DE3038820A1 - Lenkrad fuer ein kraftfahrzeug sowie verfahren zu seiner fertigung - Google Patents

Lenkrad fuer ein kraftfahrzeug sowie verfahren zu seiner fertigung

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DE3038820A1
DE3038820A1 DE19803038820 DE3038820A DE3038820A1 DE 3038820 A1 DE3038820 A1 DE 3038820A1 DE 19803038820 DE19803038820 DE 19803038820 DE 3038820 A DE3038820 A DE 3038820A DE 3038820 A1 DE3038820 A1 DE 3038820A1
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Description

B_e_s_c_h_r_e_i_b_u_n. g
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug sowie auf ein Verfahren für seine Fertigung.
Ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug soll im allgemeinen so ausgebildet sein, daß es während der Fahrt von der Fahrbahnoberfläche ausgehende Keaktionskräfte aufnehmen kann, um damit ein bequemes Fahren zu ermöglichen, und bei einer Kollision des Fahrzeugs eine ausreichende Festigkeit aufweist. Um diesen Forderungen zu genügen, weisen bekannte Lenkräder in ihrem Lenkradkranz eine aus einem Stahlstab geformte Verstärkung auf, welche diesem ein erhöhtes Trägheitsmoment verleiht und es widerstandsfähig gegen'Stoßbelastung macht, so daß das Lenkrad die von der Fahrbahnoberfläche ausgehenden Reaktionskräfte aufzunehmen vermag und das Fahrzeug bequem lenkbar ist. Lenkräder der genannten Art sind jedoch aufwendig in der Herstellung und haben ein relativ hohes Gewicht, was sich nachteilig auf den Brennstoffverbrauch auswirkt.
In einer Ausführungsform schafft die Erfindung ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, mit einem leichtgeichtigen, zur Einhaltung einer vorbestimmten Form geeigneten und einen gasdicht abgedichteten Hohlraum enthaltenden, expandier bar en Hohlkörper und einem in Anlage an diesem befindlichen Überzug aus verstärktem Kunststoff.
In einer anderen Ausführungsform schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Lenkrads der vorstehend genannten Art, bei welchem zunächst die Außenfläche des expandierbaren Hohlkörpers mit einem Überzug aus verstärktem Kunststoff, insbesondere einem duroplastischen Harz versehen, der Hohlraum des Hohlkörpers
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mit einem Hochdruckgas gefüllt und abschließend der verstärkte Kunststoff durch Erhitzen zum Erstarren gebracht wird.
Das auf die vorstehend beschriebene Weise gefertigte Lenkrad enthält einen sich wenigstens entlang dem gesamten Lenkradkranz erstreckenden Hohlraum, so daß es bei sehr geringem Gewicht einen genügend großen Querschnitt aufweist, um den Händen sicheren Halt zu gewähren. Das Lenkrad ist bei hoher Produktivität zu relativ niedrigen Kosten herstellbar und ist frei von den bekannten Lenkrädern anhaftenden Mangeln.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht eines bekannten Lenkrads für Kraftfahrzeuge,
Pig. 2 eine Vorderansicht eines Lenkrads in einer Ausführungsform der Erfindung,
Pig. 3 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie HI-III in Pig. 2,
Pig. 4-A eine Teil-Schrägansicht eines für die Pertigung des Lenkrads nach Pig. 2 verwendeten, rohrförmigen Bauteils,
Pig. 4-B eine Teil-Schrägansicht einerfür die Pertigung des Lenkrads nach Pig. 2 verwendbaren Gewebegutbahn,
Pig. 4-C eine Schrägansicht eines für die Pertigung des Lenkrads nach Pig. 2 verwendbaren Plächengebildes aus verstärktem Kunststoff,
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Jig. 5A eine Schrägansicht eines für die !fertigung des Lenkrads nach Pig. 2 verwendbaren, ein Verbindung s-T-Stück aufweisenden Hohlkörpers,
5B eine I1Xg. 5^ entsprechende Schrägansicht eines Hohlkörpers mit zwei Verbindungs-T-Stücken,
6 eine Schrägansicht eines -für die Fertigung des Lenkrads nach Pig. 2 verwendbaren, ringförmigen Normteils,
Pig. 7 eine Schnittansicht zur Darstellung eines Verfahrensschrittes bei der Fertigung des Lenkrads nach Fig. 2,
8A eine Schnittansicht der Verbindung eines Lenkradkranzes mit einem Habenteil in einer Ausführungsform und
Pig. 8B eine Pig. 8A entsprechende Schnittansicht einer anderen Ausführungsform.
