist und das Reduzierteil am Absorptionsteil entlang bewegt wird oder umgekehrt das Absorptionsteil bewegt wird und das Reduzierteil stationär ist.

Es gibt zwei sich am Markt durchgesetzte Systeme, das sogenannte Standard- Tube-in-Tube Konzept mit einem äußeren, zur Lenkradverstellung beweglichen Rohr (im Folgenden Hülsenelement genannt), das in seinem Inneren die Lenkspindel lagert. Die Arretierung der Baugruppe erfolgt durch direkte Arretierung des äußeren Rohres. Als Lagerungselement dient ein fahrzeugfestes, üblicherweise mit dem Lenkgetriebe verbundenes Innenrohr, auf welchem das Hülsenelement sitzt. Das zweite Konzept, Inverted-Tube-in-Tube Konzept genannt, hat ein außenliegendes Lagerungselement in Form eines Rohres, in dessen Innerem das Hülsenelement verläuft und das im äußeren Rohr verschieblich ist. Die Klemmung und Arretierung nach der Lenkradverstellung erfolgt hierbei über das äußere Rohr. Die Erfindung betrifft beide Systeme, auch wenn in den nachfolgenden Figuren nur das Inverted-Tube-in-Tube Konzept dargestellt ist. Dadurch, dass das zumindest eine Absorptionsteil auf Zug belastet wird, reicht es gegebenenfalls aus, es an einem Ende zu halten, wobei das entgegengesetzte Ende, welches dem Endabschnitt zugeordnet ist, nicht gelagert sein muss.

Zumindest der Endabschnitt des Absorptionsteils, vorzugsweise jedoch das gesamte Absorptionsteil, können sich ausschließlich linear in Richtung der Längsbewegung erstrecken. Es ist folglich keine Umlenkung, die seitlichen Platz kostet, vorgesehen. Das zumindest eine Absorptionsteil verläuft vor und nach einem Fahrzeugcrash linear. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich das zumindest eine Absorptionsteil parallel zur Längserstreckung des Hülsenelements zum Beispiel an dessen Außenseite erstreckt.

Der Durchgang lässt sich durch eine vorzugsweise vollständig geschlossene Matrize oder mehrere, sich in Richtung Mittenachse des Absorptionsteil erstreckende Fortsätze oder Rollen ausbilden. Die Matrize kann beispielsweise am gesamten Außenumfang oder Umfangsabschnitten des Absorptionsteils anliegen, wobei alternativ Fortsätze oder Rollen an Abschnitten des Absorptionsteils anliegen und längs dieser Abschnitte im Falle eines Fahrzeugcrashs in das Absorptionsteil eindringen.

Damit das Absorptionsteil nicht reißt und damit keine Spannungsspitze zu Beginn des Bewegungsvorgangs entsteht, verengt sich der Durchgang in Bewegungsrichtung seitlich bzw. radial zum Absorptionsteil gesehen in Richtung zu seinem zum Endabschnitt entgegengesetzten Halteabschnitt kontinuierlich. Hier können im Querschnitt konische Verläufe des Durchgangs oder bogenförmige Querschnittsverläufe realisiert werden.

Das Absorptionsteil selbst kann bei Bedarf derart ausgeführt werden, dass es im Endabschnitt unterschiedliche Querschnitte oder Materialeigenschaften aufweist, um eine Anpassung des Kraft-Weg-Verlaufes zu ermöglichen

Um das Absorptionsteil einfach montieren zu können ist es vorteilhaft, wenn das Absorptionsteil im Ausgangszustand, d.h. vor einem Fahrzeugcrash, in einem, den Endabschnitt entgegengesetzten Halterungsende bis zumindest dem Durchgang einen Querschnitt hat, der eine Bewegung durch den Durchgang ohne plastische Deformation erlaubt. Das bedeutet, das Absorptionsteil hat von Beginn an unterschiedliche Querschnitte. Das Halterungsende mit dem dünnen Querschnitt kann für die Montage durch den Durchgang hindurch geführt werden, ohne dass dabei eine Deformation erfolgt. Vorzugsweise ist der Übergang zwischen den beiden Querschnitten zulaufend ausgeführt, um abrupte Querschnittssprünge zu vermeiden. Eine Energieabsorptionsanforderung ist eine Anforderung, die durch externe Parameter bestimmt ist, beispielsweise durch die Masse des Fahrers, ob der Fahrer einen Sicherheitsgurt angelegt hat oder nicht, die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Verzögerung bei einem Fahrzeugcrash. Das heißt, die Energieabsorptionsanforderung spiegelt die zu erwartende Menge der Energie wieder, die bei einem Fahrzeugcrash durch die Energieabsorptionsvorrichtung aufgenommen werden muss, um den Fahrer bestmöglich abzufangen.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Lenksäulenbaugruppe verschiedene Absorptionsniveaus erreichen kann, um die Absorption an unterschiedliche Crashsituationen anpassen zu können. Hierzu sind im Falle einer seriellen Anordnung zumindest ein Absorptionsteil und zwei Durchgänge und im Falle einer parallelen Anordnung zumindest zwei Absorptionsteile und zwei Durchgänge sowie in beiden Fällen eine Koppeleinrichtung vorgesehen, die so ausgebildet ist, dass bei einer ersten Energieabsorptionsanforderung nur ein erster Durchgang relativ zu dem oder den zugeordneten Absorptionsteil(en) zur Energieabsorption beweglich ist und dass bei einer zweiten, höheren Energieabsorptionsanforderung ein zweiter Durchgang relativ zu dem oder den zugeordneten Absorptionsteil(en) zur Energieabsorption beweglich ist. Die Koppeleinrichtung schaltet folglich abhängig von der Crashsituation zwischen verschiedenen Energieabsorptionsniveaus. Es wird also bei einer niedrigen Energieabsorptionsanforderung nur ein Absorptionselement und bei einer hohen Energieanforderung zusätzlich (oder stattdessen) ein weiteres Absorptionselement plastisch verformt. Es können mehrere erste, vorzugsweise vom Querschnitt her identische, Absorptionsteile mit zugeordneten, im Querschnitt vorzugsweise identischen, ersten Durchgängen vorgesehen sein. Das bedeutet, diese ersten Absorptionsteile sind bei der ersten Energieabsorptionsanforderung wirksam. Sie können dabei parallel geschaltet sein, d.h. gleichzeitig wirken. Um die Anzahl der Absorptionsteile zu reduzieren, lassen sich auch mindestens zwei Durchgänge für nur ein Absorptionsteil vorsehen. Von Durchgang zu Durchgang hin bis zum Endabschnitt wird der Querschnitt der Durchgänge dabei reduziert. Das bedeutet, der dem Endabschnitt nahe Durchgang hat einen geringeren Querschnitt als ein entfernter Durchgang und, falls vorhanden, ein noch weiter entfernter Durchgang, usw.

