DE19740595A1 - Lenkrad - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lenkrad zum Steuern eines Fahrzeugs.

Im allgemeinen sind in einer Steuersäule für ein Fahrzeug eine Nabe, ein auf der Lenkspindel montierter ringförmiger Lenkradkranz und eine Speiche, welche die Nabe mit dem Lenkradkranz verbindet, einstückig aus einer Metall- Legierung geformt, die beispielsweise Magnesium oder Aluminium oder ein ähnliches Metall enthält.

Weiterhin ist in einem Lenkrad (besonders in einem Lenkrad mit drei Speichen) die Steifigkeit (Festigkeit) von Teilen der Speichen gegenüber dem Unterleib des Fahrers festgelegt und die Speichen verformen sich durch eine vorbestimmte oder größere Belastung auf der Fahrerseite. Folglich werden, zum Beispiel in einem Fall, in dem der Körper eines Insassen bei einer plötzlichen Geschwindigkeitsverzögerung des Fahrzeuges durch seine Trägheit auf dem Lenkrad aufprallt, die Speichen zusammen mit dem Lenkradkranz verformt und die kinetische Energie des aufprallenden Körpers wird absorbiert.

Weiterhin wird die Festlegung der Steifigkeit der Speichen auch in einem Fall berührt, wo eine Airbag-Vorrichtung in dem Lenkrad eingebaut ist. Insbesondere werden selbst in einem Fall, wo der Körper (das heißt der Unterleib) des Fahrzeuginsassen mit einem vorbestimmten oder höheren Druck auf den aufgeblasenen Airbag-Körper prallt, die Speichen zusammen mit dem Lenkradkranz verformt, so daß die kinetische Energie des Fahrzeuginsassen durch die Speichen und durch den aufgeblasenen Airbag-Körper absorbiert wird.

Wenn jedoch ein Lenkrad aus einem Stück gegossen worden ist, können Form und Abmessungen einer Speiche aufgrund der verschiedenen Gußformen, aus denen das Gußteil entfernt werden muß, beschränkt sein, so daß man bei der Festlegung/Bestimmung der Speichensteifigkeit diese Beschränkungen berücksichtigen muß, wodurch sich ein Problem ergibt, weil dem Konstrukteur sehr wenig Spielraum für die Gestaltung des Lenkrades verbleibt. Weiterhin werden die Gußteile während der Erstarrungsphase nicht gleichmäßig abgekühlt, so daß man den Formenschwund manchmal nicht ausreichend beherrschen kann. Aus diesem Grunde ist es schwierig, die Steifigkeit der Speiche festzulegen und es ist während der Entwicklungsstadien des Produkts erforderlich, eine Feinabstimmung der Form und/oder der Festigkeit der Speiche durchzuführen, um der Speiche die vorbestimmte Steifigkeit zu verleihen. Da es weiterhin erforderlich ist, ein Gußmodell oder eine Gußform für jede Feinabstimmung zu erstellen, ergab sich ein Problem wegen der erheblichen Erhöhung der Entwicklungskosten für die Massenproduktion.

Unter Berücksichtigung des oben Erwähnten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lenkrad zu schaffen, das sich zur Absorption von Energie verformen läßt, das aber kostengünstiger herzustellen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Lenkrad der genannten Art die im Anspruch 1 bzw. 6 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Wenn im ersten Fall des oben erwähnten Lenkrades ein Fahrzeuginsasse aufgrund der durch die plötzliche Geschwindigkeitsverzögerung des Fahrzeugs freigesetzten kinetischen Energie auf dem Lenkrad aufprallt und der Lenkradkranz einem entsprechenden Druck (das heißt einer Belastung) in dem vorbestimmten oder in einem höheren Maß ausgesetzt wird, verformen sich die Elemente, welche die Nabe von innen unterstützen. Durch diese Verformung läßt sich die durch die plötzliche Geschwindigkeitsverzögerung des Fahrzeugs freigesetzte kinetische Energie des Körpers des Fahrzeuginsassen zum Zeitpunkt der plötzlichen Geschwindigkeitsverzögerung des Fahrzeugs absorbieren.

