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Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Lenkrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
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Derartige Lenkräder können durch die Bewegungen des Fahrzeugs während der Fahrt zu Schwingungen (z.B. in Form von Mikroschwingungen) angeregt werden, die über eine am Lenkrad (insbesondere an einem Lenkradkranz des Lenkrades) anliegende Hand eines Fahrzeugführers zumindest teilweise auf diesen übertragen werden und beispielsweise Teilkörperschwingungen (z.B. Hand-Arm-Schwingungen) hervorrufen. Die Stärke der Lenkradschwingungen und damit die Amplitude der Körperschwingungen hängt z.B. von dem Fahrzeugaufbau, der Reifenbeschaffenheit, dem Fahrbahnbelag, der Fahrgeschwindigkeit und/oder von der Stärke und Frequenz von Motorvibrationen ab. Des Weiteren können die Lenkradschwingungen (insbesondere abhängig von der Masseverteilung im Lenkrad) von der Lenkradstellung abhängen.
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Möglich ist, dass durch niederfrequente Schwingungen des Lenkrads (z.B. in einem Bereich unterhalb von 80 Hz) Ganzkörperschwingungen („Humanschwingungen“) des Fahrzeugführers angeregt werden, die sich negativ auf die Gesundheit des Fahrzeugführers auswirken können; insbesondere, wenn sie über einen längeren Zeitraum auf den Fahrzeugführer einwirken.
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Durch Resonanzerscheinungen kann es zudem bei niedrigen Frequenzen (z.B. bei Frequenzen zwischen 10 und 20 Hz) der auf den Fahrzeugführer übertragenen Schwingungen im Hand- und Ellenbogengelenk zu Schwingungsüberhöhungen kommen. Derartige Schwingungen werden Fahrzeugführer daher nicht nur als unangenehm empfunden, sondern sie können sogar zu einem Einschlafen der Hände führen und andere gesundheitliche Beeinträchtigungen zur Folge haben.
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Aus der gattungsbildenden
DE 19 05 863 U ist ein Lenkrad für Kraftfahrzeuge bekannt, dessen Kranz an schwingungsgedämpften Speichen aufgehängt ist. Die
DE 201 20 465 U1 betrifft ein schwingungsgedämpftes Fahrzeuglenkrad. Die
DE 200 16 637 U1 offenbart ein Fahrzeuglenkrad mit einem Lenkradkranz, der von wenigstens einem Abschnitt seiner Speiche schwingungsmäßig wenigstens weitgehend entkoppelt ist.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, die Anregung von Körperschwingungen möglichst zu vermeiden.
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Dieses Problem wird durch die Bereitstellung des Lenkrads mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des Lenkrads mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Danach wird ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, mit
- - einem Lenkradkranz, über den das Lenkrad betätigbar ist;
- - mindestens einer Speiche, die sich zwischen dem Lenkradkranz und einer Nabe erstreckt, wobei
- - ein durch die Speiche ausgebildeter erster Teilabschnitt des Lenkrads und ein, z.B. durch die Speiche, die Nabe oder den Lenkradkranz ausgebildeter, zweiter Teilabschnitt des Lenkrads relativ zueinander bewegbar ausgebildet und angeordnet sind, wobei das Lenkrad Dämpfungsmittel zur Dämpfung einer Relativbewegung der beiden Teilabschnitte zueinander aufweist.
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Die beiden Teilabschnitte sind insbesondere durch Schwingungen des Lenkradkranzes und/oder des Bereichs der Lenkradnabe in Schwingungen relativ zueinander versetzbar, wobei diese Relativschwingungen jedoch durch die Dämpfungsmittel gemindert oder sogar zumindest im Wesentlich eliminiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Lenkradschwingungen und somit insbesondere die Anregung von Körperschwingungen (also Schwingungen von Körperregionen eines Fahrzeugführers) zu reduzieren.
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Denkbar ist, dass die Teilabschnitte über die Dämpfungsmittel miteinander gekoppelt sind. Insbesondere stellen die Dämpfungsmittel eine mechanische Verbindung der Teilabschnitte miteinander her, die eine Relativbewegung der Teilabschnitte zulässt.
