DE2809664C2 - Anordnung einer Lenksäule und eines Lenkrades in einer eine Brüstung aufweisenden Fahrerkabine eines Nutzfahrzeuges, insbesondere in Frontlenkerbauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Lenksäule und eines Lenkrades in einer eine Brüstung aufweisenden Fahrerkabine eines Nutzfahrzeuges, insbesondere in Frontlenkerbauweise, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten gattungsbestimmenden Merkmalen.

Eine Anordnung dieser Art ist bereits aus der DE-OS 36 266 bekannt Mit ihrer Hilfe soll insbesondere bei Kraftfahrzeugen in Frontlenkerbauweise die Unfallsicherheit für den Fahrer erhöht werden, in dem in Abhängigkeit der Fahrverzögerung und/oder der Fahrzeugfrontverformung der obere, das Lenkrad tragende Teil der Lenksäule in Richtung Windschutzscheibe in eine vertikale Scbutzstellnng ausgelenkt wird. Zusätzlich sitzt das Lenkrad auf einem auf der Lenksäule gehaltenen scheibenförmigen Deformationselement, so daß es bei einem Aufprall des Fahrers aus

ίο einer im wesentlichen horizontalen Stellung in eir»e zu diesem geneigte Schutzstellung abkippen kann.

Bei dieser Konstruktion bewegt sich somit bei einem Auffahrunfall das Lenkrad zwar vom Fahrer in Richtung Fahrzeugfrontseite weg, wobei sich das Lenkrad von

is diesem entfernt zugleich wird es dabei aber in eine im wesentlichen horizontale Lage eingestellt so daß zunächst sein Lenkradkranz dem Fahrer gegenübersteht Bei einem Aufprall des Fahrers auf den Lenkradkranz kippt dann das Lenkrad zwar schräg nach unten ab; die auf das Kippelement einwirkenden Verforinungskräfte müssen jedoch vom Körper des Fahrers aufgebracht werden, der sich dabei zunächst an der Lenkradkante abstützt Abgesehen davon bildet das schließlich in Schräglage verharrende Lenkrad immer noch einen Gegenstand, durch welchen insbesondere nicht angegurteten Personen empfindliche Verletzungen beigebracht werden können.

Der Erfindung lieg;, die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung einer Lenksäule und eines Lenkrades der gattungsgleichen Art anzugeben, bei der im Falle einer Fahrzeugverzögerung und/oder bei frontseitigem KoIIisionsfali das Lenkrad ohne aktives Zutun durch den Körper des Fahrers zwangsweise so verlagert wird, daß es selbst in wirksamer W^ise Schutzfunkion erfüllen kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion führt somit das Lenkrad z. B. im Falle eines Frontalaufpralles augenblicklich zwei einander Überlage te Bewegungen gleichzeitig selbsttätig aus, wobei es sowohl in Richtung - Armaturenbrett verlagert bzw. vom Fahrer wegbewegt als auch aus einer nahezu horizontalen Gebrauchsstellung in eine vertikale Schutzstellung überführt wird.

Zwischen Fahrer und Lenkeinrichtung wird damit der Freiraum vergrößert so daß über passive Rückhaltesysteme bereits ein großer Energieanteil abgebaut ist, bevor es gegebenenfalls zu einem Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad kommt. In diesem Falle bildet dieses jedoch ein den Körper des Fahrers aufhaltendes Fangorgan in Art einer Prallplatte, das vor Erreichen spiner Fangstellung in keinen unfallbedingten Kontakt mit dem Fahrer kommen kann, wobei die Funktion der Prallplatte vom Lenkrad praktisch unter allen Umständen aufrechterhalten und der insbesondere zum

raum innerhalb der Fahrerkabine nicht unzulässig eingeschränkt wird.

Das Lenksystem bildet somit eine nach optimaler

^b0 Ausnutzung der herkömmlichen Gurt-Rückhaltesysteme wirksam werdende Sicherheitseinrichtung, durch die der Fahrer gegenüber der Frontscheibe bis zum letzten abgestützt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsförni der Erfindung gemäß Anspruch 2 bildet die Koppel selbst einen Bestandteil des Lenkergetriebes, wobei wegen der aus Sicherheitsgründen angestrebten, möglichst engen Anbindung des Fahrers, also einer Anbindung über das

Gurtsystem mit möglichst geringer Gurtlose, auf besonders hohen Bedienungskomfort großen Wert gelegt werden muß. Hierzu erweist sich eine Ausgestaltung nach Anspruch 3 als vorteilhaft. Insbesondere wird man dabei die Koppel mit jenen für den unmittelbaren Fahrbetrieb erforderlichen Armaturen ausstatten, während die übrigen Armaturen der feststehenden Brüstung zugeordnet sein können