Bei einer baulich einfachen Ausführungsform ist die Koppeleinrichtung so ausgebildet, dass der erste Durchgang auch bei der zweiten Energieabsorptionsanforderung relativ zu dem zugeordneten Absorptionsteil zur Energieabsorption beweglich ist. Auch hier, wie zuvor, ist die relative Beweglichkeit so zu verstehen, dass entweder der Durchgang oder das Absorptionsteil beweglich ist und das jeweils andere Teil stationär bleibt. Bei dieser Ausführungsform wird der zweite Durchgang zum ersten Durchgang hinzugeschaltet. Wenn die Relativbewegung zwischen dem Absorptionsteil und zwei hintereinander angeordneten, aktiven, d.h. zugeschalteten Durchgängen auftritt, so kann sogar ein Abschnitt des Absorptionsteils durch beide Durchgänge hindurch gezogen werden und damit schrittweise auf einen in immer kleineren Querschnitt deformiert werden.

Eine der beiden, demselben Absorptionsteil zugeordneten Durchgänge lässt sich optional durch eine Koppeleinrichtung nur bei einer vorgegebenen Energieabsorptionsanforderung funktional schalten. Dies erfolgt insbesondere bei der zweiten Energieabsorptionsanforderung.

Generell ist zu betonen, dass natürlich auch eine dritte oder weitere, immer höhere Energieabsorptionsanforderungen möglich sind mit einer entsprechenden Anzahl von zuschaltbaren oder auch abschaltbaren Durchgängen. Damit lässt sich die erforderliche zu absorbierende Energie noch feiner an die Crashsituationen anpassen.

Darüber hinaus kann die hier vorgestellte Energieabsorptionseinrichtung auch mit konventionellen Energieabsorptions-Systemen kombiniert werden, um unterschiedliche Energieanforderungen zu realisieren. Hier ist beispielsweise eine zuschaltbare Reiß-Biege-Lasche für eine zusätzliche Energieabsorption denkbar, die mechanisch zuschaltbar ist. Um bei einem Fahrzeugcrash rechtzeitig einen Durchgang zuzuschalten oder wegzuschalten hat die Koppeleinrichtung einen schnell ansprechenden Antrieb, insbesondere einen pyrotechnischen Antrieb. Natürlich könnten auch andere Antriebsarten verwendet werden. Genauso ist es möglich, bereits während des Fahrbetriebs einen elektrischen Antrieb zu aktivieren, wenn beispielsweise sehr schnell gefahren wird. In einer solchen Situation wird immer eine höhere Energieabsorptionsanforderung vorliegen. Dasselbe kann zum Beispiel bei einem sehr großen, schweren Fahrzeuginsassen bei mittleren Geschwindigkeiten erforderlich sein. Alternativ oder zusätzlich zu der Variante mit zwei Durchgängen, die einem gemeinsamen Absorptionsteil zugeordnet sind, kann die Koppeleinrichtung mit einem zweiten Reduzierteil verbunden sein, welches den zweiten Durchgang aufweist. Die Koppeleinrichtung kann das erste und zweite Reduzierteil entweder bei der ersten Energieabsorptionsanforderung voneinander mechanisch entkoppeln oder bei der zweiten Energieabsorptionsanforderung miteinander mechanisch koppeln. Dadurch, dass die Reduzierteile miteinander gekoppelt werden, sind sie entweder gemeinsam stationär oder gemeinsam beweglich ausgeführt. Es muss folglich nur ein Reduzierteil entweder beweglich oder stationär sein, und das zweite Reduzierteil wird über die Koppeleinrichtung je nach Energieabsorptionsanforderung an das erste Reduzierteil angekoppelt. Diese Koppelung kann durch ein Zwischenglied erfolgen, welches beide Reduzierteile optional miteinander verbindet, oder durch Verschieben eines der Reduzierteile in Richtung zum anderen. Im letzteren Fall wird eine Formschlussverbindung zwischen den beiden Reduzierteilen erreicht, beispielsweise indem eine Verzahnung und eine Gegenverzahnung an den Reduzierteilen ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Lenksäulenbaugruppe lässt sich auch mit einer Lenksäulenverstellung ausführen. Hier ist bei einer mechanischen Lenksäulenverstellung ein fahrzeugfester Arretiermechanismus vorgesehen. Der Arretiermechanismus hat eine Verriegelungsstellung und eine Entriegelungsstellung. In der Entriegelungsstellung ist die Energieabsorptionsvorrichtung zusammen mit der Lenkspindel verschiebbar, und in der Verriegelungsstellung wird das zumindest eine Reduzierteil oder das zumindest eine Absorptionsteil fahrzeugfest durch den Arretiermechanismus selbst gehaltert. Bei einer elektrischen Lenksäulenverstellung treibt diese vorzugsweise unmittelbar das Reduzierteil und dadurch das Hülsenelement an. Beispielsweise ist hier ein Zahnrad, das elektromotorisch angetrieben wird, mit einer Verzahnung auf dem Reduzierteil in Eingriff. Sämtliche Absorptionsteile können parallel zueinander verlaufen und/oder an einem Längsende am selben Halterungsteil befestigt sein. Diese Ausführung ist sehr platzsparend.