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Gemäß einer Variante der Erfindung sind der erste und der zweite Teilabschnitt durch Teilabschnitte derselben Speiche ausgebildet. Beispielsweise ist der erste Teilabschnitt (hier der erste Speichenabschnitt) mit einem zentralen Bereich des Lenkrades (insbesondere der Nabe) verbunden, während der zweite Teilabschnitt (hier der zweiten Speichenabschnitt) mit dem Lenkradkranz verbunden ist. Möglich ist, dass es sich bei der in die Teilabschnitte unterteilten Speiche um eine in der 3- oder der 9-Uhr-Position angeordnete Speiche handelt. Möglich ist jedoch auch, dass es sich um eine (z.B. als optionale dritte oder vierte Speiche des Lenkrades vorgesehene) Speiche in 5-, 6- oder 7-Uhr-Position handelt. Natürlich können auch weitere Speichen des Lenkrades in jeweils mindestens zwei Teilabschnitte aufgeteilt sein, deren Schwingungen relativ zueinander gedämpft sind.
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Denkbar ist jedoch z.B. auch, dass es sich nur bei einem der Teilabschnitte um einen Abschnitt einer der Speichen des Lenkrades handelt und der andere Teilabschnitt durch einen anderen Abschnitt des Lenkrades gebildet ist; z.B. durch einen Abschnitt der Nabe oder des Lenkradkranzes. Möglich ist auch, dass mehr als zwei Teilabschnitte des Lenkrads relativ bewegbar zueinander ausgebildet sind, deren Bewegung durch die Dämpfungsmittel gedämpft ist (und diese Teilabschnitte z.B. auch über die Dämpfungsmittel miteinander gekoppelt sind). Beispielsweise sind drei Teilabschnitte bewegbar zueinander ausgebildet; z.B. zwei Abschnitte des Lenkradkranzes, die von unterschiedlichen Seiten an einen Endabschnitt einer Speiche des Lenkrades angrenzen und der Endabschnitt der Speiche selber. Es wird zudem darauf hingewiesen, dass mit der Formulierung „Teilabschnitt der Speiche“ bzw. „Teilabschnitt des Lenkrades“ jeweils ein Teilabschnitt eines Skeletts der Speiche bzw. eines sonstigen Bereiches des Lenkrades gemeint sein kann. So kann die Speiche durchaus getrennte Teilabschnitte des Speichenskeletts miteinander verbinden, jedoch z.B. eine gemeinsame, sich über beide Teilabschnitte erstreckende Umschäumung und/oder Umhüllung (insbesondere Belederung) des Skeletts aufweisen.
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Die Dämpfungsmittel umfassen beispielsweise mindestens ein Dämpfungselement, das sich beispielsweise zumindest teilweise zwischen einer Stirnseite des ersten Teilelements und einer Stirnseite des zweiten Teilelements befindet. Die Stirnseiten der Teilabschnitte sind insbesondere zumindest teilweise einander zugewandt orientiert. Beispielsweise ist das Dämpfungselement ausgelegt, Schwingungen der Teilabschnitte in Längsrichtung zu dämpfen (also insbesondere bei Druck- und Zugbelastung der Speiche zu wirken).
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Das Dämpfungselement ist z.B. durch einen mechanisch dämpfenden Materialbereich ausgeformt (z.B. in Form eines Schaums) oder in Form eines elastischen Elementes (z.B. aus Gummi oder einem elastischen Kunststoff) ausgebildet. Beispielsweise ist das Dämpfungselement an zumindest einem der Teilabschnitte befestigt; z.B. klemmend (etwa durch Verspannung), mit einem Befestigungsmittel (z.B. verschraubt) oder stoffschlüssig (etwa durch eine Klebung). Möglich ist jedoch auch, dass das Dämpfungselement in das Lenkrad (insbesondere in das Lenkradskelett) nur eingelegt ist.
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Denkbar ist auch, dass sich Endbereiche der Teilabschnitte seitlich nebeneinander erstrecken und sich das Dämpfungselement zumindest teilweise zwischen einer Seite des Endbereichs der ersten Teilabschnitts und einer Seite des Endbereichs des zweiten Teilabschnitts befindet. Die erwähnten Seiten des ersten und zweiten Teilabschnitts, die z.B. Seiten eines Mantelbereichs des ersten und zweiten Teilabschnitts sind und/oder z.B. senkrecht oder schräg zu der jeweiligen Stirnseite verlaufen, sind insbesondere zumindest in einer Ruheposition einander zugewandt. Mit einem derartigen Verlauf der Teilabschnitte und einem derartigen Dämpfungselement werden insbesondere Schwingungen, die auf Kraftkomponenten senkrecht zum Verlauf der Speiche zurückgehen, gedämpft.
