DE4406420C2 - Steering wheel for motor vehicles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für Kraftwagen der im Oberbe­ griff des Hauptanspruchs angegebenen Art.The invention relates to a steering wheel for motor vehicles in the Oberbe handle of the main claim specified Art.

Ein derartiges Lenkrad ist beispielsweise aus der DE 29 35 936 C2 bereits bekannt. Durch Aufprallbeanspruchung im hinteren Kranzbereich läßt sich der Lenkradkranz aus seiner schrägen Nor­ malebene in eine steiler geneigte Ausweichebene herunterdrücken, wobei die vier über einen Pralltopf zwischenabgestützten Lenkradspeichen gezielt biegeverformt werden und der Lenkradkranz danach in seiner Ausweichebene gehalten ist. In dieser steileren Ausweichebene ist das Verletzungsrisiko geringer, da der untere Bereich des Lenkradkranzes vom Insassen in "weicher" Axialrichtung und nicht in steiferer Radialrichtung belastet bzw. deformiert wird. Zudem wird die Wirksamkeit von in der Lenkradschüssel angeordneten Aufprallschutzeinrichtungen wie Pralltopf oder auch Airbag durch die steilere Position des Lenkradkranzes verbessert.Such a steering wheel is for example from DE 29 35 936 C2 already known. Due to impact stress in the rear The rim area of the steering wheel rim can be seen from its oblique north press the painting plane down into a steeper, sloping alternative plane, the four supported by a baffle Steering wheel spokes are specifically deformed and bent Steering wheel rim is then held in its avoidance level. In this steeper avoidance level is the risk of injury less because the lower area of the steering wheel rim is from the occupant in the "softer" axial direction and not in the more rigid radial direction is loaded or deformed. In addition, the effectiveness of in the steering wheel bowl arranged impact protection devices such as Baffle pot or airbag due to the steeper position of the Steering wheel rim improved.

Prinzipiell wäre es demnach günstig, wenn der Lenkradkranz be­ reits unter relativ geringen Aufprallkräften des Fahrers oder dgl. in seine steilere Ausweichstellung heruntergedrückt würde.In principle, it would therefore be cheap if the steering wheel rim be riding under relatively low impact forces of the driver or Like. Would be pressed down into its steeper alternative position.

Ferner ist aus der DE 25 49 285 A1 ein Lenkrad mit einem Deformationskörper bekannt, dessen beim Aufprall beaufschlagte Oberseite auf einer Seite relativ widerstandsarm in eine steiler geneigte Verformungsstellung herunterbiegbar ist. Um diese erwünschte Verformungsrichtung zu erzielen, ist der Deformationskörper durch Sicken oder sonstige Vertiefungen an entgegengesetzten Seiten unterschiedlich steif an Lenkradnabe bzw. Lenkradspeichen abgestützt. Eine Verlagerung des Lenkrad­ kranzes ist jedoch mit der Verbiegung des Deformationskörpers nicht verbunden, zumal eine Biegeverformbarkeit der Lenkradspei­ chen nicht vorgesehen ist.Furthermore, from DE 25 49 285 A1 a steering wheel with a Deformation body known, which acted upon impact Top on one side relatively low resistance in a steeper inclined deformation position can be bent down. Around To achieve the desired direction of deformation is Deformation body by beads or other depressions opposite sides of different stiffness on the steering wheel hub  or steering wheel spokes supported. A shift in the steering wheel wreath is however with the bending of the deformation body not connected, especially since the steering wheel shaft is deformable Chen is not provided.

Des weiteren ist aus der US 3 992 041 ein Sicherheitslenkrad be­ kannt, das samt Lenkradkranz aus seiner Normallage in eine stei­ ler aufgerichtete Ausweichstellung herunterdrückbar ist. Hierzu besteht die Lenkradnabe aus einer relativ biegeweichen Blechkon­ struktion. Zudem sind die Lenkradspeichen aufgrund ihrer gewell­ ten Form gezielt biegeverformbar. Eine insgesamt biegeweichere Gestaltung der Lenkradspeichen oder der Lenkradnabe ist jedoch nicht problemlos möglich, da eine ungewollte Verlagerung des Lenkradkranzes aus seiner Normalebene technisch ausgeschlossen werden muß.Furthermore, a safety steering wheel is known from US Pat. No. 3,992,041 knows that the steering wheel rim from its normal position into a steep er erected alternate position can be pressed down. For this the steering wheel hub consists of a relatively flexible Blechkon structure. In addition, the steering wheel spokes are wavy specific shape can be bent. An overall more flexible The design of the steering wheel spokes or the steering wheel hub is however not easily possible because an unwanted relocation of the Steering wheel rim technically excluded from its normal level must become.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkrad der gat­ tungsgemäßen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß beim Auf­ prall eines Fahrers auf den hinteren Kranzbereich eines sich in Geradeausstellung befindenden Lenkrades eine weitere Verringe­ rung des Verletzungsrisikos erreicht werden kann. The invention has for its object a steering wheel of the gat to develop in accordance with the fact that the on bumping a driver into the rear wreath area of one in Straight steering wheel located another Verringen risk of injury can be achieved.  

