DE3621226C1 - Lenkradanordnung fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkradanordnung für Fahrzeuge mit einem schlüsselförmigen, mit einer Lenkradnabe ver­ sehenen Lenkrad der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige Lenkradanordnung ist der DE-PS 26 25 184 bereits als bekannt zu entnehmen, wobei als Aufprallein­ richtung ein Prallkissen oder ein Airbag vorgesehen sind. Diese Lenkradanordnung ermöglicht es bereits, ohne daß aufwendige Umkonstruktionen erforderlich sind, das Lenk­ rad auf eine übliche, zentrale Lenkspindel aufzuflanschen. Andererseits wird die Aufpralleinrichtung beim Drehen des Lenkrades gegen dessen Drehsinn mitgedreht, da die Ritzelwelle nach Art eines Planetengetriebes als Planeten­ rad in der Lenkradnabe gelagert ist, so daß die Aufprall­ einrichtung nur quasistationär gehalten ist.

Aus diesem System ergeben sich jedoch schwingungstechnische Unzulänglichkeiten, die in Abhängigkeit des Gewichtes der in die Lenkradschüssel integrierten Anbauteile zunehmen, und die im Fahrbetrieb zu störenden Klappergeräuschen führen können. So wiegt z. B. ein Airbag etwa zwei Kilo­ gramm. Dazu addiert sich noch das Gewicht eines üblicher­ weise mit dem Airbag kombinierten Pralltopfes und das der erforderlichen Verkleidungsteile. Weitere Probleme ergeben sich auch daraus, daß der pyrotechnische Treibsatz des Airbags einer elektrischen Initialzündung bedarf, so daß ein elektrischer Anschluß an das Bordnetz des Kraftwagens vorgesehen sein muß.

Eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Bordnetz und dem Gasgenerator ist hierbei nur mittels aufwendiger, technischer Lösungen, wie z. B. mit Schleifringkontakten oder dgl., möglich.

Dies Kontaktierungsproblem besteht bei einem Lenkrad ohne integrierten Airbag auch dann, wenn auf einem Pralltopf eine Kontaktplatte für ein Signalhorn oder vergleichbare Funktionselemente angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße Lenkradanordnung dahingehend weiterzuentwickeln, daß weitgehend unabhängig vom Gewicht der Aufpralleinrichtung eine für Störgeräusche unanfällige Lagerung des Lenkrades gewährleistet werden kann.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mittels der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1, wobei nunmehr kein Planetengetriebe sondern eine einfache Um­ lenkverzahnung vorliegt. Da die Aufpralleinrichtung orts­ fest auf dem Mantelrohr befestigt ist, wirkt sich ihr Ge­ wicht kaum noch auf das Schwingungsverhalten der Lenk­ radanordnung aus.

Darüber hinaus ist auch eine stationäre Kabeldurchführung vom Mantelrohr zur Aufprallvorrichtung völlig unproble­ matisch.

Aus den Ansprüchen 2 bis 6 gehen vorteilhafte Ausgestal­ tungen des Erfindungsgegenstandes hervor, die auf eine besonders kompakte Bauweise der Lenkradanordnung abzielen. Die wirksame Bauhöhe des Lenkrades kann hierbei auf das Maß eines üblichen Sicherheitslenkrades beschränkt bleiben, so daß alternativ ein normales Sicherheitslenk­ rad mit einer Speichennabe oder ein um einen Airbag er­ weitertes Sicherheitslenkrad mit der Zahnradnabe des Umlenkgetriebes auf die gleiche endseitige Keilwellen­ verzahnung der Lenkspindel aufgeschraubt werden kann.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand einer zeichnerischen Darstellung, die einen Längs­ schnitt durch eine Lenkradanordnung zeigt, näher er­ läutert.

Die Lenkradanordnung 1 umfaßt als Hauptteil eine Lenk­ spindel 2, ein Mantelrohr 3 sowie ein schüsselförmiges Lenkrad 4 mit einem Umlenkgetriebe 5 und mit einer in der Lenkradschüssel angeordneten, von einem Pralltopf 6 und einer Airbag-Einheit 7 gebildeten Aufpralleinrich­ tung.