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Die Dämpfungsmittel können auch mindestens ein reibungserhöhendes Element und/oder eine reibungserhöhende Beschaffenheit (insbesondere eine entsprechende Oberflächenstruktur) des ersten und/oder zweiten Teilabschnitts zur Erhöhung der Reibung zwischen dem ersten und dem zweiten Teilabschnitt umfassen. Beispielsweise sind die Dämpfungsmittel allein durch eine reibungserhöhende Oberflächenstruktur des ersten und/oder zweiten Teilabschnitts ausgebildet. Beispielsweise liegt ein Bereich des ersten Teilabschnitts lediglich auf einem Bereich des zweiten Teilabschnitts auf, wobei die Teilabschnitte gegeneinander verspannt sein können, also klemmend aneinander halten. Denkbar ist natürlich z.B. auch, dass sowohl eine reibungserhöhende Oberflächenstruktur als auch mindestens ein Dämpfungselement vorhanden sind.
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Die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungselementes und auch eine mögliche Beeinflussung einer Eigenfrequenz des Lenkrades durch das Dämpfungselement werden durch die Auswahl des Materials und durch seine Dimensionierung vorbestimmt. Die erzielbare Dämpfung hängt jedoch auch von der Geometrie der Teilabschnitte des Lenkrades, etwa von ihrer Länge und/oder Orientierung, ab. Möglich ist insbesondere, dass die Dämpfungsmittel (insbesondere das mindestens eine Dämpfungselement) und/oder die Teilabschnitte des Lenkrades so ausgelegt sind, dass die hervorgerufene Dämpfung von der Art der angeregten Lenkradschwingung abhängt. Darüber hinaus können die Teilabschnitte so beschaffen sein, dass sich beim Auftreten von Lenkradschwingungen zumindest einer der Teilabschnitte von dem anderen entfernt (abhebt) und impulsartig zu diesem zurückkehrt, wodurch ein Dämpfungspuls erzeugbar ist. Denkbar ist auch, dass die Teilabschnitte gegeneinander oder gegen das Dämpfungselement schlagen, wodurch ebenfalls eine Schwingungsdämpfung, also eine Verringerung der Schwingungsamplituden, erfolgt.
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Ein Endbereich des ersten Teilabschnitts erstreckt sich in einen Endbereich des zweiten Teilabschnitts hinein. Beispielsweise ist zumindest der Endbereich des zweiten Teilabschnitts in Form eines (z.B. hohlzylindrischen) Hohlkörpers ausgebildet sind, wobei insbesondere der Außendurchmesser des Endbereichs des ersten Teilabschnitts kleiner als der Innendurchmesser des Endbereichs des zweiten Teilabschnitts ist. Die Querschnittsformen der Teilabschnitte können sich jedoch unterscheiden. So könnte der Endbereich des ersten Teilabschnitts einen kreisförmigen Querschnitt und der Endbereich des zweiten Teilabschnitts einen ovalen Querschnitt aufweisen oder umgekehrt.
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Die Endbereiche der Teilabschnitte sind zudem z.B. so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie in mehreren Raumrichtungen relativ zueinander bewegbar sind. Insbesondere ist eine Relativbewegung der Endbereiche in Längsrichtung oder in einer Richtung quer zur Längsrichtung der Teilabschnitte möglich.
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Denkbar ist auch, dass die Endbereiche der Teilabschnitte so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie relativ zueinander um die Achse des jeweiligen Endbereichs rotierbar sind.
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Die Dämpfungsmittel umfassen mindestens ein Dämpfungselement (z.B. in Form eines Materialbereiches wie oben bereits erläutert), das innerhalb des Endbereichs des zweiten Teilabschnitts angeordnet ist.
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Dabei umfasst das Dämpfungselement mindestens zwei Oberflächenabschnitte, wobei der Reibungskoeffizient in Bezug auf die Reibung zwischen einem der Oberflächenabschnitte und dem Endbereich des ersten Teilabschnitts höher ist als der Reibungskoeffizient in Bezug auf die Reibung zwischen dem anderen Oberflächenabschnitt und dem Endbereich des zweiten Teilabschnitts. Auf diese Weise lassen sich z.B. unterschiedliche Raumkomponenten von Schwingungen der Teilabschnitte verschieden stark dämpfen. Denkbar ist natürlich auch, dass mehr als zwei Oberflächenabschnitte mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten existieren.
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Gemäß einer Ausgestaltung dieser Erfindungsvariante ist der erste Oberflächenabschnitt des Dämpfungselements einer Stirnseite des ersten Teilabschnitts zugewandt und/oder der zweite Oberflächenabschnitt des Dämpfungselements einer Innenseite (z.B. eines Mantelbereichs) des zweiten Teilabschnitts zugewandt.