Zur Haltet ung der Lenkung erweist sich ein Lenkergetriebe gemäß Anspruch 4 als günstig, das bei einfachem Aufbau ein selbsttätiges Umspringen aus der der Arbeitsstellung entsprechenden V rriegelungssteliung in die Schutzstellung ermöglicht. DMurch, daß hierbei der obere Lenker im Bereich der B: "^g und der untere Lenker im Bodenbereich ^ng nilct sind, liegen die gestellseitigen ,Ar.lenkpunkw tr *■_ hältnismäßig steifen Zonen, so daß die _■ .^.iüungsgemäße Anordnung auch bei Unfälle:! nc- ■ weitgehend in Takt bleibt

Eine wesentliche konstnin.. /e Vereinfachung des Lenkergetriebes ist nach Anspruch 5 möglich, weil dadurch ein gesonderter Lenker entfallen kann. Eine solche Lösung ist dann von Vorteil, wenn die Fahrerkabine einen gegenüber dem Fahrgestell festen Teil bildet, bzw. die Lenkeinrichtung gegenüber dem Lenkgetriebe nicht verlagerbar ist

Im Hinblick auf das nach der Erfindung selbsttätig erfolgende Umstellen der Lenkeinrichtung aus ihrer Arbeitslage in die Schutzstellung nach Freigabe der Verriegelung ist eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 zu bevorzugen, wobei sich eine zweckmäßige Konstruktion gemäß den Ansprüchen 7 und 8 ergibt

Durch die in diesem FaHe in das Lenkergetriebe integrierte Feder kann die Lenkeinrichtung eine zusätzliche Schutzeigenschaft vorteilhaft dadurch erfüllen, daß gemäß Anspruch 9 die Schutzstellung, in weiche die Lenkeinrichtung nach erfolgter Entriegelung zwangsweise verschwenkt wird, einer Mittelstellung entspricht. Sollte dann bei einem Fahrzeugaufprall unter dem Einfluß der Fahrermasse die Lenkeinrichtung weiter in Richtung auf die Fahrzeugfront verschwenkt werden, kann durch die Feder eine insbesondere progressiv ansteigende Gegenkraft aufgebaut werden, die auf die für den Fahrer maximal zulässige Verzögerung abgestimmt ist.

Dabei ist es in weiterer vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung günstig, die Lenksäule gemäß Anspruch 10 beidseitig elastisch abzustützen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 in Seitenansicht den vorderen Fahrzeugteil eines in Frontlenkerbauweise gestalteten Nutzfahrzeuges, dessen verformungssteife Fahrerkabine mit einer erfindungsgemäßen Anordnung einer Lenksäule und eines Lenkrades aufgestattet ist,

F i g. 2 eine Darstellung des Fahrersitzbereiches der Fahrerkabine in Draufsicht, wobei die Anordnung der Lenkung und der den Armaturen zugehörigen Bedienungselemente in bezug auf den Fahrersitz verdeutlicht ist,

F i g. 3 eine F i g. 1 entsprechende Darstellung, wobei, ausgehend von der Bezügsstellung gemäß Fig. 1, die sich auf den normalen Fahrbetrieb bezieht, Zwischenstellungen veranschaulicht sind, die nach vorne aufgrund einer die kritische Verzögerung überschreitenden Beschleunigung und nach hinten aufgrund eines Berührungskontaktijs mit einem Hindernis erreicht werden, wobei die Urnstellung der Lenkrad und Lenksäule umfassenden Lenkeinrichtung aus ihrer Arbeitsstellung in ihre Schutzstellung stattgefunden hat Fig.4 eine weitere Zwischenstellung in einer den

Darstellungen gemäß F i g. 1 und 3 entsprechenden

> Abbildung, wobei die Fahrerkabine als solche noch nicht deformiert jedoch aus ihrer Ausgangslage in deren fahrgestellseitige Aufnahme hinein verschoben worden ist

F i g. 5 eine weitere, den vorausgegangenen F i g. 1,3

i" und 4 entsprechende Darstellung, wobei die Fahrerkabine über ihre Zwischenstellung gemäß F i g. 4 hinausgehend noch tiefer in die fahrgestellseitige Aufnahme hineingeschoben und zusätzlich durch das Hindernis auch deformiert ist

