DE102008007162A1

DE102008007162A1 - Lenkrad für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008007162A1
Application number: DE200810007162
Authority: DE
Inventors: Michael Kreim; Wolfgang Dipl.-Ing. Säuberlich
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2009-08-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, mit einem durch einen lenksäulenseitigen Verbindungsbereich (10) gehaltenen Handhabungsbereich (12) für einen Fahrer und mit wenigstens einer Schwingungsdämpfungseinrichtung (20), mittels welcher eine Schwingung des Lenkrads zu verringern ist, wobei die Schwingungsdämpfungseinrichtung (20) wenigstens ein Piezoelement (22) umfasst, mittels welektrsiche Energie umwandelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Ein derartiges Lenkrad ist beispielsweise bereits aus der EP 1 238 888 B1 als bekannt zu entnehmen und umfasst einen durch einen lenksäulenseitigen Verbindungsbereich gehaltenen Handhabungsbereich für einen Fahrer sowie wenigstens eine Schwingungsdämpfungseinrichtung, mittels welcher eine Schwingung des Lenkrads zu verringern ist. Die Schwingungsdämpfungseinrichtung ist dabei im Kraftflussweg zwischen dem Verbindungsbereich und dem Handhabungsbereich angeordnet und umfasst eine elektro- oder magnetorheologische Flüssigkeit, deren Dämpfungseigenschaften über ein elektrisches bzw. magnetisches Feld verstellbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein schwingungsgedämpftes Lenkrad der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einfacher und kostengünstiger herstellbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
Ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, welches einfacher und kostengünstiger herstellbar ist, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung wenigstens ein Piezoelement umfasst, mittels welchem eine mechanische Energie der Schwingung in elektrische Energie umwandelbar ist. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Schwingungsdämpfungseinrichtungen sind somit keine aufwendigen und teuren Maßnahmen zur Abdichtung der Schwingungsdämpfungseinrichtung gegen ein Auslaufen von als Dämpfungsmaterial verwendeten Flüssigkeiten erforderlich. Das erfindungsgemäße Lenkrad ermöglicht somit auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise über die Umwandlung der mechanischen Energie der Schwingung in elektrische Energie eine signifikante Reduzierung der Schwingungsamplituden. Da bei einem Lenkrad spürbare Schwingungen besonders auffällig sind, wird dadurch der Komfort für den Fahrer erheblich verbessert und zudem die Wertanmutung des Kraftfahrzeuges deutlich erhöht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt die einzige Figur eine geschnittene perspektivische Schrägansicht eines Lenkrads gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Figur zeigt eine geschnittene und perspektivische Schrägansicht eines Lenkrads für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Lenkrad umfasst dabei einen Verbindungsbereich 10 zur Anbindung des Lenkrads an eine Lenksäule des Kraftfahrzeuges. Der Verbindungsbereich 10 hält weiterhin einen Handhabungsbereich 12, welcher seinerseits mehrere Lenkradspeichen 14a, 14b, sowie einen Lenkradkranz 16 umfasst. Die Lenkradspeichen 14a, 14b sowie der Lenkradkranz 16 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Aluminiumgussteile ausgebildet. Alternativ können jedoch auch Magnesium, Stahl oder weitere, dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannte Materialien verwendet werden. Das Lenkrad ist weiterhin mit einer Ummantelung 18 versehen sein, welche beispielsweise aus Stoff, Kunststoff oder Leder bestehen kann. Zur Verringerung von Schwingungen des Lenkrads weist dieses eine Schwingungsdämpfungseinrichtung 20 auf, welche mehrere Piezoelemente 22a–c umfasst. Die Piezoelemente 22a–c ermöglichen dabei eine Umwandlung der mechanischen Energie der Schwingung des Lenkrades in elektrische Energie, wodurch sich eine entsprechende Reduzierung der Schwingungsamplituden ergibt. Zur optimalen Kraftübertragung sind die Piezoelemente 22a–c vorzugsweise mechanisch starr mit dem Handhabungsbereich 12 bzw. dem Lenkradkranz 16 verbunden und können platten- oder scheibenförmig ausgebildet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Piezoelement 22a in den Lenkradkranz 16 eingegossen, wohingegen das Piezoelement 22b an der Oberfläche des Lenkradkranzes 16 festgelegt ist. Das Piezoelement 22c ist seinerseits innerhalb einer Aufnahme 24 der Lenkradspeiche 14b aufgenommen. Dabei ist jedoch zu betonen, dass grundsätzlich eine abweichende Anzahl von Piezoelementen 22 vorgesehen sein kann, welche in unterschiedlicher Weise mit dem Handhabungsbereich 12 gekoppelt sein können.
Die durch die Anregung des Kraftfahrzeugs auftretenden Schwingungen des Lenkrads können bei der gezeigten Anordnung der Piezoelemente 22 am Lenkradkranz 16 besonders vorteilhaft reduziert werden, da hier die größten Schwingungsamplituden auftreten. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung 20 aktiv und/oder passiv ausgebildet ist. Eine aktiv ausgebildete Schwingungsdämpfungseinrichtung 20 umfasst dabei eine Regeleinrichtung (nicht dargestellt), welche ausgelegt ist, aus einer Differenz zwischen einem einstellbaren Sollwert und einem die elektrische Energie wenigstens eines Piezoelements 22 charakterisierenden Istwert einen Stellwert abzuleiten und ein mit dem Stellwert korrespondierendes Stellsignal an wenigstens ein Piezoelement 22 zu übermitteln. Mit anderen Worten wird zunächst mittels des Piezoelements 22 die mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt, welche dann mittels der Regeleinrichtung ausgewertet wird. Zur Verringerung der Schwingung leitet die Regeleinrichtung dann einen Stellwert ab, welcher in Form elektrischer Energie zurück zum Piezoelement 22 übermittelt und von diesem zurück in mechanische Energie umgewandelt wird. Der Sollwert wird dabei vorteilhafter Weise derart eingestellt, dass sich das Piezoelement 22 im Frequenzbereich der störenden Schwingung des Lenkrads wie ein viskoser Dämpfer verhält. Mit Hilfe der Regeleinrichtung kann somit das Piezoelement 22 gezielt zum Schwingen angeregt werden und erzeugt dabei in starrer Kopplung mit der Masse des Lenkrades einen zeitlich definierten Kraftverlauf. Die Anregung des Piezoelementes 22 erfolgt dabei idealerweise gegenphasig zur störenden Schwingung des Lenkrades, wodurch diese weitgehend minimiert oder vollständig neutralisiert wird. Die Regeleinrichtung weist ihrerseits eine Spannungsquelle, eine Steuerungselektronik und einen das Piezoelement 22 umfassenden Regelkreis auf. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung in das Lenkrad integriert ist. Alternativ kann die Regeleinrichtung jedoch auch räumlich getrennt vom Lenkrad angeordnet oder in eine ohnehin vorhandene Steueranlage des Kraftfahrzeugs integriert sein.
Bei einer passiv ausgelegten Schwingungsdämpfungseinrichtung 20 ist das Piezoelement 22 mit einem elektrischen Widerstand gekoppelt, mittels welchem die elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelbar ist. Mit anderen Worten werden die Schwingungen des Lenkrades dadurch verringert, dass die mechanische Energie der Schwingung zunächst mittels des Piezoelementes 22 in elektrische Energie und anschließend über den beispielsweise parallel geschalteten elektrischen Widerstand in Wärmeenergie umgewandelt wird. Dies stellt eine konstruktiv besonders einfache, kostengünstige und robuste Ausgestaltungsmöglichkeit dar. Sowohl das Piezoelement 22 als auch der Widerstand können dabei mittels der Ummantelung 18 vor mechanischer Beschädigung geschützt werden. Der elektrische Widerstand kann beispielsweise als Spule ausgebildet sein. Dem Fachmann sind jedoch auch weitere Ausgestaltungsformen aus dem Stand der Technik als bekannt zu entnehmen. Ebenfalls denkbar ist es, die Schwingungsdämpfungseinrichtung 20 sowohl aktiv als auch passiv auszubilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1238888 B1 [0002]