Das oder die Absorptionsteile können auf einer Linearführung gelagert sein, beispielsweise über das Halterungsteil. Alternativ dazu ist das Reduzierteil oder sind die Reduzierteile auf einer Linearführung angebracht, um sich längs des oder der Absorptionsteile zu bewegen.

Die mehreren Absorptionsteile sollten sich insbesondere parallel zur Lenkspindel erstrecken.

Platzsparend ist die Positionierung der Energieabsorptionsvorrichtung außenseitig am Lagerungselement.

Das zumindest eine Absorptionsteil kann eine Stange, ein Rohr oder ein drahtartiger Körper sein. Das Absorptionsteil hat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt. Andere Querschnitte sind ebenfalls möglich.

Als Materialien für Absorptions- und Reduzierteile werden insbesondere Metalle verwendet, Reduzierteil

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das zumindest eine Reduzierteil fest mit dem Hülsenelement und das zumindest eine Absorptionsteil fest mit dem Lagerungselement gekoppelt, sodass im Falle eines Fahrzeugcrashs das Reduzierteil längs des zumindest einen, stationären Absorptionsteils bewegt wird und das Absorptionsteil im Querschnitt plastisch deformiert wird.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Querschnitt des Durchgangs variabel verstellbar ist. Die Verformung des Absorptionsteil kann damit sehr gut an die zu absorbierende Energie eingestellt werden.

Bei einem sogenannten Standard-Tube-in-Tube-Konzept wird das Hülsenelement vorzugsweise in einer lösbaren und arretierbare Klemmeinheit aufgenommen. Im gelösten Zustand ist das Hülsenelement relativ zur Klemmeinheit gemeinsam mit der Lenkspindel axial und in der Höhe verstellbar. In diesem Fall ist das Hülsenelement nicht direkt mit dem Lagerungselement gekoppelt, sondern über die Klemmeinheit. Bei einem Fahrzeugcrash wird die Klemmeinheit zusammen mit dem Hülsenelement relativ zum Lagerungselement verschoben. Dabei kommt es zu einer Relativbewegung zwischen der Klemmeinheit und dem Lagerungselement, und durch diese Relativbewegung wird das Reduzierteil relativ zum Absorptionsteil verschoben. Eine Ausführungsform sieht dabei vor, dass das Reduzierteil an der Klemmeinheit vorgesehen ist, hier als separates Teil, oder dass das Reduzierteil einstückig in die Klemmeinheit übergeht. Natürlich kann auch umgekehrt das Reduzierteil feststehend sein und das Absortionsteil im Crashfall bewegt werden. Dann ist das Absortionsteil mit der Klemmeinheit verbunden, und zwar über ein Halterungsteil zur Fixierung des Absorptionsteils. Das Reduzierteil ist in diesem Fall mit dem Lagerungselement direkt oder indirekt gekoppelt oder einstückiger Bestandteil desselben.

Wenn im Crashfall die Klemmeinheit relativ vom Lagerungselement weg bewegt wird, kann sie optional aus der durch das Lagerungselement gebildeten Fixierung heraustreten. In der anschließenden Bewegung werden die Klemmeinheit und damit auch das Hülsenelement sowie die Lenkspindel durch Befestigungsmittel geführt.

Um die Halterung der Klemmeinheit und des Hülsenelements zu verbessern werden vorzugsweise mehrere parallele Absorptionsteile vorgesehen. Das Lagerungselement oder die Lagerungselemente können auch eine Art oder zumindest temporäre Führung bilden, indem die Klemmeinheit zumindest einen Schlitz hat, durch den sich ein zu geordnetes Lagerungselement hindurch erstreckt. Längs des Schlitzes kann sich dann die Klemmeinheit relativ zum Lagerungselement bewegen. Um möglichst wenig Teile zu benötigen, kann unterhalb des Schlitzes ein Halterungsteil für das Absorptionsteil mit dem Lagerungsteil verbunden sein, sodass die Klemmeinheit auf dem Halterungsteil sitzt. Das Halterungsteil hat damit Doppelfunktion.

