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Die
Erfindung betrifft ein Lenkrad für
ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein
derartiges Lenkrad ist aus
US
3,714,844 bekannt und besitzt ein Lenkradskelett, das aus
einem flachen metallischen Grundmaterial geformt ist. Das Lenkradskelett
besitzt einen Lenkradkranz, Speichen und einen mit den innenliegenden
Speichenenden verbundenen Nabenbereich, an welchem eine aus einem
Nabenkörper
gebildete Nabe befestigt ist.
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Das
flache Grundmaterial aus Metall ist als Gussteil ausgebildet. Zur
Befestigung der Nabe wird diese sowohl an ihrer Oberseite als auch
an ihrer Unterseite mit ihrem Lenkradskelett verbunden, wobei an
der Nabe relativ schmale Abstützflächen an
angeformten Schultern gebildet sind.
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Aus
EP 0 814 010 B1 ist
ein Lenkradskelett bekannt, welches einstückig die Nabe, Speichen und den
Lenkkranz aufweist und aus einem Stahlblechabschnitt durch spanloses
Umformen in seine endgültige
Gestalt geformt ist. Zur Bildung der Nabe besitzt der Blechabschnitt
im Nabenbereich eine Materialdopplung, um die nötige Steifigkeit und genügend Material
für eine
Kerbverzahnung zu haben.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Lenkrad der eingangs genannten Art zu
schaffen, das kostengünstig
mit der erforderlichen Stabilität
und Festigkeit hergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das
Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei
der Erfindung wird das Lenkradskelett, welches einen Lenkkranz,
Speichen und einen mit den innenliegenden Speichenenden verbundenen Nabenbereich
aufweist, an welchem eine aus einem Nabenkörper gebildete Nabe zu befestigen
ist, aus einem höherfesten
(high-strength) Mehrphasen-Feinstahlblech gebildet. Der Grundkörper des Lenkradskeletts
besteht aus einem Blechabschnitt, der vorzugsweise durch Stanzen
aus dem Mehrphasen-Feinstahlblech gebildet wird. Das Mehrphasen-Feinstahlblech ist
vorzugsweise ein Dualphasen-Feinstahlblech. Dieses Blech kann eine
Dicke von 0,70 mm bis 1,50 mm, insbesondere 1,25 mm aufweisen. Die
Streckgrenze des Feinstahlbleches liegt zwischen 320 N/mm2 und 400 N/mm2,
vorzugsweise beträgt
die Streckgrenze 380 N/mm2. Die Zugfestigkeit
des Feinstahlbleches beträgt
570 N/mm2 bis 700 N/mm2,
vorzugsweise beträgt
die Zugfestigkeit 600 N/mm2.
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Die
Umformung bei der Bildung des Lenkradskelettes erfolgt vorzugsweise
durch Tiefziehen. Das Grenzziehverhältnis des höherfesten Feinstahlblechs liegt
hierzu vorzugsweise zwischen 1,75 und 2,0 bei einer Blechdicke von
1 mm beim Tiefziehen mit einem Halbkugelstempel, der einen Durchmesser von
160 mm aufweist. Vorzugsweise kommt ein höherfestes Feinblech zum Einsatz,
dessen Grenzziehverhältnis
etwa 1,9 aufweist.
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Der
Nabenbereich zur Befestigung der Nabe wird von einem im wesentlichen
senkrecht zur Lenkradachse sich erstreckendes flächiges Stützblech gebildet, das eine
um die Lenkradachse angeordnete Öffnung
aufweist. Die Nabe wird von einem massiven Nabenkörper mit
Durchgangsbohrung gebildet, der an seiner Oberseite einen mittleren
Nabenvorsprung aufweist. Der Nabenvorsprung wird durch die Öffnung des
Stützbleches
hindurchgesteckt und besitzt an seinem Umfang eine Formgebung, welche
mit dem Innenumfang der Öffnung
eine drehfeste Verbindung bildet. Hierzu kann zwischen dem Umfang
des Nabenvorsprungs und dem Innenumfang der Öffnung eine von einem oder
mehreren Zähnen
und entsprechenden Ausnehmungen gebildete Kerbverzahnung vor handen
sein. Vorzugsweise sind hierzu am Innenumfang der Öffnung und
am Außenumfang
des Nabenvorsprungs ineinandergreifende umlaufende Verzahnungen
gebildet.
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Für eine feste
Verbindung mit dem Lenkradskelett liegt die gesamte übrige Oberseite
des Nabenkörpers
fest an der Unterseite des Stützbleches an.
