-
Die
Erfindung betrifft ein Lenkradskelett für ein Kraftfahrzeug, insbesondere
ein Lenkradskelett mit einer Nabe, wenigstens einer von der Nabe
ausgehenden Speiche und einem umlaufenden, mit der wenigstens einen
Speiche verbundenen Kranz.
-
Lenkradskelette
sind in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt. So sind Lenkradskelette mit Nabe, Speichen und Kranz aus
Stahl bekannt, bei denen die Einzelteile durch Schweißen miteinander verbunden
werden. Weiterhin ist es bekannt, die Nabe aus Aluminiumdruckguß und die
Speichen und den Kranz aus Stahl herzustellen. Bei einem solchen Lenkradskelett
sind die Speichen in die Nabe eingegossen, und der Kranz ist mit
den Speichen durch Schweißen
verbunden. Ferner kann das Lenkradradskelett aus Aluminium oder
Magnesium im Druckgußverfahren
hergestellt werden. Nachteilig an solchen Lenkradskeletten sind
das hohe Gewicht und der arbeitsintensive Zusammenbau.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kostengünstiges, leichtes Lenkradskelett
zu schaffen, das eine ausreichende Festigkeit aufweist.
-
Zu
diesem Zweck stellt die Erfindung ein Lenkradskelett für ein Kraftfahrzeug
bereit mit einer aus Leichtmetall gebildeten Nabe, wenigstens einer von
der Nabe ausgehenden Speiche und einem mit der wenigstens einen
Speiche verbundenen Kranz, wobei die Nabe und die wenigstens eine
Speiche als separate Teile ausgebildet sind, wobei die wenigstens
eine Speiche und der Kranz aus Stahl gebildet sind. Erfindungsgemäß ist zwischen
der Speiche und der Nabe wenigstens eine durch Umformen der Speiche
gebildete formschlüssige
Verbindung vorgesehen.
-
Die
Besonderheit des erfindungsgemäßen Lenkradskelettes
besteht darin, daß es
nicht vollständig
durch ein schwer herzustellendes geschlossenes Profil aus Metall
gebildet ist. Die Erfindung sieht vielmehr vor, die wenigstens eine
Speiche aus Stahl herzustellen, um eine ausreichende Festigkeit
und Elastizität
zu gewährleisten.
Die Nabe ist aus Leichtmetall, beispielsweise aus Magnesium, einer
Magnesiumlegierung, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt,
wodurch das Gewicht reduziert werden und trotzdem eine sichere Anbindung
an die Lenkradsäule
gewährleistet
werden kann. Die wenigstens eine Speiche ist einerseits mit dem
Kranz und andererseits über
eine durch Umformen der Speiche gebildete formschlüssige Verbindung
mit der Nabe verbunden. Der Vorteil dieses Lenkradskelettes besteht
darin, daß es
eine geringe Masse bei ausreichender Festigkeit aufweist und einfach
zu niedrigen Kosten herzustellen ist. Insbesondere können mehr
Naben in einem Druckgußvorgang
hergestellt werden und die Integration von Funktionsteilen wie Einrastungen
für das
Gassackmodul in den Nabenboden ist einfacher als bei vollständig aus
Leichtmetall hergestellten Lenkradskeletten. Gegenüber Lenkradskeletten
aus Stahl entstehen geringere Werkzeugkosten, da der komplexe Nabenboden
nicht im Stahlblech mit tiefgezogen werden muß.
-
Gemäß einer
ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Lenkradskeletts
weist die Nabe einen seitlich abstehenden Aufnahmeabschnitt mit einer
durchgehenden axialen Aufnahmeöffnung
für die
wenigstens eine Speiche auf. Auf diese Weise kann eine einfache
und sichere Anbindung der Speiche an die Nabe erreicht werden.
-
Zur
genauen Positionierung der Speiche kann am Aufnahmeabschnitt der
Nabe oder an der Speiche ein Anschlag vorgesehen sein.
-
Vorzugsweise
weist die Speiche einen nabenseitigen Endabschnitt auf, der durch
die Aufnahmeöffnung
geführt
und zur Ausbildung der formschlüssigen
Verbindung rückseitig
auf den Aufnahmeabschnitt aufgebogen wird. Die Speiche kann so sicher
an der Nabe fixiert werden.
-
Die
formschlüssige
Verbindung zwischen der Nabe und der Speiche kann dadurch erreicht
werden, daß der
nabenseitige Endabschnitt der Speiche zur Nabenmittelachse hin auf
den Aufnahmeabschnitt gebogen wird.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
der nabenseitige Endabschnitt der Speiche von der Nabenmittelachse
weg auf den Aufnahmeabschnitt gebogen sein.