In einer baulich einfachen und vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Klemmeinheit eine oberseitige Platte, an der das Lagerungselement, insbesondere die mehreren Lagerungselemente angreifen. Von der Unterseite der Platte stehen voneinander beabstandeten Stege nach unten ab, zwischen denen das Hülsenelement aufgenommen ist. Der Abstand zwischen den Stegen kann zum Beispiel durch einen Schnellverschluss verändert werden, um den gelösten und den arretierten Zustand zu erreichen. Zur optimalen Halterung kann die oberseitige Platte seitlich gegenüber den Stegen vorstehen. Dadurch ergeben sich entgegengesetzt gerichtete, vorstehende Abschnitte. An jedem Abschnitt kann zumindest ein Lagerungselement angreifen, was die Stabilität der gesamten Halterung verbessert. Die Klemmeinheit kann über das die Lagerungselemente direkt am Fahrzeug befestigt sein oder indirekt über ein zwischengeschaltetes Befestigungselement wie beispielsweise einer Befestigungsplatte. An dieser Befestigungsplatte ist dann das Lagerungselement oder sind dann die Lagerungselement befestigt, und die Befestigungsplatte selbst wird schließlich fahrzeugfest montiert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenksäulenbaugruppe für ein Fahrzeug,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer bei der erfindungsgemäßen Lenksäulenbaugruppe eingesetzten Energieabsorptionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Energieabsorptionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, Fig. 4a eine schematische Darstellung einer Energieabsorptionsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform in einem Grundzustand,

Fig. 4b eine schematische Darstellung der Energieabsorptionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform für eine niedrige Kraft- bzw. Energieabsorptionsanforderung,

Fig. 4c eine schematische Darstellung der Energieabsorptionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform für eine hohe Kraft- bzw. Energieabsorptionsanforderung,

Fig. 5a-f mögliche Ausführungsformen des Reduzierteils der Energieabsorptionsvorrichtung,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Energieabsorptionsvorrichtung für die erfindungsgemäße Lenksäulenbaugruppe mit nur einer Energieabsorptionsstufe,

Fig. 7 eine schematische Längsschnittansicht durch noch eine weitere Ausführungsform der bei der erfindungsgemäßen Lenksäulenbaugruppe eingesetzten Energieabsorptionsvorrichtung mit zwei Absorptionsteilen und einer mechanischen Lenksäulenverstellung, bei zugeschaltetem, zweiten Absorptionsteil,

Fig. 8 die Energieabsorptionsvorrichtung nach Figur 7 in vergrößerter Ansicht bei zugeschaltetem zweiten Absorptionsteil,

Fig. 9 die Energieabsorptionsvorrichtung nach Figur 7 nach einem Fahrzeugcrash, wobei nur das erste Absorptionsteil zugeschaltet war,

Fig. 10 eine Energieabsorptionsvorrichtung für die erfindungsgemäße Lenksäulenbaugruppe mit einer elektrischen Lenksäulenverstellung, Fig. 1 1 eine weitere Energieabsorptionsvorrichtung für die erfindungsgemäße Lenksäulenbaugruppe, wobei eine vorgesehene Koppeleinrichtung zur Verbesserung der Übersichtlichkeit weggelassen ist,

Fig. 12 die Energieabsorptionsvorrichtung nach Figur 1 1 mit der Koppeleinrichtung, Fig. 13 eine weitere Ausführungsform mit einem Absorptionselement und zwei Deformationselementen und einer Koppeleinrichtung,

Fig. 14 die Ausführungsform aus Fig. 13 mit einer Schnittansicht auf die Mittelachse des Absorptionselements, Figur 15 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenksäulenbaugruppe, wobei hier eine Klemmeinheit und eine Energieabsorptionsvorrichtung dargestellt sind,

Figur 16 eine Schnittansicht längs der Linie A-A in Figur 15,

Figur 17 eine vergrößerte Ansicht des mit B bezeichneten, umrahmten Bereichs in Figur 16 mit einem separaten Reduzierteil,

Figur 18 eine Variante der Klemmeinheit nach Figur 15 mit einstückig integriertem Reduzierteil, und

Figur 19 eine vergrößerte Ansicht des mit B bezeichneten, umrahmten Bereichs in Figur 18. In Figur 1 ist eine Lenksäulenbaugruppe 10 für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug wie einen Pkw, mit einem Lagerungselement 12, einem Hülsenelement 14 und einer Energieabsorptionsvorrichtung 16 gezeigt.

Das Hülsenelement 14 ist in dem fahrzeugfesten Lagerungselement 12 aufgenommen und in axialer Richtung Z relativ zum Lagerungselement 12 verschiebbar in diesem gelagert. Somit kann beispielsweise ein Lenkrad in axialer Richtung Z verstellt werden, das entgegengesetzt zum Lagerungselement 12 angeordnet ist.

Das Hülsenelement 14 bildet eine Aufnahme für eine Lenkspindel 18, die um die Achse A drehbar im Hülsenelement 14 gelagert und zusammen mit diesem zur Lenkradeinstellung axial verstellbar ist.

Die Energieabsorptionsvorrichtung 16 ist radial außen am Lagerungselement 12 angeordnet und fest mit diesem verbunden.

Das Lagerungselement 12 ist über einen nicht dargestellten Träger mit dem Chassis des Fahrzeugs fest verbunden und damit ortsfest im Fahrzeug verbaut. Das Lagerungselement 12 umfasst ferner eine nachfolgend noch erläuterte Koppeleinrichtung 20, von der nur ein Antrieb in Figur 1 zu sehen ist, sowie einen Arretiermechanismus 22 zum Feststellen des Hülsenelements 14. Hierdurch lässt sich das Hülsenelement 14 bei geöffnetem Arretiermechanismus 22 im Lagerungselement 12 in axialer Richtung Z verschieben, um das Hülsenelement 14 samt Lenkspindel 18 und Lenkrad einzustellen. Nach dem Einstellen wird das Feststellelement 22 in die geschlossene Position verstellt, womit das Hülsenelement 14 in axialer Richtung Z im Lagerungselement 12 arretiert ist.