In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Vorderteil eines Nutzkraftfahrzeuges, insbesondere eines schweren Lastkraftwagens, dargestellt die als formsteife Zelle ausgebildet ist und die ihrerseits in eine fahrgestellseitige Aufnahme 5 einge-

2(i bettet ist Dabei ist die Kabine 2 in¹ eigentlichen auf die Unterbringung lediglich der Bediene ^selemente und der Bedienungsmannschaft abgestellt und es bildet die Aufnahme 3 eine bodenseitige und rückseitige Umrahmung, wobei diese Umrahmung ihrerseits elastisch gegenüber dem Fahrgestell abgestützt sein kann, um durch dip Hintereinanderschaltung von nachgiebigen Abstützungen einerseits der Aufnahme 3 gegenüber dem Fahrgestellrahmen 4 und andererseits der Kabine 2 gegenüber der Aufnahme 3 besonders gute Dämpfungs-

J» Verhältnisse zu erreichen.

Durch die nachgiebige Anordnung der Kabine 2 gegenüber der fahrgestellseitigen Aufnahme 3 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Kabine 2 im Kollisionsfall bis zu einem gewissen Grade gegenüber der Aufnahme 3 frei und ohne Beschädigungsgefahr verschieblich.

Bei dem dargestellten Nutzfahrzeug ist, wie aus den Zeichnungen ersichtlich, die Aufnahme 3 in ihrem rückwärtigen, bodenseitigen Teil als schiefe, nach oben ansteigende Ebene ausgebildet wobei der Aufnahme ei.ie entsprechende Gestaltung der Kabine entspricht. Diese Ausgestaltung hat zur Folge, daß die Kabine, wie in Fig. 4 und 5 angedeutet ist, nicht nur in Fahrzeuglängsrichtung ausweichen kann, sondern zusätziich auch nach oben ausweichen kann, so daß Hilfsaggregate, Motorblock und Räder dem Rückversatz der Kabine 2 nicht hinderlich im Wege stehen.

Die Kabine 2 weist in üblicher Weise zumindest einen Fahrer-Arbeitsplatz auf und es ist dieser Fahrer-Arbeitsplatz bezüglich der Anordnung von Lenkrad, Lenksäule, Sitz und Armaturen derart ausgestaltet, daß sich im Falle von Kollisionen möglichst große Fre^;bereiche für die Bewegung des Fahrers ergeben, um dessen Überlebenschancen zu verbessern.

Im Sinne dieser Zielsetzung sind bei dem dargestellten ertindungsgemeöen Äusiünrungsbciipici Lcnki tu und Lenksäule derart gegenüber der Kabine angelenkt, daß sie bei jenseits einer kritischen Schwelle liegenden Fahrzeugverzögerungen und/oder Fahrzeugfrontverformungtn selbsttätig zwangsweise in eine Schutzlage umstellbar sind. Hierzu sind bei der dargestellten Lösung das Lenkrad 8 und die Lenksäule 9 aus einer rückwärtigen, in Fi g. 1 dargestellten Arbeitsstellung, in der das Lenkrad im wesentlichen horizontal angeordnet ist, und die Lenksäule im wesentlichen aufrecht steht, in eine Schutzsteilung verstellbar, in der die Lenksäule 9 etwas nach vorne geschwenkt ist und in der das Lenkrad 8 eine mehr vertikale Stellung einnimmt In dieser

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Stellung des Lenkrades 8, die aus Fig.3 ersichtlich ist, bildet dieses eine Prallplatte, die dem in üblicher Weise durch ein Gürtsystem 10 gegenüber der Kabine 2 gehaltenen Fahrer im Kollisionsfa'j derart angepaßt ist, daß dieser beim Abknicken nach voriie sich im wesentlichem mit seinem Oberkörper flächig am Lenkrad 8 abstützen kann. Die Arilerikurig von Lenkrad und Lenksäule erfolgt über ein Lenkergetriebe il, das zumindest ein Lenfcerpaar aufweist und das bezüglich dieses Lenkerpaares einen vorderen obsren Lenker H und einen hinteren unteren Lenker 13 aufweist Der vordere obere Lenker \2 erstreckt sich dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen leicht schräg nach unten und in Fahrtrichtung nach vorne, während der hintere untere Lenker 13 in der Ausgangsstellung eine zur Lenksäule im wesentlichen paral'ele Lage aufweist und bei aufrechter Anordnung leicht schräg nach vorne unten angestellt ist Kabinenseitig erfolgt die Anlenkung des hinteren unteren Lenkers 13 am Boden der Kabine und des vorderen *o oberen Lenkers 12 an der Brüstung 14 der Kabine, die einen besonders verformungssteifen Teil bildet Nicht dargestellt aber in Fig.3 angedeutet, kann die Lenksäule 9 in einen der Lenker, insbesondere in den hinteren unteren Lenker 13. integriert sein, was zu einer besonders raumsparenden Lösung führt Weiter entfällt dadurch gegebenenfalls ein gesonderter Lenker. Eine solche Lösung, bei der einer der Lenker durch die Lenksäule ersetzt ist, ist allerdings nur dann möglich, wenn die Fahrerkabine einen gegenüber dem Fahrgestell festen Teil bildet bzw. wenn die aus Lenkrad 8 und Lenksäule 9 bestehende Lenkung gegenüber dem Lenkgetriebe nicht veriagerbar ist

