DE19838438C2 - Lenkrad - Google Patents
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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.
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.
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D2 | Grant after examination | ||
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