In Figur 2 ist eine erste Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 16 als Prinzipdarstellung gezeigt. Ein rein linear verlaufendes, Stab-, rohr- oder drahtförmiges Absorptionsteil 24 erstreckt sich parallel zum Hülsenelement 14 und ragt durch einen Durchgang 26 in Form eines Durchgangslochs im einen Reduzierteil 28 hindurch und ist an einem Halterungsteil 30 befestigt. Dargestellt ist die nicht betätigte Ausgangsstellung vor einem Fahrzeugcrash. Das Absorptionsteil 24 hat einen passiven Abschnitt 32 mit geringerem Querschnitt, der am Befestigungsende am Halterungsteil 30 beginnt und sich bis in den Durchgang 26 erstreckt, einen am entgegengesetzten Ende endenden Endabschnitt 34 mit größerem Querschnitt sowie einen die Abschnitte 32 und 34 verbindenden, beispielsweise konische sich verjüngenden Übergangsabschnitt 36.

Der Durchgang 26 verengt sich vom Endabschnitt 34 aus beginnend zuerst über einen Bereich zum Beispiel konisch, um dann eine engste Stelle 38 zu erreichen, die den Querschnitt des Durchgangs 26 definiert.

Der Querschnitt des passiven Abschnitts 32 ist im Querschnitt kleiner als der Durchgang 26 an der engsten Stelle 38.

Bei der dargestellten Ausführungsform, dies ist nicht einschränkend zu verstehen, ist das Halterungsteil 30 am Hülsenelement 14 befestigt oder ist mit ihm koppelbar, wogegen das Reduzierteil 28 fahrzeugfest ist, vorzugsweise am Lagerungselement 12 angebracht ist. Im Falle eines Fahrzeugcrashs wird das Hülsenelement 14 gemäß Figur 1 in Richtung Z durch den auftreffenden Insassen bewegt, und mit ihm das Halterungsteil 30. Damit wird eine Zugkraft auf das Absorptionsteil 24 aufgebracht, und der Endabschnitt 34, dessen Querschnitt größer als der des Durchgangs 26 an der engsten Stelle 38 ist, zumindest teilweise durch den Durchgang 26 gezogen und dabei plastisch auf einen kleineren Durchmesser deformiert. Damit wird Energie absorbiert. Natürlich wäre es auch umgekehrt möglich, das Reduzierteil 28 an das Hülsenelement 14 anzukoppeln und das Halterungsteil 30 stationär zu halten. Dann gäbe es jedoch dieselbe Relativbewegung der beiden Teile zueinander.

Das Reduzierteil 28 besteht zumindest im Bereich des Durchgangs 26 vorzugsweise aus einem härteren Material als das Absorptionsteil 24. Zusätzlich können bei einem oder beiden dieser Teile auch Beschichtungen vorgesehen sein.

In der Umformzone selbst herrscht eine Zug-Druck-Beanspruchung vor. Der dieser Erfindung zugrunde liegender umformtechnische Mechanismus entspricht dem Verfahren des Drahtziehens.

In Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer Energieabsorptionsvorrichtung 16 dargestellt, die zwischen zwei unterschiedlich hohen Energieabsorptionsstufen abhängig vom Fahrzeugcrash schaltbar ist. Eine erste Energieabsorptionsanforderung liegt bei einem Fahrzeugcrash vor, bei dem weniger Energie durch plastische Verformung umgewandelt wird als bei einer zweiten Energieabsorptionsanforderung. Eine Steuerung ist mit Sensoren verbunden und bestimmt, welche Energieabsorptionsanforderung vorliegt.

Zusätzlich zum Absorptionsteil 24, wie es in Figur 2 dargestellt ist, ist ein zweites, parallel angeordnetes Absorptionsteil 24' vorhanden, welches durch einen eigenen Durchgang 26' hindurch zum Halterungsteil 30 verläuft. Der Durchgang 26' ist im selben Reduzierteil 28 vorgesehen wie der Durchgang 26, wobei optional hier auch zwei getrennte Reduzierteile vorgesehen sein könnten.

In der dargestellten Ausführungsform sind die Absorptionsteile 24, 24' ebenso wie die Durchgänge 26, 26' gleich ausgebildet. Eine unterschiedliche Ausführung der Absorptionsteile 26 und 26' sowie der Durchgänge 26 und 26' ist ebenso denkbar. Zwischen dem Halterungsteil 30 und dem Absorptionsteil 24' ist eine Koppeleinrichtung 20 vorgesehen, welche das Absorptionsteil 24' nur dann aktiviert, d. h. hier mit dem Halterungsteil 30 koppelt, wenn eine höhere, zweite Energieabsorptionsanforderung vorliegt. Nur dann werden beide Absorptionsteile 24, 24' durch ihre Durchgänge 26, 26' gezogen, wodurch eine größere Energie in eine plastische Verformung umgewandelt wird als bei einer ersten, niedrigeren Energieabsorptionsanforderung.

Ein entsprechender Antrieb der Koppeleinrichtung 20 ist beispielsweise ein pyrotechnischer Antrieb, der ein nicht gezeigtes Verbindungsteil zwischen Halterungsteil 30 und passivem Abschnitt 32' bewegen kann, um das Halterungsteil 30 mit dem passivem Abschnitt 32' mechanisch zu koppeln. Natürlich kann die Ausgangsstellung auch so gewählt sein, dass zuerst beide Absorptionsteile 24, 24' aktiv sind und bei Vorliegen der ersten Energieabsorptionsanforderung das Absorptionsteil 24' vom Halterungsteil 30 entkoppelt wird. Die vorliegende Erfindung ist folglich generell nicht darauf beschränkt, welche Absorptionsteile in der Ausgangsstellung aktiv sind oder nicht.