Da die Stützelemente gemäß der vorliegenden Erfindung, im Gegensatz zu herkömmlichen einstückig mit dem Lenkradkranz gegossenen Lenkrädern, separat vom Lenkradkranz geformt sind, ist es leichter als bei der herkömmlichen aus einer Gußform gefertigten Konstruktion, die Steifigkeit der Stützmittel festzulegen. Aus diesem Grund ist es möglich, nur die Stützmittel form- und/oder dickenmäßig entsprechend der gewünschten Festigkeit durch Anwendung einer Formtechnik (zum Beispiel Pressformen) so festzulegen, daß die gewünschte Steifigkeit erreicht wird und die Entwicklungskosten gesenkt werden können.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorliegender Erfindung wird ein Lenkrad entsprechend des ersten Merkmals vorgesehen, bei dem die Stützelemente an einer Auflage einer an der Innenseite der Nabe angebrachten Airbag- Vorrichtung angebracht sind, die einen Airbag-Körper nach Erfassung eines vorbestimmten Geschwindigkeitsverzögerungswertes in Richtung auf die Insassenseite aufbläst.

Da das Stützmittel des Lenkrads am Halter der Airag- Vorrichtung angebracht ist, kann man das Stützmittel einstückig mit der Auflage ausformen. Aus diesem Grund kann man das Lenkrad kostengünstig herstellen, ohne die Anzahl der Komponenten oder die Anzahl der Herstellungsprozesse zu erhöhen.

Gemäß dem zweiten Fall vorliegender Erfindung verformt sich beim Aufprall einer dem vorbestimmten Wert entsprechenden oder größeren Last auf dem Lenkradkranz der verformbare Teil. Auf diese Weise kann die durch die Trägheit freigesetzte kinetische Energie des Körpers eines Fahrzeuginsassen bei einer plötzlichen Geschwindigkeitsverzögerung des Fahrzeuges absorbiert werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 in auseinandergezogener perspektivischer Darstellung ein Lenkrad gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung und

Fig. 2 im Schnitt das Lenkrad nach Fig. 1.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Lenkrades 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie in dieser Figur gezeigt, besitzt das Lenkrad 10 einen ringförmigen Lenkradkranz 14. Wie aus dem in Fig. 2 dargestellten Schnitt des Lenkrades 10 ersichtlich, ist der Querschnitt des Lenkradkranzes 14 U-förmig ausgebildet und befindet sich gegenüber der Fahrzeuginsassenseite (das heißt in der durch den Pfeil B in Fig. 2 bezeichneten Richtung), und die Peripherie des Lenkradkranzes 14 ist mit einem Kunststoffüberzug 14a beschichtet.

Eine Nabe 16 ist in einem Abstand zur Mitte der Lenkradkranzoberfläche 14 und in einem vorbestimmten Abstand von der Fahrzeuginsassenseite in der Axialrichtung des Lenkradkranzes 14 angeordnet (das heißt in einer Richtung, die durch den Pfeil B in Fig. 1 und 2 bezeichnet ist). Die Nabe 16 und der Lenkradkranz 14 sind durch eine Vielzahl von dünnen, plattenförmigen Speichen 18 miteinander verbunden (in dieser Ausführungsform sind dies beispielhaft zwei Speichen), die sich radial von der äußeren peripheren Oberfläche der Nabe 16 aus erstrecken. Außerdem kann die Nabe 16 durch eine Öffnung 16A auf einer Lenkspindel (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs montiert werden.

Der Lenkradkranz 14, die Nabe 16 und die Speichen 18 sind einstückig aus einer Metallegierung gegossen, welche Magnesium oder Aluminium enthält.

Ein L-förmig gebogenes Befestigungsteil 20 ist gegenüber der Seite, in der sich der Fahrzeuginsasse befindet, an der Innenseite des Lenkradkranzes 14 angeordnet. Wenn das Lenkrad 10 (das heißt die Nabe 16) auf der Lenkspindel in einer Lage montiert ist, in der sich das Fahrzeug nach vorn bewegt, ist das Befestigungsteil 20 so strukturiert, daß es mit dem Unterleib des Fahrzeuginsassen auf dem Fahrersitz übereinstimmt.

Eine Airbag-Vorrichtung 30 ist auf der dem Fahrzeuginsassen gegenüberliegenden Seite der Nabe 16 des Lenkrades 10 angeordnet (in einer Richtung, die in Fig. 2 mit dem Pfeil A gekennzeichnet ist). Die Airbag-Vorrichtung 30 besitzt einen Halter 32, der aus einem weichen Metall, zum Beispiel aus Stahl oder ähnlichem Material oder aus Kunststoff oder ähnlichem Material hergestellt ist. Der Halter 32 ist in Kastenform durch Pressformen hergestellt und die Airbag- Vorrichtung 30 ist in das Lenkrad 10 über einen Seitenwandabschnitt 32A des Halters 32 eingepaßt, welcher an den Speichen 18 durch Befestigungslöcher 32C und 18A angeschraubt ist. Weiterhin ist in dieser Ausführungsform der Halter 32 an den Speichen 18 befestigt. Der Halter 32 kann jedoch auch an der Nabe 16 angebracht werden.