Ein in Pig. 1 dargestelltes bekanntes Lenkrad hat ein aus einem verstärkten Kunststoff geformtes Skelett mit Speichenteilen 3 und damit einstückigen Lenkradkranzteilen 2, welche mit einem Überzug 1 aus Polyurethanschaum versehen sind, um ein geringes Gewicht zu erhalten.
Damit der Lenkradkranz jedoch einen genügend großen Querschnitt erhält, um der Hand einen sicheren Halt zu gewähren, müssen die Teile des Skeletts einen relativ großen, vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt aufxireisen und/oder mit einem relativ dicken Überzug aus Polyurethanschaum versehen sein. Dadurch erhöhen sich sowohl das Gewicht als auch die Fertigungskosten des
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Lenkrads. Dies macht sich besonders bei einem Lenkrad für einen Sportv/agen bemerkbar·, da der Eadkranz hier einen besonders großen Querschnitt haben muß. Sxir die stoffschlüssige Verbindung des Polyurethanschaums mit dem Material des Skeletts muß dieses vollständig in den Schaumstoff eingebettet werden, was nur in einem sehr umständlichen und zeitraubenden Verfahren möglich igt. Angesichts dieser Mangel besteht ein Bedarf an einem leichtgexirichtigen und mit verringertem Aufwand herstellbaren Lenkrad.
Ein in einer Ausführungsform der Erfindung in S1Ig. 2 und 3 dargestelltes Lenkrad 10 hat einen Eadkranz 1Oa* ein Speichenpaar 10b und ein Nabenteil 10c. Der Eadkranz 10a enthält einen leichtgewichtigen, zur Einhaltung einer vorbestimmten Form geeigneten, elastischen Hohlkörper 13· Dieser ist aus einem elastischen Schlauch geformt und enthält einen gasdicht abgeschlossenen Hohlraum 12. Der beispielsxtfeise aus Gummi geformte Schlauch oder Hohlkörper 13 wird mit einem Hochdruckgas gefüllt und ist an der Außenseite mit einem geschlossenen Überzug 14 aus einem verstärkten Kunststoff versehen. Dieser besteht wenigstens teilweise aus einem duroplastischen Harz, welches sich durch Erhitzen zum Erstarren bringen läßt.
Der Hohlkörper 13 kann auch aus einem großmaschigen, elastischen Gewirk oder Gewebe geformt sein, welches mit einem Kunststoff beschichtet und dadurch gasdicht ist. Ein solches, mit Kunststoff beschichtetes Gewirk oder Gewebe wird zu einem schlauchartigen Gebilde geformt, mit einer Umhüllung aus verstärktem Kunststoff umgeben und mit einem Hochdruckgas gefüllt. Der Hohlkörper 13 kann auch aus anderen als den vorstehend genannten Werkstoffen geformt sein, solange diese ein
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niedriges Gewicht aufweisen und bei Füllung des Hohlkörpers mit einem Druckgas zur Einhaltung einer vorbestimmten Form befähigt sind.
Die äußere Oberfläche des erstarrten verstärkten Kunststoffs 14- ist mit einem äußeren Überzug 37 etwa aus Leder, Kunststoff oder Holz versehen (Fig. 3)· Die Speichen 10b des Lenkrads 10 können den gleichen Aufbau haben wie vorstehend anhand des Radkranzes 10a erläutert.
Die Fertigung des vorstehend beschriebenen Lenkrads 10 geht aus Fig. 4- bis 8 hervor.
In Fig. 4A erkennt man ein. aus einem Fas er material, z.B. aus Kohlenstoff- oder Glasfaser geformtes, rohrförmiges Teil 16, in welches der elastische Hohlkörper 13 einführbar ist, worauf das rohrförmige Teil 16 mit einer Lösung eines duroplastischen Harzes, z.B. eines Epoxidharzes oder eines ungesättigten Polyesterharzes, getränkt oder beschichtet wird.
Xn Fig. 4B erkennt man ein Stück einer aus einem Fasermaterial der vorstehend genannten Art geformten Gutbahn 17, Vielehe um den elastischen Hohlkörper 13 gewickelt und anschließend mit einer Lösung eines duroplastischea Harzes getränkt oder beschichtet werden kann.
