DE102019211012A1

DE102019211012A1 - Motor vehicle steering wheel with damping device

Info

Publication number: DE102019211012A1
Application number: DE102019211012.6A
Authority: DE
Inventors: Bruno Alves; Bruno Costa
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2021-01-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuglenkrad (10), beinhaltend eine Nabe, einen außen liegenden Ring (16), eine Vielzahl von Speichen (18, 20, 22), die den Ring (16) und die Nabe verbinden, und zumindest einen unterhalb einer Oberfläche des Kraftfahrzeuglenkrads (10) angeordneten Hohlraum (24, 26, 28, 30). Erfindungsgemäß enthält der zumindest eine Hohlraum (24, 26, 28, 30) eine Vielzahl von Masseelementen (34, 36), die im Wesentlichen in Kugelform oder Würfelform ausgebildet sind.The invention relates to a motor vehicle steering wheel (10) comprising a hub, an external ring (16), a plurality of spokes (18, 20, 22) which connect the ring (16) and the hub, and at least one below a surface of the motor vehicle steering wheel (10) arranged cavity (24, 26, 28, 30). According to the invention, the at least one cavity (24, 26, 28, 30) contains a multiplicity of mass elements (34, 36) which are essentially spherical or cube-shaped.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuglenkrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, aufweisend eine Nabe, einen außen liegenden Ring, eine Vielzahl von Speichen, die den Ring und die Nabe verbinden, und zumindest einen unterhalb einer Oberfläche des Kraftfahrzeuglenkrads angeordneten Hohlraum. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kraftfahrzeuglenkrads gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention relates to a motor vehicle steering wheel according to the preamble of claim 1, having a hub, an external ring, a plurality of spokes connecting the ring and the hub, and at least one cavity arranged below a surface of the motor vehicle steering wheel. The invention also relates to a method for producing such a motor vehicle steering wheel according to the preamble of claim 9.

Auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik bildet das Lenkrad neben dem Fahrzeugsitz eine direkte Nahtstelle zwischen einem Benutzer und dem Kraftfahrzeug. Erschütterungen des Kraftfahrzeugs, beispielsweise aufgrund von Unebenheiten des Fahrwegs oder aufgrund von Vibrationen eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs, erzeugen erzwungene Schwingungen innerhalb des Kraftfahrzeugs und können über das Lenkrad unmittelbar an den Benutzer übertragen werden. Aufgrund der üblichen Konstruktion von Lenkrädern mit einer zentralen Nabe mit Pralltopf und einem im Wesentlichen kreisrunden Ring, über eine Vielzahl von Speichen mit dem Pralltopf verbunden, ist das Lenkrad eines Kraftfahrzeugs ein schwingungsfähiges System, das zu erzwungenen Schwingungen angeregt werden kann. Zu große Amplituden dieser erzwungenen Schwingungen am Lenkrad werden vom Benutzer als störend empfunden und mit einer niedrigen Produktqualität verbunden. Zudem bestehen für derartige erzwungene Schwingungen Anforderungen in Bezug auf NVH (noise, vibration, harshness), die für Lenkräder von Kraftfahrzeugen einzuhalten sind.In the field of automotive engineering, the steering wheel, in addition to the vehicle seat, forms a direct interface between a user and the motor vehicle. Vibrations of the motor vehicle, for example due to unevenness of the road or due to vibrations of an internal combustion engine of the motor vehicle, generate forced vibrations within the motor vehicle and can be transmitted directly to the user via the steering wheel. Due to the usual construction of steering wheels with a central hub with an impact pot and an essentially circular ring, connected to the impact pot via a large number of spokes, the steering wheel of a motor vehicle is a vibratory system that can be induced to produce forced vibrations. Excessively large amplitudes of these forced vibrations on the steering wheel are perceived as annoying by the user and are associated with poor product quality. In addition, for such forced vibrations, there are requirements with regard to NVH (noise, vibration, harshness) that must be complied with for steering wheels of motor vehicles.

Im Stand der Technik sind dafür verschiedenartige Lösungsansätze bekannt. Ein bekannter Ansatz besteht darin, eine oder mehrere Masseelemente als statische Masse am Lenkrad anzubringen, mit dem Effekt, dass sich zum einen durch die vergrößerte Masse eine verringerte Amplitude der erzwungenen Schwingungen einstellt, wodurch diese gedämpft erscheint. Zum anderen kann durch das Hinzufügen des Masseelements oder der Masseelemente das Schwingungsspektrum der Eigenschwingungen des Lenkrads verändert werden. Various approaches to solving this problem are known in the prior art. A known approach consists in attaching one or more mass elements as static mass to the steering wheel, with the effect that on the one hand the increased mass results in a reduced amplitude of the forced vibrations, which makes them appear damped. On the other hand, by adding the mass element or the mass elements, the vibration spectrum of the natural vibrations of the steering wheel can be changed.

Beispielsweise beschreibt die US 2003/0233905 A1 ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, das ein Kernelement mit einem kreisförmigen Ring aufweist. Mindestens ein Dämpfungselement ist an dem Ring angebracht, vorzugsweise in einem Kanal, wobei das Dämpfungselement eine Dichte aufweist, die größer als die Dichte des Kernmaterials ist, und das in Bezug auf Schwingungen mit dem Kernelement fest verbunden ist. Das Dämpfungselement ist vorzugsweise im Wesentlichen radialsymmetrisch um den Ring herum angeordnet. Ein Verfahren zum Herstellen des Lenkrads wird ebenfalls beschrieben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Lenkradkernelements mit einem kreisförmigen Ringabschnitt mit einem Kanal; Positionieren zumindest eines Dämpfungselements in dem Kanal; und Zuführen eines fließfähigen, aushärtbaren Materials um den Ringabschnitt herum, um das Dämpfungselement darin zu sichern.For example, describes the US 2003/0233905 A1 a steering wheel for a motor vehicle having a core member with a circular ring. At least one damping element is attached to the ring, preferably in a channel, the damping element having a density which is greater than the density of the core material and which is firmly connected to the core element with respect to vibrations. The damping element is preferably arranged essentially radially symmetrically around the ring. A method of manufacturing the steering wheel is also described, the method comprising the steps of: providing a steering wheel core member having a circular ring portion with a channel; Positioning at least one damping element in the channel; and supplying a flowable, curable material around the ring portion to secure the cushioning element therein.

In einer Ausführungsform ist ein Kanal mit einem Metallpulver oder Metallspänen gefüllt, die in den Kanal gepresst werden können, um das Material darin zu halten, oder die alternativ erwärmt und gepresst werden, um Dämpfungselemente zu bilden.In one embodiment, a channel is filled with a metal powder or metal shavings that can be pressed into the channel to hold the material therein or, alternatively, that are heated and pressed to form cushioning elements.

Weiterhin sind im Stand der Technik Lösungen bekannt, bei denen Masse-Feder-Systeme mit dynamischer Masse eingesetzt werden. Derartige schwingungsfähige Systeme nehmen bei einer Anregung erzwungener Schwingungen einen Teil der Schwingungsenergie auf und können auf diese Weise eine Amplitude der Schwingung des Lenkrads verringern. Ein Verlustmechanismus innerhalb des Masse-Feder-Systems kann eingesetzt werden, um Schwingungsenergie beispielsweise über Verformungsenergie in Wärme umzuwandeln.Furthermore, solutions are known in the prior art in which mass-spring systems with dynamic mass are used. Such vibratory systems absorb part of the vibrational energy when forced vibrations are excited and in this way can reduce an amplitude of the vibration of the steering wheel. A loss mechanism within the mass-spring system can be used to convert vibration energy into heat, for example via deformation energy.

