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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Lenkrad zur Verwendung bei der Durchführung von Crashtests, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein herkömmliches Lenkrad für ein Kraftfahrzeug weist allgemein eine Lenkradnabe auf, mit der das Lenkrad an einem Lenksäulenende drehfest befestigt werden kann. Die Lenkradnabe kann hierzu an einem Boden eines Lenkradtopfes ausgebildet sein, insbesondere einstückig an dem Lenkradtopf angeformt sein. Ein Lenkradkranz, über den ein Fahrer des Kraftfahrzeugs die eigentlichen Lenkbewegungen einsteuert, ist über wenigstens eine Speiche mit dem im Wesentlichen in der Lenkradmitte angeordneten Lenkradtopf fest verbunden.
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Des Weiteren ist es bekannt, die bei einem Crashtest des Kraftfahrzeugs auf die Lenksäule einwirkenden Momente und Kräfte infolge einer Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis mit Hilfe geeigneter Kraftsensoren, zum Beispiel einer Lastzelle, zu messen. Eine Lastzelle ist ein Aufnehmer, der eine mechanische Kraft in ein elektrisches Signal umformt. Unter den vielen verschiedenen Bauformen von Lastzellen sind die auf Dehnungsmessstreifen basierenden Ausführungen am weitesten verbreitet.
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Ein Beispiel einer mehrachsigen Lastzelle zur Erfassung von Kräften und Momenten ist in der
US 3 771 359 beschrieben.
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Eine weitere mehrachsige Lastzelle, die zur Verwendung in einem Crashtest eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann, um die bei einer Kollision an einer Lenksäule des Kraftfahrzeugs auftretenden Lasten zu erfassen, ist in der
US 3 618 376 offenbart. Hierzu wird die Lastzelle zwischen einer Lenkradnabe eines Lenkrads und einem Ende der Lenksäule eingefügt, das heißt, das Lenkrad ist über seine Lenkradnabe mit einem Ende der Lastzelle verbunden und das Ende der Lenksäule mit dem anderen Ende der Lastzelle.
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Ähnliche Anordnungen, bei denen eine Lastzelle zwischen das Lenksäulenende und die Lenkradnabe eines Lenkrads eingefügt ist, offenbaren ebenso die
KR 100380487 B1 und die
KR 1019990043309 A .
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Ein zwischen einem Lenksäulenende und einer Lenkradnabe eines Lenkrads eingefügtes Torsionsmodul zur Drehmomenterfassung offenbart die
DE 10 2010 017 851 A1 . Das Torsionsmodul weist ein Speichenrad mit einem Innenring und einem konzentrisch zu diesem angeordneten Außenring auf, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring Biegespeichen angeordnet sind, die mit dem Innenring und dem Außenring verbunden sind.
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Nachteilig bei den bekannten Anordnungen der Lastzelle zwischen dem Lenksäulenende und der Lenkradnabe ist, dass sich durch die derartige Zwischenschaltung der Lastzelle zum Beispiel die Lenksäulengeometrie, insbesondere der Lenksäulenendpunkt, verändert. Dementsprechend ragt das Lenkrad weiter in die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs hinein, als es ohne Anordnung der Lastzelle der Fall ist. Somit verändert sich der Abstand zwischen dem Lenkrad und einer auf dem Fahrersitz sitzenden Person des Kraftfahrzeugs, was einen unerwünschten Einfluss auf die Crashtestergebnisse nach sich ziehen kann. Außerdem nimmt die Lastzelle aufgrund ihrer Bauform und ihres Gewichts auch Einfluss auf das dynamische Eindringen der Lenksäule beim Crashtest. Des Weiteren kann es erforderlich sein, zur Montage der Lastzelle Verkleidungsteile am Lenkrad und/oder seitlich des Lenkrads angeordnete Schalterhebel (z. B. Blinker- und/oder Scheibenwischerhebel) abzubauen.
