DE19838438C2 - Lenkrad - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lenkrad und insbesondere auf eine Rahmenstruktur davon, die in einem Fall geeignet ist, in welchem ein Material wie Magnesium oder Magnesiumlegierung als ein Kernmetall des Lenkrads verwendet wird.

Motorfahrzeuge werden hinsichtlich der Sicherheit ständig verbessert. Um diesen Trend zu folgen, werden Lenkräder zur Erfüllung ihrer Aufgaben angepaßt. Lenkräder sind herkömmlicherweise ausgelegt, zur Richtungsänderung eines Motorfahrzeugs betätigt zu werden. In den letzten Jahren sind jedoch Motorfahrzeuge üblicherweise mit einer Airbageinrichtung ausgerüstet, um einen Fahrer bei einem Zusammenstoß zu schützen. Ferner sollen die Lenkräder selbst Stöße bei einem Zusammenstoß aufnehmen. Zu diesem Zweck sind Lenkräder mit einem Rahmen versehen, der eine vorbestimmte Steifigkeit hat und folglich bei einem Zusammenstoß wie ein Kissen wirkt.

Üblicherweise hat ein Rahmen eines Lenkrades eine an einer Lenkwelle angebrachte Aufnahme, eine die Aufnahme haltende Nabenplatte, einen ringförmigen Lenkradkranz und ein Vielzahl von Speichen, die sich vor der Nabenplatte in Richtung auf den Lenkradkranz erstrecken und den Lenkradkranz an der Nabenplatte festlegen. Der Lenkradkranz und die Nabenplatte sind so zueinander angeordnet, dass sie allgemein einen Außenumfang einer Grundfläche und einer Deckenfläche eines abgeschnittenen Kegels entsprechen.

Bei einem Lenkrad mit drei Speichen sind die entsprechenden Speichen sich aufwärts und weg von einer Aufnahmeplatte erstreckend angeordnet. In einer Bezugslenkstellung (Geradeausfahrt eines Fahrzeugs) eines Lenkrads erstrecken sich die erste und zweite Speiche im Wesentlichen horizontal von dem Lenkradkranz zu einer Mitte davon und ihre inneren Enden sind miteinander mittels eines Verbindungsbalkens verbunden. Zudem sind die inneren Enden der ersten und zweiten Speiche jeweils mit der Aufnahmeplatte mittels zwei Verbindungstücken verbunden, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Achse der Lenkwelle erstrecken.

Die dritte Speiche erstreckt sich zwischen der ersten und zweiten Speiche von dem Lenkradkranz in Richtung auf eine Mitte davon und ein inneres Ende der dritten Speiche ist mit den inneren Enden der ersten und zweiten Speiche jeweils mittels zwei geraden Verbindungsbalken verbunden.

Wenn ein solches Lenkrad mit einer Kraft von mindestens einer vorbestimmten Größe von einer Vorderseite davon (Fahrerseite) oder einer Unterseite davon (Seite der Fahrersitzfläche) beaufschlagt wird, deformieren sich die Verbindungsstücke, um Stöße auf einen Fahrer aufzunehmen. Je länger die Verbindungsstücke sind, je größer können die Deformationsbeträge sein.

Aus DE 40 38 116 A1 ist ein Lenkrad bekannt, welches eine Aufnahme zur Verbindung mit einer Lenkwelle, einen Lenkradkranz, eine mit der Aufnahme verbundene Nabenplatte sowie erste, zweite und dritte Speichen umfasst. Zwei Speichen sind unmittelbar mit der Nabenplatte verbunden und es ist ein Verbindungselement vorgesehen, welches die dritte Speiche und die Nabenplatte miteinander verbindet. Dabei hat das Verbindungselement einen geraden Abschnitt, welcher sich die Speiche schneidend erstreckt und mit ersten und zweiten Enden versehen ist sowie Zwischenabschnitte, die sich von den ersten und zweiten enden des geraden Abschnitts jeweils in Richtung auf die Nabenplatte erstrecken. Die Verbindung der Zwischenabschnitte und der Nabenplatte erfolgt dabei über die Endabschnitte.