Eine weitere Energieabsorptionsvorrichtung 16 ist in den Figuren 4a bis 4c dargestellt. Auch hier ist die Energieabsorptionsvorrichtung 16 zwischen einer ersten und einer zweiten Energieabsorptionsanforderung schaltbar. Hierbei ist jedoch nur ein Absorptionsteil 24 erforderlich, da zwei hintereinander angeordnete Reduzierteile 28, 28' mit zugeordneten Durchgängen 26, 26' vorhanden sind, durch die sich das Absorptionsteil 24 bis zum Halterungsteil 30 erstreckt. Das Absorptionsteil 24 verengt sich über zwei Stufen, beginnend vom Endabschnitt 34, dem Übergangsabschnitt 36 bis zu einem Mittelabschnitt 40, der im Querschnitt im Bereich der engsten Stelle 38 des Durchgangs 26 liegt und im Querschnitt kleiner als die engste Stelle 38 ist. Vom Mittelabschnitt 40 aus beginnt ein zweiter Übergangsabschnitt 42, in welchem sich der Querschnitt erneut zunehmend verringert, um in den passiven Abschnitts 32 überzugehen. Der Querschnitt des mittleren Abschnitts 40 ist größer als der des Durchgangs 26' an dessen engsten Stelle 38', und der Querschnitt des Endabschnitt 34 wiederum ist größer als der der engsten Stelle 38.

Die mit einem Antrieb (symbolisiert durch einen Pfeil) ausgestattete Koppeleinrichtung 20 sorgt dafür, dass das zweite Reduzierteil 28' wahlweise zuschaltbar ist. In der in Figur 4a dargestellten Ausführungsform ist das Reduzierteil 28' nicht fahrzeugfest, weil die als Anschlag wirkende und mit dem Lagerungselement 12 gekoppelte Koppeleinrichtung 20 nicht in der Bewegungsbahn des Reduzierteil 28' liegt. Damit wird dann, wenn das Halterungsteil 30 in Richtung Z bei einem Fahrzeugcrash bewegt wird, das Reduzierteil 28' mitbewegt und wirkt nicht. Nur der Durchgang 26 wirkt, indem er den Endabschnitt 34 plastisch umformt und im Querschnitt verringert. Dies ist in Figur 4b dargestellt.

Bei einer zweiten Energieabsorptionsanforderung wird die Koppeleinrichtung 20 vor der Bewegung des Absorptionsteil 24 in die Bewegungsbahn des Reduzierteil 28' geschoben, wie in Figur 4c dargestellt. In diesem Fall bleibt bei der Verschiebung des Absorptionsteils 24 auch das Reduzierteil 28' fahrzeugfest und dient der Energieumwandlung.

In den Figuren 5a bis 5f sind verschiedene Varianten des Durchgangs 26, 26' dargestellt. Insbesondere wird deutlich, dass die zunehmende Verengung des Durchgangs nicht nur durch eine starren, den Durchgang 26, 26' komplett umgebenden Rand einer Öffnung gebildet sein muss.

In Figur 5a sind beispielsweise zwei einander gegenüberliegende Backen 50 eines Reduzierteils dargestellt, sodass hier das Absorptionsteil 24 nicht über den gesamten Umfang, sondern nur an zwei entgegengesetzten Rändern deformiert wird. Hier könnte sich anbieten, ein Absorptionsteil 24 mit zum Beispiel rechteckigem Querschnitt vorzusehen.

Bei der Ausführungsform nach Figur 5c liegen zwei Rollen 52 (oder mehrere paarweise angeordnete Rollen) einander gegenüber, zwischen denen das Absorptionsteil 24 durchläuft und plastisch deformiert wird. Hierdurch lässt sich Reibung minimieren, und der Verlauf der Deformation lässt sich exakter vorbestimmen.

In Figur 5e sind zwei im Querschnitt halbkreisförmige Backen 54 dargestellt, zwischen denen das Absorptionsteil 24 hindurch bewegt wird, um deformiert zu werden. Die Figuren 5b, 5d und 5f sind Varianten der Figuren 5a, 5c bzw. 5e, da hier die Rollen 52 bzw. Backen 54 aufeinander zu und voneinander weg verstellbar sind, wodurch der Querschnitt des Durchgangs über einen Antrieb verstellt werden kann. Damit lässt sich die umzuwandeln Energiemenge ebenfalls variieren.

In Figur 6 ist eine weitere Ausführungsform der Energieabsorptionsvorrichtung 16 dargestellt. Dabei ist das Lagerungselement 12 dargestellt, welches das nicht gezeigte Hülsenelement aufnimmt. Das Lagerungselement 12 trägt außenseitig eine Linearführung 60, hier aus zwei parallelen Stäben, zwischen denen das Absorptionsteil 24, ähnlich zu Figur 2, sitzt. Das Halterungsteil 30 ist ebenfalls fest mit dem Lagerungselement 12 gekoppelt.

Das Lagerungselement 12 hat einen länglichen Schlitz 62. In diesem Bereich ist das Hülsenelement 14 mit dem Reduzierteil 28 gekoppelt.

Im vorliegenden Fall ist das Absorptionsteil 24 stationär, wogegen das in Pfeilrichtung Z bewegliche Hülsenelement das Reduzierteil 28 mitnimmt und dabei entlang dem Absorptionsteil 24 bewegt und dies plastisch deformiert.

Auch hier ist das freie Ende des Endabschnitts 34 frei auskragend, es muss nicht gelagert sein. Hier, wie in den Ausführungsformen zuvor und nachfolgend beschrieben, wird bei der plastische Deformation das Absorptionsteil 24 auf Zug belastet.

Die Figuren 7-9 zeigen, dass die Lenksäulenbaugruppe auch sehr einfach mit einer Lenksäulenverstellung zur Anpassung der Position des Lenkrads kombiniert werden kann.