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Ein Lenkrad, bei dem eine Lenkradnabe zur Befestigung an einem Lenksäulenende eines Fahrzeugs als Torsionsmodul zur Erfassung eines zwischen der Lenkradnabe und dem Lenksäulenende auftretenden Drehmoments ausgebildet ist, ist in der
DE 101 14 688 C1 offenbart. Das Torsionsmodul umfasst ein an dem Lenkrad befestigbares Speichenrad mit einer Nabe und mit einem über Biegespeichen, an denen druck- oder dehnungsempfindliche Messwertaufnehmer angebracht sind, mit der Nabe verbundenen und konzentrisch zu der Nabe angeordneten Kranz. Der Kranz ist mit einer Bodenplatte des Lenkrads verbunden, während die Nabe des Torsionsmoduls drehfest an dem Lenksäulenende befestigt ist.
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Des Weiteren ist aus der
DE 10 2005 053 181 A1 eine Vorrichtung für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der eine Lenkwelle über ein elastisch verformbares Element drehwinkelbeweglich mit einer Lenkradnabe eines Lenkrads verbunden ist. Die Vorrichtung kann Teile eines Drehmomentsensors und/oder eines Drehwinkelsensors aufweisen.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Verwendung bei einem Crashtest, bereitzustellen, das die vorgenannten Nachteile des Stands der Technik überwindet.
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Diese Aufgabe wird durch ein Lenkrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß weist ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Verwendung bei einem Crashtest, einen äußeren Lenkradkranz auf, der über wenigstens eine Speiche mit einem in einer Lenkradmitte angeordneten Lenkradtopf fest verbunden ist. Der Lenkradtopf weist bodenseitig eine Lenkradnabe zur Befestigung des Lenkrads bzw. des Lenkradtopfs an einem Lenksäulenende des Kraftfahrzeugs auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Lenkradnabe als Lastzelle zur Erfassung einer an der Lenkradnabe auftretenden Last, zum Beispiel eine Kraft bzw. Kräfte und/oder ein Moment bzw. Momente, ausgebildet. Insbesondere ist mit dem erfindungsgemäßen Lenkrad die auf die Lenkradnabe einwirkende Last bei einem Crashtest erfassbar. Da die Lenkradnabe erfindungsgemäß als Lastzelle ausgebildet ist, werden hierin nachstehend die Begriffe Lenkradnabe und Lastzelle in Bezug auf die vorliegende Erfindung synonym verwendet. Wenn also nachstehend in Bezug auf die vorliegende Erfindung von Lenkradnabe die Rede ist, ist gleichzeitig auch die, die Lenkradnabe bildende Lastzelle gemeint und umgekehrt.
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Gemäß der Erfindung ist die Lastzelle eine mehrachsige Lastzelle. Mit anderen Worten ist die Lastzelle in der Lage, Kräfte und/oder Momente in mehr als einer Achse zu erfassen. Insbesondere kann die mehrachsige Lastzelle des erfindungsgemäßen Lenkrads Kräfte in drei unterschiedlichen orthogonalen Achsen und Momente um wenigstens zwei unterschiedliche orthogonale Achsen aufnehmen.