Ergänzend
hierzu liegen an den Seitenflächen der
Nabe zwischen den Speichen liegende, nach unten ragende Blechteile
des Stützbleches
formschlüssig
und fest an. Hierzu können
untere Enden der nach unten ragenden Blechteile des Stützbleches nach
innen zur Lenkachse hin umgebogen sein und am Nabenkörper mit
Formschluss fest anliegen.
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Hierdurch
wird eine im wesentlichen allseitige Umfassung des Nabenkörpers durch
das Stützblech
und den daran angeformten Blechteilen erreicht. Die Befestigung
des Nabenkörpers
am Lenkradskelett kann daher während
der am Lenkradskelett durchgeführten
Umformvorgänge
erreicht werden.
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Bei
diesen Umformvorgängen
können
der Lenkkranz und die Speichen ein offenes, insbesondere ein V-förmiges oder
U-förmiges
Profil erhalten. Ferner kann wenigstens der Lenkkranz ein geschlossenes
Hohlprofil erhalten, wobei dieses geschlossene Hohlprofil noch wenigstens
eine Einbeulung zur verbesserten Verankerung der Lenkradumhüllung aufweisen
kann.
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Die
Stützfläche ist
am Lenkradskelett in einer Vertiefung angeordnet. Diese Vertiefung
kann durch schräge
Anordnung und/oder eine gestufte Form der Speichen erreicht werden.
Hierdurch wird im Skelettinnern an der Oberseite der Stützfläche ein
Montageraum für
ein Airbagmodul geschaffen. Das Airbagmodul kann vorzugsweise durch
Schnappverschlüsse
und/oder Steckverbindungen im Bereich der Stützplatte oder im Bereich der
Speichen fest mit dem Lenkradskelett verbunden werden.
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Anhand
der Figuren wird an Ausführungsbeispielen
die Erfindung noch näher
erläutert.
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Es
zeigt
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1 in
perspektivischer Darstellung ein Lenkradskelett und eine daran zu
befestigende Nabe in getrennter Anordnung, welche ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist;
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2 das
in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel in zusammengebautem
Zustand;
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3 ein
Airbagmodul, welches in ein Ausführungsbeispiel
gemäß den 1 und 2 einbaubar
ist;
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4 eine
Draufsicht auf einen im Ausführungsbeispiel
der 1 bis 3 verwendbaren Schnappverschluss;
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5 das
im Lenkradskelett der 1 bis 3 eingebaute
Airbagmodul;
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6 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
mit getrennter Anordnung des Lenkradskelettes, der Lenkradumhüllung und
des Airbagmoduls;
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7 eine
weitere Ausführungsform
für einen
Schnappverschluss, welcher beispielsweise beim Ausführungsbeispiel
der 6 zum Einsatz kommen kann;
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8 ein
Profil des Lenkkranzes des Lenkradskeletts, welches bei den Ausführungsbeispielen zur
Anwendung kommen kann;
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9 in
perspektivischer Ansicht und in zusammengebautem Zustand ein weiteres
Ausführungsbeispiel;
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10 das
Lenkradskelett des Ausführungsbeispiels
in einer Ansicht von oben; und
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11 in
perspektivischer Darstellung eine Nabe für das Ausführungsbeispiel der 9.
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Die
dargestellten Ausführungsbeispiele
zeigen ein Lenkradskelett 1 für ein Fahrzeuglenkrad, wobei
das Lenkradskelett einen Lenkkranz 2, Speichen 3 und
einen mit den innenliegenden Speichenenden verbundenen Nabenbereich
in Form eines Stützbleches 7,
an welchem eine aus einem Nabenkörper
gebildete Nabe 4 zu befestigen ist, aufweist. Für die Befestigung
der Nabe 4 am Lenkradskelett 1 besitzt die Nabe 4 einen
Nabenvorsprung 8 an ihrer Oberseite. Dieser Nabenvorsprung 8 wird
durch eine Öffnung 6 des
Stützbleches 7 hindurchgesteckt.
Hierdurch wird gewährleistet,
dass die Nabe 4 um eine Lenkradachse 5 angeordnet
ist. Zwischen der Öffnung 6 und
der Nabe 4 wird aufgrund der Gestaltung des Nabenvorsprungs 8 und
des Innenumfangs der Öffnung 6 eine
drehfeste Verbindung geschaffen. Diese drehfeste Verbindung kann
durch eine Kerbzahnverbindung oder vorzugsweise, wie in den 1 und 2 dargestellt
ist, durch eine umlaufende Verzahnung geschaffen werden. Hierzu
besitzt der Nabenvorsprung 8 eine umlaufende Verzahnung 9 an
seinem Umfang und die Öffnung 6 besitzt
eine Verzahnung 10 an ihrem Innenumfang (1).