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruches.The achievement of this task results from the Features of the main claim.

Aus den übrigen Ansprüchen gehen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung hervor.Advantageous refinements emerge from the remaining claims of the invention.

Da sich das Lenkrad von Kraftwagen bei der überwiegenden Zahl von Unfällen in der Geradeausstellung befindet, wird durch den Erfindungsgegenstand ein erheblicher Sicherheitsgewinn erreicht.Because the steering wheel of motor vehicles is the majority of accidents in the straight-ahead position is determined by the Subject of the invention achieved a significant gain in security.

Zur Aufrechterhaltung einer technisch einwandfreien Funktion des Lenkrades bleiben die gezielt biegeverformbaren Lenkradspeichen unverändert erhalten, wobei ihre Biegeverformbarkeit mittelbar über ihre Polsterung auf unterschiedliche Werte gebracht wird. Der erforderliche Änderungsaufwand ist somit relativ gering.To maintain a technically perfect function of the Steering wheel remain the selectively bendable steering wheel spokes preserved unchanged, their bending deformability indirect is brought to different values through its padding. The required change effort is therefore relatively low.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand ei­ ner zeichnerischen Darstellung näher erläutert. In der Darstellung zeigen:In the following, embodiments of the invention are based on egg ner graphic representation explained in more detail. The illustration shows:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Lenkradanordnung eines Kraftwagens mit Aufprallschutzreinrichtungen, Fig. 1 is a schematic side view of a steering wheel assembly of a motor vehicle with impact protection devices,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Lenkrad, Fig. 2 is a plan view of the steering wheel,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Lenkrad entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 2, Fig. 3 is a section through the steering wheel along the line III-III in Fig. 2,

Fig. 4 den Schnitt nach Fig. 3 bei einer ersten Lenkradvariante, und Fig. 4 shows the section of FIG. 3 in a first steering wheel variant, and

Fig. 5 den Schnitt nach Fig. 3 bei einer zweiten Lenkradvarian­ te. Fig. 5 shows the section of FIG. 3 in a second steering wheel variants.

Wie übersichtsmäßig in Fig. 1 zu erkennen ist, liegt ein schüs­ selförmiges Lenkrad 1 in seiner Konstruktionslage einem mit ei­ ner Meßpuppe 2 besetzten Fahrersitz 3 beabstandet gegenüber. Der Lenkradkranz 4 des mit einer Lenkspindel drehfest verbundenen Lenkrades 1 erstreckt sich dabei in einer zur Drehachse 5 recht­ winkligen Normalebene, die gegenüber einer vertikalen Kraftwagenquerebene um einen Winkel von etwa 25 Grad nach vorn geneigt verläuft. Kommt es zu einem Frontalzusammenstoß des Kraftwagens mit einem Hindernis, so kann der Körper der Meßpuppe 2 bzw. des Fahrers auf der ihr bzw. ihm zugewandten Seite des Lenkrades 1 aufprallen.As can be seen clearly in Fig. 1, a nice self-shaped steering wheel 1 is in its constructional position with a mannequin 2 occupied driver's seat 3 spaced opposite. The steering wheel rim 4 of the steering wheel 1 , which is connected in a rotationally fixed manner to a steering spindle, extends in a normal plane which is at right angles to the axis of rotation 5 and which is inclined forward by an angle of approximately 25 degrees with respect to a vertical motor vehicle transverse plane. If there is a head-on collision of the motor vehicle with an obstacle, the body of the manikin 2 or the driver can hit the side of the steering wheel 1 facing him or her.