In Fig. 5 hat der elastische Hohlkörper 13 zwei offene Enden 15a, 15b> welche mittels eines Verbindungs-T-Stücks* 19 miteinander verbindbar sind. Dazu sind die Enden des Hohlkörpers 13 in Öffnungen 21a, 21b an den Enden des bogenförmigen Querstücks 22 des Verbindungsstücks 19 einsteckbar, so daß ein gasdichter Anschluß entsteht. Am Ende des mittleren Schenkels 23 hat das T-Stück 19 eine weitere Öffnung 21c.
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In der Ausführungsform nach Pig. 5B ist der Hohlkörper in zxirei Teile 13a, 13b unterteilt, deren Enden 15a-15a bzw. 15b-15b über jeweils ein T-Stück 19 bzw. 19' miteinander verbunden sind.
Bei der Fertigung des Lenkrads wird der aus dem rohrförmigen Teil 16, der Gutbahn 17 oder dem verstärkten Kunststoff 14' gebildete Überzug auch auf das Querstück 22 jedes Yerbindungs-T-Stücks 19 aufgebracht, während der mittlere Schenkel 23 jedoch freibleibt. Zu diesem Zweck weisen das rohrförmige Teil 16 bzw. die Gutbahn 17 vorgeformte Löcher24- auf. Aus^dem jeweiligen Loch 24- steht dann der mittlere Schenkel 23 des T-Stücks hervor, während das gekrümmte Querstück 22 vollständig von dem jeweiligen Material umhüllt ist. Auf diese Weise entsteht das in Fig. 6 dargestellte ringförmige Formteil 20
Bei Verxfendung des in Fig. 4-A dargestellten rohrförmigen Teils 16 ist das darin geformte Loch 24- über einen Schlitz 25 mit einem freien Ende des Teils verbunden.
Zum Tränken oder Beschichten des rohrförmigen Teils 16 oder des Gewebes 17 mit einer Lösung eines duroplastischen Harzes wird die Öffnung 21c des Verbindungs-T-Stücks 19 mit einem Pfropfen od. dergl. verschlossen, so daß die Lösung nicht in den elastischen Hohlkörper 13 eindringen kann. Außerdem befindet sich der Hohlkörper 13 mit seiner Außenfläche in satter Anlage an der Innenfläche des rohrförmigen Teils 16 bzw. des Gewebes 17ί so daß keinerlei Zwischenraum vorhanden ist.
Die verstärkte Kunst st off umhüllung 14- kann auch in der in Fig. 4-C gezeigten Weise hergestellt werden, indem zunächst eine flachliegende Fasergutbahn mit einer Lösung
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eines duroplastisclien Harzes getränkt oder beschichtet wird. Anderenfalls kann auch ein Kurzfasermaterial mit einer Lösung eines duroplastischen Harzes gemischt und damit zu einem flächigen Gebilde 14-' geformt werden. Das auf diese Weise-erhaltene flächige Gebilde 14·' kann dann auf die Oberfläche des Hohlkörpers 13 gewickelt werden.
Bei Verwendung des vorstehend beschriebenen rohrförmigen Teils 16 bzw. der Gutbahn 17 können diese jeweils so ausgebildet sein, daß das Gewirk oder Gewebe wahlweise eine Radial- oder GürtelverStärkung bildet.
Das ringförmige Formteil 20 wird in eine metallene Form 26 eingelegt, und die Öffnung 21c des mittleren Schenkels 23 des Verbindungs-T-Stücks 19 wird an einer (nicht gezeigten) Druckgasquelle angeschlossen. Darauf wird die Form 26 bis zur Erweichung der verstärkten Kunststoffumhüllung 14, 14' erwärmt. Durch Zufuhr eines Hochdruckgases zum Hohlkörper 13 wird dieser dann expandiert, so daß die Kunststoffumhüllung 14- an die Innenwand der Form 26 gepreßt wird. In diesem Zustand wird die Form dann weiter erhitzt, um das duroplastische Harz zum Erstarren zu bringen, womit dann der Sadkranz 10a fertiggestellt ist. ·
Bei der in Fig. 5B dargestellten Verwendung von mehreren Verbindungs-T-Stücken 19 kann die Öffnung 21c des mittleren Schenkels 23 des einen als Einlaß und die Öffnung 21c am mittleren Schenkel 23 des anderen T-Stücks als Auslaß für ein Druckgas dienen. In diesem Falle kann als Druckgas heißer oder überhitzter Dampf, vorzugsweise überhitzter Wasserdampf, verwendet werden, welcher dann gleichzeitig dazu dient·, die Kunststoff-Umhüllung 14 von innen her zu erhitzen. Dadurch wird die zum Erstarren des duroplastischen Harzes benötigte Zeit
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in vorteilhafter Weise verkürzt. Bei der in Fig. 5B gezeigten Anordnung ist es jedoch auch, möglich, die Öffnung 21c des einen T-Stücks 19 zu verschließen und über die Öffnung 21c des anderen T-Stücks ein Druckgas zuzuführen.