Claims

Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, mit einem durch einen lenksäulenseitigen Verbindungsbereich (10) gehaltenen Handhabungsbereich (12) für einen Fahrer und mit wenigstens einer Schwingungsdämpfungseinrichtung (20), mittels welcher eine Schwingung des Lenkrads zu verringern ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung (20) wenigstens ein Piezoelement (22) umfasst, mittels welchem eine mechanische Energie der Schwingung in elektrische Energie umwandelbar ist.
Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsdämpfungseinrichtung (20) eine Regeleinrichtung umfasst, welche ausgelegt ist, aus einer Differenz zwischen einem einstellbaren Sollwert und einem die elektrische Energie des wenigstens einen Piezoelements (22) charakterisierenden Istwert einen Stellwert abzuleiten und ein mit dem Stellwert korrespondierendes Stellsignal an das wenigstens eine Piezoelement (22) zu übermitteln.
Lenkrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Piezoelement (22) mit einem elektrischen Widerstand gekoppelt ist, mittels welchem die elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelbar ist.
Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Piezoelement (22) mechanisch starr mit dem Lenkrad verbunden ist.
Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Piezoelement (22) an einer Oberfläche des Handhabungsbereichs (12) und/oder innerhalb des Handhabungsbereichs (12) angeordnet und/oder als Teil des Handhabungsbereichs (12) ausgebildet ist.
Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungsbereich (12) zumindest teilweise ummantelt (18) ist.