Eine runde Öffnung 34 befindet sich in einem unteren Wandabschnitt 32B des Halters 32 und eine zylindrische Aufblasvorrichtung 36 ist am Halter 32 in einer Lage befestigt, in welcher die Aufblasvorrichtung 36 durch die runde Öffnung 34 hindurchtritt. Entsprechende Einbauteile wie eine Sprengkapsel, ein Sprengzünder, ein Verstärker, ein Gasgenerator, ein Filter und ähnliche Elemente (keine davon abgebildet) sind in der Aufblasvorrichtung 36 eingebaut. Bei plötzlicher Geschwindigkeitsverzögerung des Fahrzeugs wird die Sprengkapsel durch ein Signal des durch einen in der Aufblasvorrichtung 36 oder in dem Fahrzeug eingebauten Geschwindigkeitsbeschleunigungssensors betätigt, der Sprengzünder wird gezündet, worauf der Verstärker den Gasgenerator veranlaßt, eine größere Menge Gas in die Aufblasvorrichtung 36 abzugeben. Außerdem hat der Filter die Aufgabe, das Gas abzukühlen und Schwebeteilchen und ähnliches auszufiltern, das Gas wird extern aus einer Vielzahl von Gasöffnungen 38, die an der Peripherie der Aufblasvorrichtung 36 angeordnet sind, eingeblasen.

Weiterhin ist an der Fahrzeuginsassenseite der Aufblasvorrichtung 36 ein Airbag-Körper 40 so angeordnet, daß er die Aufblasvorrichtung 36 überdeckt. Die Öffnung des Airbag-Körpers 40 ist am unteren Wandabschnitt 32B der Auflage 32 befestigt. Im Normalzustand des Fahrzeugs ist der Airbag-Körper 40, wie in Fig. 2 gezeigt, zusammengefaltet. Wenn jedoch Gas aus den Gasöffnungen 38 austritt, wird der Airbag-Körper 40 durch den Druck des Gases aufgeblasen und er dehnt sich in Richtung der Fahrzeuginsassenseite aus (das heißt in der durch den Pfeil A in Fig. 2 gezeigten Richtung). Weiterhin ist, wie in Fig. 2 gezeigt, ein aus Kunststoff gefertigter Polsterüberzug 42 auf der der Fahrzeuginsassenseite gegenüberliegenden Seite des Airbag-Körpers 40 befestigt. Im Normalzustand des Fahrzeugs überdeckt der Polsterüberzug 42 den Airbag-Körper an der Fahrzeuginsassenseite. Außerdem wird der Polsterüberzug 42 zu dem Zeitpunkt, in dem der Airbag-Körper 40 aufgeblasen wird, aufgebrochen und kann sich in Richtung der Fahrzeuginsassenseite ausdehnen.

Weiterhin erstreckt sich vom Halter 32 der Airbag- Vorrichtung 30 aus ein aus dünnem Blech geformtes unterstützendes Halteteil 44, dessen Ende 44A L-förmig gebogen ist. Das Halteteil 44 ist ein einstückig mit dem Hauptkörperabschnitt des Halters 32 pressgeformtes Element. Das Halteteil 44 ist dem Befestigungsteil 20 des Lenkradkranzes 14 angepaßt. Hierdurch paßt in einer Lage, in dem der Seitenwandabschnitt 32A des Halters 32 an den Speichen 18 angeschraubt ist, der distale Endabschnitt 44A des Halteteils 44 in einen distalen Wandabschnitt 20A des Befestigungsteils 20. Wie in Fig. 2 abgebildet, ist das Halteteil 44 mit dem Lenkradkranz 14 verbunden, indem das Halteteil 44 an dem distalen Endabschnitt 20A des Befestigungsteils 20 angeschraubt ist. Hierdurch ist das Halteteil 44 über den Halter 32 mit der Speiche 18 verbunden, um den Lenkradkranz 14 von innen zu stützen.

Weiterhin ist die Form und/oder die Dicke des Halteteils 44 so gewählt, daß es der Festigkeit (Steifigkeit) entspricht, die benötigt wird, wenn das Halteteil 44 zusammen mit dem Lenkradkranz 14 einer vorbestimmten oder größeren Belastung von der Fahrzeuginsassenseite her ausgesetzt wird. Das Halteelement 44 ist also ein verformbarer Abschnitt bzw. Teil.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels vorliegender Erfindung beschrieben.