Ein Arretiermechanismus 64 mit einem Hebel 66 sorgt dafür, dass in einer Entriegelungsstellung die Energieabsorptionsvorrichtung 16 zusammen mit der Lenkspindel und dem mit ihr gekoppelten Hülsenelement 14 entlang der Spindelachse verfahren werden kann. Der Hebel 66 ist am Lagerungselement 12 angebracht.

In der Verriegelungsstellung, die in Figur 7 dargestellt ist, greift ein über den Hebel 66 in Richtung des Doppelpfeiles X quer zur Verstellrichtung Y bewegliches Verriegelungsteil 68 formschlüssig in das Reduzierteil 28.

Das Verriegelungsteil 68 hat hierzu eine Verzahnung und das Reduzierteil 28 eine entsprechende Gegenverzahnung, die nur in der Verriegelungsstellung miteinander im Eingriff sind. Da das Reduzierteil 28 in der Verriegelungsstellung über das Verriegelungsteil 68 fest mit dem Lagerungselement 12 gekoppelt ist, kann es infolge eines Fahrzeugscrashs nicht bewegt werden.

Das Absorptionsteil 24 ist an dem Halterungsteil 30, welches wiederum fest mit dem Hülsenelement 14 gekoppelt ist, angebracht.

Ein weiteres Absorptionsteil 24', ähnlich wie in Figur 3, ist ebenfalls am Halterungsteil 30 angebracht und verläuft parallel zum Absorptionsteil 24.

Für das Absorptionsteil 24', welches nur bei einer zweiten Energieabsorptionsanforderung zugeschaltet wird, sind ein pyrotechnischer Antrieb 70 der Koppeleinrichtung 20 und ein eigenes Reduzierteil 28' vorgesehen.

Der Antrieb 70 erlaubt es, das Reduzierteil 28' in Richtung des Pfeiles W quer zur Richtung Z auf das Reduzierteil 28 zuzubewegen und mechanisch mit ihm zu koppeln. Hierzu sind zwischen den Reduzierteilen 28, 28' Verzahnungen 72 vorgesehen. In Figur 7 sind die Reduzierteile 28, 28' miteinander gekoppelt.

Im Falle einer hohen Energieabsorptionsanforderung bewegt das Hülsenelement 14 das Halterungsteil 30 in Richtung Z und zieht damit beide Absorptionsteile 24, 24' durch ihre zugeordneten Durchgänge in ihren Reduzierteilen 28, 28'. Figur 8 zeigt die Reduzierteile 28, 28' in gekoppeltem Zustand, in welchem die Verzahnungen 72 miteinander in Eingriff sind.

Die Absorptionsteile 24, 24' ragen durch entsprechende Öffnungen im Halterungsteil 30 und besitzen am entgegengesetzten Ende eine Verdickung 76, die zum Beispiel durch Umformen oder durch Aufbringen eines Lagerteils erzeugt werden. Damit die seitliche Bewegung in Richtung des Pfeiles W sowohl für das Absorptionsteil 24' als auch sein Reduzierteil 28' möglich ist, weist das Halterungsteil 30 ein in Richtung W längeres Langloch 80 auf. Dieses ist mit einem Kreis umschrieben. Figur 9 zeigt die Energieabsorptionsvorrichtung 16 der Figuren 7 und 8 in betätigtem Zustand, wenn nur eine erste, niedrigere Energieabsorptionsanforderung vorliegt.

Hier ist nur das Reduzierteil 28 fahrzeugfest, und damit ist auch nur das Absorptionsteil 24 für die Energieabsorption zuständig. Das Reduzierteil 28' bewegt sich mit dem Absorptionsteil 24' in Richtung Z mit.

Figur 10 zeigt eine Ausführungsform, die entsprechend der Figuren 7-9 ausgebildet ist, sodass auch hier, wie in allen übrigen Ausführungsformen, gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Teile kennzeichnen. Anstatt einer manuellen Lenksäulenverstellung ist hier eine elektrische Lenksäulenverstellung vorgesehen, mit einem Antriebsrad 82, hier einem Zahnrad, welches mit einem nicht dargestellten Elektromotor gekoppelt ist und mit dem Reduzierteil 28 formschlüssig in Eingriff steht, um dieses in Verstellrichtung Y bewegen zu können. Zusätzlich ist für den Fall eines Fahrzeugcrashs noch eine weitere Verriegelung vorgesehen, die verhindert, dass das Antriebsrad 82 und das Reduzierteil 28 bewegt werden, wenn über das Hülsenelement 14 eine Kraft auf sie ausgeübt wird.

Bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 1 und 12 ist die Koppeleinrichtung 20 nicht dazu vorgesehen, das Reduzierteil 28' wie in Figur 10 seitlich zum Reduzierteil 28 zu bewegen, sondern es ist ein Zwischenglied 90 vorgesehen, welches wie eine Brücke die Reduzierteile 28, 28' miteinander koppeln kann, was in Figur 12 dargestellt ist. Die Ausgangsstellung ist dabei so, dass beide Reduzierteile 28, 28' miteinander gekoppelt werden. Wenn im Fall eines Fahrzeugcrashs dann eine geringere Energieabsorptionsanforderung vorliegt, wird das Zwischenglied 90 von der Koppeleinrichtung 20 in Richtung des Pfeiles W bewegt, sodass die Reduzierteile 28, 28' voneinander entkoppelt sind.