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Zusätzlich oder alternativ können die Dämpfungsmittel auch mindestens einen reibungserhöhenden Materialbereich (z.B. eine entsprechende Beschichtung), der sich zwischen einer Außenseite (z.B. eines Mantelbereichs) des Endbereichs des ersten Teilabschnitts und einer Innenfläche des Endbereichs des zweiten Teilabschnitts befindet, und/oder eine reibungserhöhende Oberflächenstruktur des Endbereichs des ersten und/oder des zweiten Teilabschnitts umfassen.
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Möglich ist, dass mehrere reibungserhöhende Materialbereiche und/oder Bereiche mit reibungserhöhenden Oberflächenstrukturen vorhanden sind, die unterschiedlichen Reibungskoeffizienten aufweisen. Diese Bereiche erstrecken sich beispielsweise in Umfangsrichtung bezogen auf den Umfang des Endbereichs des ersten Teilabschnitts oder in Längsrichtung des Endbereichs des ersten Teilabschnitts. Beispielweise kann die Position der reibungserhöhenden Bereiche so eingestellt werden, dass abhängig von der Art der angeregten Lenkradschwingungen nur einige oder sogar nur einer der reibungserhöhenden Bereiche wirksam ist. Auf diese Weise können z.B. unterschiedliche Schwingungsmoden unterschiedlich stark gedämpft werden.
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In einer anderen Variante der Erfindung umfassen die Dämpfungsmittel eine elektromechanische oder elektromagnetische Vorrichtung. Beispielsweise sind die Teilabschnitte über die elektromechanische oder elektromagnetische Vorrichtung miteinander verbunden, wobei z.B. die Steifigkeit der Verbindung und damit die Schwingungsdämpfung über die Konfiguration der elektromechanischen oder der elektromagnetischen Vorrichtung einstellbar ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
- - einem Lenkradkranz, über den das Lenkrad betätigbar ist;
- - mindestens einer Speiche, die sich zwischen dem Lenkradkranz und einer Nabe erstreckt, wobei
- - ein durch die Speiche ausgebildeter erster Teilabschnitt des Lenkrads und ein durch die Speiche oder den Lenkradkranz ausgebildeter zweiter Teilabschnitt des Lenkrads schwenkbar oder lösbar miteinander verbunden sind.
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Die schwenkbare Verbindung der Teilabschnitte miteinander erfolgt insbesondere über ein Gelenk. Denkbar ist, dass es sich bei beiden Teilabschnitten um Abschnitte derselben Speiche des Lenkrades handelt, wobei die beiden Teilabschnitte über ein Gelenk miteinander verbunden sind. Zudem kann einer der Teilabschnitte ebenfalls schwenkbar mit einem Nabenbereich und der andere Teilabschnitte schwenkbar mit dem Lenkradkranz verbunden sein.
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Die alternative lösbare Verbindung der Teilabschnitte erfolgt insbesondere über ein lösbares Kopplungselement. Beispielsweise kann das Kopplungselement aktuatorisch (z.B. auf ein Signal einer Fahrzeugsteuerung hin) bewegt werden, um die Kopplung zwischen den beiden Teilabschnitten aufzuheben.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Draufsicht eines Lenkrad gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine seitliche Ansicht des Lenkrads aus 1;
- 3 eine seitliche Ansicht eines Lenkrades gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 eine Schnittansicht durch einen Kopplungsbereich zweier Teilabschnitte einer Speiche eines erfindungsgemäßen Lenkrades;
- 5 eine Abwandlung der 4;
- 6 eine weitere Variante einer Kopplung zweier Teilabschnitte einer Speiche eines erfindungsgemäßen Lenkrades;
- 7 einen Querschnitt durch den in 6 gezeigten Kopplungsbereich;
- 8 ein Lenkrad gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 9 das Lenkrad aus 8 in seitlicher Ansicht;
- 10 eine Abwandlung der 8 und 9;
- 11 und 12 eine weitere Abwandlung; und
- 13 ein Lenkrad gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Das in den 1 und 2 schematisch dargestellte Lenkrad 1 umfasst einen Lenkradkranz 11 sowie eine Nabe 12, die einen zentralen Bereich des Lenkrades 1 ausbildet. Zwischen der Nabe 12 und dem Lenkradkranz 11 erstrecken sich drei Speichen 21-23.
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Eine der Speichen (die Speiche 22) ist in zwei Teilabschnitte 221, 222 geteilt, wobei die Teilabschnitte 221, 222 so ausgebildet sind, dass sie sich relativ gegeneinander zumindest in Längsrichtung L der Speiche 22 bewegen können. Eine derartige Relativbewegung kann zum Beispiel durch Schwingungen des Lenkrades 1, insbesondere des Lenkradkranzes 11 relativ zu der Nabe 12, die während der Fahrt auftreten, hervorgerufen werden.