Die Verbindung des Radkranzes 20 mit einer Speiche 29 und über diese mit einem labenteil 27 ist in 3?ig. 8A dargestellt. Die mit einer Umhüllung aus Kunststoff versehene Speiche 29 ist mit einem an ihrem äußeren Ende geformten Gewinde 30 in einen in der Öffnung 21c des T-Stücks 19 eingesetzten Gewindeeinsatz geschraubt. ItLt einem am anderen Ende geformten Gewinde 31 ist die Speiche in das Habenteil 27 geschraubt und durch eine Kontermutter 32 gesichert.
Pig. 8B zeigt eine andere Ausführungsform, in welcher der Radkranz 20 und eine Speiche 29 einstückig mit dem Nabenteil 27 verbunden sind. Das Habenteil 27' hat hier einen Druckgaseinlaß 33 und einen Druckgasauslaß 3^· Der Einlaß 33 ist über einen mit einem Überzug 35 aus Kunststoff versehenen, elastischen Schlauch 36 mit der Öffnung 21c des T-Stücks 19 und über dieses mit dem Innenraura des Hohlkörpers 13 strömungsverbunden. Der Auslaß 3^ ist in entsprechender Weise über ein anderes T-Stück mit dem Innenraum des Hohlkörpers verbunden. Somit kann der Hohlkörper 13 über den Einlaß mit einem Hochdruckgas gefüllt werden, worauf die in vorstehend beschriebener Weise angeordneten Teile insgesamt erhitzt werden können, um den Radkranz 20 einstückig mit der Speiche 29 und dem -^abenteil 27 zu verbinden. Abschließend können der Radgranz 20 und/oder die Speiche 29 mit einer äußeren Umhüllung 37 aus Leder, Kunststoff oder Holz versehen werden.
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Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, weist das erfindungsgemäße Lenkrad einen leichtgewichtigen, zur Einhaltung einer vorbestimmten Form geeigneten, elastischen Hohlkörper, z.B. einen elastischen Schlauch auf, welcher an seiner gesamten Oberfläche einen Überzug aus einem verstärkten Kunststoff aufweist. Der Hohlkörper wird mit einem Hochdruckgas gefüllt, und anschließend wird das damit entstandene Gebilde insgesamt erhitzt, um den Kunststoff zum Erstarren zu bringen. Damit erhält man ein Lenkrad, welches über den gesamten Bereich des Radkranzes ein Hohlprofil aufx^eist. Der Radkranz, hat dadurch bei verringertem Gewicht einen genügend großen Querschnitt, so daß er der Hand sicheren Halt bietet. Auf diese Weise ist ein leichtgewichtiges und einen genügend großen Querschnitt aufweisendes Lenkrad mit relativ niedrigem Kosten- und Zeitaufwand herstellbar.
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Leersei te

Claims (1)

  1. PATENTANWÄLTE
    A. GRÜNECKER
    CHPL-INa
    H. KINKELDEY
    DR-ING.
    W. STOCKMAIR
    DR-ING · AeE(CALTEO?
    K. SCHUMANN
    DR RER NAT. - DPL-PHYS
    P. H. JAKOB
    DtPL-ING.
    G. BEZOLD
    DRRERNKr-O(PL-CHeM.
    8 MÜNCHEN
    MAXIMILIANSTRASSE
    P 15
    15. Oktober 1980
    Uissan Motor Co., Ltd.
    2, !Takara-cho
    Kanagawa-ku, Yokohama City
    Japan
    Lenkrad für ein Kraftfahrzeug sowie
    Verfahren zu seiner Fertigung
    P_a_t_e_n_t_a_n_s_g_r_ü_c_Ji_e
    Lenkrad für ein Kraftfahrzeug gekennzeichnet durch einen leichtgewichtigen, und zur Einhaltung einer vorbestimmten 3?orm geeigneten., expandierbaren Hohlkörper (13)? welcher einen gasdicht abgedichteten Hohlraum (12) enthält, und durch einen in Anlage am Hohlkörper befindlichen Überzug aus einem verstärkten Kunststoff (14-).