Die US 2005/0121896 A1 schlägt beispielsweise einen Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeuglenksystem vor, der Torsionsschwingungen unterdrückt, die ansonsten von einem Fahrer, der das Lenkrad hält, gefühlt würden. Zumindest zwei Energie absorbierende Einheiten sind an Stellen an einer Lenkwelle angebracht, die gleich weit von der Drehachse der Lenkwelle entfernt sind. Die Energie absorbierenden Einheiten können an den Speichen des Lenkrads angebracht oder im Ring des Lenkrads integriert sein und sind vorzugsweise an diametral gegenüberliegenden Positionen am Lenkrad angeordnet, so dass sie das Gleichgewicht des Lenkrads beim Drehen nicht beeinträchtigen. Jede Energieabsorptionseinheit beinhaltet eine Masse, die für eine Hin- und Herbewegung entlang eines Bewegungswegs senkrecht zu einem Radius der Lenkwelle gehaltert ist, und zumindest eine kinetische Energieabsorptionsvorrichtung, die auf die Masse entlang des Bewegungswegs einwirkt. Ein Gehäuse nimmt die Energieabsorptionsvorrichtung auf. An beiden Enden des Gehäuses ist ein Stab geführt, der durch ein Loch in der Masse verläuft, um wiederum die Masse auf dem Bewegungsweg zu führen. Die kinetische Energieabsorptionsvorrichtung umfasst vorzugsweise zwei Schraubenfedern, von denen sich eine auf jeder Seite der Masse befindet und die Stange umgibt.The US 2005/0121896 A1 proposes, for example, a vibration damper for a vehicle steering system that suppresses torsional vibrations that would otherwise be felt by a driver holding the steering wheel. At least two energy-absorbing units are attached to a steering shaft at locations that are equidistant from the axis of rotation of the steering shaft. The energy absorbing units can be attached to the spokes of the steering wheel or integrated in the ring of the steering wheel and are preferably arranged at diametrically opposite positions on the steering wheel so that they do not impair the balance of the steering wheel when turning. Each energy absorption unit includes a mass supported for reciprocation along a path of travel perpendicular to a radius of the steering shaft, and at least one kinetic energy absorption device acting on the mass along the path of travel. A housing houses the energy absorption device. A rod is guided at both ends of the housing and runs through a hole in the mass in order to in turn guide the mass on the path of movement. The kinetic energy absorbing device preferably comprises two coil springs, one on either side of the mass and surrounding the rod.

Sekundärfedern sind auf entgegengesetzten Seiten der Masse entlang des Bewegungswegs angeordnet und von der Masse derart beabstandet, so dass die Masse die Sekundärfedern berührt, wenn sich die Masse um eine vorbestimmte Strecke aus einer neutralen Position bewegt hat. Die Sekundärfedern dienen als Hubbegrenzung und üben eine fortschreitende Zentrierkraft auf die Masse aus, wenn sie sich den Grenzen ihrer Bewegung nähert, wodurch ein doppelter Federeffekt erzeugt wird, um die Schwingungsdämpfungsleistung der Energie absorbierenden Einheiten zu verbessern. Die Sekundärfedern können Schaumstoffkissen sein, die mit Klebstoff an der Innenfläche des Gehäuses befestigt sind. Die Schwingungsdämpfung erfolgt dabei durch die aufgebrachte Energie zur Verformung der Schaumstoffkissen.Secondary springs are positioned on opposite sides of the mass along the path of travel and are spaced from the mass such that the mass contacts the secondary springs when the mass has moved a predetermined distance from a neutral position. The Secondary springs act as stroke limiters and exert a progressive centering force on the mass as it approaches the limits of its movement, creating a double spring effect to improve the vibration damping performance of the energy absorbing units. The secondary springs may be foam cushions that are attached to the interior surface of the housing with adhesive. The vibration damping takes place through the energy applied to deform the foam cushions.

Ferner beschreibt die US 6,817,456 B2 einen dynamischen Dämpfer zur Verwendung in einem Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, der ein Montageelement beinhaltet, das mit einer Lenksäule oder einem Lenkrad des Lenksystems verbindbar ist, und eine Vielzahl von voneinander unabhängigen Sekundärvibrationssystemen, die jeweils ein Masseelement und ein Federelement zur elastischen Halterung des Masseelements an dem Montageelement aufweisen. Eines der Vielzahl der Sekundärschwingungssysteme hat eine Eigenfrequenz, die auf ein Leerlaufschwingungsfrequenzband im Bereich von etwa 20 Hz bis etwa 30 Hz abgestimmt ist. Ein anderes der Vielzahl der Sekundärschwingungssysteme hat eine Eigenfrequenz, die auf ein Eigenfrequenzband des Lenksystems abgestimmt ist, das größer als 30 Hz ist. Durch Verwendung von gummielastischen Verbindungselementen in den Sekundärvibrationssystemen kann ein Teil der Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt werden, so dass die Schwingung gedämpft wird.Furthermore describes the US 6,817,456 B2 a dynamic damper for use in a steering system of a motor vehicle, which includes a mounting element that can be connected to a steering column or a steering wheel of the steering system, and a plurality of independent secondary vibration systems, each having a mass element and a spring element for the elastic mounting of the mass element on the Have mounting element. One of the large number of secondary oscillation systems has a natural frequency which is tuned to an idle oscillation frequency band in the range from approximately 20 Hz to approximately 30 Hz. Another of the plurality of secondary oscillation systems has a natural frequency which is matched to a natural frequency band of the steering system that is greater than 30 Hz. By using rubber-elastic connecting elements in the secondary vibration systems, part of the vibration energy can be converted into heat, so that the vibration is dampened.

In der US 2014/0174868 A1 wird eine Fahrzeuglenkradstruktur vorgestellt, die zwar eine Konfiguration aufweist, in der kleine Dämpfermassen verteilt angeordnet sind, aber die gleiche hocheffiziente vibrationsmindernde Wirkung gewährleisten kann, als wenn eine große Dämpfermasse angeordnet ist, ohne den erforderlichen Bauraum und die Kosten zu erhöhen. Die Fahrzeuglenkradstruktur umfasst mehrere Dämpfermassen, die so angeordnet sind, dass sie in einem Innenbereich an einem Ringabschnitt eines Lenkrads verteilt sind. Weiterhin wir ein Verbindungselement beschrieben, das diese Dämpfermassen verbindet, und zusammen ein Dämpfermodul bilden, das im inneren Bereich des Ringabschnitts angeordnet ist. Die Fahrzeuglenkradstruktur beinhaltet eine Halterung mit einem Montageabschnitt, an dem das Dämpfermodul montiert ist. Das Verbindungselement verbindet die Dämpfermassen, um Schwingungen, die die einzelnen Dämpfermassen tragen, auf die anderen Dämpfermassen zu übertragen. Auf diese Weise ergänzen die verteilten Dämpfermassen den Schwingungsdämpfungseffekt, um die Schwingung zu teilen, wodurch eine schwingungsreduzierende Funktion der mehreren Dämpfermassen sichergestellt wird. Durch Verwendung von gummielastischen Materialien in den Verbindungselementen kann ein Teil der zugeführten Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt werden, so dass die Schwingung gedämpft wird.In the US 2014/0174868 A1 A vehicle steering wheel structure is presented which, although it has a configuration in which small damper masses are distributed, can ensure the same highly efficient vibration-reducing effect as when a large damper mass is arranged without increasing the required installation space and costs. The vehicle steering wheel structure includes a plurality of damper masses arranged to be distributed in an interior area on an annular portion of a steering wheel. Furthermore, we describe a connecting element which connects these damper masses and together form a damper module which is arranged in the inner region of the ring section. The vehicle steering wheel structure includes a bracket with a mounting portion on which the damper module is mounted. The connecting element connects the damper masses in order to transmit vibrations carried by the individual damper masses to the other damper masses. In this way, the distributed damper masses supplement the vibration damping effect in order to divide the oscillation, whereby a vibration-reducing function of the several damper masses is ensured. By using rubber-elastic materials in the connecting elements, part of the vibration energy supplied can be converted into heat, so that the vibration is damped.