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Das erfindungsgemäße Lenkrad bietet zum Beispiel den Vorteil, dass sich die Lenksäulengeometrie bei Verwendung des erfindungsgemäßen Lenkrads im Gegensatz zur herkömmlichen Anordnung einer Lastzelle zwischen der Lenkradnabe eines gewöhnlichen Lenkrads und dem Lenksäulenende des Kraftfahrzeugs nicht verändert, da die Abmessungen der als Lastzelle ausgebildeten Lenkradnabe sich nicht oder zumindest nicht wesentlich von den Abmessungen der Lenkradnabe eines herkömmlichen Lenkrads unterscheiden. Dementsprechend wird die Position des Lenkrads relativ zur Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs durch das Vorsehen der Lastzelle nicht verändert, wodurch die Gewinnung realistischerer Crashtestergebnisse ermöglicht wird. Des Weiteren unterscheiden sich das Gewicht und die Bauform der als Lastzelle ausgebildeten Lenkradnabe nur geringfügig gegenüber dem Gewicht und der Bauform einer herkömmlichen Lenkradnabe, so dass das erfindungsgemäße Lenkrad keinen bzw. einen erheblich verminderten Einfluss auf das dynamische Eindringen der Lenksäule beim Crashtest hat. Außerdem ist aufgrund der kompakten Bauform der als Lastzelle ausgebildeten Lenkradnabe des erfindungsgemäßen Lenkrads eine Demontage von Verkleidungsteilen des Lenkrads und/oder von seitlich am Lenkrad angebrachten Schalterhebeln bei der Verwendung des Lenkrads in einem Crashtest nicht mehr erforderlich. Insgesamt verbessern sich also die Crashtestbedingungen hinsichtlich einer wesentlich exakteren Abbildung der Realität bei Verwendung des erfindungsgemäßen Lenkrads.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Lastzelle auf der dem Lenkradtopf abgewandten Seite einen zylindrischen Teil mit einer Bohrung zur Aufnahme des Lenksäulenendes aufweist. Hierbei ist die Bohrung im zylindrischen Teil der Lastzelle der Form des Lenksäulenendes des Kraftfahrzeugs entsprechend angepasst, so dass die beiden Bauteile (bevorzugt formschlüssig) zusammenpassen. Damit lässt sich die Lastzelle auf einfache Weise auch an Lenksäulenenden unterschiedlicher Fahrzeugtypen anpassen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Lastzelle auf der dem Lenkradtopf zugewandten Seite einen Flansch zur Befestigung der Lastzelle am Lenkradtopf auf. Der Befestigungsflansch ermöglicht eine feste und steife Verbindung zwischen der als Lastzelle ausgebildeten Lenkradnabe und dem Lenkradtopf, so dass eine realistische Kraftübertragung zwischen dem Lenkrad und der Lenksäule gegeben ist.
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Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Lastzelle mit dem Lenkradtopf formschlüssig verbunden, insbesondere zum Beispiel verschraubt. Eine Schraubverbindung bietet einerseits eine ausreichend steife Verbindung zwischen der Lastzelle und dem Lenkradtopf und ermöglicht andererseits eine zerstörungsfreie Montage/Demontage der Lastzelle am Lenkradtopf. Auf diese Weise kann die als Lastzelle ausgebildete Lenkradnabe an Lenkrädern unterschiedlichen Typs angebracht und somit besonders flexibel eingesetzt werden. Das Lenkrad bzw. der Lenkradtopf muss hierfür lediglich ein für den Formschluss zwischen dem Lenkradtopf und der Lastzelle geeignetes Mittel, beispielsweise eine (Gewinde-)Bohrung, einen Gewindebolzen, einen Stift und dergleichen, zur Verfügung stellen.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die als Lastzelle ausgebildete Lenkradnabe mit dem Lenkradtopf auch vernietet sein.
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Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere zum Beispiel eine Verschweißung oder Verklebung, zwischen der als Lastzelle ausgebildeten Lenkradnabe und dem Lenkradtopf vor.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
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1 eine Draufsicht auf ein Lenkrad mit einer als Lastzelle ausgebildeten Lenkradnabe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine perspektivische Unteransicht des Lenkrads aus 1,
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3 eine Draufsicht auf die als Lastzelle ausgebildete Lenkradnabe und
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4 eine vergrößerte Draufsicht auf die als Lastzelle ausgebildete Lenkradnabe aus 3.