-
Ferner
ist es vorteilhaft, wenn der nabenseitige Endabschnitt der Speiche
axial vom Aufnahmeabschnitt vorsteht. Durch diese Ausführung der
formschlüssigen
Verbindung wird eine höhere
Steifigkeit der Speiche erreicht.
-
Zur
weiteren Erhöhung
der Festigkeit des erfindungsgemäßen Lenkradskeletts
kann der an den nabenseitigen Endabschnitt der Speiche angrenzende
Abschnitt vorderseitig an dem Aufnahmeabschnitt anliegen und die
Speiche so am Nabenboden abstützen.
Bevorzugt ist der angrenzende Abschnitt dazu an der Aufnahmeöffnung auf
die Vorderseite des Aufnahmeabschnitts aufgebogen.
-
Die
Speiche kann ein U-förmiges
oder L-förmiges
Querschnittsprofil aufweisen, was die Steifigkeit der Speiche weiter
erhöht.
-
Das
Leichtmetall der Nabe ist vorzugsweise aus der aus Magnesium, Magnesiumlegierungen, Aluminium
und Aluminiumlegierungen bestehenden Gruppe ausgewählt. Bevorzugt
ist das Leichtmetall eine Magnesiumlegierung, die im Druckgußverfahren verarbeitet
werden kann.
-
Die
Verbindung zwischen der Nabe und der Speiche kann schließlich durch
eine zusätzliche
stoffschlüssige
Verbindung gesichert sein.
-
Die
zusätzliche
stoffschlüssige
Verbindung ist vorzugsweise durch Schweißen oder Kleben hergestellt.
-
Der
Lenkradkranz und die Speiche können einstückig miteinander
gebildet sein, sind aber bevorzugt als separate Teile ausgebildet.
Die Verbindung von Kranz und Speiche kann dann über ein separates Verbindungselement
erfolgen, das den Kranz umgreift und eine Aufnahme für die Speiche
umfasst.
-
Beispielsweise
kann das Verbindungselement als eine T-förmige Fixierkappe ausgestaltet sein,
wobei die Fixierkappe den Kranz und die Speiche umgreift und in
Position hält.
Die Fixierkappe ist am Zusammentreffen der wenigstens einen Speiche mit
dem Kranz vorgesehen.
-
Vorzugsweise
umfaßt
die Fixierkappe eine Oberschale und eine Unterschale, die einfach
und schnell durch eine Clipverbindung miteinander verbunden werden.
-
Es
kann wenigstens ein Sicherungselement zur Verbindung der Ober- und
der Unterschale der Fixierkappe vorgesehen sein. Die Sicherungselemente greifen
so an der Fixierkappe an, daß die
Speiche sicher mit dem Kranz verbunden ist.
-
Beispielsweise
ist das wenigstens eine Sicherungselement als Ring ausgebildet,
der auf wenigstens einen der freien Schenkel der T-förmigen Fixierkappe
aufgesteckt ist. Das als Ring ausgebildete Sicherungselement umgreift
die Fixierkappe so, daß die
Speiche sicher am Kranz gehalten ist.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
vorgesehen sein, daß ein
kranzseitiger Endabschnitt der Speiche als eine den Kranz wenigstens
teilweise umgreifende Aufnahme ausgebildet ist, in die der Kranz
eingelegt und durch Aufbiegen des Endabschnitts auf den Kranz an
der Speiche befestigt werden kann.
-
Der
Kranz und die Speiche sind vorzugsweise mit einer Ummantelung oder
Umschäumung
versehen, so daß ein
Lenkrad mit einer für
einen Fahrzeuginsassen ansprechenden Oberfläche entsteht.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und den Zeichnungen. Die Erfindung wird anhand verschiedener
Ausführungsformen
beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine
schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Lenkradskelett;
-
2 einen
Schnitt durch eine Hälfte
des erfindungsgemäßen Lenkradskeletts
gemäß einer
ersten Ausführungsform
im Bereich einer Speiche entlang der Linie II-II in 1 im
umgeformten Zustand;
-
3 einen
Teil des 2 entsprechenden Schnitts im
nicht-umgeformten Zustand;
-
4 eine
schematische Draufsicht der Unterseite der umgeformten Speiche der 2 und 3;
-
5 einen 2 entsprechenden
Schnitt eines erfindungsgemäßen Lenkradskeletts
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
im umgeformten Zustand;
-
6 einen
Teil des 2 entsprechenden Schnitts einer
Variante des Lenkradskeletts im umgeformten Zustand;
-
7 einen 6 entsprechenden
Schnitt einer weiteren Variante des Lenkradskeletts im umgeformten
Zustand;
-
8 einen
Schnitt durch eine Hälfte
des Lenkradskeletts mit einem Verbindungselement zur Verbindung
des Kranzes mit der Speiche entlang der Linie VIII-VIII in 1;
-
9 einen 8 entsprechenden
Schnitt mit einem Verbindungselement in einer Variante;
-
10 einen 8 entsprechenden
Schnitt mit einer weiteren Variante zur Verbindung des Kranzes mit
der Speiche; und
-
11 einen 8 entsprechenden
Schnitt mit einer weiteren Variante zur Verbindung des Kranzes mit
der Speiche.