Einen anderen Lösungsansatz schlägt die US 6,736,423 B2 mit einem Vorrichtung und einem Verfahren zum Dämpfen von Schwingungen eines Fahrzeugteils vor, wie beispielsweise eines Lenkrads oder eines Elektromotors. Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet eine Vorrichtung zum Dämpfen von Schwingungen eines Fahrzeugteils mindestens einen Behälter mit einer Kammer, die durch mindestens eine Innenwand definiert ist. Der Behälter ist dem Fahrzeugteil zugeordnet. In der Kammer ist eine Vielzahl von Partikeln angeordnet. Alle Partikel bestehen aus demselben Material, das ein Metall, eine Metalllegierung, ein Metalloxid, eine Keramik, ein Glas oder ein Polymer sein kann. Die Partikel nehmen im Ruhezustand einen ersten Teil der Kammer ein und definieren einen nicht besetzten zweiten Teil der Kammer. Die Partikel bewegen sich zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt der Kammer in Reaktion auf die Vibration des Fahrzeugteils hin und her und kollidieren miteinander und mit der die Kammer definierenden Innenwand, um die Vibration des Fahrzeugteils zu dämpfen. Der Dämpfungseffekt erfolgt dabei durch Trockenreibung zwischen den Partikeln, durch Trockenreibung zwischen den Partikeln und der mindestens einen Innenwand und durch plastische Verformung der Partikel. Beispielsweise kann der Ringabschnitt des Lenkrads hohl sein und einen Behälter bilden. In diesem Fall hat der Behälter eine ringförmige Kammer, die auch in mehrere getrennte Behälter unterteilt sein könnte.The suggests a different approach US 6,736,423 B2 with a device and a method for damping vibrations of a vehicle part, such as a steering wheel or an electric motor. According to one embodiment, a device for damping vibrations of a vehicle part includes at least one container with a chamber which is defined by at least one inner wall. The container is assigned to the vehicle part. A multiplicity of particles are arranged in the chamber. All particles are made of the same material, which can be a metal, a metal alloy, a metal oxide, a ceramic, a glass, or a polymer. In the resting state, the particles occupy a first part of the chamber and define an unoccupied second part of the chamber. The particles reciprocate between the first and second sections of the chamber in response to the vibration of the vehicle part and collide with each other and with the interior wall defining the chamber to dampen the vibration of the vehicle part. The damping effect takes place through dry friction between the particles, through dry friction between the particles and the at least one inner wall and through plastic deformation of the particles. For example, the ring section of the steering wheel can be hollow and form a container. In this case the container has an annular chamber which could also be divided into several separate containers.

Ferner wird in der US 2006/0278034 A1 eine Lenkradanordnung mit einem abgestimmten Dämpfer zur Dämpfung einer Schwingung eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Die Lenkradanordnung hat eine Nabe und einen im Wesentlichen kreisförmigen Ring, der mit der Nabe durch eine Vielzahl von Speichen verbunden ist, die sich zwischen der Nabe und dem Ring erstrecken. Ein hohles Rohr ist an einem inneren Abschnitt des Ringes befestigt. Dabei kann das Rohr ein strukturelles Element des Ringes sein; es kann aber auch neben dem Ring angeordnet sein. Ein starrer Stopfen befindet sich im Inneren des Rohrs. Eine flüssige Substanz befindet sich im Rohr. Eine gasförmige Substanz befindet sich im Rohr. Die gasförmige Substanz ist zwischen der flüssigen Substanz und dem starren Stopfen angeordnet. Die flüssige Substanz kann sich auf beiden Seiten des starren Stopfens frei im Rohr bewegen. Das komprimierte Gas füllt die Räume zwischen der flüssigen Substanz und dem starren Stopfen. Wenn der Lenkradring kleine Drehungen in Winkelrichtung erfährt, drückt der starre Stopfen auf die gasförmige Substanz, die wie eine Feder wirkt. Diese Druckgasfeder übt dann eine Kraft auf die im unteren Teil des Rohrs gesammelte flüssige Substanz aus. Die flüssige Substanz wirkt wie eine Masse. Die Druckgasfeder und die flüssige Substanz schwingen mit der Eigenfrequenz dieses Systems mit einem Freiheitsgrad (DOF) mit. Die Steifigkeit der Druckgasfeder ist linear proportional zum statischen Druck im Rohr. Die Steuerung des statischen Drucks im Rohr bietet eine bequeme Methode zum Einstellen der Eigenfrequenz des Dämpfers. Die Dämpfungseigenschaft des Dämpfers kann auch durch die Viskosität der Flüssigkeit oder durch Ändern der Oberfläche der Innenseite des Rohrs gesteuert werden. Durch Rillen oder Aufrauen der Innenfläche des Rohrs werden die Masse des Systems und ein Energieverlust durch Wirbelbildung in der Flüssigkeit wirksam verändert. Die Dämpfungseigenschaft des Dämpfers kann auch durch den Durchmesser der Öffnung im starren Stopfen gesteuert werden.Furthermore, in the US 2006/0278034 A1 proposed a steering wheel assembly with a tuned damper for damping vibration of a motor vehicle. The steering wheel assembly has a hub and a substantially circular ring that is connected to the hub by a plurality of spokes that extend between the hub and the ring. A hollow tube is attached to an inner portion of the ring. The tube can be a structural element of the ring; but it can also be arranged next to the ring. A rigid plug is located inside the tube. There is a liquid substance in the tube. There is a gaseous substance in the pipe. The gaseous substance is arranged between the liquid substance and the rigid stopper. The liquid substance can move freely in the tube on either side of the rigid plug. The compressed gas fills the spaces between the liquid substance and the rigid plug. When the steering wheel ring is turned slightly in an angular direction, the rigid plug presses on the gaseous substance, which acts like a spring. This compressed gas spring then exerts a force on the liquid substance collected in the lower part of the tube. The liquid substance acts like a mass. The compressed gas spring and the liquid substance oscillate with the natural frequency of this system with one degree of freedom (DOF). The stiffness of the gas spring is linearly proportional to the static pressure in the tube. Controlling the static pressure in the pipe provides a convenient way to adjust the natural frequency of the damper. The damping property of the damper can also be controlled by the viscosity of the liquid or by changing the surface area of the inside of the pipe. Grooving or roughening the inside surface of the tube is effective in changing the mass of the system and losing energy through vortex formation in the liquid. The damping property of the damper can also be controlled by the diameter of the opening in the rigid plug.

Des Weiteren sind im Stand der Technik weitere Vorrichtung und Systeme zu absorbieren mechanische Energie bekannt, die auch auf Lenkräder anwendbar sind. Derartige Vorrichtungen, Systeme und Verfahren zum Absorbieren mechanischer Energie werden beispielsweise in der US 2016/0327113 A1 vorgeschlagen. Eine Vorrichtung umfasst eine belüftete Schicht, die mit einer Vielzahl von Belüftungsöffnungen ausgebildet ist. Eine Entlüftungsöffnung umfasst einen Kanal, der sich durch die Entlüftungsschicht erstreckt, um einen Luftstrom durch die Entlüftungsschicht zu ermöglichen. Eine Anordnung von Vorsprüngen erstreckt sich von der belüfteten Schicht weg. Die Anordnung von Vorsprüngen ermöglicht, dass Luft aus den Lüftungsöffnungen zwischen den Vorsprüngen strömt. In einigen Ausführungsformen absorbieren die Vorsprünge Energie durch Verformung, so dass sich einer oder mehrere der Vorsprünge erheblich verformen, indem sie sich in Richtung der belüfteten Schicht biegen. In einer Ausführungsform kann eine Energie absorbierende Vorrichtung durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt werden, das auch als additive Fertigung bezeichnet wird, bei dem aufeinanderfolgende Materialschichten extrudiert, gehärtet, gesintert oder auf andere Weise abgeschieden werden, um ein Objekt zu bilden. In weiteren Ausführungsformen kann eine Energie absorbierende Vorrichtung zum Polstern eines Sitzes, eines Lenkrads, eines Fahrrad- oder Motorradsitzes oder eines Lenkers oder dergleichen verwendet werden.Furthermore, further devices and systems for absorbing mechanical energy are known in the prior art, which can also be applied to steering wheels. Such devices, systems and methods for absorbing mechanical energy are for example in the US 2016/0327113 A1 suggested. A device includes a ventilated layer formed with a plurality of ventilation openings. A vent includes a channel that extends through the vent layer to allow air to flow through the vent layer. An array of protrusions extends away from the ventilated layer. The arrangement of protrusions allows air to flow out of the ventilation openings between the protrusions. In some embodiments, the protrusions absorb energy by deforming such that one or more of the protrusions deform significantly by bending toward the ventilated layer. In one embodiment, an energy absorbing device can be made by a 3-D printing process, also known as additive manufacturing, in which successive layers of material are extruded, hardened, sintered, or otherwise deposited to form an object. In further embodiments, an energy-absorbing device can be used for cushioning a seat, a steering wheel, a bicycle or motorcycle seat or a handlebar or the like.