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    TELEFON (O89) 2228
    TELEX OS-29 38O
    TELEKOPIERER
    2. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (12) des Hohlkörpers (13) mit einem Hochdruckgas gefüllt ist.
    3- Lenkrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (13) ein elastischer Schlauch ist.
    4. Lenkrad nach Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Schlauch (13) aus Gummi ist.
    5- Lenkrad nach Anspruch .3 5 dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Schlauch (13) aus einem im wesentlichen zylindrisch geformten und mit einer Kunststoffschicht überzogenen, elastischen Gewirk oder Gewebe ist.
    6. Lenkrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff-Überzug aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil (16) geformt ist.
    7. Lenkrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Teil (16) aus einem mit einem Kunststoff getränkten IPasermaterial geformt ist.
    8. Lenkrad nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial Kohle- und/oder Glasfaser enthält.
    9. Lenkrad nach Anspruch 75 dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein duroplastisches Harz ist.
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    10. Lenkrad nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, daß das duroplastische Harz ein Epoxidharz oder ein ungesättigtes Polyesterharz ist.
    11. Lenkrad nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkte Kunststoff (14) mit einem äußeren Überzug (37) überdeckt ist.
    12. Lenkrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Überzug (37) aus Leder, Kunststoff und/oder Holz ist.
    13· Verfahren zum Herstellen eines Lenkrads nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Außenfläche eines leichtgewichtigen, zur Einhaltung einer vorbestimmten !Form geeigneten und einen gasdicht abgedichteten Hohlraum enthaltenden, expandierbaren Hohlkörpers mit einem Überzug aus einem verstärkten Kunststoff aus einem duroplastisehen Harz versieht, daß man den Hohlraum des Hohlkörpers mit einem Hochdruckgas füllt und daß man den verstärkten Kunststoff durch Erhitzen zum Erstarren bringt.
    14-. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η zeichnet, daß man den Hohlkörper in ein aus ]?asermaterial geformtes. rohrfÖrmiges Teil einbringt und das rohrförmige Teil mit einer Lösung des duroplastischen Harzes behandelt.
    15· Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k°e η η zeichnet, daß das Fasermaterial zu dem rohrförmigen Teil geformt und der Hohlkörper in dieses eingebracht wird.
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    16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial zu einer Gutbahn geformt und diese um den Hohlkörper gewickelt wird.
    17· Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das lasermaterial zu einer Gutbahn geformt, die Gutbahn mit einer Lösung des duroplastischen Harzes behandelt und die so behandelte Gutbahn um den Hohlkörper gewickelt wird.
    18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Easermaterial mit einer Lösung eines duroplastischen Harzes gemischt wird, daß das Gemisch aus Fasermaterial und duroplastischem Harz zu einem flächigen Gebilde geformt wird und daß das flächige Gebilde um den Hohlkörper gewickelt wird.
    19· Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennz eichnet, daß man den mit dem Überzug aus verstärktem Kunststoff "versehenen Hohlkörper vor dem Pullen des Hohlraums mit dem Hochdruckgas in eine Form einsetzt.
    20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkte Kunststoffüberzug durch das in den Hohlraum des Hohlkörpers, gefüllte Hoch— druckgas gegen die Innenwandung der Έοτχα gepreßt wird.
    21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen durch das Einführen von Heißdampf in den Hohlkörper geschieht.
    22. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fasermaterial Kohlenstoff- und/oder Glasfaser verwendet.
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    23- Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man als duroplastisches Harz ein
    Epoxidharz oder ein ungesättigtes Polyesterharz verwendet.
    24. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper ein elastischer
    Schlauch ist.
    25- Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Schlauch aus Gummi
    ist.
    26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Schlauch geformt
    wird, indem man ein elastisches Gewirk oder Gewebe mit
    einer Kunststoffschicht versieht und das so beschichtete Gewebe oder Gewirk zu einem schlauchartigen Gebilde formt.
    27- Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13
    bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der
    verstärkte Kunststoff mit einem äußeren Überzug versehen wird.
    28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß der äußere Überzug aus Leder,
    Kunststoff und/oder Holz gefertigt wird.
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DE19803038820 1979-10-17 1980-10-14 Lenkrad fuer ein kraftfahrzeug sowie verfahren zu seiner fertigung Withdrawn DE3038820A1 (de)

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GB (1) GB2063145B (de)

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