Um dabei das Verletzungsrisiko zu verringern, soll der Lenkrad­ kranz 4 möglichst widerstandsarm in eine durch unterbrochene Li­ nien angedeutete Ausweichebene gedrückt werden können, in wel­ cher der Lenkradkranz 4 steiler geneigt ist. Diese Ausweichebene schließt hier mit der vertikalen Kraftwagenquerebene einen Win­ kel von etwa 15 Grad ein. Hierdurch wird der untere Bereich des Lenkradkranzes 4 vom aufprallenden Insassen vorwiegend in "weicher" Axialrichtung belastet und deformiert. Gleiches gilt für ggf. in der Lenkradschüssel angeordnete Aufprallschutzein­ richtungen. Wie am gezeichneten Airbag 6 zu sehen ist, weist die Axialrichtung des aufgeblasenen Airbags 6 in Belastungsrichtung des Insassen und kann somit durch den Körperaufprall nicht ohne weiteres radial nach oben verschoben werden. Da der entfaltete Airbag 6 hinter dem unteren Bereich des Lenkradkranzes 4 ein ausreichendes Volumen aufweist, schützt er insbesondere den Brustbereich des Insassen erheblich besser vor Verletzungen.In order to reduce the risk of injury, the steering wheel rim 4 should be pressed with as little resistance as possible into an escape level indicated by interrupted lines, in which the steering wheel rim 4 is inclined more steeply. This avoidance level includes here with the vertical motor vehicle transverse plane an angle of about 15 degrees. As a result, the lower area of the steering wheel rim 4 is loaded and deformed by the impacting occupant predominantly in the “soft” axial direction. The same applies to any impact protection devices arranged in the steering wheel bowl. As can be seen on the drawn airbag 6 , the axial direction of the inflated airbag 6 points in the direction of loading of the occupant and can therefore not easily be displaced radially upwards by the body impact. Since the deployed airbag 6 has a sufficient volume behind the lower area of the steering wheel rim 4 , it protects the occupant's chest area considerably better from injuries.

Erreicht wir die bevorzugte Herunterdrückbarkeit des Lenkrad­ kranzes 4 in die Ausweichebene in der Geradeausstellung des Lenkrades 1, die in Fig. 2 gezeigt ist. In der Draufsicht ist zu erkennen, daß es sich beim Lenkrad 1 um ein Vierspeichenlenkrad an sich bekannter Bauart handelt. Dabei bestehen die Lenkrad­ speichen 7 und 8 aus plastisch biegeverformbaren Rundstangen, die ein Innenrohr 9 des Lenkradkranzes 4 mit der koaxial zur Drehachse 5 angeordneten Lenkradnabe 10 verbinden. Bezogen auf die mit der Drehachse 5 zusammenfallende Nabenmittelachse sind die Lenkradspeichen 7 vor bzw. oberhalb derselben und die Lenkradspeichen 8 hinter bzw. unterhalb derselben angeordnet. Diese hauptsächlich tragende Struktur des Lenkrades 1 bis zur Lenkradnabe 10 ist in üblicher Weise mit Kunststoffhartschaum umschäumt, der bereichsweise durch eine tiefgezogene Folie um­ mantelt ist. Die den Lenkradspeichen 7 bzw. 8 zugeordneten Um­ schäumungen 7a bzw. 8a betten die Lenkradspeichen 7 bzw. 8 wei­ testgehend ein und wirken sich dadurch im gewissen Umfang auf das Verformungsverhalten der zugeordneten Lenkradspeichen 7 bzw. 8 aus. Um ein leichteres Nachgeben der unteren Lenkradspeichen 8 zu ermöglichen, ist die Aussteifungswirkung der Umschäumungen 8a gezielt reduziert worden.We achieved the preferred depressibility of the steering wheel rim 4 in the escape level in the straight ahead position of the steering wheel 1 , which is shown in Fig. 2. In the top view it can be seen that the steering wheel 1 is a four-spoke steering wheel of a known type. The steering wheel spokes 7 and 8 consist of plastically deformable round rods which connect an inner tube 9 of the steering wheel rim 4 to the steering wheel hub 10 arranged coaxially with the axis of rotation 5 . In relation to the hub center axis coinciding with the axis of rotation 5 , the steering wheel spokes 7 are arranged in front of or above the same and the steering wheel spokes 8 are arranged behind or below the same. This mainly load-bearing structure of the steering wheel 1 up to the steering wheel hub 10 is foamed in the usual way with rigid plastic foam, which is encased in some areas by a deep-drawn film. The assigned to the steering wheel spokes 7 and 8 To 7 schäumungen a and 8 a embed the steering wheel spokes 7 and 8 wei possible extent and thereby have a certain extent on the deformation behavior of the associated steering wheel spokes 7 and 8 of. To a lighter yielding of the lower steering wheel spokes to allow 8, the stiffening effect of the Umschäumungen 8 has been a specifically reduced.