Es ist im Stand der Technik zudem bekannt, Komponenten eines Fahrzeugs mittels eines 3D-Druckers zu fertigen.It is also known in the prior art to produce components of a vehicle using a 3D printer.

Beispielsweise beschreibt die DE 10 2016 226 007 A1 ein Verfahren zum Fertigen einer Komponente eines Fahrzeugs. Das Verfahren beinhaltet die Schritte: Anbringen eines 3D-Druckers an dem Fahrzeug, wobei der 3D-Drucker zum schichtweisen Fertigen der Komponente ausgebildet ist, und Fertigen der Komponente mittels des 3D-Druckers, so dass das Fertigen der Komponente unmittelbar an einem vorgegebenen Zielort der Komponente an dem Fahrzeug erfolgt. Die zu fertigende Komponente des Fahrzeugs ist in einem Ausführungsbeispiel ein Lenkrad. Das Lenkrad soll auf einem beweglichen Bauteil, das in diesem Ausführungsbeispiel eine Lenkradbasis ist, des Fahrzeugs angebracht werden. Somit wird ein 3D-Drucker auf die Lenkradbasis aufgebracht. Mittels des 3D-Druckers ist dann ein schichtweises Fertigen der Komponente, das heißt des Lenkrads, ermöglicht. Der 3D-Drucker dient zum schichtweisen oder additiven Fertigen der Komponente. Dies bedeutet, dass mittels des 3D-Druckers die Komponente Schicht für Schicht auf dem Bauteil, insbesondere der Lenkradbasis, gefertigt wird. Die Komponente, das heißt das Lenkrad, wird somit an einem vorgesehenen Zielort innerhalb des Fahrzeugs direkt gefertigt.For example, describes the DE 10 2016 226 007 A1 a method for manufacturing a component of a vehicle. The method includes the steps of: attaching a 3D printer to the vehicle, the 3D printer being designed to manufacture the component in layers, and manufacturing the component by means of the 3D printer, so that the component can be manufactured directly at a specified destination Component takes place on the vehicle. In one embodiment, the component of the vehicle to be manufactured is a steering wheel. The steering wheel is intended to be mounted on a movable component, which in this exemplary embodiment is a steering wheel base, of the vehicle. A 3D printer is thus applied to the steering wheel base. The 3D printer then enables the component, i.e. the steering wheel, to be manufactured in layers. The 3D printer is used for the layer-by-layer or additive manufacturing of the component. This means that the component is produced layer by layer on the component, in particular the steering wheel base, by means of the 3D printer. The component, that is to say the steering wheel, is thus manufactured directly at an intended destination within the vehicle.

Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet das Gebiet der Dämpfungsvorrichtungen für Kraftfahrzeugteile, insbesondere für Lenkräder von Kraftfahrzeugen, noch Raum für Verbesserungen.In view of the indicated prior art, the field of damping devices for motor vehicle parts, in particular for steering wheels of motor vehicles, still offers room for improvement.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeuglenkrad bereitzustellen, das eine wirksame Dämpfung erzwungener Schwingungen aufweist und dessen Aufbau eine vereinfachte Herstellung ermöglicht.The invention is based in particular on the object of providing a motor vehicle steering wheel which has an effective damping of forced vibrations and whose structure enables simplified manufacture.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeuglenkrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kraftfahrzeuglenkrads gemäß Anspruch 9 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.According to the invention, the object is achieved by a motor vehicle steering wheel with the features of claim 1. The object is also achieved by a method for producing such a motor vehicle steering wheel according to claim 9. Further, particularly advantageous embodiments of the invention are disclosed in the dependent subclaims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen 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.It should be pointed out that the features and measures listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, particularly in connection with the figures.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuglenkrad weist eine Nabe, einen außen liegenden Ring, eine Vielzahl von Speichen, die den Ring und die Nabe verbinden, und zumindest einen unterhalb einer Oberfläche des Kraftfahrzeuglenkrads angeordneten Hohlraum auf. Dabei enthält der zumindest eine Hohlraum eine Vielzahl von Masseelementen, die rund oder eckig, also im Wesentlichen in Kugelform oder Würfelform, bevorzugt in Kugelform ausgebildet sind. Die Masseelemente können auch pyramidal oder auch als pyramidalstumpf, oder in anderen geeigneten Körperausgestaltungen ausgeführt sein.The motor vehicle steering wheel according to the invention has a hub, an outer ring, a plurality of spokes which connect the ring and the hub, and at least one cavity arranged below a surface of the motor vehicle steering wheel. In this case, the at least one cavity contains a multiplicity of mass elements that are round or angular, that is to say essentially in the form of a sphere or a cube, preferably in a spherical shape. The mass elements can also be pyramidal or as a truncated pyramid, or in other suitable body designs.

Unter einem „Kraftfahrzeug“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, eine Zugmaschine oder ein Kraftomnibus verstanden werden.In the context of this invention, a “motor vehicle” is to be understood as meaning, in particular, a passenger car, a truck, a tractor or a bus.

Unter dem Begriff „im Wesentlichen in Kugelform oder Würfelform“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, dass ein Unterschied des Volumens des Masseelements und des Volumens einer kleinsten Kugelform bzw. einer kleinsten Würfelform, die das Masseelement vollständig umgibt, geringer ist als 30%, bevorzugt geringer ist als 25%, und, besonders bevorzugt, geringer ist als 20% des Volumen des Masseelements.In the context of the invention, the term "essentially spherical or cube-shaped" should be understood in particular to mean that a difference in the volume of the mass element and the volume of a smallest spherical shape or a smallest cube shape that completely surrounds the mass element is less than 30% , is preferably less than 25%, and, particularly preferably, is less than 20% of the volume of the mass element.

Auf diese Weise können die Masseelemente der Vielzahl von Masseelementen, in einer geeigneten Ausführung als statische Masse oder dynamische Masse, eine wirksame Dämpfung erzwungener Schwingungen herbeiführen, wobei der Aufbau des vorgeschlagenen Kraftfahrzeuglenkrads eine vereinfachte Herstellung ermöglichen kann.In this way, the mass elements of the plurality of mass elements, in a suitable embodiment as static mass or dynamic mass, can bring about effective damping of forced vibrations, the structure of the proposed motor vehicle steering wheel being able to enable simplified manufacture.

Die Herstellung des Kraftfahrzeuglenkrads kann vorzugsweise mittels eines Verfahrens der Additiven Fertigung erfolgen. Verfahren der Additiven Fertigung („Additive Manufacturing“, AM) sind im Stand der Technik bekannt. Mit ihrer Hilfe ist es ermöglicht, Objekte mit Strukturbereichen herzustellen, die mit konventionellen Fertigungsmethoden nicht erreichbar sind und die aufgrund ihrer besonderen Struktur grundsätzlich unterschiedliche Eigenschaften, beispielsweise in Bezug auf mechanische Festigkeit, aufweisen können.The motor vehicle steering wheel can preferably be manufactured using an additive manufacturing method. Methods of additive manufacturing (“Additive Manufacturing”, AM) are known in the prior art. With their help, it is possible to manufacture objects with structural areas that cannot be achieved with conventional manufacturing methods and that, due to their special structure, can have fundamentally different properties, for example with regard to mechanical strength.

Additive Fertigung beinhaltet die Produktion von Teilen durch einen schichtweisen Aufbau von Material, das als formloser Werkstoff vorliegt, und benötigt keine bauteilspezifischen Werkzeuge. Beispiele für derartige formlose Rohstoffe sind Metall- und Keramikpulver und thermoplastische Kunststoffmaterialien und Kunstharze.Additive manufacturing involves the production of parts by building up material in layers, which is a formless material and does not require any component-specific tools. Examples of such shapeless raw materials are metal and ceramic powders and thermoplastic plastic materials and synthetic resins.

