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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.
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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.
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In der gattungsgemäßen
DE 691 01 033 T2 ist ein Lenkradskelett mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 gezeigt, bei dem eine Umfangsfelge des Lenkradskeletts wenigstens zwei Rohre aufweist, die an ihren Enden nach innen und unten gebogen sind, um Lenkradspeichen mit axial gerichteten Endabschnitten zu bilden, wobei die Endabschnitte zunehmend abgeflacht sind, einen geraden, bohnenförmig gebogenen Abschnitt aufweisen und in seitlichen Ansätzen der Nabe eingeformt sind.
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Die
GB 407 818 A offenbart ein Lenkrad, bei dem sich mehrere Speichen mit jeweils festem Querschnitt zwischen umfangsseitig angeordneten Nabenflanschen erstrecken, von denen mindestens einer Abschnitte aufweist, die fest in Vertiefungen gepresst sind, die in den Speichen ausgebildet sind.
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Die US 2008 / 0 105 077 A1 offenbart ein Lenkrad, das einen separat ausgebildeten Randbereich mit einem Metalleinsatz umfasst, eine auf den Metalleinsatz aufgebrachte Schaumschicht und eine auf die Schaumschicht aufgebrachte dekorative Außenschicht; sowie einen separat ausgebildeten Nabenabschnitt aus Leichtmetall mit einem Paar einstückiger Speichenabschnitte, wobei die einstückigen Speichenabschnitte nach dem Aufbringen der Schaumschicht und der dekorativen äußeren Schicht auf den Randabschnitt an dem Randabschnitt befestigt sind.
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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.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kostengünstiges, leichtes Lenkradskelett zu schaffen, das eine ausreichende Festigkeit aufweist.
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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.
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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.
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Erfindungsgemäß 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.
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Zur genauen Positionierung der Speiche kann am Aufnahmeabschnitt der Nabe oder an der Speiche ein Anschlag vorgesehen sein.
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Die Speiche weist gemäß der Erfindung 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.
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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.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der nabenseitige Endabschnitt der Speiche von der Nabenmittelachse weg auf den Aufnahmeabschnitt gebogen sein.
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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.
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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.
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Die Speiche kann ein U-förmiges oder L-förmiges Querschnittsprofil aufweisen, was die Steifigkeit der Speiche weiter erhöht.
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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.
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Die Verbindung zwischen der Nabe und der Speiche kann schließlich durch eine zusätzliche stoffschlüssige Verbindung gesichert sein.
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Die zusätzliche stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise durch Schweißen oder Kleben hergestellt.
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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.
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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.
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Vorzugsweise umfasst die Fixierkappe eine Oberschale und eine Unterschale, die einfach und schnell durch eine Clipverbindung miteinander verbunden werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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, beispielswese 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.
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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.
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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 formschlüssigen 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).
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.).
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In den 8 bis 11 sind verschiedene Varianten gezeigt, wie die Speiche 14 mit dem Kranz 16 verbunden sein kann.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 ausgebildet ist, in die der Kranz 16 eingelegt und durch Aufbiegen des Endabschnitts 44 auf den Kranz 16 an der Speiche 14 befestigt werden kann.
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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).