Im zusammengebauten Zustand liegt die gesamte Fläche der Oberseite der Nabe 4 an
der Unterseite des Stützbleches 7 an.
Zur weiteren Befestigung der Nabe 4 am Lenkradskelett 1 sind
am Stützblech 7 nach
unten ragende Blechteile 11 vorgesehen, welche im zusammengebauten
Zustand formschlüssig an
Seitenflächen 28 des
Nabenkörpers
anliegen. Die Seitenflächen 28 können hierzu
nach innen gebogen sein, wobei die an diesen Seitenflächen 28 anliegenden
Blechteile 11 ebenfalls eine angepasste Biegung aufweisen.
Hierdurch wird eine zusätzliche
drehfeste Verbindung zwischen der Nabe 4 und dem Lenkradskelett 1 geschaffen.
Die nach unten ragenden Blechteile, welche sich parallel zur Lenkradachse 5 erstrecken
können,
besitzen untere Enden 12, welche in Richtung zur Lenkradachse 5 hin,
umgebogen werden können,
wie es in 2 durch Pfeile 29 gezeigt
ist. Auf diese Weise wird auch von unten her in axialer Richtung
eine Fixierung der Nabe 4 am Lenkradskelett 1 gewährleistet.
An der Oberseite der Nabe 4 wird die axiale Fixierung durch
die Unterseite des Bleches 7 gewährleistet. Die nach unten ragenden
Blechteile befinden sich zwischen den Speichen 3 des Lenkradskeletts 1.
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Der
Skelettgrundkörper
für das
Lenkradskelett 1 ist ein Blechabschnitt aus einem höherfesten Mehrphasen-Feinstahlblech.
Der Blechabschnitt kann beispielsweise durch Stanzen aus einem Feinstahlblech
gebildet sein. Die endgültige
Formgebung des Lenkradskeletts 1 erfolgt durch spanlose Blechumformung,
insbesondere durch Tiefziehen. Hierdurch erhält das Stützblech 7 seine gegenüber dem
Lenkkranz 2 abge senkte Form, wobei die Speichen 3 einen
schrägen
oder einen gestuften Verlauf, wie es in den Figuren gezeigt ist,
haben können.
Die Speichen 3 und der Lenkkranz 2 können ein
offenes, beispielsweise im wesentlichen U-förmiges oder V-förmiges oder ähnliches,
offenes Profil aufweisen. Der Lenkkranz 2 kann vorzugsweise
ein geschlossenes Profil haben, wobei dieses geschlossene Profil, wie
in 8 gezeigt ist, eine oder zwei gegenüberliegende
Einbeulungen 13 aufweisen kann.
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Wie
oben schon erläutert,
kann während
des Tiefziehens bzw. während
der endgültigen
Formgebung des Lenkradskelettes, insbesondere im Nabenbereich, die
Nabe 4 am Stützblech 7 befestigt
werden.
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Das
höherfeste
Mehrphasen-Feinstahlblech, aus dem das Lenkradskelett 1 gebildet
ist, kann beispielsweise ein Dualphasenstahl (kaltgewalzt oder warmgewalzt)
sein, dessen Gefüge
im wesentlichen aus Ferrit mit einem Martensitanteil bis zu etwa
20% besteht. Auch ein Dualphasenstahl (TRIP-Stahl) mit ferritisch/bainitischer
Grundmatrix und Rest-Austenit-Bestandteilen,
die bei der Umformung in harten Martensit umwandeln, sind geeignet.
Derartige Feinstahlbleche werden beim Karosseriebau von Kraftfahrzeugen
verwendet.
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Wie
aus den Figuren zu ersehen ist, liegt das Stützblech 7 des Nabenbereiches
gegenüber
dem Lenkkranz 2 in einer Vertiefung. Hierdurch besteht die
Möglichkeit
des Einbaus eines Airbagmoduls 15. Die Befestigung des
Airbagmoduls 15 erfolgt vorzugsweise durch Schnappverschlüsse 14,
welche an den Speichen 2 oder im Bereich des Stützbleches 7 vorgesehen
sein können.
Bei den Ausführungsformen
der 1 bis 5 sind die Schnappverschlüsse 14 im
Bereich des Stützbleches 7 vorgesehen.
