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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für ein Armaturenbrett in einem
Fahrzeug entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und wie sie
in der JP 8-142876 A offenbart ist. Die Erfindung ist beabsichtigt
für die
Art eines Fahrzeugs, welches mit einem energieabsorbierenden Lenkmechanismus
vorsehen ist.
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Technischer
Hintergrund der Erfindung
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Die
heutigen Kraftfahrzeuge, z.B. Personenkraftwagen sind normalerweise
mit einem Armaturenbrett vorsehen, welches vor dem Fahrersitz angeordnet
ist und sich quer zur Längsrichtung
des Fahrzeugs erstreckt. Normalerweise ist ein derartiges Armaturenbrett
einerseits mit einer Anzahl von verschiedenen Instrumenten, z.B.
in Form eines sogenannten Kombinationsinstruments, welches Geschwindigkeitsanzeige
und Drehzahlanzeige aufweisen kann und andererseits mit Lüftungskanälen, Luftaustrittsöffnungen,
Handschuhfach und Bedienungsvorrichtungen für zum Beispiel die Innenbeleuchtung
und das Lüftungssystem
des Fahrzeugs ausgestattet.
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Außerdem gibt
es oft Anforderungen für
die Anordnung eines Lenkmechanismus für Fahrzeuge in der Art, dass
sie energieabsorbierende Eigenschaften enthält. Der Hauptgrund dafür ist, dass
es erforderlich ist, dass ein Fahrer, welcher den Gurt nicht benutzt,
trotzdem einen gewissen Grad an Schutz haben soll, falls er/sie
im Falle einer Kollision gegen das Lenkrad geschleudert wird. Ferner
findet diese Forderung, welche die Energieabsorption des Lenkmechanismus betrifft
auch Anwendung in den Fällen,
wenn der Fahrer den Gurt angelegt hat. In diesem Fall muss bedacht
werden, dass der Fahrer in einigen Fahrsituationen in Zusammenhang
mit einer Kollision auf das Lenkrad treffen kann, sogar wenn er/sie
mit Hilfe des Gurtes befestigt bzw. gesichert ist. Dies kann auftreten,
wenn zum Beispiel der Fahrer den Sitz so eingestellt hat, dass dieser
sehr weit nach vorne vorsteht oder wenn der Gurt einen außergewöhnlich langen
Schlupf hat.
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Somit
ist es eine Bedingung für
das Design eines Lenkmechanismus, dass dieser in Verbindung mit
einer möglichen
Kollision Energie absorbiert. Entsprechend der bekannten Technik
kann dies erfüllt werden
durch zum Beispiel Ausstatten des Lenkrades mit deformierbaren und
unsteifen Speichen. Es kann auch reicht werden durch Anordnen der
Hauptwelle des Fahrzeugs in eine besonders gestaltete energieabsorbierende
Lenksäule,
welche wiederum im Fahrzeugkörper
aufgehängt
ist. Im Falle einer möglichen
Kollision, wenn dass Lenkrad durch eine große Kraft beeinflusst wird als
Konsequenz des nach vorne geschleuderten Insassen, wird diese Kraft über die
Hauptwelle auf die Lenksäule übertragen.
Aufgrund der Tatsache, dass die Lenksäule energieabsorbierend ist,
resultiert dies darin, dass das Lenkrad und die Hauptwelle einen
gewissen Abstand nach vorne versetzt werden können, während Energie absorbiert wird.
Das wiederum vermindert die Belastungen auf den Fahrer während des
Verlaufs der Kollision.
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Ein
Problem das in Verbindung mit einem System der obengenannten Art
auftritt ist, dass ein Risiko besteht, dass zum Beispiel das Lenkrad
in Verbindung mit einer möglichen
Kollision gegen das Armaturenbrett trifft, z.B. wenn das Lenkrad
und die Hauptwelle nach vorne versetzt werden, während Energie absorbiert wird.