Die Lenkspindel 2 ist in üblicher Weise im karosserieseitig befestigten Mantelrohr 3 gelagert und stellt die Drehver­ bindung zwischen einem Lenkgetriebe und dem Lenkrad 4 her. Oberhalb einer oberen Wälzlagerung 8 verjüngt sich das Mantelrohr 3 zu einem Mantelrohrhals 9 zylindrischer Form, dessen lichter Innendurchmesser nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser der Lenkspindel 2. Unter­ halb der Wälzlagerung 8 ist auf dem Umfang des Mantel­ rohrs 3 eine Mantelrohrverkleidung 10 gehaltert, in der Bedienelemente wie ein Blinkerschalter 11 mit Betäti­ gungshebel 12 oder ähnliches ortsfest angeordnet sind.

Ein oberer Endabschnitt der Lenkspindel 2 ist ebenfalls verjüngt und umfangsseitig mit einer axialen Verzahnung versehen, so daß der Endabschnitt eine Keilwelle 13 bildet. Die Keilwelle 13 ragt mit einem wesentlichen Teil ihrer Länge aus dem Mantelrohrhals 9 heraus. Auf die Verzahnung der Keilwelle 13 ist eine gegenstückig verzahnte Keilnabe 14 aufgeschoben, wodurch sich eine Mitnehmerverbindung ergibt. Der axiale Sitz der Keil­ nabe 14 auf der Keilwelle 13 ist durch stirnseitiges Eindrehen einer Senkkopfschraube 15 in ein Innenge­ winde 16 der hohlen Keilwelle 13 gesichert. Der Durch­ messer der Keilnabe 14 erweitert sich von einer Hülsen­ form ausgehend oberhalb der Stirnseite des Mantelrohr­ halses 9 derart, daß in ihrem oberen Endbereich eine rotationssymmetrische Scheibe vorliegt. Umfangsseitig ist diese Scheibe mit einer Außenverzahnung 17 versehen. Aufgrund dieser besonderen Ausgestaltung wird diese Baueinheit im folgenden als Zahnradnabe 18 bezeichnet.

Unterhalb der Zahnradnabe 18 ist auf den Mantelrohrhals 9 ein paßgenauer Rohrstutzen 19 aufgeschoben, der dreh- und verschiebegesichert auf dem Mantelrohrhals 9 be­ festigt ist. Die Befestigung erfolgt hier mittels mehrerer kleiner Senkkopfschrauben 20, deren Schaft end­ seitig zu einem Sperrzapfen 21 abgedreht ist. Diese Senkkopfschrauben 20, deren Schaftlänge mit ursprüng­ lichem Durchmesser auf die Wanddicke des Rohrstutzens 19 abgestimmt ist, sind in passende Gewindebohrungen im Rohrstutzen 19 eingeschraubt und greifen mit den Sperrzapfen 21 in zugeordnete Bohrungen im Mantelrohr­ hals 9 formschlüssig ein. Der Rohrstutzen 19 erstreckt sich über die gesamte Länge des Mantelrohrhalses 9 und geht oberhalb des Mantelrohrhalses 9 in einen radial auskragenden Stützflansch 22 über, der hier unmittel­ bar an den Rohrstutzen 19 angeformt ist, und der die Form eines umlaufenden Kragens hat. Der Stützflansch 22 ist dabei hinsichtlich des Verlaufs seiner radialen Erstreckung an die zugewandte Kontur der Zahnradnabe 18 angepaßt und weist einen größeren Durchmesser auf als die Zahnradnabe 18 selbst, wobei der Durchmesser des Stützflansches 22 etwa dem Bodendurchmesser des Pralltopfes 6 entspricht. Aus dem Boden des Prall­ topfes 6 ist eine kreisförmige Öffnung ausgespart, so daß dieser im Bodenbereich nur noch einen kreis­ ringförmigen Rand 23 aufweist. Dieser Rand 23 ist auf der der Zahnradnabe 18 zugewandten Seite des Stütz­ flansches 22 anliegend lösbar oder unlösbar befestigt. Zur Erzielung einer noch kompakteren Bauweise kann der Rand 23 hierbei in einer ringförmigen Ausnehmung 24 versenkt angeordnet sein.