Aus dem Stand der Technik ist der 3D-Druck von Objekten als Verfahren der Additiven Fertigung bekannt. Bei einem solchen 3D-Druck üblicherweise angewandte Verfahren sind beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, das selektive Laserschmelzen („Selective Laser Melting“, SLM) und das selektive Laser-Sintern („Selective Laser Sintering“, SLS). Bei beiden Verfahren wird der in Pulverform vorliegende Werkstoff mittels einer Walze oder eines Rakels aus einem Vorratsbehälter in einer dünnen Schicht flächig auf einer Grundplatte eines 3D-Druckers aufgebracht und mit einem Laserstrahl an vorbestimmten Stellen lokal geschmolzen, wobei das Material anschließend rasch erstarrt. Üblicherweise wird die Grundplatte anschließend um den Betrag der Schichtdicke abgesenkt und eine neue Pulverschicht auf der Grundplatte aufgebracht. Diese Vorgänge werden wiederholt, bis das gewünschte Werkstück fertiggestellt ist. Das nicht umgeschmolzene Pulver kann nach Fertigstellung des Werkstücks in der Regel wieder in den Vorratsbehälter rückgeführt werden. Ein derartiges additives Fertigungsverfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Objekts sind beispielsweise in der WO 2014/071135 A1 beschrieben.The 3D printing of objects as a method of additive manufacturing is known from the prior art. Methods commonly used in such a 3D printing are, for example, without being limited to selective laser melting (“Selective Laser Melting”, SLM) and selective laser sintering (“Selective Laser Sintering”, SLS). In both processes, the material, which is in powder form, is applied in a thin layer from a storage container to a base plate of a 3D printer using a roller or a doctor blade and locally melted at predetermined points with a laser beam, the material then solidifying quickly. Usually the base plate is then lowered by the amount of the layer thickness and a new powder layer is applied to the base plate. These processes are repeated until the desired workpiece is completed. The powder that has not been remelted can usually be returned to the storage container after the workpiece has been completed. Such an additive manufacturing method and a device for manufacturing an object are for example in FIG WO 2014/071135 A1 described.

Im Falle einer Herstellung des vorgeschlagenen Kraftfahrzeuglenkrads mittels eines Verfahrens der Additiven Fertigung kann außerdem auf in konventionellen Kraftfahrzeuglenkrädern übliche Befestigungsmittel zur Befestigung der statischen oder dynamischen Massen verzichtet werden, so dass eine teilesparende Herstellung ermöglicht werden kann.In the case of a production of the proposed motor vehicle steering wheel by means of an additive manufacturing method, fastening means for fastening the static or dynamic masses customary in conventional motor vehicle steering wheels can be dispensed with, so that parts-saving production can be made possible.

In bevorzugten Ausführungsformen des Kraftfahrzeuglenkrads ist der zumindest eine Hohlraum hermetisch abgeschlossen. Unter dem Begriff „hermetisch abgeschlossen“ soll im Sinne der Erfindung verstanden werden, dass ein Austausch von festen Stoffen sowie flüssigen oder gasförmigen Fluiden zwischen dem Hohlraum und der Umgebung des Kraftfahrzeuglenkrads verhindert ist. Auf diese Weise können die Masseelemente im Hohlraum verliersicher angeordnet bzw. aufgenommen und vor Umwelteinflüssen geschützt sein.In preferred embodiments of the motor vehicle steering wheel, the at least one cavity is hermetically sealed. In the context of the invention, the term “hermetically sealed” should be understood to mean that an exchange of solid substances and liquid or gaseous fluids between the cavity and the surroundings of the motor vehicle steering wheel is prevented. In this way, the mass elements can be arranged or received in the cavity in a captive manner and protected from environmental influences.

Bevorzugt beträgt eine Anzahl der Vielzahl von Masseelementen in jedem Hohlraum zwischen 100 und 10000. In diesem Bereich für die Anzahl kann für eine spezifische Anwendung ein technisch sinnvoller Kompromiss zwischen der Wirksamkeit der Dämpfung und einem Aufwand für die Herstellung des Kraftfahrzeuglenkrads gefunden werden.The number of the multiplicity of mass elements in each cavity is preferably between 100 and 10,000. In this range for the number, a technically sensible compromise can be found for a specific application between the effectiveness of the damping and the cost of manufacturing the motor vehicle steering wheel.

In bevorzugten Ausführungsformen des Kraftfahrzeuglenkrads ist in zumindest einem Hohlraum zumindest ein überwiegender Anteil der Vielzahl von Masseelementen ortsfest angeordnet. Unter dem Begriff „überwiegender Anteil“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere einen Anteil von mehr als 50 Vol.%, bevorzugt von mehr als 60 Vol.% und, besonders bevorzugt, von mehr als 70 Vol.% verstanden werden. Insbesondere soll der Begriff die Möglichkeit einschließen, dass die Vielzahl von Masseelementen vollständig, d.h. zu 100 Vol.%, ortsfest angeordnet ist.In preferred embodiments of the motor vehicle steering wheel, at least a predominant proportion of the plurality of mass elements is arranged in a stationary manner in at least one cavity. In the context of the invention, the term “predominant portion” is to be understood as meaning in particular a portion of more than 50% by volume, preferably more than 60% by volume and, particularly preferably, more than 70% by volume. In particular, the term is intended to include the possibility that the large number of mass elements is completely, i.e. 100% by volume, arranged in a stationary manner.

Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, wenn eine Dämpfung der erzwungenen Schwingungen hauptsächlich durch Einsatz einer statischen Masse beabsichtigt ist. Der nicht ortsfest angeordnete Anteil der Vielzahl von Masseelementen kann als dynamische Masse in an sich bekannter Weise durch Reibung zwischen den Masseelementen, durch Reibung zwischen den Masseelementen und der Wandung des zumindest einen Hohlraums und/oder durch plastische Verformung der Masseelemente zur weiteren Dämpfung der erzwungenen Schwingungen beitragen.This embodiment is particularly suitable if damping of the forced vibrations is intended mainly through the use of a static mass. The non-stationary portion of the plurality of mass elements can be used as dynamic mass in a known manner by friction between the mass elements, by friction between the mass elements and the wall of the at least one cavity and / or through plastic deformation of the mass elements contribute to further damping of the forced vibrations.

Bevorzugt ist eine Dichte der ortsfest angeordneten Masseelemente größer als eine Dichte des die Wandung des Hohlraums bildenden Materials, so dass eine besonders wirksame statische Masse zur Dämpfung erreicht werden kann.A density of the stationary mass elements is preferably greater than a density of the material forming the wall of the cavity, so that a particularly effective static mass for damping can be achieved.

In bevorzugten Ausführungsformen des Kraftfahrzeuglenkrads ist in zumindest einem Hohlraum zumindest ein überwiegender Anteil der Vielzahl von Masseelementen frei beweglich angeordnet.In preferred embodiments of the motor vehicle steering wheel, at least a predominant proportion of the plurality of mass elements is arranged to be freely movable in at least one cavity.

Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, wenn eine Dämpfung der erzwungenen Schwingungen hauptsächlich durch Einsatz einer dynamischen Masse durch Reibung zwischen den Masseelementen, durch Reibung zwischen den Masseelementen und der Wandung des zumindest einen Hohlraums und/oder durch plastische Verformung der Masseelemente beabsichtigt ist. Der ortsfest angeordnete Anteil der Vielzahl von Masseelementen kann als statische Masse durch Aufnahme von Schwingungsenergie zur weiteren Dämpfung der erzwungenen Schwingungen beitragen.This embodiment is particularly suitable if damping of the forced vibrations is intended mainly through the use of a dynamic mass through friction between the mass elements, through friction between the mass elements and the wall of the at least one cavity and / or through plastic deformation of the mass elements. The fixedly arranged portion of the plurality of mass elements can contribute as static mass by absorbing vibration energy to further dampen the forced vibrations.