Ein solcher Rahmen eines Lenkrads kann durch Verschweißen einer Vielzahl von Stahlmaterialien zusammengebaut werden. In den letzten Jahren wurde eine Technik bekannt, mit der der Rahmen im Aluminiumdruckguss hergestellt wird. Die Verwendung eines Materials, wie Aluminium oder Aluminiumlegierungen, das hin relativ geringes spezifisches Gewicht hat, ist für die Gewichtsverminderung von Lenkrädern nützlich. Kürzlich wurde, unter der Forderung nach noch leichter gemachten Lenkrädern, vorgeschlagen, ein noch leichteres Material, wie Magnesium anstelle von Aluminium zu verwenden.

In einem Fall, in welchem ein Rahmen eines Lenkrads durch Druckgießen geformt ist, werden gebogene Abschnitte zwischen den jeweiligen Speichen und Verbindungsstücken sowie zwischen einer Grundplatte und den Verbindungstücken gebildet. Magnesium ist ein Material, das ein geringes spezifisches Gewicht hat und auch eine niedrige Duktilität hat. Entsprechend ist es bei der Deformation der Verbindungstücke eines durch Magnesiumdruckguss geformten Lenkrads möglich, dass gebogene Abschnitte der Verbindungstücke brechen können und Stöße auf das Lenkrad nicht angemessen absorbieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rahmenstruktur eines Lenkrades zu schaffen, welche die Verwendung von Magnesium oder Magnesiumlegierungen mit einem geringen spezifischen Gewicht gestattet, und die leichtgewichtig und exzellent bei der Stoßabsorbierung ist.

Die Aufgabe wird mit einem Lenkrad mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Um obige Aufgabe zu lösen, ist mit der Erfindung ein Lenkrad zum Lenken eines Fahrzeugs geschaffen, das eine Rahmenstruktur hat, die leicht ist um im Aufnehmen von Stößen hervorragend ist. Das Lenkrad hat eine an einer Lenkwelle angebrachte Aufnahme, einen ringförmigen Lenkradkranz, mit dem der Lenkvorgang aufgeführt wird, und eine an der Aufnahme vorgesehene Nabenplatte. Eine Vielzahl von Speichen erstreckt sich von dem Lenkradkranz in Richtung auf die Nabenplatte. Die Vielzahl von Speichen umfasst erste, zweite und dritte Speichen. Die erste und zweite Speiche sind unmittelbar mit der Nabenplatte verbunden. Ein Verbindungselement verbindet die dritte Speiche und die Nabenplatte miteinander. Das Verbindungselement hat einen geraden Abschnitt, welcher sich die dritte Speiche schneidend erstreckt und mit ersten und zweiten Enden versehen ist. Zwischenabschnitte erstrecken sich jeweils von dem ersten und dem zweiten Ende des geraden Abschnitts in Richtung auf die Nabenplatte. Bogenstücke verbinden die entsprechenden Zwischenabschnitte mit der Nabenplatte.

Andere Aspekte von Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung zeigen.

Die Erfindung, zusammen mit Zielen und Vorteilen davon, kann unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen am besten verstanden werden.

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die eine Rahmenstruktur eines Lenkrads gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 ist eine Perspektivansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem die in Fig. 1 gezeigte Rahmenstruktur teilweise geschnitten ist; und

Fig. 5 ist eine teilweise vergrößerte Perspektivansicht, die einen Abschnitt zeigt, der sich verformt, wenn eine Kraft auf das in Fig. 4 gezeigte Lenkrad aufgebracht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, hat ein Lenkrad 1 einen ringförmigen Griffabschnitt 2, einen mittig in dem Lenkrad 1 angeordneten Polsterabschnitt 3 und drei Speichenabschnitte 4, die den Griffabschnitt 2 mit dem Polsterabschnitt 3 verbinden. Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, hat der vierte Abschnitt 2 einen Lenkradkranz 5, der im Druckguss eines leichten Metalls, wie Magnesium oder Magnesiumlegierung hergestellt ist, und eine den Lenkradkranz 5 abdeckende Abdeckung 7a. Ferner haben die drei Speichenabschnitte 4 eine erste Speiche 6A, eine zweite Speiche 6B und eine dritte Speiche 6C, die aus dem gleichen Material geformt sind, wie der Lenkradkranz 5, und haben eine Abdeckung 7b, die Verbindungen zwischen den entsprechenden Speichen und dem Lenkradkranz 5 abdeckt. Die Abdeckungen 7a, 7b und der Polsterabschnitt 3 sind aus einem weichen Kunstharzmaterial (beispielsweise Urethanschaum) geformt.