Hierzu weisen die Umschäumungen 8a bei einer in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ein mit den Umschäumungen 7a übereinstimmendes Schaumvolumen mit übereinstimmender Querschnittsverteilung über die Speichenlänge der Lenkradspeichen 7 bzw. 8 auf, der die Speichen 8 einbettende Schaum der Umschäumungen 8a ist jedoch erheblich weicher als der Schaum der Umschäumungen 7a. Um einen einzigen Schaumwerkstoff zum Umschäumen der gesamten Tragstruk­ tur des Lenkrades 1 verwenden zu können, wäre es alternativ denkbar, bei den Umschäumungen 8a eine geringere Schaumdichte vorzusehen als bei den Umschäumungen 7a. Eine weitere nicht ge­ zeigte Möglichkeit, die Stützwirkung der Umschäumungen 8a trotz Verwendung eines einzigen Schaumwerkstoffes üblicher Härte zu verringern, bestünde in einer gezielten Querschnittsschwächung der Umschäumungen 8a durch quer zur Längserstreckung der Um­ schäumungen 8a verlaufende Kerben. Hierzu müßte jedoch die Ein­ legeform für den Umschäumungsvorgang entsprechend geändert wer­ den.For this purpose, 8, the Umschäumungen a, in one embodiment shown 3 a but much softer in Fig. With the Umschäumungen 7 a matching foam volume with a matching cross-section distribution across the length of the spoke of the steering wheel spokes 7 and 8, respectively, of the spokes 8 embedding foam of Umschäumungen 8 a than the foam of the foam 7 a. In order to be able to use a single foam material to foam the entire supporting structure of the steering wheel 1 , it would alternatively be conceivable to provide a lower foam density for the foams 8 a than for the foams 7 a. Another not ge showed possibility to reduce the supporting effect of the foam 8 a despite the use of a single foam material of usual hardness, would be a targeted cross-sectional weakening of the foam 8 a by transverse to the longitudinal extent of the foam 8 a extending notches. To do this, however, the insert form for the foaming process would have to be changed accordingly.

Um eine unveränderte Einlegeform für den Umschäumungsvorgang und einen einzigen Schaumwerkstoff üblicher Härte verwenden zu kön­ nen, kann auf die Lenkradspeichen 8 ein Trennmittel 11 aufge­ bracht werden, das beim Umschäumungsvorgang ein Anbinden des Schaumwerkstoffes an die Lenkradspeichen 8 verhindert. Ein sol­ ches in Fig. 4 gezeigtes Trennmittel 11 kann beispielsweise aus einem Silikonfett-Überzug oder aus einem nicht haftenden Folien-Überzug der Lenkradspeichen 8 bestehen.In order to use an unchanged insert form for the foam encapsulation process and a single foam material of usual hardness, a release agent 11 can be placed on the steering wheel spokes 8 , which prevents the foam material from being bonded to the steering wheel spokes 8 during the foam encapsulation process. Such a separating agent 11 shown in FIG. 4 can consist, for example, of a silicone grease coating or of a non-adherent film covering of the steering wheel spokes 8 .

Insbesondere bei Neukonstruktionen des Lenkrades 1 kann es je­ doch wirtschaftlicher sein, eine geänderte Einlegeform für den Umschäumungsvorgang vorzusehen, durch die weniger Schaumwerk­ stoff benötigt wird. Dies ist bei der in Fig. 5 gezeigten Aus­ führungsform der Fall, bei welcher die Umschäumungen 8b der Lenkradspeichen 8 ein deutlich geringeres Volumen aufweisen als die Umschäumungen 7a der Lenkradspeichen 7.Especially in the case of new designs of the steering wheel 1 , it can be more economical to provide a modified insert for the foam encapsulation process, through which less foam material is required. This is the case in the embodiment shown in FIG. 5, in which the foams 8 b of the steering wheel spokes 8 have a significantly smaller volume than the foams 7 a of the steering wheel spokes 7 .

Es versteht sich, daß die beschriebenen Maßnahmen zur optimalen konstruktiven Abstimmung auf den verwendeten Schaumwerkstoff bzw. die tragende Struktur nicht nur alternativ sondern auch in Kombination Anwendung finden können.It is understood that the measures described for optimal constructive adjustment to the foam material used or the supporting structure not only alternatively but also in Combination can be used.