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Das Lenkrad 1 weist des Weiteren Dämpfungsmittel in Form eines zwischen Endbereichen 210, 220 der Teilabschnitte 221, 222 der Speiche 22 angeordneten Dämpfungselementes 3 auf. Das Dämpfungselement 3, das z.B. ein elastisches Material umfasst, befindet sich zwischen zwei einander zugewandten Stirnseiten 2211, 2221 der Teilabschnitte 221, 222. Beispielsweise liegt das Dämpfungselement 3 jeweils an einer der Stirnseiten 2211, 2221 an. Das Dämpfungselement 3 ist so ausgebildet, dass es Schwingungen (insbesondere Längsschwingungen in Richtung der Längsachse L) der Teilabschnitte 221, 222 gegeneinander dämpft und damit zu einer Verringerung der Lenkradschwingungen beiträgt. Auf diese Art kann einem Anregen von Schwingungen von Körperbereichen (insbesondere den oben erwähnten Hand-Arm-Schwingungen oder Ganzkörperschwingungen) eines Fahrzeugführers, der das Lenkrad 1 betätigt, entgegenwirkt werden. Gleichzeitig erfolgt über das Dämpfungselement 3 eine Kopplung der Teilabschnitte 221, 222 miteinander.
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Möglich ist auch, dass die Teilabschnitte 221, 222 der Speiche 22 so ausgebildet und angeordnet sind, dass ihre Endbereiche 210, 220 bereits in einer Ruhestellung seitlich nebeneinander angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ist in 3 dargestellt. Das Dämpfungselement 3 befindet sich zwischen einander zugewandten Seitenflächen 2212, 2222 (die schräg oder senkrecht zu den Stirnseiten 2211, 2221 verlaufen) der Endbereiche 210, 220 der Teilabschnitte 221, 222.
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Denkbar ist natürlich auch, dass sich das Dämpfungselement 3 jeweils sowohl zwischen den Stirnseiten 2211, 2221 als auch zwischen den Seitenflächen 2212, 2222 der Teilabschnitte 221, 222 erstreckt. Darüber hinaus könnten natürlich auch die anderen Speichen 21 und/oder 23 in Teilabschnitte geteilt und ihnen jeweils ein Dämpfungselement zugeordnet sein.
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Es wird angemerkt, dass die in den 1 bis 3 dargestellte Lenkradstruktur, d.h. der Lenkradkranz 11, die Nabe 12 und die Speichen 21-23, ein Skelett des Lenkrades 1 repräsentieren könnten. Entsprechend können die Teilabschnitte 221, 222 lediglich Teile des Skeletts (im Bereich der Speiche 22) darstellen.
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Die 4 und 5 betreffen mögliche Ausgestaltungen des Dämpfungselementes 3. So weist das Dämpfungselement 3 gemäß 4 zwei Einbuchtungen 31, 32 auf, die sich jeweils zu einer Stirnseite 2211, 2221 der Teilabschnitte 221, 222 hin öffnen. In die Einbuchtungen 31, 32 erstreckt sich jeweils ein Fortsatz 2213, 2223 der Teilabschnitte 221, 222 hinein, wobei die Fortsätze 2213, 2223 jeweils einen kleineren Durchmesser als der übrige Endbereich 210, 220 aufweisen. Mit Hilfe des Dämpfungselements 3 erfolgt somit auch eine Kopplung der Teilabschnitte 221, 222 miteinander, die eine Relativbewegung der Teilabschnitte 221, 222 zueinander zulässt, jedoch gleichzeitig begrenzt. Denkbar ist auch, dass mit dem Dämpfungselement 3 zusätzlich ein Endabschnitt einer Speiche gekoppelt ist (nicht dargestellt).
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Eine alternative Ausgestaltung des Dämpfungselements 3 ist in 5 gezeigt. Danach sind die Teilabschnitte 221, 222 in Ruhestellung ähnlich der 3 versetzt zueinander angeordnet (in einer Richtung senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Teilabschnitte 221, 222 betrachtet). Das Dämpfungselement 3 ist hier mit einem ersten Abschnitt 33 mit der Seitenfläche 2212 des ersten Teilabschnitts 221 und mit einem zweiten Abschnitt 34 mit einer Seitenfläche 2224 des zweiten Teilabschnitts 222, die in dieselbe Richtung weist wie die Seitenfläche 2212 des ersten Teilabschnitts 221, verbunden. Die Verbindung erfolgt z.B. mit einem Befestigungsmittel, z.B. mit einer Schraube 41, 42.