Auch bei dieser Ausführungsform kann eine Lenksäulenverstellung vorgesehen sein, ähnlich wie in den Figuren 7-10. Aus diesem Grund ist der Arretiermechanismus 64 dargestellt, welcher gegen das Reduzierteil 28 gefahren werden kann, um dieses mechanisch zu verriegeln. Die Ausführungsform nach den Figuren 13 und 14 umfasst zwei hintereinander angeordnete Reduzierteile 28, 28', durch deren Durchgänge sich dasselbe Absorptionsteil 24 erstreckt. Das Reduzierteil 28 ist immer im Wirkeingriff, während das vordere Reduzierteil 28' mittels einer seitlich verschieblichen Koppeleinrichtung 20 zuschaltbar oder abschaltbar ist. Die Koppeleinrichtung 20 umfasst hier, ähnlich wie in Figur 12 ein Zwischenglied 90, das aus der entkoppelten Stellung gemäß Figur 13 über die Reduzierteile 28, 28' geschoben werden kann, um diese aneinander zu koppeln, so dass das Reduzierteil 28' bei einer Relativbewegung zum Absorptionsteil 24 mit dem Reduzierteil 28 gekoppelt bleibt. Ein einsteckbares Fixierteil 92 hält das Reduzierteil 28 in Position. Auf diese Weise ist die Montage der Reduzierteile 28, 28' sehr einfach und die Reduzierteile 28, 28' sind sehr einfach wechselbar. Die Erfindung betrifft auch eine Lenksäulenbaugruppe nach dem Inverted-Tube-in-Tube Konzept. Hierdurch wäre lediglich das Lagerungselement 12 in Figur 1 ein Rohr, das sich teilweise in das Hülsenelement 14 hinein erstreckt. Die Relativbewegung zwischen Lagerungselement und Hülsenelement ist jedoch nach wie vor gegeben.

Figur 15 zeigt die Energieabsorptionsvorrichtung bei einem Standard-Tube-in- Tube Konzept. Hier ist eine Klemmeinheit 100 vorgesehen, die eine oberseitige Platte 102 wie auf der Unterseite der Platte einer 2 einstückig angeformte, nach unten vorstehende, vorzugsweise parallele Stege 104 aufweist, zwischen denen das Hülsenelement 14 und darin die Lenkspindel 18 aufgenommen werden.

Die Stege sind aufeinander zu beweglich mittels einer üblichen Schnellspannvorrichtung, die sich beispielsweise durch Fenster 106 in den Stegen 102 hindurch erstreckt. Wenn die Stege 102 aufeinander zu gedrückt werden, wird das Hülsenelement 14 geklemmt.

Die Platte 102 hat seitlich gegenüber den Stegen in entgegengesetzte Richtungen verlaufende vorstehende Abschnitte 108 und hatten diesen 2 in Richtung Z verlaufende, von einem vorderseitigen Rand 1 10 beginnende Schlitze 1 12.

Durch jeden Schlitz 1 12 erstreckt sich ein Lagerungselement 12, welches einen Kopf 1 14 auf der Oberseite der Platte 1 12 aufweist sowie einen Halsabschnitt, der sich durch den Schlitz 1 12 erstreckt sowie einen unteren Abschnitt, der gleichzeitig das Halterungsteil 30 bildet. Das Halterungsteil 30 kann separat vom Halsschnitt und/oder dem Kopf 1 14 ausgeführt sein oder, wie in Figur 16 gezeigt, einstückig in das Lagerungselement 12 übergehen. Im vorliegenden, nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiel verläuft eine Befestigungsöffnung 1 16 durch das Halterungsteil 30, den Halsabschnitt und den Kopf 1 12, durch die sich eine Schraube zur Befestigung der Klemmeinheit 100 an einem fahrzeugfesten Teil oder einem zwischengeschalteten Befestigungselement, wie beispielsweise einer Befestigungsplatte, erstrecken kann.

Die Klemmeinheit 100 wird somit im normalen Fahrbetrieb auf dem Halterungsteil 30 aufsitzen. Absorptionsteil 24, die wie zuvor ausgeführt sein können, sind an den beiden Halterungsteilen 30 angebracht und erstrecken sich durch ein zugeordnetes Reduzierteil 28, welches in einem zugeordneten, abgewinkelten Lappen 1 18 der Platte 102 sitzt (siehe auch Figur 17).

Die Ausführungsform nach den Figuren 18 und 19 unterscheidet sich von der nach den Figuren 15-17 darin, dass die Reduzierteile 28 einstückig in die Lappen 1 18 übergehen, sodass die Lappen als Reduzierteile angesehen werden können, die dann einstückiger Bestandteil der Platte 102 sind.

In einem Crashfall wird das Hülsenelement 12 zusammen mit der Klemmeinheit 100 in Richtung Z bewegt. Dabei bewegen sich die Reduzierteile 28 längs ihrer Absorptionsteil 24, wie zuvor anhand der anderen Ausführungsformen erläutert. Nach einer gewissen Bewegungsstrecke gelangt die Klemmeinheit außer Eingriff mit den Lagerungselement 12, sobald die Schlitze 1 12 aus den Lagerungselementen 12 heraustreten. Bei der nachfolgenden Bewegung wird die Klemmeinheit 100 über nicht gezeigte Befestigungsmittel geführt und gelagert.

Natürlich kann auch umgekehrt das Reduzierteil 28 feststehend sein und das Absortionsteil 24 im Crashfall bewegt werden. Dann ist das Absortionsteil 24 mit der Klemmeinheit 100 verbunden, und zwar über ein Halterungsteil 30, das dort sitzt, wo in Figur 16 das Reduzierteil 28 sitzt. Hier ist ein Ende des Absorptionsteils 24 fest an der Platte 102 angebracht. Das Halterungsteil nach Figur 16 wird dann zum Reduzierteil und hat eine sich verjüngende Öffnung, durch die sich das Absorptionsteil 24 nach links hindurch erstreckt.