Eine Ausnehmung 9 ist zwischen einer Rückseite des Polsterabschnitts 3 und vorderen Oberflächen der ersten, zweiten und dritten Speiche 6A, 6B und 6C begrenzt. In der Ausnehmung 9 sind Ausrüstungsteile (nicht gezeigt), wie eine Schalterplatte und ein Membranschalter eines Hupenkreises und eine Airbageinrichtung angeordnet, die den Fahrer bei einer Kollision schützt. Der zwei Blätter aufweisende Membranschalter ist an der Schalterplatte befestigt, um einen Teil des Hupenkreises zu bilden. Wenn der Polsterabschnitt 3 gedrückt wird, berühren die beiden Blätter einander, was eine Hupe betätigt. Die Airbageinrichtung hat einen darin gefalteten und aufgenommenen beutelförmigen Luftsack (Airbag), einen Gaserzeuger zum Zuführen eines Gases zum Aufblasen des Airbags und einen Airbaghalter zum Halten und Festlegen dieser Elemente (all die Elemente sind nicht gezeigt).

Wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, haben die erste Speiche 6A und die zweite Speiche 6B, die sich in einer Lenkreferenzstellung im Wesentlichen horizontal erstrecken, jeweils gebogene Abschnitte, die sich geneigt von dem Griffabschnitt 2 in Richtung auf eine Rückseite des Lenkrads 1 erstrecken. Die erste Speiche 6A und die zweite Speiche 6B sind mit einer Nabenplatte 11 verbunden. Folglich sind der Griffabschnitt 2 und die Nabenplatte 11 nicht in der gleichen Ebene, sondern in zwei verschiedenen, im Wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet. Die Nabenplatte 11 erstreckt sich radial von einer Aufnahme 8, die zur Befestigung des Lenkrad 1 an einer Lenkwelle 30 dient.

Ein Zusammenbauabschnitt der Aufnahme 8 und der Lenkwelle 30 ist nachfolgend beschrieben. Ein Gewindebolzenabschnitt 31 ist an einem Spitzenende der Lenkwelle 30 vorgesehen. Eine Gleitverhinderungsfläche 32 und eine Schrägfläche 33 sind an der Lenkwelle 30 in Richtung auf ein unteres Ende davon vorgesehen. Die Gleitverhinderungsfläche 32 ist mit einer vorbestimmten Anzahl (üblicherweise etwa 30) Zähnen versehen, welche an und längs der Lenkwelle 30 ausgebildet sind. Ein äußerer Durchmesser der Gleitverhinderungsfläche 32 ist größer als der des Gewindeabschnitts 31 aber kleiner als der der Lenkwelle 30. Die Aufnahme 8 hat ein sie zentral durchdringendes Durchgangsloch 8a, welches zur festen Verbindung der Aufnahme 8 und der Lenkwelle 30 miteinander dient. Eine Gleitverhinderungsfläche 8b und eine Schrägfläche 8c sind an einer Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 8a ausgebildet, um mit der Gleitverhinderungsfläche 32 und der Schrägfläche 33 der Lenkwelle übereinzustimmen.

Bei einem Zusammenbauvorgang des Lenkrads 1 wird das Spitzenende der Lenkwelle 30 durch die Aufnahme 8 geführt. Eine Mutter 34 wird auf den Gewindebolzenabschnitt 31 der Lenkwelle 30 aufgeschraubt, der aus der Aufnahme 8 hervorsteht. Auf diese Weise wird die Aufnahme 8 an der Lenkwelle 30 befestigt. Hier sind die Ränder der Aufnahme 8 und der Speichenabschnitte 4 mit einer Rückseitenabdeckung 35 aus einem Kunstharz abgedeckt. Die Rückseitenabdeckung 35 ist an der ersten Speiche 6A und der zweiten Speiche 6B mittels Schrauben und Rastklammern (nicht gezeigt) befestigt.