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Die 6 und 7 betreffen eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung. Hiernach ist der zweite Teilabschnitt 222 (zumindest dessen Endbereich 220) der Speiche 22 in Form eines Hohlkörpers (insbesondere hohlzylindrisch) ausgebildet, wobei sich der Endbereich 210 des ersten Teilabschnitts 221 in den Endbereich 220 des zweiten Teilabschnitts 222 der Speiche 22 hinein erstreckt. Insbesondere ist der Endbereich 210 des ersten Teilabschnitts 221 in den Endbereich 220 des zweiten Teilabschnitts 220 hinein gesteckt. Möglich ist natürlich auch der umgekehrte Fall, wonach sich der Endbereich 220 des zweiten, mit dem Lenkradkranz 11 verbundenen Teilabschnitts 220 in den Endbereich 210 des ersten, mit dem Bereich der Nabe 12 verbundenen Teilabschnitts 210 hinein erstreckt.
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Die Endbereiche 210, 220 sind so ausgebildet und die Teilabschnitte 221, 222 sind insbesondere so relativ zueinander angeordnet, dass sich die Endbereiche 210, 220 in mehreren Raumrichtungen (also mit mehreren, insbesondere allen möglichen Freiheitsgraden) relativ zueinander bewegen können. Beispielsweise ist sowohl eine Relativbewegung entlang der Längsachse L der Teilabschnitte 221, 222, als auch eine Rotation der Teilabschnitte 221, 222 relativ zueinander um die Längsachse L (entlang einer Rotationsrichtung R) möglich. Dabei können die Teilabschnitte 221, 222 gleichsinnig und/oder gegensinning rotierbar sein.
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Die Teilabschnitte 221, 222 werden insbesondere je nach gewünschter maximal möglicher Schwingungsamplitude dimensioniert. So könnte die maximale Schwingungsamplitude z.B. einige Millimeter, jedoch auch nur einige Zehntelmillimeter betragen.
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In dem Endbereich 220 des zweiten Teilabschnitts 222 befindet sich zwischen einer Stirnseite 2211 des ersten Teilabschnitts 221 und einer Innenseite 2225 des zweiten Teilabschnitts 222 ein Dämpfungselement 3. Beispielsweise liegt das Dämpfungselement 3 an der Stirnseite 2211 und/oder der Innenseite 2225 an oder ist zumindest in Kontakt mit diesen Seiten bringbar. Denkbar ist insbesondere, dass das Dämpfungselement 3 an der Stirnseite 2211 und/oder der Innenseite 2225 befestigt ist. Möglich ist allerdings auch, dass das Dämpfungselement 3 nur eingelegt ist. Das Dämpfungselement 3 dämpft insbesondere Längsschwingungen (entlang der Längsachse L) und/oder Rotationsschwingungen (entlang der Rotationsrichtung R) der Teilabschnitte 221, 222.
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Das Dämpfungselement 3 kann zudem so ausgebildet sein, dass es Oberflächenabschnitte mit unterschiedlichen Reibungseigenschaften aufweist. So besitzt es beispielsweise einen der Stirnseite 2211 zugewandten ersten Oberflächenabschnitt 310, einen der Innenseite 2225 zugewandten zweiten Oberflächenabschnitt 320 sowie einen jeweils einem Innenseitenabschnitt 2226, 2227 eines Mantelbereichs des zweiten Teilabschnitts 222 zugewandten dritten und vierten Oberflächenabschnitt 330, 340. Beispielsweise ist der erste Oberflächenabschnitt 310 und/oder der zweite Oberflächenabschnitt 320 so beschaffen (z.B. weist er eine derartige Oberflächenstruktur auf), dass er in Bezug auf die Stirnseite 2211 des ersten Teilabschnitts 221 bzw. die Innenseite 2225 des zweiten Teilabschnitts 222 einen höheren Reibungskoeffizienten aufweist als der dritte und vierte Oberflächenabschnitt 330, 340 in Bezug auf die Innenseitenabschnitte 2226, 2227. Die unterschiedlichen Reibungseigenschaften lassen sich z.B. auch durch Ausbilden von entsprechenden Materialbereichen an den Oberflächenabschnitten herstellen, z.B. durch Aufbringen eines Klebstoffs oder eines sonstigen reibungserhöhenden Materials.