Dies ist insbesondere dann zutreffend, da eine große Anzahl
von Funktionen und Komponenten in einem vergleichsweise kleinen
verfügbaren
Bereich in Verbindung mit dem Fahrersitz koordiniert werden müssen. Aus
ergonomischen und gestalterischen Gründen sind die heutigen Lenkmechanismen
insbesondere in einer sehr platzsparenden Weise gebildet, was zu
dem oben genannten Problem beiträgt.
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Außerdem gibt
es eine Forderung, dass in Verbindung mit einer Kollision das Lenkrad
in einem vergleichsweise weiten Abstand verlagerbar sein soll, während Energie
absorbiert wird. Je weiter der Abstand ist, um den das Lenkrad verlagerbar
ist, desto mehr Energieabsorption wird ermöglicht und eine effektivere
Verlangsamung der Bewegung des Fahrers tritt während dem Verlauf der Kollision
auf. Auf diese Weise kann die Belastung bzw. Kraft, welche auf den
Fahrer wirkt auf ein Minimum reduziert werden.
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Alles
in Allem tragen die oben genannten Faktoren zu der Tatsache bei,
dass ein Problem auftritt, wenn zum Beispiel das Lenkrad auf das
Armaturenbrett trifft, so dass es während seiner Vorwärtsbewegung
verlangsamt wird, da dies darin resultiert, dass die erwartete Energieabsorption,
wenn der Fahrer auf das Lenkrad trifft, in diesem Fall beeinträchtigt wird
oder sogar entfällt
als Ergebnis einer Verlangsamung der Bewegung des Lenkrads. Natürlich resultiert
dies in einer beeinträchtigten
Energieabsorption in solchen schon bekannten Systemen.
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Das
Patent JP 8-142876 A offenbart ein Fahrzeug, welches eine Lenkanordnung
mit einem Lenkrad aufweist, das von dem Fahrer des Fahrzeugs im
Falle einer Kollision weg bewegt kann.
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Das
Patent
US 3924707 offenbart
ein Armaturenbrett, welches mit einem Fahrzeugkörper über energieabsorbierende Elemente
verbunden ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung für ein Armaturenbrett
in einem Fahrzeug zu schaffen, durch welche das obengenannte Problem
gelöst
wird. Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, eine effektive
Energieabsorption in einem Lenkmechanismus während einer möglichen
Kollision zu schaffen. Dies wird erreicht durch eine Anordnung,
deren Merkmale aus dem Anspruch 1 ersichtlich sind.
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Die
Anordnung entsprechend der Erfindung ist in Verbindung mit einem
Armaturenbrett in einem Fahrzeug beabsichtigt, welches einen Lenkmechanismus
mit einem Lenkrad und einer Hauptwelle aufweist, die in Richtung
auf das Armaturenbrett im wesentlichen entlang einer Richtung, die
mit der Längsrichtung
des Fahrzeugs zusammenfällt,
im Fall des Vorliegens eines kollisionsähnlichen Zustands in dem Fahrzeug
verlagerbar sind. Das Armaturenbrett weist wenigstens einen Abschnitt
auf, der vor dem Lenkrad liegt und der bezüglich des Rests des Fahrzeugs
beweglich angeordnet ist und der mit einem Übertragungselement zur Bewegung
des Abschnitts in einer Richtung weg von der tatsächlichen
Stellung des Lenkrads während
des kollisionsähnlichen
Zustands verbunden ist, wobei der Abschnitt und das Lenkrad so montiert
sind, dass der Abstand zwischen beiden erhöht wird.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Übertragungselement
einen pyrotechnischen Vorstraffer auf, welcher wiederum mit einem
Beschleunigungssensor verbunden ist, der in dem Fahrzeug vorgesehen
ist. Während
der Aktivierung des Vorstraffers wird der bewegliche Abschnitt von
dem Lenkrad in einer Richtung zur Front des Fahrzeugs hin weg bewegt.
Das beinhaltet, dass es kein Risiko gibt, dass das Armaturenbrett
von zum Beispiel dem Lenkrad im Fall einer Kollision getroffen wird.