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In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 stellt eine Draufsicht auf ein Lenkrad 1 für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Das Lenkrad 1 weist einen äußeren Lenkradkranz 2 auf, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über vier Speichen 3 mit einem im Wesentlichen in der Lenkradmitte angeordneten Lenkradtopf 4 fest verbunden ist. In dem Lenkradtopf 3 ist in etwa mittig eine Oberseite einer Lenkradnabe 5 zur Befestigung des Lenkrads 1 an einem Lenksäulenende (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs zu erkennen, die nachfolgend mit Bezug auf 2 näher beschrieben werden wird. Die Lenkradnabe 5 ist bei dem Lenkrad 1 als Lastzelle zur Erfassung einer an der Lenkradnabe 5 auftretenden Last, insbesondere Kräfte und Momente, ausgebildet.
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2 stellt eine perspektivische Unteransicht des Lenkrads 1 aus 1 dar. 2 ist zu entnehmen, dass die Lenkradnabe 5 am Lenkradtopf 4 bodenseitig angeordnet und mit diesem verbunden ist. Insbesondere ist die Lenkradnabe 5 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Lenkrads 1 über insgesamt vier Schrauben 6 mit dem Boden des Lenkradtopfes 4 verschraubt. Hierzu weist die Lenkradnabe 5 bzw. die Lastzelle 5 auf der, dem Lenkradtopf 4 zugewandten Seite einen Flansch 7 auf, mit dessen Hilfe die Lenkradnabe 5 mit dem Boden des Lenkradtopfes 4 verschraubt ist.
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Ferner ist 2 zu entnehmen, dass die Lenkradnabe 5 bzw. die Lastzelle 5 auf der dem Boden des Lenkradtopfes 4 abgewandten Seite einen zylindrischen Teil 8 mit einer Bohrung 9 zur (bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel formschlüssigen) Aufnahme des Lenksäulenendes aufweist. Die Bohrung 9 weist hierzu eine sechskantige Innenfläche auf.
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In 2 ist des Weiteren ein elektrisches Messkabel 10 mit insgesamt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Lenkrads 1 fünf Messanschlüssen 11 dargestellt. Das Kabel 10 dient der elektrischen Übertragung der von der Lastzelle 5 bzw. der Lenkradnabe 5 aufgenommenen mechanischen Kräften bzw. Momenten und ist dementsprechend mit der Lastzelle 5 bzw. der Lenkradnabe 5 elektrisch verbunden. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Lenkrads 1 ist die Lastzelle 5 eine mehrachsige Lastzelle, die eingerichtet ist, mechanische Kräfte in insgesamt drei unterschiedlichen orthogonalen Achsen und mechanische Momente um zwei unterschiedliche orthogonale Achsen aufzunehmen.
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3 stellt eine Draufsicht auf die als Lastzelle ausgebildete Lenkradnabe 5 in einem vom Lenkrad 1 demontierten Zustand dar und 4 eine vergrößerte Draufsicht auf die Lenkradnabe 5 bzw. die Lastzelle 5 aus 3. In dem Befestigungsflansch 7 sind insgesamt vier Bohrungen 11 eingebracht, um die Lenkradnabe 5 bzw. die Lastzelle 5 in vorbeschriebener Weise an dem Lenkradtopf 4 formschlüssig zu befestigen, insbesondere zu verschrauben.
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Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Lenkrad ist nicht auf die hierin offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
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In bevorzugter Ausführung wird das erfindungsgemäße Lenkrad in einem Kraftfahrzeug bei der Durchführung von Crashtests verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkrad
- 2
- Lenkradkranz
- 3
- Speiche
- 4
- Lenkradtopf
- 5
- Lenkradnabe, Lastzelle
- 6
- Schraube
- 7
- Flansch
- 8
- Zylindrischer Teil
- 9
- Bohrung in 8
- 10
- Elektrisches Messkabel
- 11
- Messanschluss
- 12
- Bohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3771359 [0004]
- US 3618376 [0005]
- KR 100380487 B1 [0006]
- KR 1019990043309 A [0006]
- DE 102010017851 A1 [0007]
- DE 10114688 C1 [0009]
- DE 102005053181 A1 [0010]