Lenkradsei'.ig sind die Lenker 12 und 13 an einer Koppel 15 angelenkt welche gegebenenfalls über einen in Fig. 1 angedeuteten Pralltopf oder ein derartiges Verformungselement 16 das Lenkrad 8 trägt

Im Hinblick darauf, daß es für die Wirksamkeit von Gurtsystemen 10 ganz wesentlich darauf ankommt, daß der Fahrer 17 bereits in der Ausgangslage mit möglichst geringer Gurtlose gehalten ist kommt der Anordnung der für den Fahrbetrieb unmittelbar notwendigen Bedienungselemente im unmittelbaren Griffbereich des Fahrers 17 besondere Bedeutung zu. Aus diesem Grunde ist die Koppel 15 gleichzeitig, wie insbesondere aus F ι g 2 ersichtlich ist als Armaturenträger ausgebildet so daß unmittelbar angrenzend an das Lenkrad und im unmittelbaren Griff- und Sichtbereich des Fahrers alle wesentlichen Instrumente liegen. Die weiteren Instrumente 18. die nicht für den unmittelbaren Fährbetrieb ständig aotwendig sind, und deren ständige Beobachtung ebenfalls nicht erforderikb isU können der Brüstung 14 zugeordnet sein. Im übrigen kann die Brüstung 14, wie aus der Zeichnung ersichtlich, wannenförmig gestaltet sein und so, wie in Fig.4 angedeutet, einen Beinschutz bilden. Eine entsprechende Abpolsterung erweist sich hierfür in üblicher Weise als vorteilhaft

Wie bereits erwähnt erfolgt die Umstellung der Lenkeinrichtung aus ihrer Arbeitsstellung gemäß F i g. 1 in ihre Schutzsteßang gemäß Fig.3 in Abhängigkeit von Fahrzeugverzögerung und/oder Fahrzeugfrontverformung selbsttätig zwangsweise. Diese selbsttätige Wirkungsweise wird über eine verzögerungsabhängig

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60 oder verformungsabhängig ansprechende Auslöseeinrichtung bewerkstelligt Diese umfaßt eine Verriegelung

19, welche freigegeben wird, wenn Grenzwerte der Verzögerung oder der Verformung überschritten werden. Die Verriegelung umfaßt einen Umlenkhebel

20, der, eine seiner Normallage (Fig. 1) entsprechende Verriegelungslage aufweist und der zwei, Nocken 21 umfaßt, zwischen die ein Gegennocken 22 eines jVerriegeiungshebels 23 eingreift Der Verriegelungshebel 23 ist ebenfalls im dargestellten Ausführungsbeispiel als Doppe'hebel ausgebildet und greift mit seinem vom Gegennocken 22 abgeiegen^n Hebelarm über eine Verriegelungsnase 24 am oberen Lenker 12 an, der dadurch in seiner der Arbeitsstellung gemäß Fig I entsprechenden Stellung gehalten wird. Am Umlenkhebel 20, der wie ersichtlich, ebenfalls als Doppelhebel ausgebildet ist und der im Ausführungsbeispiel um eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Welle 23 verschwenkbar ist, greift am von den Nocken 21 abgelegenen Ende die Auslöseeinrichtung an. Diese kann bei verzögerungsabhängiger Arbeitsweise durch eine Sensormasse und bei verformungsabhängiger Arbeitsweise durch ein Tastglied gebildet sein. Als ein solches Tastglied kann ein sich über zumindest einen großen Teil der Breite der Kabine 2 erstreckender Stab dienen, so daß bei einer entsprechenden Deformation der Kabine über den Stab der Umlenkhebel 20 derart verschwer'-t wird, daß die Verriegelung der Lenkung in ihrer Arbeitslage freigegeben wird.