Auf diese Weise wird ein vergleichsweise großen Abstand erreicht, über welchen
das Lenkrad versetzt wird, während
Energie auf eine kontrollierte Art absorbiert wird.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung werden anhand der beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird ferner im folgenden beschrieben mit Bezug auf eine
bevorzugte Ausführungsform
anhand der Zeichnungen, dabei gilt:
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Anordnung entsprechend der
Erfindung, und
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht, welche in einem geneigten Winkel von
oben ein Armaturenbrett zeigt, das entsprechend der Erfindung angeordnet
ist.
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Bevorzugte
Ausführungsform
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In 1 ist
eine schematische Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer
Anordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt, welche
insbesondere in einem Kraftfahrzeug 1 in Form eines Personenkraftwagens
benutzt werden kann. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ist
das Fahrzeug 1 mit einem Armaturenbrett 2 ausgestattet,
welches gewöhnlich
im vorderen Teil der Personenkabine des Fahrzeugs 1 angeordnet
ist und dessen Erstreckung im Wesentlichen quergerichtet ist zur
Längsrichtung
des Fahrzeugs 1. Auf bekannte Weise ist das Armaturenbrett 2 gestaltet
zum Aufnehmen von (nicht gezeigten) Instrumenten, Anzeigen, Luftaustrittsöffnungen,
Betriebsvorrichtungen und Ähnlichem.
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Das
Fahrzeug 1 ist mit einem Lenkmechanismus ausgestattet,
welcher wiederum ein Lenkrad 3 und eine Lenkradnabe 4 aufweist,
die damit verbunden ist. Vorzugsweise weist die Lenkradnabe 4 einen (nicht
gezeigten) Airbag und einen Lasergenerator auf, den damit verbunden
ist. Außerdem
ist das Lenkrad 3 an einer Hauptwelle 5 befestigt,
welche sich in dem Fahrzeug schräg
nach vorne und nach unten erstreckt. Die Hauptwelle 5 ist
wiederum auf eine Weise angeordnet, dass sie durch eine Lenksäule 6 durchläuft und
daran montiert ist, welche wiederum fest mit dem Armaturenbrett 2 verbunden
ist.
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Entsprechend
der Ausführungsform
ist die Lenksäule 6 von
der Art, welche auf eine solche Weise ausgelegt ist, dass sie Energie
absorbieren kann während
der Beeinflussung durch eine Kraft, welche auftritt, wenn der Fahrer
während
zum Beispiel einer Kollision mit dem Fahrzeug 1 gegen das
Lenkrad 3 gedrückt
wird. Zu diesem Ende hin ist die Lenksäule 6 angeordnet,
so dass eine Bewegung der Hauptwelle 5 über einen gewissen Abstand
in Beziehung zu der Lenksäule 6 ermöglicht wird,
während
Energie absorbiert wird. Die Energieabsorption der Lenksäule 6 kann
erreicht werden durch zum Beispiel die Anordnung der Hauptwelle 5,
so dass diese mit einer Art von deformierbarem Element verbunden
ist, welches wiederum in der Lenksäule 6 montiert ist.
Wenn das Lenkrad 3 und die Hauptwelle 5 durch
eine große Kraft
beeinflusst werden, wird das deformierbare Element nachgeben, wobei
die Hauptwelle 5 um einen gewissen Abstand versetzt wird,
während
Energie absorbiert wird. Diese Energieabsorption resultiert darin,
dass die Belastungen auf den Fahrer während dem Verlauf der Kollision
reduziert werden können.
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Vorzugsweise
ist die Lenksäule 6 im
Wesentlichen wie ein Behälter
geformt und ist an der Unterseite des Armaturenbretts 2 angeordnet.
Außerdem kann
die Lenksäule 6 (nicht
gezeigte) Mittel zur Einstellung der Hauptwelle auf vertikale Weise
und in Bezug zur Tiefe aufweisen.