-
Wie
in 1 zu erkennen ist, umfaßt das erfindungsgemäße Lenkradskelett 10 eine
Nabe 12, mehrere Speichen 14, und einen Kranz 16,
der mit den Speichen 14 verbunden ist. Bei der gezeigten Ausführungsform
sind der Kranz 16, die Speichen 14 und die Nabe 12 als
separate Teile gefertigt. Die Nabe 12 ist im Druckgußverfahren
aus einer Magnesiumlegierung gebildet. In die Nabe 12 sind
ein oder mehrere Funktionsteile integriert, beispielsweise ein Rasthaken
(n. gez.) zum Eingriff in das Gassackmodul. Der Kranz 16 und
die Speichen 14 bestehen aus Stahl. Die Speichen 14 sind
an der Nabe 12 durch eine formschlüssige Verbindung befestigt,
wie im Folgenden näher
erläutert
wird.
-
In 2 ist
eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Lenkradskeletts 10 gezeigt.
Die Nabe 12 weist bei der hier gezeigten Ausführungsform
mehrere seitlich abstehende Aufnahmeabschnitte 18 mit jeweils
einer durchgehenden Aufnahmeöffnung 20 für die Speichen 14 auf.
Die Aufnahmeöffnungen 20 verlaufen
im Wesentlichen in Richtung der Nabenmittelachse A, d. h. koaxial
zur Nabenmittelachse A.
-
Zur
Ausbildung der formschlüssigen
Verbindung wird ein nabenseitiger Endabschnitt 22 der Speiche 14 von
der Vorderseite 24 der Nabe 12 her durch die Aufnahmeöffnung 20 geführt und über die die
Aufnahmeöffnung 20 begrenzende
Kante 26 rückseitig
auf den Aufnahmeabschnitt 18 aufgebogen. Am Aufnahmeabschnitt 18 der
Nabe 12 und/oder an der Speiche 14 ist vorzugsweise
ein Anschlag 28 vorgesehen, mit dem die Speiche 14 genau
in der Aufnahmeöffnung 20 positioniert
werden kann. Die Umformung der Speiche 14 zur Herstellung der
formschlüs sigen
Verbindung gestattet eine sichere Fixierung der Speiche 14 an
der Nabe 12 und kann auf einfache Weise in herkömmlichen
Werkzeugen durchgeführt
werden. In 3 ist schematisch ein Teil des
Umformwerkzeuges, nämlich
ein Stempel 29 gezeigt, mittels dem die Speiche 14 umgebogen
wird. Insbesondere drückt
der Stempel 29 von der der Vorderseite 24 abgewandten
Seite gegen den Endabschnitt 22 der Speiche 14 (vgl.
Pfeil P in 3).
-
Vorzugsweise
wird der Endabschnitt 22 der Speiche 14 über das
gesamte Querschnittsprofil gestaucht und vollflächig auf den Aufnahmeabschnitt 18 aufgebogen.
Ist die Speiche 14 beispielsweise als U-Profil ausgebildet,
werden dann alle drei Schenkel 30 umgebogen (4).
-
In 2 ist
die formschlüssige
Verbindung zwischen der Nabe 12 und der Speiche 14 dadurch erreicht,
daß der
nabenseitige Endabschnitt 22 der Speiche 14 zur
Nabenmittelachse A hin auf den Aufnahmeabschnitt 18 gebogen
wird.
-
Wie
weiter in den Ausführungen
gemäß der 5 bis 7 gezeigt
ist, kann der an den nabenseitigen Endabschnitt 22 der
Speiche 14 angrenzende Abschnitt 31 vorderseitig
an dem Aufnahmeabschnitt 18 anliegen, d. h. der an den
nabenseitigen Endabschnitt 22 angrenzende Abschnitt 31 liegt
der Speicher 14 an der Vorderseite 24 der Nabe 12 an. Die
Speiche 14 stützt
sich so an der Nabe 12 ab. Die Speiche 14 wird
dazu von der Nabenmittelachse A weg über die Kante 26 der
Aufnahmeöffnung 20,
und zwar über
die vorderseitige Kante 26, auf die Vorderseite 24 des
seitlich vorstehenden Aufnahmeabschnitts 18 gebogen.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
der nabenseitige Endabschnitt 22 der Speiche 14 von
der Nabenmittelachse A weg auf den Aufnahmeabschnitt 18 aufgebogen
sein (6). In diesem Fall ist es ferner vorteilhaft,
wenn der nabenseitige Endabschnitt 22 der Speiche 14 axial
vom Aufnahmeabschnitt 18 vorsteht (7). Durch
diese Ausführung
der formschlüssigen
Verbindung wird eine höhere
Steifigkeit der Speiche 14 erreicht.