Wie in Fig. 1 und 4 gezeigt ist, erstreckt sich die dritte Speiche 6C schräg von dem Griffabschnitt 2 in Richtung auf die Nabenplatte 11 zwischen der ersten Speiche 6A und der zweiten Speiche 6B. Eine Brücke 12 verbindet die dritte Speiche 6C und die Nabenplatte 11 miteinander. Die Brücke 12 hat einen geraden Abschnitt 12b, der im Wesentlichen zur dritten Speiche 6C senkrecht ist, zwei Bogenstücke 12A und einen geneigten Abschnitt 12c, der beide Enden des geraden Abschnitts 12b mit den entsprechenden Bogenstücken 12a verbindet. Die Brücke 12 ist mit der Nabenplatte 11 mittels den entsprechenden Bogenstücken 12a verbunden. Die Brücke 12 ist mit einer schmaleren Breite ausgebildet, als die der entsprechenden Speichen 6A, 6B und 6C sowie der Nabenplatte 11.

Das gemäß der zuvor beschriebenen Weise aufgebaute Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die folgenden Wirkungen.

In dem Ausführungsbeispiel hat die Brücke 12 den geraden Abschnitt 12b, der sich im Wesentlichen senkrecht zu der dritten Speiche 6C erstreckt. Wenn entsprechend eine kraft von der Vorderseite oder Unterseite (Seite der Fahrersitzfläche), die bezüglich des Lenkrads 1 mindestens eine axiale und/oder radiale Komponente hat, auf das Lenkrad 1, wie in Fig. 5 gezeigt, aufgebracht wird, verformen sich hauptsächlich die gebogenen Abschnitte oder Bogenstücke 12a der Brücke 12 und der gerade Abschnitt 12b verbiegt sich ebenfalls. Kurz gesagt, die Kraft wird durch den geraden Abschnitt 12b verteilt absorbiert. Folglich ist die Kraft nicht lediglich auf die Bogenstücke 12a konzentriert, so dass die Bogenstücke 12a schwerlich brechen und sich auf die gewünschte Weise deformieren. Im Ergebnis kann das Lenkrad 1 die Kraft effizient absorbieren.

Die Brücke 12 hat den geneigten Abschnitt 12c, der mit beiden Enden des geraden Abschnitts 12b verbunden ist. Entsprechend wird, wenn der gerade Abschnitt 12b nach hinten gekrümmt wird, die Brücke 12 am geneigten Abschnitt 12c verwunden, um sich zu deformieren.

Die Kraft wird durch die Synergie des Biegens des geraden Abschnitts 12b und der Verwindung des geneigten Abschnitts 12c weiter verteilt. Im Ergebnis kann das Lenkrad 1 die aufgebrachte Kraft zuverlässiger aufnehmen.

In dem Ausführungsbeispiel sind der Lenkradkranz 5, die erste zweite und dritte Speiche 6A, 6B und 6C ein Hauptabschnitt der Aufnahme 8, die Nabenplatte 11 und die Brücke 12 durch Druckguss eines leichten Materials, wie Magnesium oder Magnesiumlegierung hergestellt. Entsprechend ist der gesamte Rahmen des Lenkrads leichtgewichtig gemacht und folglich ist das Lenkrad 1 leichtgewichtig gemacht.

Zudem ist die vorliegende Erfindung nicht auf das obige Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern kann in einem Teil des Aufbaus passend modifiziert werden ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen, der auf die folgende Weise verwirklicht werden kann.

• 1. In dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die Erfindung in dem Lenkrad 1 mit den drei Speichenabschnitten 4 verkörpert, während sie in einem Lenkrad mit vier oder mehr Speichenabschnitten verwirklicht werden kann. Zum Beispiel erstrecken sich in einem Fall, in welchem die Erfindung in einem Lenkrad mit vier Speicherabschnitten ausgeführt ist, erste und zweite Speichen im Wesentlichen horizontal von einer Mitte des Lenkrades in einer Referenzlenkstellung und eine dritte und eine vierte Speiche erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht zur ersten und zweiten Speiche. Die Erfindung ist auch in einem solchen Fall anwendbar.
• 2. Der geneigte Abschnitt 12c in dem obigen Ausführungsbeispiel wird weggelassen und statt dessen können die Bögenstücke 12a unmittelbar mit dem geraden Abschnitt 12b verbunden sein.
• 3. Anstelle des Membranschalters in dem obigen Ausführungsbeispiel können Schalter mit anderer Form, beispielsweise ein Blattfederhupenschaltmechanismus vorgesehen sein. Die Erfindung kann auch in einem Lenkrad verkörpert werden, das keine Airbageinrichtung hat.
• 4. Ein Material wie Stahl oder anderes als Magnesium oder Magnesiumlegierungen können für den Rahmen des Lenkrades verwendet werden.
• 5. Die Abdeckungen 7a, 7b und der Polsterabschnitt 3 in dem Ausführungsbeispiel können einstückig ausgebildet sein.