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Ferner
ist der untere Endabschnitt der Hauptwelle 5 mit dem Lenksystem
des Fahrzeugs 1 über
einen Knotenpunkt 7 verbunden. Auf bekannte Weise ist das
Lenksystem vorgesehen zur Lenkung der Räder des Fahrzeugs 1 und
ist schematisch in 1 in Form eines Lenkgetriebes 8 angegeben.
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Die
Hauptwelle 5 trägt
ein Gehäuse 9,
welches in naher Verbindung mit der Lenkradnabe 4 angeordnet
ist, genauer gesagt so, dass es die Hauptwelle 5 umgibt.
Auf bekannte Weise ist das Gehäuse 9 geplant
zur Aufnahme von zum Beispiel (nicht gezeigten) Bettätigungsvorrichtungen
für Richtungsanzeiger,
Scheibenwischer, Geschwindigkeitsregelungssystem und Ähnlichem.
Das Gehäuse 9 bildet auch
einen Träger
für das
Lenkradschloss des Fahrzeugs.
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Entsprechend
dem was anfangs erwähnt
ist es ein Problem in Verbindung mit bekannten Lenksystemen, die
eine Energieabsorption während
einer Kollision vorsehen, dass es ein Risiko gibt, dass das Gehäuse oder
jedes andere Teil des Lenkmechanismus gegen das Armaturenbrett trifft
in Verbindung mit dem Verlagern dieser Teile im Fahrzeug nach vorne in
Verbindung mit einer Kollision. Um dieses Problem zu lösen ist
ein grundlegendes Prinzip der vorliegenden Erfindung, dass wenigstens
ein bestimmter Abschnitt 10 des Armaturenbretts 2 beweglich
angeordnet ist und beeinflusst werden kann, um in eine Richtung
weg von dem Lenkrad 3 versetzt zu werden während einem
kollisionsähnlichen
Zustand. Entsprechend der Erfindung ist der Abschnitt 10 zusammengesetzt
aus einem Teil des Armaturenbretts 2, welcher vor dem Lenkrad 3,
der Hauptwelle 5 und dem Gehäuse 9 untergebracht
ist, z.B. ein Teil, welches eine derartige Ausdehnung in schräger Richtung
von dem Armaturenbrett 2 besitzt, dass dort andernfalls
ein Risiko besteht, dass das Teil getroffen wird durch eine hypothetische
Bewegung des Lenkrades 3, der Hauptwelle 5 und/oder
des Gehäuses 9 nach
vorne während
einer Kollision. Genauer gesagt besteht der Abschnitt 10 entsprechend
der Ausführungsform
aus einem Rahmen oder einem Gehäuse, welches
ein sogenanntes Kombinationsinstrument (z.B. eine nicht gezeigte
Instrumenteneinheit, welche Geschwindigkeitsanzeige, Drehzahlanzeige
und Ähnliches
aufweist) umgibt.
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Entsprechend
der bevorzugten Ausführungsform
ist der bewegliche Abschnitt 10 auf eine derartige Weise
angeordnet, dass er beeinflusst werden kann, sich in eine Richtung
zu der Front des Fahrzeugs 1 hin zu verlagern, genauer
gesagt in Richtung einer vorderen Position, welche in 1 mittels Schattierung
und mit der Bezugsnummer 10' gezeigt
ist. Dieses Verlagern erfolgt durch Mittel eines Übertragungselements 11,
welches vorzugsweise aus einer Vorstraffungsvorrichtung besteht,
welche eingebaut ist in und fest angeordnet ist in Verbindung mit
dem Armaturenbrett 2. Vorzugsweise ist der Vorstraffer 11 von
pyrotechnischer Art, welches eine an sich bekannte Konstruktion
hat, welche auch benutzt werden kann, um einen Gurt in einem Fahrzeug in
Verbindung mit einer Kollision zu straffen. Der Vorstraffer 11 entsprechend
der Erfindung weist einen (nicht gezeigten) Kolben auf, welcher
mit einem Verbindungselement 12 in Form eines Drahtes oder Bands
verbunden ist. Eines der Enden des Drahtes 12 ist in dem
Kolben montiert, wobei das andere Ende fest an einer Montagestelle 13 in
dem beweglichen Abschnitt 10 angeordnet ist. Aus kompakt-
technischen Gründen
ist der Draht 12 vorzugsweise um einen Drehstift, Rolle
oder Ähnliches
herum geführt, welche
fest in dem Armaturenbrett 2 angeordnet ist.