Claims (8)

1. Lenkrad für Kraftwagen mit einer gegenüber der Ebene des Lenkradkranzes versenkt angeordneten Nabe, die über mehrere Lenkradspeichen mit dem Lenkradkranz verbunden ist, mit einer Biegeverformbarkeit der Lenkradspeichen, durch die der Lenkrad­ kranz unter Aufprallbeanspruchung aus seiner Normalebene relativ zur Nabe in eine Ausweichebene herunterbiegbar ist, und mit ei­ ner Verkleidung der Lenkradspeichen durch Polstermittel, die ih­ re zugeordnete Lenkradspeiche weitgehend umschließen und deren Biegeverformbarkeit beeinflussen, wobei in Geradeausstellung des Lenkrades gesehen vor und hinter der Nabenmittelachse mindestens eine Lenkradspeiche angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede hinter der Nabenmittelachse verlaufende Lenkradspeiche (8, 8) über das sie umschließende Polstermittel (Umschäumung 8a, 7a, 8b) in geringerem Maße biegeversteift ist als jede vor der Nabenmittelachse verlaufende Lenkradspeiche (7, 7), wodurch der Lenkradkranz (4) unter Aufprallbeanspruchung im hinteren Kranzbereich widerstandsärmer in eine steiler aufgerichtet Aus­ weichebene herunterdrückbar ist.1. Steering wheel for motor vehicles with a hub which is sunk relative to the plane of the steering wheel rim and which is connected to the steering wheel rim by means of several steering wheel spokes, with a bending deformability of the steering wheel spokes by means of which the steering wheel rim can be bent down from its normal plane relative to the hub into an evasive plane under impact stress , and with a covering of the steering wheel spokes by cushioning means that largely enclose their associated steering wheel spoke and influence their bending deformability, with the steering wheel viewed in the straight ahead position, at least one steering wheel spoke arranged in front of and behind the central hub axis, characterized in that each steering wheel spoke extending behind the central hub axis ( 8 , 8 ) over the cushioning means surrounding them (foam 8 a, 7 a, 8 b) is less stiffened than any steering wheel spoke ( 7 , 7 ) running in front of the central hub axis, causing the steering wheel rim ( 4 ) to impact stress in the rear wreath area with less resistance in a steeper erect can be pressed down from a soft plane. 2. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkrad (1) insgesamt vier Lenkradspeichen (7, 7, 8, 8) aufweist, von denen zwei vor und zwei hinter der Nabenmittelach­ se verlaufen.2. Steering wheel according to claim 1, characterized in that the steering wheel ( 1 ) has a total of four steering wheel spokes ( 7 , 7 , 8 , 8 ), two of which run in front of and two behind the hub center axis. 3. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lenkradspeiche (7, 7, 8, 8) durch eine zugeordnete Umschäumung (7a, 8a, 8b) mit Kunststoffmaterial verkleidet ist.3. Steering wheel according to claim 1, characterized in that each steering wheel spoke ( 7 , 7 , 8 , 8 ) is covered by an associated foam ( 7 a, 8 a, 8 b) with plastic material. 4. Lenkrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschäumung (8a, 8b) jeder hinter der Nabenmittelachse verlaufenden Lenkradspeiche (8, 8 ) biegeweicher ausgebildet ist als die Umschäumung (7a, 7a) jeder vor der Nabenmittelachse ver­ laufenden Lenkradspeiche (7, 7).4. Steering wheel according to claim 3, characterized in that the foam ( 8 a, 8 b) of each behind the central hub axis steering wheel spoke ( 8 , 8 ) is designed to be more flexible than the foam ( 7 a, 7 a) each ver in front of the central hub axis Steering wheel spoke ( 7 , 7 ). 5. Lenkrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschäumungen (7a und 8b) einen unterschiedlichen Quer­ schnitt aufweisen.5. Steering wheel according to claim 4, characterized in that the foams ( 7 a and 8 b) have a different cross section. 6. Lenkrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschäumungen (7a und 8a) aus unterschiedlich harten Schaumwerkstoffen bestehen.6. Steering wheel according to claim 4, characterized in that the foams ( 7 a and 8 a) consist of foam materials of different hardness. 7. Lenkrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschäumungen (7a und 8a) eine voneinander abweichende Dichte aufweisen.7. Steering wheel according to claim 4, characterized in that the foams ( 7 a and 8 a) have a different density. 8. Lenkrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftungsintensität der Umschäumungen (7a) an ihrer zuge­ ordneten Lenkradspeiche (7 bzw. 8) unterschiedlich ist.8. Steering wheel according to claim 4, characterized in that the liability intensity of the foams ( 7 a) on their assigned steering wheel spoke ( 7 or 8 ) is different.