Sie liegen außerhalb
der Oberseite der Nabe 4, die gegen die Unterseite des
Stützbleches 7 gedrückt ist. Bei
den Ausführungsbeispielen
der 1 bis 5 befinden sich die Schnappverschlüsse zwischen
den Speichenenden und dem Nabenkörper.
Der jeweilige Schnappverschluss 14 kann eine Schenkelfeder
aufweisen, wobei diese Schenkelfeder vorzugsweise haarnadelförmig oder
U-förmig
mit zwei Federschenkeln 17 und 18 ausgebildet
ist (3 bis 5). Am Airbagmodul 15 ist
zu jedem Schnappverschluss ein Eingriffsteil 16 vorgesehen.
Die Eingriffsteile 16 sind hakenförmig ausgebildet und verrasten
im eingesteckten Zustand mit einem der beiden Federschenkel des
jeweiligen Schnappverschlusses 14. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der eine Federschenkel 17 am Lenkradskelett 1 unbeweglich
befestigt. Der andere Federschenkel 18 ist federnd beweglich
ausgebildet. Der bewegliche Federschenkel 18 erstreckt
sich über
eine Öffnung 20,
die im Blechmaterial des Lenkradskeletts im äußeren Bereich des Stützbleches 7 für jeden
Schnappverschluss 14 vorgesehen ist. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel sind
drei Schnappverschlüsse 14 und
drei zugeordnete Eingriffsteile 16 am Airbagmodul 15 vorgesehen.
Das Airbagmodul 15 wird, wie in 3 gezeigt ist,
von oben in Einsteckrichtung 19 auf das Stützblech 7 zubewegt,
wobei das jeweilige mit einem Haken versehene Eingriffsteil 16 zwischen
den beiden Federschenkeln 17 und 18 hindurchbewegt
wird. Aufgrund seiner federnden Beweglichkeit wird der Federschenkel 18 beim
Hindurchstecken des Eingriffsteil 16 durch die Öffnung 20 zur
Seite geschoben. Sobald der Haken des Eingriffsteils 16 hinter dem
beweglichen Federschenkel 18 liegt, bewegt sich dieser
in seine Ausgangslage, die in 4 dargestellt
ist, zurück.
Das Eingriffsteil 16 befindet sich dann, wie aus der 5 zu
ersehen ist, zwischen den beiden Federschenkeln 17 und 18,
wobei der Haken des Eingriffsteils 16 unterhalb des Federschenkels 18 liegt.
Hierdurch wird eine sichere Positionierung des Airbagmoduls 15 am
Lenkrad gewährleistet.
Eine definierte Führung
des beweglichen Federschenkels 18 wird, wie die 4 zeigt,
durch eine etwa schlitzförmige
oder langlochförmige
Führung 21 am
Lenkradskelett gewährleistet.
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Zusätzlich kann
mittels einer Feder 22 entgegengesetzt zur Einsteckrichtung 19 eine
Vorspannung auf das Airbagmodul 15 ausgeübt werden,
so dass der Winkel des Hakens gegen den Federschenkel 18 gedrückt ist,
wodurch eine zusätzliche
Sicherung erreicht wird. Die Feder 22 befindet sich hierzu in
der Nähe
des Schnappverschlusses 14 und unterstützt dessen Rastwirkung.
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Bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich Öffnungen 24 für Schnappverschlüsse an den
Speichen 3. Die Öffnungen 24 befinden
sich hierzu in zur Lenkradachse 5 im wesentlichen senkrecht
und radial verlaufenden Speichenbereichen. An der Unterseite des
Airbagmoduls 15 sind zugeordnete Eingriffsteile vorgesehen,
von denen schnittbildlich ein Eingriffsteil in 7 dargestellt
ist. Das Eingriffsteil der 7 besitzt
einen Stempel 25, welcher an der Unterseite des Airbagmoduls 15 befestigt
ist. Am Stempel 25 ist eine im wesentlichen U-förmige Schenkelfeder
befestigt. Die beiden Federschenkeln 27 sind als nach außen spreizende
Federschenkel ausgebildet. An den Federschenkeln 27 können Einbuchtungen 13 vorgesehen
sein, welche am Innenrand der Öffnung 24 federnd
anliegen und dadurch das Airbagmodul 15 am Lenkradskelett 1 fixieren.
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Beide
Ausführungsformen
der Verschlüsse sind
aus ihren Rastpositionen lösbar.
Beim Zusammendrücken
der beiden Federschenkel 27 kann die in der 7 dargestellte
Verrastung gelöst
werden und das Airbagmodul 15 nach oben hin entfernt werden.