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In
dem Vorstraffer 11 ist eine explosive Ladung (nicht gezeigt)
angeordnet, welche mittels einer Auslösevorrichtung gezündet werden
kann, wobei der Kolben beeinflusst wird, sich zu verlagern. Das resultiert
darin, dass der Draht 12 in den Vorstraffer 11 eingezogen
wird. Über
einen elektrischen Draht ist die Auslösevorrichtung mit einem Beschleunigungssensor
(nicht gezeigt) verbunden, welcher in der Fahrzeugkabine des Fahrzeugs 1 untergebracht
ist. Auf bekannte Weise ist der Beschleunigungssensor zum Ermitteln
einer Kollision oder eines kollisionsähnlichen Zustands in dem Fahrzeug,
z.B. einem Zustand, in welchem das Fahrzeug kraftvoll verlangsamt
wird. Im Fall, dass ein Airbag in der Lenkradnabe 4 vorgesehen
ist, kann der Sensor auch zum Aktivieren eines solchen Airbags benutzt
werden.
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Im
Fall, dass ein kollisionsähnlicher
Zustand ermittelt wird, wird die erwähnte explosive Ladung gezündet. Dies
resultiert darin, dass der Draht 12 in den Vorstraffer 11 eingezogen
wird, was wiederum darin resultiert, dass der Abschnitt 10 in
seine vordere Position 10' versetzt
wird. Um diese Verlagerung zu vereinfachen ist der Abschnitt 10 vorzugsweise
so angeordnet, dass er entlang eines vorbestimmten Weges mittels
Verschiebung entlang wenigstens einer, aber vorzugsweise zweier
Führungsnuten 14a, 14b (wobei
nur eine Nut 14a aus 1 ersichtlich
ist) geführt
werden kann, welche in dem unteren Teil des Armaturenbretts 2 angeordnet
sind.
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2 zeigt
eine leicht vereinfachte perspektivische Ansicht des Armaturenbretts 2 und
des Abschnitts 10, welcher durch Schattierung gekennzeichnet
ist. 2 zeigt das Armaturenbrett 2 in einem
teilweise demontierten Zustand. Der Abschnitt 10 ist beweglich
in Beziehung zum Rest des Armaturenbretts 2 angeordnet
und kann entlang eines vorbestimmten Weges durch die Tatsache, dass
seine Unterseite entlang zweier Nuten 14a, 14b angeordnet
ist, geführt
werden. Wie durch die Zeichnung ersichtlich sind die Nuten 14a, 14b in
dem unteren Teil des Armaturenbretts 2 versehen und besitzen
eine Ausdehnung, welche im Wesentlichen der Längsrichtung des Fahrzeugs folgt.
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Außerdem ist
die Unterseite des beweglichen Abschnitts 10 vorzugsweise
mit Stiften, Vorsprüngen
oder entsprechenden Komponenten (nicht gezeigt) versehen, welche
Führungselemente
bilden, welche mit der jeweiligen Nut 14a, 14b in
Eingriff stehen und gewährleisten,
dass der Abschnitt 10 entlang dem vorbestimmten Bewegungsweg
geführt wird,
der durch die Nuten 14a, 14b definiert wird.
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Somit
ist der Abschnitt 10 verlagerbar in einer Richtung zu der
Front des Fahrzeugs, welche schematisch durch einen Pfeil in 2 gekennzeichnet
ist. Entsprechend der Erfindung erfolgt die Verlagerung im Falle,
dass eine Kollision oder ein kollisionsähnlicher Zustand in dem Fahrzeug 1 ermittelt wird,
wobei ein Risiko besteht, dass der Fahrer des Fahrzeugs nach vorne
gedrückt
wird, so dass das Lenkrad 3 durch eine große Kraft
beeinflusst wird. In diesem Fall resultiert dies darin, dass das
Lenkrad 3 zusammen mit der Hauptwelle 5 und dem
Gehäuse 9 nach
vorne in Richtung zu dem Armaturenbrett 2 gedrückt wird.