Parallel zu dieser tastenden Erfassung von Deformationen ist noch eine verzögerungsabhängig arbeitende Auslösevorrichtung vorgesehen, wobei diese durch die Sensormasse gebildet sein kann, welche beispielsweise bei entsprechender federnder Abstützung dem Tastglied zugeordnet und/oder gegebenenfalls auch durch dieses gebildet sein kana

Während nach F i g. 4 die Form der Kabine 2 noch erhalten und lediglich eine Verformung eines hinter dieser vorgesehenen Ver- und Entsorgungsschachtes eingetreten ist kann es bei schwereren Unfällen, wie in F i g. 5 veranschaulicht, auch zu einer Verformung der Kabine 2 kommen. Hierbei bildet dann die Lenkung, und insbesondere das Lenkrad 8, einen Schutzschild für den Fahrer. Durch die Art der Anlenkung (Lenkergetriebe 11) ist dabei dafür Sorge getragen, daß bei den üblicherweise auftretenden Verformungen der Kabine 2 die Stellung des Lenkrades 8 in bezug auf den Fahrer 17 im wesentlichen gleich bleibt und somit für diesen keine zusätzliche Verletzungsgefahr, sondern vielmehr einen Schutz mit sich bringt insbesondere nimmt bei der gezeigten Stellung des Lenkrades 8 (Fig.5) dieses selbst auch nur minimalen Raum weg. so daß der Oberlebensraum für den Fahrer maximal groß bleibt Mit zunehmend in die Kabine eindringendem Hindernis 37 wird also durch die erfindungsgemäße Anordnung der Lenkeinrichtung über das Lenkrad 8 der Fahrer 17 und mit ihm auch der Sitz 34 gegen die Rückseite der Kabine versetzt, ohne daß deswegen bereits besonders schwere Verletzungen des Fahrers eintreten müßten. Anstelle der dargestellten, mechanisch arbeitenden Verstell- und Verriegelungsvorrichtungen können auch entsprechende hydraulische, pneumatische oder elektrische Vorrichtungen vorgesehen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

28 Patentansprüche:

1. Anordnung einer Lenksäule und eines Lenkrades in einer eine Brüstung aufweisenden Fahrerkabine eines Nutzfahrzeuges, insbesondere in Frontlenkerbauweise, wobei in der Arbeitsstellung die Lenksäule in Richtung Fahrer geneigt und das mit der Lenksäule verbundene Lenkrad zu dieser koaxial angeordnet sind, die Lenksäule und das Lenkrad im Bereich des Lenkrades verlagerbar über ein Lenkergetriebe gegen die Fahrzeugfront abgestützt sind, das mittels einer Verriegelung in der Arbeitsstellung von Lenksäule und Lenkrad verriegelbar ist und in Abhängigkeit der Fahrzeugverzögerung und/oder der Fahrzeugfrontverformung entriegelbar ist, so daß die Lenksäule in Abhängigkeit der Fahrzeugverzögerung und/oder der Fahrzeugfrontverformung selbsttätig zwangsweise in eir.e vertikale Schutzstellung versetzt wird, und wobei das Lenkrad mit der Lenksäule verschwenkbar verbunden .st, so daß es relativ zu dieser in eine in Richtung Fahrer abgekippte Schutzstellung versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lenksäule (9) und dem Lenkrad (8) eine Koppel (15) vorgesehen ist, so daß mit der Lenksäule (9) auch das Lenkrad (8) in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung und/oder der Fahrzeugfrontverformung selbsttätig zwangsweise aus seiner Arbeitsstellung in eine im wesentlichen vertikale Schutzstellung versetzt wird.

2. Anordnt.ng nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die koppel (15) mit dem Lenkergetriebe (11) verbunden ist

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet dal* de Koppel (15) als Armaturenträger ausgebildet ist.

4. Anordung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkergetriebe durch ein Lenkerpaar (12,13) gebildet ist, dessen einer, oberer Lenker (12) in Höhe der Brüstung der Fahrerkabine (2) und dessen anderer, unterer Lenker (13) am Boden der Fahrerkabine angelenkt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Lenker durch die Lenksäule gebiidei ist

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Lenker (12 und 13) in Richtung auf seine der Schutzstellung entsprechende Stellung belastet, insbesondere federbelastet ist

7. Anordnung nach Anspruch ö, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Lenker (12) federbelastet ist

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Lenker (12) brüstungsseitig um eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Welle (25) verschwenkbar ist, der die rcuci £U£cuiu.ici uiw. in uic ui£ ι £uCr intCgncrt !St.