In dem Lenkrad 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufblasvorrichtung 36 der Airbag-Vorrichtung 30 im Fall einer plötzlichen Geschwindigkeitsverzögerung des Fahrzeugs betätigt und eine größere Menge Gas wird in den Airbag- Körper 40 eingeblasen. Der Airbag-Körper 40 wird aufgeblasen, dehnt sich in der Richtung auf die Fahrzeuginsassenseite aus und der Körper des Fahrzeuginsassen, der durch das Beharrungsvermögen (Trägheit) zur Zeit der plötzlichen Geschwindigkeitsverzögerung des Fahrzeugs nach vorn geschleudert wurde, wird aufgefangen. Wenn weiterhin der Körper, insbesondere der Unterleib des Fahrzeuginsassen, aufgrund der plötzlichen Verzögerung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Trägheit über den aufgeblasenen Airbag-Körper 40 mit einem Druck (einer Belastung) auf dem Lenkrad 10 aufprallt, der gleich oder größer als vorbestimmt ist, verformt sich das Halteteil zusammen mit den Lenkradkranz 14. Aufgrund der Verformung des Lenkradkranzes 14 und des Halteteils 44 kann die kinetische Energie des aufprallenden Fahrzeuginsassen aufgrund der vorerwähnten Trägheit aufgefangen werden.

Im folgenden wird das Lenkrad 10 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem herkömmlichen, sogenannten Dreispeichenlenkrad verglichen. Weil in dem herkömmlichen Lenkrad der gesamte Lenkradkranz, die Speichen und eine Nabe aus einem einstückigen Gußteil gefertigt sind, war es im Stadium der Entwicklung des Produkts schwierig, eine Speiche (Speichen) herzustellen, die dem Körper (Unterleib) des Insassen auf dem Fahrersitz angepaßt war(en), insbesondere in einer Form, welche eine vorbestimmte Steifigkeit bot (bei welcher sich die Speiche bei vorbestimmter oder größerer Belastung von der Insassenseite aus verformt). Da nun im Gegensatz hierzu in einem Lenkrad 10 gemäß der vorliegenden Erfindung das Halteteil 44 und der Halter 32 als ein einziges Pressformteil hergestellt sind, was diese Konstruktion von dem oben beschriebenen herkömmlichen Lenkrad unterscheidet, bei welchem die zusammengehörenden Teile einstückig gegossen sind, kann nun ein Lenkrad vorgesehen werden, bei welchem eine Kontrolle der Volumenminderung bei der Gußherstellung (das heißt die Kontrolle der Toleranz zwischen den Abmessungen eines fertiggestellten Produkts und eines geplanten Produkts unter Berücksichtigung der Volumenminderung) nicht mehr benötigt wird. Aus diesem Grunde ist es leichter, das Halteteil 44 in einer Form und einer Form und einer Dicke herzustellen, welche der vorbestimmten Steifigkeit entsprechen, um ohne eine Feinabstimmung im Entwicklungsstadium des Produkts auskommen zu können. Hierdurch lassen sich bedeutende Einsparungen bei den Herstellungskosten in der Entwicklungsphase des Produkts realisieren.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Halteteil 44 aus dünnem Blech geformt. Das Halteteil 44 ist aber nicht auf diese Konfiguration beschränkt, und es kann eine beliebige Form ausgewählt werden, sofern diese die oben beschriebenen Steifigkeit (Festigkeit) aufweist. So kann zum Beispiel ein Halteteil 44 geringer Breite aus Blech geformt werden. Weiterhin kann man einen unregelmäßig gewellten gebogenen Abschnitt oder eine ähnliche Form in Richtung auf den Lenkradkranz 14 vorsehen. Außerdem kann man dem Halteteil 44 eine vorbestimmten Steifigkeit geben durch teilweise Ausbildung eines Abschnitts mit geringer Breite und eines Durchgangslochs oder etwas Ähnlichem an dem Halteteil 44 entlang der Längsrichtung des Halteteils 44 (entlang der Radialrichtung des Lenkrades 10).

Weiterhin ist die vorliegende Ausführungsform 50 aufgebaut, daß das Halteteil 44 lediglich an einem dem Unterleib eines Fahrzeuginsassen angepaßten Abschnitt ausgebildet ist. Die für das Halteteil 44 vorgesehene Position ist jedoch nicht auf den vorerwähnten, dem Unterleib eines Fahrzeuginsassen angepaßten Abschnitt beschränkt. Namentlich kann das Halteteil 44 anstelle der anderen Speichen 18 des Lenkrades 10 vorgesehen werden, (in der hier genannten Ausführungsform sind zwei Speichen vorgesehen). In einer Ausführung kann das Halteteil 44 auch anstelle der Speichen eines sogenannten Zweispeichen- oder Vierspeichenlenkrades vorgesehen werden.