Bei den in den 3 bis 5 dargestellten Schnappverschlüssen 14 kann
durch Drücken
des Airbagmoduls gegen die Kraft der Feder 22 und durch
Bewegen des Federschenkels 18 aus der Eingriffsposition
mit dem Haken des Eingriffsteils 16 die Verrastung gelöst werden
und das Airbagmodul nach oben abgehoben werden.
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In
den 9, 10 und 11 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel
des Lenkrades dargestellt. Die in 11 gezeigte
Nabe 4 besitzt etwa senkrecht zueinander verlaufende Nuten 32 in
der Oberfläche, welche
mit der Unterseite des Stützbleches 7 in
Anlage gebracht wird. Ferner ist eine teilringförmige Vertiefung 34 in
der Oberfläche
des Nabenkörpers vorgesehen.
Am Nabenvorsprung 8 befindet sich eine Einkerbung 35.
Die angesprochenen Verformungen am Nabenkörper kommen mit entsprechenden
Formgebungen an der Unterseite des Stützbleches 7 formschlüssig in
Eingriff. Hierzu besitzt das Stützblech
Rippen 31, die beim Zusammenbau in den Nuten 32 der
Nabe 4 liegen. Ferner ist an der Unterseite des Stützbleches 7 ein
Vorsprung 36 vorgesehen, der in die Kerbe 35 des
Nabenvorsprungs eingreift. Die Rippen 31 sind beim dargestellten
Ausführungsbeispiel
ebenfalls an den Speichen 3 vorgesehen. Auf diese Weise
wird eine drehsichere Verbindung zwischen der Nabe 4 und
dem Lenkradskelett 1 erreicht. Zur Ausrichtung der Nabe 4 mit
der Lenkachse 5 ist an der Unterseite des Stützbleches 7 ein teilringförmiger Vorsprung 33 vorgesehen,
welcher beim Zusammenbau in der teilringförmigen Vertiefung 34 der
Nabe 4 liegt.
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Die
zwischen den Speichen 3 nach unten ragenden Blechteile 11 werden
mit Druck, insbesondere hohem Druck zur Erzielung einer quasi Kaltschweißverbindung
an die Seitenflächen
der Nabe 4 gedrückt.
Hierdurch erfolgt eine Verankerung der Nabe 4 am Lenkradskelett 1 ohne
Umbiegen der Blechteile 11 um die Unterseite der Nabe 4.
Blechteile 12, wie sie beim Ausfüh rungsbeispiel der 1 gezeigt
sind, sind bei dieser Ausführungsform
nicht erforderlich.
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Zur
Befestigung des nicht näher
dargestellten Airbagmoduls 15 sind an nach oben gebogenen Laschen 30,
welche aus einem Stück
mit dem Lenkradskelett hergestellt sind, Öffnungen 24 für Schnappverschlüsse oder
Arretierungen zur Befestigung des Airbagmoduls, wie oben beschrieben,
vorgesehen. Die Laschen 30 ragen mit den Flächen, in denen
die Öffnungen 24 für die Schnappverschlüsse angeordnet
sind, über
die Oberseite des Stützbleches 7,
wie insbesondere aus 9 zu ersehen ist.
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- 1
- Lenkradskelett
- 2
- Lenkkranz
- 3
- Speichen
- 4
- Nabe
- 5
- Lenkradachse
- 6
- Öffnung
- 7
- Stützblech
- 8
- Nabenvorsprung
- 9
- Verzahnung
am Nabenvorsprung
- 10
- Verzahnung
in der Öffnung
- 11
- nach
unten ragende Blechteile
- 12
- umzubiegende
Blechteilenden
- 13
- Einbeulung
- 14
- Schnappverschluss
- 15
- Airbagmodul
- 16
- Eingriffsteil
- 17
- fester
Federschenkel
- 18
- beweglicher
Federschenkel
- 19
- Einsteckrichtung
- 20
- Öffnung
- 21
- Führung
- 22
- Feder
- 23
- Lenkradumhüllung
- 24
- Öffnung
- 25
- Stempel
- 26
- Schenkelfeder
- 27
- spreizende
Federschenkel
- 28
- Seitenflächen
- 29
- Umbiegerichtungen
- 30
- Laschen
- 31
- Rippen
- 32
- Nuten
- 33
- teilringförmiger Vorsprung
- 34
- teilringförmige Vertiefung
- 35
- Kerbe
- 36
- Vorsprung