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Neben dem Dämpfungselement 3 können die Dämpfungsmittel reibungserhöhende und damit schwingungsdämpfende Materialbereiche 51-53, 61-63 aufweisen, die sich zwischen einer Außenseite 2212 des Endbereichs 210 des ersten Teilabschnitts 221 und einer Innenseite 2220 (z.B. dem Innenseitenabschnitt 2226, 2227) des Endbereichs 220 des zweiten Teilabschnitts 222 befinden. Die Materialbereiche 51-53 sind jeweils an der Außenseite 2212 des ersten Teilabschnitts 221 und die Materialbereiche 61-63 an der Innenseite 2220 des zweiten Teilabschnitts 222 angeordnet. Denkbar ist auch, dass zumindest einige der Materialbereiche 51-53, 61-63 durch eine entsprechende reibungserhöhende Oberflächenstruktur der der Außenseite 2212 oder der Innenseite 2220 ersetzt oder ergänzt sind. Beispielweise sind die Materialbereiche 51-53, 61-63, wie in 6 angedeutet, jeweils in Längsrichtung L hintereinander angeordnet, wobei sich jeweils einer der Materialbereiche 51-53 und einer der Materialbereiche 61-63 in radialer Richtung gegenüberliegen. Selbstverständlich können auch nur einige der in 6 dargestellten Materialbereiche realisiert sein; z.B. können nur die Materialbereiche 51-53 des ersten Teilabschnitts 221 oder nur die Materialbereiche 61-63 des zweiten Teilabschnitts 222 vorhanden sein.
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Denkbar ist hierbei, dass zumindest einige der jeweils einander gegenüberliegenden Materialbereiche 51, 61, 52, 62, 53, 63 unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweisen (z.B. bezogen auf ein Referenzmaterial), so dass je nach Anordnung des ersten Teilabschnitts 221 relativ zu dem zweiten Teilabschnitt 222 zumindest bei einer axialen Schwingung, d.h. einer Schwingung entlang der Längsachse L, unterschiedliche Bereiche (Kontaktbereiche) der Endbereiche 210, 220 miteinander in Kontakt kommen und entsprechend je nach Lage dieser Kontaktbereiche relativ zu den Materialbereichen 51-53, 61-63 unterschiedlich starke Reibungskräfte und damit Dämpfungen erzeugt werden können.
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Im Ausführungsbeispiel der 6 weisen die Materialbereiche 52 und 62 denselben Reibungskoeffizienten auf, während die Materialbereiche 51 und 61 bzw. 53 und 63 unterschiedliche Reibungskoeffizienten besitzen.
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Möglich ist auch, dass die Materialbereiche 51-53, 61-63 jeweils entlang des Umfanges der Außenseite 2212 des ersten Teilabschnitts 221 bzw. der Innenseite 2220 des zweiten Teilabschnitts 222 nebeneinander angeordnet sind; vgl. 7. Denkbar ist natürlich auch eine Kombination von reibungserhöhenden Materialbereichen, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, und reibungserhöhenden Materialbereichen, die in Längsrichtung L hintereinander angeordnet sind, um potentiell auf möglichst viele Freiheitsgrade wirken zu können.
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Darüber hinaus kann sich die Geometrie der Speiche 22 (und ggf. auch der anderen Speichen 21, 23 des Lenkrades) darauf auswirken, welche Schwingungsmoden und/oder Schwingungsfrequenzen bevorzugt gedämpft werden. Beispielsweise können die Querschnitte der Teilabschnitte 221, 222 oder zumindest ihrer Endbereiche 210, 220 verschieden sein. Im Beispiel der 7 ist der Endbereich 220 des zweiten Teilabschnitts 222 kreisförmig, während der Endbereich 210 des ersten Teilabschnitts 221 oval ausgeformt ist. Somit kann bei einer Schwingung (insbesondere einer Rotationsschwingung) die räumliche und zeitliche Lage eines Kontaktbereiches zwischen den Endbereichen 210, 220 (insbesondere relativ zu den Materialbereichen 51-53, 61-63) über die Geometrie der Endbereiche 210, 220 vorbestimmbar sein. Die Querschnittsform der Endbereiche 210, 220 ist im Prinzip frei wählbar und muss nicht zwingend kreisförmig bzw. oval sein. Denkbar ist beispielsweise, dass der Querschnitt des Endbereichs 210 und/oder 220 nach Art eines Dreiecks, Vierecks, Parallelogramms, einer Raute, eines Trapez, eines Drachens, eines Pentagons, eines Heptagons, eines Oktagons, eines Nonagons, eines Dekagons, eines Halbmonds, eines Kreuzes, einer Torte, eines Halbkreises, eines Sterns und/oder Herzform ausgebildet ist.