Weiterhin ist die hier beschriebene Ausführungsform so konstruiert, daß das Halteteil 44 vom Halter 32 ausgeht. Das Halteteil 44 kann jedoch auch unabhängig vom Halter 32 so ausgebildet sein, daß das Halteteil 44 und der Halter 32 aneinander (sicher) durch Befestigungsteile sowie Verschraubung wie Schrauben oder durch Verschweißen, Verklebung oder anders befestigt sein können.

Weiterhin ist die hier beschriebene Ausführungsform so konstruiert, daß das Halteteil 44 als Stützelement sich vom Halter 32 aus erstreckt. Es kann jedoch zum Beispiel in gleicher Weise ausgebildet sein wie herkömmliche Speichen, nur daß die Stützelemente als Einzelkomponente vorgesehen sind und der Lenkradkranz 14 und die Nabe 16 lediglich durch das Stützmittel miteinander verbunden sind. In diesem Falle erhöht sich die Anzahl der Komponenten im Vergleich zu dem herkömmlichen Lenkrad. Wenn jedoch das Stützmittel für die gewünschten oder vorbestimmten Abmessungen ausreicht, können sie auch für andere Typen von Lenkrädern verwendet werden. Hierdurch ergibt sich eine ausreichende Verfügbarkeit. Eine preisgünstige Produktentwicklung wird ermöglicht.

Claims (10)

1. Lenkrad (10), das mit einem ringförmigen Lenkradkranz (14) versehen und über eine Nabe (16) mit einer Lenkspindel eines Fahrzeugs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stützmittel (44) unabhängig vom Lenkradkranz (14) und der Nabe (16) gebildet, mit dem Lenkradkranz (14) verbunden ist, um diesen von innen abzustützen, und bei einer vorbestimmten oder größeren Belastung durch einen Fahrzeuginsassen verformbar ist.

2. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmittel (44) an einem Halter (32) einer Airbag-Vorrichtung (30) vorgesehen ist, die innerhalb es Lenkradkranzes (14) angeordnet ist und nach Erfassen eines vorbestimmten Geschwindigkeitsbeschleunigungswertes einen Airbag- Körper (40) zur Fahrzeuginsassenseite hin aufbläst.

3. Lenkrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmittel (44) mit einer Speiche (18) verbunden ist, die den Lenkradkranz (14) und die Nabe (16) miteinander verbindet.

4. Lenkrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkradkranz (14), die Nabe (16) und die Speiche (18) als Gußteil gebildet sind und daß das Stützmittel (44) durch Pressformen gebildet ist.

5. Lenkrad nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmittel (44) mit einem unteren Bereich der Speiche (18) verbunden ist.

6. Lenkrad (10) für ein Fahrzeug, mit einem ringförmigen Lenkradkranz (14), mit einer mit einer Lenkspindel verbundenen Nabe (16), mit einer Speiche (18), welche den Lenkradkranz (14) und die Nabe (16) miteinander verbindet, und mit einem verformbaren Teil (44), der unabhängig vom Lenkradkranz (14), der Nabe (16) und der Speiche (18) geformt, mit dem Lenkradkranz (14) zu dessen Unterstützung verbunden ist, eine Belastung des Lenkradkranzes (14) auf die Nabe. (16) überträgt und dann, wenn die auf dem Lenkradkranz (14) wirkende Belastung einen vorbestimmten oder größeren Wert erreicht, verformbar ist.

7. Lenkrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkradkranz (14), die Nabe (16) und die Speiche (18) als Gußteil gebildet sind und daß der verformbare Teil (44) durch Pressformen gebildet ist.

8. Lenkrad nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Teil (44) mit einem unteren Bereich der Speiche (18) verbunden ist.

9. Lenkrad nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Teil (44) an einem Halter (32) einer Airbag-Vorrichtung (30) angeordnet ist, die sich innerhalb des Lenkradkranzes (14) befindet und nach Erfassung eines vorbestimmten Geschwindigkeitsbeschleunigungswertes einen Airbag- Körper (40) zur Fahrzeuginsassenseite hin aufbläst.

10. Lenkrad nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Teil (44) so ausgebildet ist, daß er die Belastung über die Speiche (18) auf die Nabe (16) überträgt.