Außerhalb der radialen Erstreckung der Zahnradnabe 18 sind im Stützflansch 22 eine oder ggf. auch mehrere Ritzelwellen 25 drehbar ge­ lagert, deren Achsrichtung parallel zur Mittellängs­ achse der Lenkspindel 2 verläuft, und die den Stütz­ flansch 22 und den Rand 23 des Pralltopfes 6 durchsetzen. Die Ritzelwelle 25 ist endseitig mit zwei gleichen Ritzeln 26 versehen, von denen eines in der Außenverzahnung 17 der Zahnradnabe 18 kämmt. Das zweite Ritzel 26 kämmt in einer gleichartigen Außenverzahnung 17 eines Zahnrades 27, das mittels einer Wälzlagerung 28 auf dem Umfang des Rohrstutzens 19 drehbar gelagert und axial verschiebe­ gesichert ist. An das Zahnrad 27 ist eine Speichennabe 29 angeformt, die über Lenkradspeichen 30 mit einem Lenkradkranz 31 des Lenkrades 4 verbunden ist.

Beim Drehen des Lenkradkranzes 31 wird die Drehbewegung demnach über die Lenkradspeichen 30, die Speichennabe 29 und das erläuterte Umlenkgetriebe 5, drehsinngleich und mit konstanter Winkelgeschwindigkeit auf die Lenk­ spindel 2 übertragen, wobei der Pralltopf 6 in seiner Ruhestellung verbleibt.

Da hierbei eine Relativdrehung zwischen dem Pralltopf 6 und den Lenkradspeichen 30 stattfinden muß, ist es zweck­ mäßig, den Pralltopf 6 zusätzlich radial zwischen den Lenkradspeichen 30 abzustützen. Hierzu ist auf dem Um­ fang des Pralltopfes 6 im Bereich seines größten Durch­ messers ein Stützlager 32 angeordnet, das den Faltvor­ gang des Pralltopfes 6 bei Deformation nicht behindert. Um dies zu ermöglichen, ist das Stützlager 32, das mit seinem Innenring auf den Umfang des Pralltopfes 6 an­ liegt, mittels eines Ringwulstes 33 nach unten abge­ stützt, der erhaben auf der Pralltopfwand aufliegt.

Zusätzlich kragen von den Lenkradspeichen 30 auf den Prall­ topf 6 gerichtete Konsolen 34 aus, auf die Stützwinkel­ elemente 35 aufgeschraubt sind. Die Stützwinkelelemente 35 liegen flächig am Außenring des Stützlagers 32 an und bewirken somit eine radiale Abstützung des Pralltopfes 6 gegenüber den Lenk­ radspeichen 30. Zur weiteren axialen Halterung ist die obere Stirnseite des Außenringes von rechtwinklig ab­ ragenden Stegen 36 der Stützwinkelelemente 35 über­ griffen, so daß somit ein wünschenswerter Sitz des Stützlagers 32 gewährleistet ist.

Da der Pralltopf 6 starr mit dem Mantelrohr 3 verbunden ist, bereitet es keine Probleme mehr, einen in üblicher Weise in den Pralltopf 6 integrierten Gasgenerator 37 an das elektrische Bordnetz anzuschließen. Hierzu ist ein orts­ fester Kabelschacht 38 vorgesehen, der den Raum innerhalb der Mantelrohrverkleidung 10 mit dem Innenraum des Prall­ topfes 6 verbindet. Der Kabelschacht 38 geht von einer Einführöffnung in der unteren Stirnseite des Rohrstutzens 19 aus, durchsetzt den Rohrstutzen 19 der Länge nach und geht in einen radialen Schachtabschnitt im Stützflansch 22 über. Der Stützflansch 22 ist radial bis zu einem nicht von der Zahnradnabe abgedeckten Bereich durchsetzt, wo der Kabelschacht 38 in einer den Rand 23 durchbrechen­ den Austrittsöffnung mündet. Um ein Durchschieben der Kabel zu erleichtern, kann zusätzlich ein Umlenkstutzen 39 vorgesehen sein, dessen Austrittsöffnung nach oben gerichtet ist.

Anstelle des einen Kabelschachtes 38 können bei Bedarf durch eine größere Kabelfülle auch mehrere Kabelschächte 38 auf den Mantel des Rohrstutzens 19 bzw. Stützflansches 22 ver­ teilt angeordnet sein.