Bevorzugt weisen die Masseelemente eine im Wesentlichen gleiche Größe auf. Unter dem Begriff „im Wesentlichen gleiche Größe“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung des Volumens eines der Masseelemente von einem Mittelwert der Volumina der Masseelemente geringer ist als 30%, bevorzugt geringer ist als 25%, und, besonders bevorzugt, geringer ist als 20% des Mittelwerts der Volumina. Bei frei beweglichen Masseelementen kann dadurch der Impulsübertrag zwischen den Masseelementen optimiert werden. Bei ortsfest angeordneten Masseelementen kann ein Herstellvorgang durch eine Gleichmäßigkeit der Anordnung der Masseelemente besonders schnell ausgeführt werden.The mass elements preferably have essentially the same size. The term “essentially the same size” should be understood in the context of the invention in particular that a deviation of the volume of one of the mass elements from an average value of the volumes of the mass elements is less than 30%, preferably less than 25%, and particularly preferred , is less than 20% of the mean of the volumes. In the case of freely movable mass elements, this allows the impulse transfer between the mass elements to be optimized. In the case of stationary ground elements, a manufacturing process can be carried out particularly quickly due to the uniformity of the arrangement of the ground elements.

In bevorzugten Ausführungsformen des Kraftfahrzeuglenkrads sind die Masseelemente der Vielzahl von Masseelementen zu einem überwiegenden Anteil aus Metall, aus Kunststoff oder einer Kombination dieser Materialien hergestellt. Auf diese Weise kann eine besonders wirksame Dämpfung erzwungener Schwingungen des Kraftfahrzeuglenkrads ermöglicht sein. Des Weiteren kann das Kraftfahrzeuglenkrad mittels Additiver Fertigungsverfahren auf besonders einfache Weise hergestellt werden.In preferred embodiments of the motor vehicle steering wheel, the mass elements of the plurality of mass elements are predominantly made of metal, plastic or a combination of these materials. In this way, particularly effective damping of forced vibrations of the motor vehicle steering wheel can be made possible. Furthermore, the motor vehicle steering wheel can be manufactured in a particularly simple manner by means of additive manufacturing processes.

Bevorzugt sind die Masseelemente der Vielzahl von Masseelementen zu einem überwiegenden Anteil aus einem plastisch verformbaren Material hergestellt. Auf diese Weise ist bei einem Aufeinanderprallen von frei beweglichen Masseelementen oder beim Aufprall eines frei beweglichen Masseelements auf ein ortsfest angeordnetes Masseelement ein besonders hoher Energieanteil der Schwingungsenergie der erzwungenen Schwingungen in Wärme umwandelbar, wodurch eine besonders wirksame Dämpfung erreicht werden kann.The mass elements of the plurality of mass elements are preferably made to a predominant part from a plastically deformable material. In this way, when freely movable mass elements collide or when a freely movable mass element collides with a stationary mass element, a particularly high proportion of the vibrational energy of the forced vibrations can be converted into heat, whereby particularly effective damping can be achieved.

In bevorzugten Ausführungsformen weist das Kraftfahrzeuglenkrad eine Vielzahl von Hohlräumen auf, die jeweils eine Vielzahl von Masseelementen enthalten, die im Wesentlichen in Kugelform oder Würfelform ausgebildet sind, wobei die Hohlräume innerhalb des Ringes oder in einem ringseitigen Ende einer der Speichen angeordnet sind. Unter dem Begriff „Vielzahl von Hohlräumen“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere eine Anzahl von zumindest zwei Hohlräumen verstanden werden. Auf diese Weise kann eine besonders wirksame Dämpfung erzwungener Schwingungen des Kraftfahrzeuglenkrads in mehreren Raumrichtungen erreicht werden, wobei die einfache Herstellung des Kraftfahrzeuglenkrads erhalten bleiben kann.In preferred embodiments, the motor vehicle steering wheel has a plurality of cavities, each containing a plurality of mass elements which are essentially spherical or cube-shaped, the cavities being arranged within the ring or in a ring-side end of one of the spokes. In the context of the invention, the term “plurality of cavities” is to be understood in particular to mean a number of at least two cavities. In this way, particularly effective damping of forced vibrations of the motor vehicle steering wheel in several spatial directions can be achieved, the simple manufacture of the motor vehicle steering wheel being able to be maintained.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung des vorgeschlagenen Kraftfahrzeuglenkrads bereitgestellt. Bei der Herstellung des Kraftfahrzeuglenkrads mittels des Verfahrens wird zumindest ein additives Fertigungsverfahren verwendet, wobei die Hohlräume und die Masseelemente im Verlaufe der Anwendung des zumindest einen Additiven Fertigungsverfahrens hergestellt werden. Durch Anwendung des Additiven Fertigungsverfahrens kann das Kraftfahrzeuglenkrad mit der Vielzahl der Masseelemente in jedem der Hohlräume des Kraftfahrzeuglenkrads auf einfache und schnelle Weise in einem Fertigungsprozess hergestellt werden, wobei außerdem eine Anzahl von sonst notwendigen Teilen zur Befestigung eingespart werden kann.In a further aspect of the invention, a method for producing the proposed motor vehicle steering wheel is provided. In the manufacture of the motor vehicle steering wheel by means of the method, at least one additive manufacturing method is used, the cavities and the mass elements being manufactured in the course of the application of the at least one additive manufacturing method. By using the additive manufacturing process, the motor vehicle steering wheel with the large number of mass elements in each of the cavities of the motor vehicle steering wheel can be manufactured in a simple and fast manner in one manufacturing process, and a number of otherwise necessary parts for fastening can also be saved.

Bevorzugt basiert das zumindest eine Additive Fertigungsverfahren auf einem selektiven Laser-Schmelzverfahren („Selective Laser Melting“, SLM) oder einem selektiven Laser-Sinterverfahren („Selective Laser Sintering“, SLS). Besonders bevorzugt beinhaltet das zumindest eine Additive Fertigungsverfahren ein 3D-Druckverfahren. Für die Durchführung der genannten Verfahren sind die notwendigen Geräte wie beispielsweise ein laserbasierter 3D-Drucker in vielen Variationen verfügbar. Außerdem kann auf eine breite Wissensbasis in Bezug auf Fertigungsparameter für die unterschiedlichsten Materialien zurückgegriffen werden.The at least one additive manufacturing process is preferably based on a selective laser melting process (“Selective Laser Melting”, SLM) or a selective laser sintering process (“Selective Laser Sintering”, SLS). The at least one additive manufacturing process particularly preferably includes a 3D printing process. The necessary devices such as a laser-based 3D printer are available in many variations to carry out the processes mentioned. In addition, a broad knowledge base with regard to manufacturing parameters for a wide variety of materials can be used.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuglenkrads in einer Draufsicht, und
2 eine schematische Darstellung einer Teilansicht des Kraftfahrzeuglenkrads gemäß der 1.

Further advantageous embodiments of the invention are disclosed in the subclaims and the following description of the figures. Show it

1 a schematic representation of a motor vehicle steering wheel according to the invention in a plan view, and
2 a schematic representation of a partial view of the motor vehicle steering wheel according to FIG 1 .

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numerals, which is why they are usually only described once.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuglenkrads 10 in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeuglenkrad 10 ist zur Lenkung eines als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs vorgesehen und beinhaltet einen Pralltopf 14, eine vom Pralltopf 14 verdeckte Nabe zum Anschluss an eine Lenksäule (nicht dargestellt), einen außen liegenden Ring 16, und eine Vielzahl von drei Speichen 18, 20, 22, die den Ring 16 und die Nabe verbinden. Das Kraftfahrzeuglenkrad 10 weist ferner eine Vielzahl von acht Hohlräumen 24, 26, 28, 30 auf, von denen fünf Hohlräume 24, 30 innerhalb des Rings und drei Hohlräume 26, 28 in einem ringseitigen Ende jeweils einer der Speichen 18, 20, 22 ausgebildet sind. Die acht Hohlräume 24, 26, 28, 30 sind unterhalb einer Oberfläche des Kraftfahrzeuglenkrads 10 angeordnet. 1 shows a schematic representation of a possible embodiment of the motor vehicle steering wheel according to the invention 10 in a top view. The motor vehicle steering wheel 10 is intended for steering a motor vehicle designed as a passenger car and contains an impact pot 14th , one from the impact pot 14th concealed hub for connection to a steering column (not shown), an external ring 16 , and a variety of three spokes 18th , 20th , 22nd who have favourited the ring 16 and connect the hub. The motor vehicle steering wheel 10 also has a plurality of eight cavities 24 , 26th , 28 , 30th on, five of which are cavities 24 , 30th inside the ring and three cavities 26th , 28 one of the spokes in each end on the ring side 18th , 20th , 22nd are trained. The eight cavities 24 , 26th , 28 , 30th are below a surface of the automobile steering wheel 10 arranged.