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Die 8 bis 10 beziehen sich auf eine weitere Ausgestaltung der Dämpfungsmittel eines erfindungsgemäßen Lenkrades. Danach umfassen die Dämpfungsmittel etwa gemäß 8 (Draufsicht) und 9 (Seitenansicht) einen Elektromagneten 7, der sich in Längsrichtung der Speiche 22 zwischen den Teilabschnitten 221, 222 der Speiche 22 befindet. Durch Aktivieren (oder umgekehrt durch Deaktivieren) des Elektromagneten 7 lässt sich die Stärke der mechanischen Kopplung der Teilabschnitte 221, 222 miteinander und damit die Dämpfung von Relativschwingungen der Teilabschnitte 221, 222 (und entsprechend die Steifigkeit der Speiche 22) einstellen. Anstelle des Elektromagneten 7 könnte auch ein Permanentmagnet 71 verwendet werden, der sich analog zu dem Elektromagneten 7 zwischen den Teilabschnitten 221, 222 befindet (vgl. 10).
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Die 11 und 12 betreffen einen weiteren Aspekt der Erfindung. Danach sind die Teilabschnitte 221, 222 der Speiche 22 schwenkbar einerseits mit dem Bereich der Nabe 12 und andererseits mit dem Lenkradkranz 11 verbunden, wobei die Verbindung jeweils über ein Gelenk 81, 82 erfolgt. Analog sind die Teilabschnitte 221, 222 ebenfalls über ein Gelenk 83 miteinander verbunden. Die schwenkbare Verbindung der Teilabschnitte 221, 222 mit dem Nabenbereich 12, dem Lenkradkranz 11 sowie miteinander ermöglicht eine gezielte Ausrichtung der Teilabschnitte 221, 222 relativ zueinander; vgl. 11 und 12, die unterschiedliche Einstellungen der Teilabschnitte 221, 222 zeigen. Über die Ausrichtung der Teilabschnitte 221, 222 wiederum können die Schwingungseigenschaften der Speiche 22 beeinflusst und damit eine Dämpfung von Schwingungen des Lenkrades herbeigeführt werden. Die Ausrichtung der Teilabschnitte 221, 222 kann zum Beispiel über (nicht dargestellte) elektrische Stellmotoren erfolgen.
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13 betrifft einen weiteren Aspekt der Erfindung. Danach ist eine lösbare Kopplung der Teilabschnitte 221, 222 der Speiche 22 vorgesehen. Die Kopplung erfolgt über ein Kopplungselement 9, das die Endbereiche 210, 220 der Teilabschnitte 221, 222 lösbar miteinander koppelt. Beispielsweise kann das Kopplungselement 9, das z.B. in Form eines Bolzens ausgebildet ist, mit Hilfe eines Aktuators (elektromechanisch) bewegt und die Kopplung zwischen den Teilabschnitten 221, 222 aufgehoben oder zumindest verringert werden. Durch Lösen der Kopplung der Teilabschnitte 221, 222 miteinander kann zum Beispiel die Eigenfrequenz des Lenkrades, insbesondere seines Lenkradkranzes 11, und/oder die Steifigkeit der Speiche und damit die Dämpfung von Lenkradschwingungen, insbesondere des Lenkradkranzes 11 gegenüber der Nabe 12, beeinflusst werden.
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Das Lösen der Kopplung, d.h. das Auslösen einer Bewegung des Kopplungselementes 9, erfolgt insbesondere in Abhängigkeit von einem Signal eines Schwingungssensors. Denkbar ist auch, dass die Kopplung abhängig von der Art des Straßenbelages (und einem Signal einer entsprechenden Erkennungsvorrichtung) und/oder der Fahrgeschwindigkeit, insbesondere unter Beachtung einer Einstellung des Fahrzeugsitzes und/oder der Lenkradstellung, gelöst oder aktiviert wird. Möglich ist auch, dass das Kopplungselement 9 zumindest teilweise von einem elastischen Material umgeben (z.B. überzogen) ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass Elemente oder Aspekte der vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung natürlich auch in Kombination miteinander verwendet werden können. So kann zum Beispiel eine Speiche des Lenkrads ein Dämpfungselement gemäß den 1 bis 3 umfassen, während eine andere Speiche des Lenkrads ein anderes Dämpfungselement (zum Beispiel einen Elektromagneten gemäß den 8 und 9) oder einen Kopplungsmechanismus gemäß der 13 aufweist. Denkbar ist z.B: auch, dass zumindest einige der Gelenke 81-83 der 12 oder der Kopplungsmechanismus 9 der 13 zusätzlich einen Magneten 7 gemäß 7 oder 8 aufweisen.