-
Die
Speichen 14 können
jedes beliebige Querschnittsprofil aufweisen. Bevorzugt sind die Speichen 14 aber
mit einem U-förmigen
oder L-förmigen
Querschnittsprofil versehen, wodurch die Steifigkeit der Speiche 14 weiter
erhöht
wird.
-
Die
Verbindung zwischen der Nabe 12 und der Speiche 14 kann
schließlich
durch eine zusätzliche
stoffschlüssige
Verbindung gesichert sein. Die zusätzliche stoffschlüssige Verbindung
ist vorzugsweise durch Schweißen
oder Kleben hergestellt (n. gez.).
-
In
den 8 bis 11 sind verschiedene Varianten
gezeigt, wie die Speiche 14 mit dem Kranz 16 verbunden
sein kann.
-
Bei
der in 8 gezeigten Ausführungsform erfolgt die Verbindung
von Kranz 16 und Speiche 14 durch ein separates
Verbindungselement 32, das den Kranz 16 umgreift
und eine Aufnahme 34 für
die Speiche 14 aufweist. Das separate Verbindungselement 32 kann
aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein.
-
Das
Verbindungselement 32 umfaßt eine Fixierkappe 36,
die aus einer Oberschale 38 und einer Unterschale 40 besteht,
wobei die Ober- und die Unterschale 38, 40 mittels
einer Clipverbindung miteinander verbunden sind. Die Clipverbindung
ist in 8 mit dem Bezugszeichen 42 versehen.
-
Zwischen
der Ober- und der Unterschale 38, 40 der Fixierkappe 36 ist
der im Querschnitt gesehen kreisförmige Kranz 16 und
der der Nabe 12 abgewandte Endabschnitt 44 der
Speiche 14 aufgenommen, wobei die Speiche 14 im
Querschnitt gesehen entweder kreisförmig oder rechteckig ausgebildet
ist. Insbesondere ist das Verbindungselement 32 im wesentlichen
T-förmig
mit drei Schenkeln 46 (siehe 1), wobei
der Schenkel 46 des Verbindungselementes 32, der
den kranzseitigen, also den der Nabe 12 abgewandten Endabschnitt 44 der
Speiche 14 aufnimmt, dem Querschnitt der Speiche 14 entsprechend
ausgebildet ist.
-
Ferner
sind drei Sicherungselemente 48 in Form von Ringen aus
Metall oder Kunststoff vorgesehen (siehe 1), die
auf die freien Schenkel 46 des T-förmigen
Verbindungselementes 32 aufgesteckt sind, um die Speiche 14 am
Kranz 16 zu halten.
-
In
einer weiteren Ausführungsform,
die in 9 gezeigt ist, ist das Verbindungselement 32 einstückig mit
dem Kranz 16 ausgebildet. Das Verbindungselement 32 umfaßt zwei
Verbindungsabschnitte 50, 52, die durch Verklipsen
miteinander verbunden sind (Clipverbindung 56). Zwischen
den Verbindungsabschnitten 50, 52, die sich zur
Kranzform ergänzen,
ist der Endabschnitt 44 der Speiche 14 aufgenommen.
Wiederum sind Sicherungselemente 48 in Form von Ringen
vorgesehen, die die Verbindungsabschnitte 50, 52 umgreifen,
diese fixieren und die Speiche 14 halten.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform,
die in 10 gezeigt ist, kann es vorgesehen
sein, daß der
der Nabe 12 abgewandte Endabschnitt 44 der Speiche 14 als
eine den Kranz 16 wenigstens teilweise umgreifende Aufnahme 54 ausge bildet
ist, in die der Kranz 16 eingelegt und durch Aufbiegen
des Endabschnitts 44 auf den Kranz 16 an der Speiche 14 befestigt
werden kann.
-
Auch
kann der der Nabe 12 abgewandte Endabschnitt 44 den
Kranz 16 von der Vorderseite 24 her umfassen und
auf die rückwärtige, vom
Fahrer abgewandte Seite, aufgebogen sein (11).