Zwei Hohlräume 24 der Hohlräume 24, 26, 28, 30 sind mit gleichem Rauminhalt innerhalb des Rings 16 auf der 9-Uhr-Position bzw. der 3-Uhr-Position angeordnet. Zwei weitere Hohlräume 26 der Vielzahl von acht Hohlräumen 24, 26, 28, 30 sind mit gleichem Rauminhalt auf denselben Winkelpositionen, aber näher zur Nabe in den ringseitigen Enden der Speichen 18, 20 angeordnet. Ihr Rauminhalt ist etwas geringer als der Rauminhalt der beiden weiter außen angeordneten Hohlräume 24.Two cavities 24 of the cavities 24 , 26th , 28 , 30th are with the same volume within the ring 16 arranged at the 9 o'clock position and the 3 o'clock position. Two more cavities 26th the multitude of eight cavities 24 , 26th , 28 , 30th are with the same volume in the same angular positions, but closer to the hub in the ring-side ends of the spokes 18th , 20th arranged. Their volume is slightly less than the volume of the two cavities arranged further out 24 .

Drei weitere Hohlräume 30 der Vielzahl von acht Hohlräumen 24, 26, 28, 30 sind mit gleichem Rauminhalt innerhalb des Rings 16 zu beiden Seiten der 6-Uhr-Position bzw. auf der 12-Uhr-Position angeordnet. Ihr Rauminhalt ist geringer als der Rauminhalt der Hohlräume 26 in den ringseitigen Enden der Speichen 18, 20 auf der 3-Uhr-Position bzw. der 9-Uhr-Position.Three more cavities 30th the multitude of eight cavities 24 , 26th , 28 , 30th are with the same volume within the ring 16 arranged on either side of the 6 o'clock or 12 o'clock position. Their volume is less than the volume of the cavities 26th in the ring-side ends of the spokes 18th , 20th at the 3 o'clock position and the 9 o'clock position.

Ein weiterer Hohlraum 28 der Vielzahl von acht Hohlräumen 24, 26, 28, 30 weist den größten Rauminhalt auf und ist in dem ringseitigen Ende der Speiche 22 auf der 6-Uhr-Position des Kraftfahrzeuglenkrads 10 angeordnet.Another cavity 28 the multitude of eight cavities 24 , 26th , 28 , 30th has the largest volume and is in the ring-side end of the spoke 22nd at the 6 o'clock position of the vehicle steering wheel 10 arranged.

Das Kraftfahrzeuglenkrad 10 weist eine nicht dargestellte Unterbaustruktur auf, die die Nabe, den Pralltopf 14, die Speichen 18, 20, 22 und den Ring 16 beinhaltet. Die Nabe, der Pralltopf 14 und die Speichen 18, 20,22 sind dabei aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, beispielsweise aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung. Der Ring 16 kann aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Zudem kann das Kraftfahrzeuglenkrad 10 wie in der 1 dargestellt mit einem Lederbezug 12 ausgestattet sein, der die Unterbaustruktur abdeckt. Zwischen dem Lederbezug 12 und der Unterbaustruktur kann eine Zwischenlage aus einem Kunststoff-Weichschaum vorgesehen sein.The motor vehicle steering wheel 10 has a substructure, not shown, which contains the hub, the impact pot 14th who have favourited spokes 18th , 20th , 22nd and the ring 16 includes. The hub, the impact pot 14th and the spokes 18th , 20th , 22nd are made of a metallic material, for example magnesium or a magnesium alloy. The ring 16 can be made of a plastic material. In addition, the motor vehicle steering wheel 10 like in the 1 shown with a leather cover 12th be equipped that covers the substructure. Between the leather cover 12th and the substructure can be provided with an intermediate layer made of a plastic flexible foam.

Der Aufbau der Hohlräume 24, 26, 28, 30 wird stellvertretend am Beispiel des Hohlraums 24 innerhalb des Rings 16 erläutert, der auf der 3-Uhr-Position angeordnet ist. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Teilansicht des Kraftfahrzeuglenkrads 10 gemäß der 1 mit dem Hohlraum 24.The structure of the cavities 24 , 26th , 28 , 30th is representative using the example of the cavity 24 inside the ring 16 explained, which is located at the 3 o'clock position. 2 shows a schematic representation of a partial view of the motor vehicle steering wheel 10 according to the 1 with the cavity 24 .

Jeder der acht Hohlräume 24, 26, 28, 30 enthält eine Vielzahl von Masseelementen 34, 36. Die Masseelemente 34, 36 sind im Wesentlichen in Kugelform ausgebildet. Dabei können die Kugeln eine im Wesentlichen gleiche Größe aufweisen. In anderen Ausführungsformen können sie aber auch unterschiedliche Größen aufweisen; beispielsweise kann eine Größenverteilung so ausgebildet sein, das im Wesentlichen eine kleinere Kugelform und eine größere Kugelform vorliegen.Each of the eight cavities 24 , 26th , 28 , 30th contains a large number of mass elements 34 , 36 . The mass elements 34 , 36 are essentially spherical. The balls can have essentially the same size. In other embodiments, however, they can also have different sizes; For example, a size distribution can be designed so that there is essentially a smaller spherical shape and a larger spherical shape.

Die Masseelemente 34, 36 sind zu einem überwiegenden Teil, nämlich vollständig, aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Sie können aber auch zu einem überwiegenden Teil aus Kunststoff oder einer Kombination von Metall und Kunststoff hergestellt sein. Die Masseelemente 34, 36 der Vielzahl von Masseelementen 34, 36 können auch zu einem überwiegenden Anteil aus einem plastisch verformbaren Material hergestellt sein.The mass elements 34 , 36 are for the most part, namely completely, made of a metallic material. But they can also be made predominantly from plastic or a combination of metal and plastic. The mass elements 34 , 36 the multitude of mass elements 34 , 36 can also be made for the most part from a plastically deformable material.

Eine Dichte des zur Herstellung der Masseelemente 34, 36 verwendeten Werkstoffs kann größer sein als die Dichte des eine Wandung 32 des Hohlraums 24, 26, 28, 30 bildenden Materials, das beispielsweise aus Magnesium, einer Magnesiumlegierung oder aus einem Kunststoffmaterial besteht. Beispielsweise kann der metallische Werkstoff für die Masseelemente 34, 36 von Kupfer gebildet sein.A density of the used to produce the mass elements 34 , 36 The material used can be greater than the density of one wall 32 of the cavity 24 , 26th , 28 , 30th forming material, which for example consists of magnesium, a magnesium alloy or a plastic material. For example, the metallic material for the mass elements 34 , 36 be made of copper.

In Abhängigkeit von einem Rauminhalt des jeweiligen Hohlraums 24, 26, 28, 30 und dem beabsichtigten Füllungsgrad kann eine Anzahl der Vielzahl von Masseelementen 34, 36 in dem jeweiligen Hohlraum 24, 26, 28, 30 zwischen 100 und 10000 liegen.Depending on the volume of the respective cavity 24 , 26th , 28 , 30th and the intended degree of filling can be a number of the plurality of mass elements 34 , 36 in the respective cavity 24 , 26th , 28 , 30th between 100 and 10000.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuglenkrad 10 ist in einem Additiven Fertigungsverfahrens mittels eines 3D-Druckers einstückig hergestellt, der auf einem selektiven Laser-Schmelzverfahren (LSM) basiert. Der 3D-Drucker ist zur Verarbeitung eines Magnesiumpulvers bzw. eines Pulvers aus einer Magnesiumlegierung, zur Verarbeitung eines Kupferpulvers sowie zur Verarbeitung eines in Pulverform vorliegenden Kunststoffmaterials vorgesehen.The motor vehicle steering wheel according to the invention 10 is manufactured in one piece in an additive manufacturing process using a 3D printer based on a selective laser melting process (LSM). The 3D printer is used to process a Magnesium powder or a powder made from a magnesium alloy is provided for processing a copper powder and for processing a plastic material in powder form.