Folglich sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als erläuternd und nicht als begrenzend zu verstehen, und die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern kann im Bereich und der Äquivalenz der nachfolgenden Ansprüche modifiziert werden.

Die Erfindung schafft ein Lenkrad zum Lenken eines Fahrzeugs, das eine Rahmenstruktur hat, die leichtgewichtig ist und Stöße hervorragend absorbiert. Das erfindungsgemäße Lenkrad hat eine an der Lenkwelle angebrachte Aufnahme, einen ringförmigen Lenkradkranz, mit welchem der Lenkvorgang ausgeführt wird, und eine an der Aufnahme vorgesehene Nabenplatte. Eine Vielzahl von Speichen erstreckt sich von dem Lenkradkranz in Richtung auf die Nabenplatte. Die Vielzahl von Speichen umfasst erste, zweite und dritte Speichen. Die erste und zweite Speiche sind unmittelbar mit der Nabenplatte verbunden. Ein Verbindungselement verbindet die dritte Speiche und die Nabenplatte miteinander. Das Verbindungselement hat einen geraden Abschnitt, der sich die dritte Speiche schneidend erstreckt und mit ersten und zweiten Ende versehen ist. Zwischenabschnitte erstrecken sich von den ersten und zweiten Enden des geraden Abschnitts jeweils in Richtung auf die Nabenplatte. Bogenstücke verbinden die entsprechenden Zwischenabschnitte mit der Nabenplatte.

Claims (8)

1. Ein an einer Lenkwelle (30) angebrachtes Lenkrad, das zum Lenken eines Fahrzeug betätigbar ist, wobei das Lenkrad (1) eine an der Lenkwelle (30) angebrachte Aufnahme (8), einen Lenkradkranz (5), mit dem der Lenkvorgang ausgeführt wird, eine mit der Aufnahme (8) versehene Nabenplatte (11) und eine Vielzahl sich von dem Lenkradkranz (5) in Richtung auf die Nabenplatte (11) erstreckende Speichen hat, wobei die Speichen erste, zweite und dritte Speichen (6A, 6B, 6C) umfassen, und wobei
die erste und zweite Speiche (6A, 6B) unmittelbar mit der Nabenplatte (11) verbunden sind,
ein Verbindungselement (12) die dritte Speiche (6C) und die Nabenplatte (11) miteinander verbindet, wobei das Verbindungselement (12) einen geraden Abschnitt (12b) hat, welcher sich die Speiche (6C) schneidend erstreckt und mit ersten und zweiten Enden versehen ist,
sich Zwischenabschnitte (12c) von den ersten und zweiten Enden des geraden Abschnitts (12b) jeweils in Richtung auf die Nabenplatte (11) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass
Bogenstücke (12a) die entsprechenden Zwischenabschnitte (12c) mit der Nabenplatte (11) verbinden.

2. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (12) eine Dicke hat, die kleiner oder gleich der der Speichen (6A, 6B, 6C) ist.

3. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der gerade Abschnitt (12b) im wesentlichen senkrecht zu der dritten Speiche (6c) erstreckt.

4. Lenkrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der gerade Abschnitt (12b) verbiegt, wenn er einer Kraft unterworfen wird, die bezüglich des Lenkrads (1) mindestens eine axiale und/oder radiale Komponente hat.

5. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenabschnitte (12c) verwunden werden, wenn sie einer Kraft unterworfen werden, die bezüglich des Lenkrads (1) mindestens eine axiale und/oder radiale Komponente hat.

6. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bogenstücke (12a) in Richtung auf die Nabenplatte (11) gebogen werden, wenn sie einer Kraft unterworfen werden, die bezüglich des Lenkrads (1) mindestens eine axiale und/oder radiale Komponente hat.

7. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkradkranz (5), die Nabenplatte (11), die Speichen (6A, 6B, 6C) und die Verbindungselemente (12) einstückig ausgebildet sind.

8. Lenkrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkradkranz (5), die Nabenplatte (11), die Speichen (6A, 6B, 6C) und das Verbindungselement (12) aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen gemacht sind.