Da die Airbag-Einheit 7 mit ihrem Gasgenerator 37 und einem Luftsack 40, der in nicht dargestellter Weise ge­ faltet in einem Packraum 41 unterhalb eines Aufriß­ polsters 42 liegt, im wesentlichen oberhalb des Prall­ topfes 6 angeordnet ist, ergibt sich für die Aufprall­ einrichtung insgesamt eine recht hohe Schwerpunktlage.

Der Stützflansch 22 muß daher so biegesteif ausgebildet sein, daß er bei Aufnahme der aus dem Gewicht der Aufpralleinrichtung re­ sultierenden Stützkräfte, die je nach Einbaulage der Lenkradan­ ordnung 1 verschieden sein können, nur geringen ela­ stischen Verformungen unterworfen ist. Dadurch ist ge­ währleistet, daß die Lagerung der Ritzelwelle 25 aus­ reichend ortsfest ist, und damit ihre Längsachse exakt parallel zur Mittellängsachse der Lenkspindel 2 verläuft. Wenn dies sichergestellt ist, verbleibt zwischen den Ritzeln 26 und den zugeordneten Außenverzahnungen nur das konstruktiv vorgesehene Flankenspiel, das im Rahmen des üblichen Lenkungsspiels aufgenommen werden kann.

Störende Klappergeräusche treten im Fahrbetrieb eines Kraftwagens mit der geschilderten Lenkradanordnung 1 nicht mehr auf.

Über den Vorteil einer besonders kompakten Bauweise hin­ aus, zeichnet sich die beschriebene Lenkradanordnung 1 noch dadurch aus, daß sie kostengünstig herstellbar und sehr montagefreundlich ist.

Claims (6)

1. Lenkradanordnung für Fahrzeuge mit einem schüssel­ förmigen, mit einer Lenkradnabe versehenen Lenkrad, das auf eine zentrale, in einem Mantelrohr drehbar ge­ lagerte Lenkspindel aufflanschbar ist, und mit einer innerhalb der Lenkradschüssel angeordneten Aufprall­ einrichtung, die unabhängig von der Drehung eines Lenkradkranzes ihre Stellung beibehält, wobei ein Getriebe in Gestalt einer parallel zur Lenkspindel gelagerten Ritzelwelle mit zwei auf ihr drehfest an­ geordneten, gleichen Ritzeln vorgesehen ist, die mit zur Lenkspindel gleichachsig gelagerten Zahnrädern im Eingriff stehen, von denen das erste Zahnrad mantel­ rohrseitig und das zweite Zahnrad aufpralleinrichtungs­ seitig angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (27) bezüglich des Mantelrohres (3) dreh­ bar angeordnet und drehfest mit dem Lenkradkranz (31) verbunden ist, daß das zweite Zahnrad (Zahnradnabe 18) drehsicher auf einem Endabschnitt der Lenkspindel (2) angebracht ist, und daß zwischen den beiden Zahn­ rädern (27, 28) ein mantelrohrfester Stützflansch (22) auskragt, in dem die Ritzelwelle (25) gelagert ist, und an dem die Aufpralleinrichtung (Pralltopf 6, Airbag-Ein­ heit 7) ortsfest gehaltert ist.

2. Lenkradanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem oberen Endbereich des Mantelrohrs (3) ein aufschiebbarer Rohrstutzen (19) befestigbar ist, von dem der Stützflansch (22) in Form eines umlaufenden Kragens auskragt.

3. Lenkradanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (3) oberhalb einer lenkradnahen Lager­ stelle der Lenkspindel (2) zu einem Mantelrohrhals (9) verjüngt ist.

4. Lenkradanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zahnrad (27) gemeinsam mit einer Speichen­ nabe (29) drehbar auf dem Rohrstutzen (19) gelagert ist.

5. Lenkradanordnung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohrstutzen (19) und den Stützflansch (22) ein durchgehender Kabelschacht (38) integriert ist.

6. Lenkradanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufpralleinrichtung einen Pralltopf (6) umfaßt, und daß ein bodenseitiger Rand (23) des Pralltopfes (6) von der Ritzelwelle (25) durchsetzt auf dem umlaufenden Kragen des Stützflansches (22) befestigt ist.