Die Hohlräume 24, 26, 28, 30 der Vielzahl von acht Hohlräumen 24, 26, 28, 30 mit ihren jeweiligen Masseelementen 34, 36 werden im Verlauf der Anwendung des Additiven Fertigungsverfahrens mittels des 3D-Druckers hergestellt.The cavities 24 , 26th , 28 , 30th the multitude of eight cavities 24 , 26th , 28 , 30th with their respective mass elements 34 , 36 are produced in the course of the application of the additive manufacturing process using the 3D printer.

In den drei Hohlräumen 26, 28 (1), die in den ringseitigen Enden der Speichen 18, 20, 22 angeordnet sind, ist ein überwiegender Anteil 34 der Vielzahl von Masseelementen 34, 36 ortsfest angeordnet (2). Der überwiegende Anteil 34 kann beispielsweise 70% betragen.In the three cavities 26th , 28 ( 1 ) in the ring-side ends of the spokes 18th , 20th , 22nd are arranged is a predominant proportion 34 the multitude of mass elements 34 , 36 fixedly arranged ( 2 ). The vast majority 34 can for example be 70%.

Die ortsfeste Anordnung der Masseelemente 34 in den Hohlräumen 24, 26, 28, 30 erfolgt dadurch, dass der 3D-Drucker die Masseelemente 34 zunächst an dem bereits bestehenden Teil der Wandung 32 des entsprechenden Hohlraums 24, 26, 28, 30 anbringt, wobei die Masseelemente 34 im Schmelzkontakt mit der Wandung 32 stehen. Weitere, ortsfest angeordnete Masseelemente 34 des entsprechenden Hohlraums 24, 26, 28, 30 werden mittels des 3D-Druckers dann an den bereits an der Wandung 32 angebrachten Masseelementen 34 befestigt, indem die weiteren Masseelemente 34 mit den bereits an der Wandung 32 angebrachten Masseelementen 34 in Schmelzkontakt gebracht werden.The fixed arrangement of the mass elements 34 in the cavities 24 , 26th , 28 , 30th is done by the 3D printer making the mass elements 34 first on the already existing part of the wall 32 of the corresponding cavity 24 , 26th , 28 , 30th attaches, the mass elements 34 in melt contact with the wall 32 stand. Further, fixedly arranged mass elements 34 of the corresponding cavity 24 , 26th , 28 , 30th are then attached to the wall using the 3D printer 32 attached mass elements 34 attached by the other ground elements 34 with those already on the wall 32 attached mass elements 34 be brought into melt contact.

Eine frei bewegliche Anordnung der übrigen Masseelemente 36 in den Hohlräumen 24, 26, 28, 30 erfolgt dadurch, dass der 3D-Drucker die Masseelemente 36 druckt, ohne dass diese in Schmelzkontakt mit dem bereits bestehenden Teil der Wandung 32 des entsprechenden Hohlraums 24, 26, 28, 30 oder in Schmelzkontakt mit anderen, bereits gedruckten Masseelementen 34, 36 innerhalb des entsprechenden Hohlraums 24, 26, 28, 30 gebracht werden.A freely movable arrangement of the remaining mass elements 36 in the cavities 24 , 26th , 28 , 30th is done by the 3D printer making the mass elements 36 prints without this in melt contact with the already existing part of the wall 32 of the corresponding cavity 24 , 26th , 28 , 30th or in melt contact with other, already printed earth elements 34 , 36 within the corresponding cavity 24 , 26th , 28 , 30th to be brought.

In den fünf Hohlräumen 24, 30, die innerhalb des Rings 16 angeordnet sind (1), ist ein überwiegender Anteil 36 der Vielzahl von Masseelementen 34, 36 frei beweglich angeordnet (2). Der überwiegende Anteil 36 kann beispielsweise 70% betragen. Die Herstellung der frei beweglichen Masseelemente 36 und der übrigen, ortsfest angeordneten Masseelemente 34 innerhalb der fünf Hohlräume 24, 30 mittels des 3D-Druckers erfolgt wie zuvor beschrieben.In the five cavities 24 , 30th that are inside the ring 16 are arranged ( 1 ) is a predominant part 36 the multitude of mass elements 34 , 36 arranged freely movable ( 2 ). The vast majority 36 can for example be 70%. The manufacture of the freely movable mass elements 36 and the other, stationary ground elements 34 within the five cavities 24 , 30th using the 3D printer is carried out as described above.

Der Verschluss jedes der Hohlräume 24, 26, 28, 30 erfolgt dadurch, dass der 3D-Drucker einen letzten Teil der Wandung 32 des entsprechenden Hohlraums 24, 26, 28, 30 druckt, wodurch der entsprechende Hohlraum 24, 26, 28, 30 hermetisch abgeschlossen ist.The closure of each of the cavities 24 , 26th , 28 , 30th is done by the 3D printer making a final part of the wall 32 of the corresponding cavity 24 , 26th , 28 , 30th prints, creating the corresponding cavity 24 , 26th , 28 , 30th is hermetically sealed.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: KraftfahrzeuglenkradAutomotive steering wheel
1212: LederbezugLeather cover
1414th: PralltopfImpact pot
1616: Ringring
1818th: Speichespoke
2020th: Speichespoke
2222nd: Speichespoke
2424: Hohlraum 3/9-Uhr-Position, außenCavity 3/9 o'clock position, outside
2626th: Hohlraum 3/9-Uhr-Position, innenCavity 3/9 o'clock position, inside
2828: Hohlraum 6-Uhr-PositionCavity 6 o'clock position
3030th: Hohlraum nahe 6-/12-Uhr-PositionCavity near the 6/12 o'clock position
3232: WandungWall
3434: Masseelement, ortsfestGround element, stationary
3636: Masseelement, frei beweglichMass element, freely movable

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 2003/0233905 A1 [0004]
US 2005/0121896 A1 [0007]
US 6817456 B2 [0009]
US 2014/0174868 A1 [0010]
US 6736423 B2 [0011]
US 2006/0278034 A1 [0012]
US 2016/0327113 A1 [0013]
DE 102016226007 A1 [0015]
WO 2014/071135 A1 [0026]

Claims

Motor vehicle steering wheel (10) including a hub, an outer ring (16), a plurality of spokes (18, 20, 22) connecting the ring (16) and the hub, and at least one below a surface of the motor vehicle steering wheel (10) ) arranged cavity (24, 26, 28, 30), characterized in that the at least one cavity (24, 26, 28, 30) contains a plurality of ground elements (34, 36) which are round or square.

Motor vehicle steering wheel (10) after Claim 1 , characterized in that the at least one cavity (24, 26, 28, 30) is hermetically sealed.

Motor vehicle steering wheel (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that a number of the plurality of mass elements (34, 36) in each cavity (24, 26, 28, 30) is between 100 and 10,000.

Motor vehicle steering wheel (10) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that at least a predominant portion (34) of the plurality of ground elements (34, 36) is arranged in a stationary manner in at least one cavity (26, 28).

Motor vehicle steering wheel (10) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that in at least one cavity (24, 30) at least a predominant portion (36) of the plurality of mass elements (34, 36) is arranged to be freely movable.

Motor vehicle steering wheel (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the mass elements (34, 36) of the plurality of mass elements (34, 36) are predominantly made of metal, plastic or a combination of these materials.

Motor vehicle steering wheel (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the mass elements (34, 36) of the plurality of mass elements (34, 36) are predominantly made of a plastically deformable material.

Motor vehicle steering wheel (10) according to any one of the preceding claims, characterized by a plurality of cavities (24, 26, 28, 30) each containing a plurality of mass elements (34, 36) which are substantially spherical or cube-shaped, wherein the cavities (24, 26, 28, 30) are arranged within the ring (16) or in an end of one of the spokes (18, 20, 22) on the ring side.

Method for producing a motor vehicle steering wheel (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one additive manufacturing process is used in the production of the motor vehicle steering wheel (10), the cavities (24, 26, 28, 30) and the mass elements (34 , 36) are produced in the course of the application of the at least one additive manufacturing process.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the at least one additive manufacturing process is formed by a selective laser melting process or a selective laser sintering process.