Wenn der Kollisionszustand durch den Beschleunigungssensor ermittelt
wird, wird der Vorstraffer 11 aktiviert, was darin resultiert,
dass der bewegliche Abschnitt 10 um einen kurzen Abstand
nach vorne in seine vordere Position 10' (vergleiche 1)
verlagert wird. Aus der Zeichnung wird ersichtlich, dass der Draht 12,
welcher in seinem aktivierten Zustand in den Vorstraffer 11 gezogen
wird, um eine Drehrolle 15 herum geführt ist.
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Durch
die Erfindung wird eine Vergrößerung des
freien Abstandes erreicht, damit das Lenkrad und die damit verbundenen
Komponenten verlagert werden können
ohne Risiko eines Auftreffens auf das Armaturenbrett 2.
Entsprechend dem oben Beschriebenen erfolgt die Verlagerung während einer
Energieabsorption in der Lenksäule 6,
was eine effiziente Verlangsamung schafft, welche die Belastungen
auf den Fahrer während
dem Verlauf der Kollision vermindern.
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Vorzugsweise
ist der bewegliche Abschnitt 10 mit dem Rest des Armaturenbretts 2 über (nicht gezeigte)
Sollbruchstellen verbunden, welche aufgehen aufgrund des Ergebnisses,
dass der Vorstraffer 11 zur Verlagerung des Abschnitts 10 aktiviert wird. Als
Alternative kann der bewegliche Abschnitt 10 so gestaltet
werden, dass er in Beziehung zu dem Rest des Armaturenbretts 2 frei
gängig
ist. In diesem Fall können
alle möglichen
Verbindungen zwischen dem Abschnitt 10 und dem Armaturenbrett 2 mittels
einem geeignet gestalteten Außenabdeckung
(nicht gezeigt) an dem Armaturenbrett 2 versteckt werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt,
sondern kann innerhalb des Anwendungsbereichs der anliegenden Ansprüche variiert
werden. Zum Beispiel kann die Erfindung für verschiedene Fahrzeugarten
benutzt werden, z.B. Personenkraftfahrzeuge, Busse und Lastkraftwagen.
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Außerdem kann
die Erfindung im Prinzip für die
Art von Fahrzeugen benutzt werden, welche nicht mit einer energieabsorbierenden
Aufhängung
der Hauptwelle ausgestattet sind.
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In
den Fällen,
in welchen die Hauptwelle derartig aufgehängt ist, dass sie Energie in
Verbindung mit einer Kollision absorbiert, kann diese Energieabsorption
auf verschiedene Weise erreicht werden, z.B. mittels der oben erwähnten Lenksäule 6.
Als Alternative kann die Energieabsorption erreicht werden, indem
die Hauptwelle an sich unsteif hergestellt wird, z.B. flexibel,
im Falle einer angelegten Kraft.
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Als
Alternative zu der oben erwähnten
Ausführungsform
kann der bewegliche Abschnitt versetzt werden, indem er seitlich
oder nach oben um einen gewissen Abstand verlagert wird. In diesem
Fall, wird mittels einer geeigneten Gestaltung und Versetzung des
beweglichen Abschnitts eine entsprechende Erhöhung des Abstandes erreicht,
um welchen das Lenkrad und die damit verbundenen Komponenten verlagert
werden können,
ohne das Risiko des Auftreffens gegen das Armaturenbrett. Ferner
kann das Übertragungselement 11 auf
direkte Weise mit dem beweglichen Abschnitt 10 ohne Verwendung
eines Drahtes 12 verbunden werden. Auf diese Weise kann das Übertragungselement 11 schieben
anstatt zu ziehen und kann zum Beispiel den Abschnitt 10 nach oben
schieben.