DE19714898A1

DE19714898A1 - Lenkrad

Info

Publication number: DE19714898A1
Application number: DE19714898A
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl Ing Battermann; Sami Al Dipl Ing Samarae; Martin Dipl Ing Kamm; Stefan Dipl Ing Reh; Dieter Dr Ing Adomeit
Original assignee: Petri AG
Current assignee: Takata Petri AG
Priority date: 1997-04-03
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 1998-10-08
Also published as: EP0971830B1; JP2000514016A; WO1998045145A3; DE59801642D1; EP0971830A2; BR9808104A; ES2165681T3; WO1998045145A2; JP3348178B2; US6264235B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Lenkräder von Kraftfahrzeugen sind zum Schutz des Insassen im Crashfall im allgemeinen mit einem Airbag ausgerüstet. Der Airbag ist dabei in einem Airbagmodul in der Mitte des Lenkrades bezüglich der Längsachse der Lenksäule starr oder beweglich angeordnet. Dieser Fahrerairbag weist im aufgebla senen Zustand eine symmetrische Form auf, damit er unabhän gig von der Drehstellung des Lenkrades in gleicher Weise wirksam ist.

Der Nachteil der bekannten Fahrerairbags besteht darin, daß die symmetrische Form keinen optimalen Schutz für den Insassen bietet. Eine asymmetrische Form könnte zwar den Schutz bei einer bestimmten Stellung des Lenkrades, z. B. in der Geradeausstellung, verbessern, würde aber den Schutz in anderen Lenkradstellungen im Vergleich zu einem symmetri schen Airbag verschlechtern.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sich der Airbag abhängig vom Lenksäulenwinkel beim Crash schräg nach oben entfaltet. Dadurch wirkt der Airbag nicht mit seiner gesam ten Fläche gleichmäßig auf den Körper des Insassen sondern bestimmte Körperregionen werden stärker belastet. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist aus der DE 196 07 193 A1 bekannt, das Lenkrad nach unten zu kippen. Dabei ist das Lenkrad im oberen Bereich der Nabe gelenkig befestigt und kann bei einem Crash durch eine pyrotechnische Vorrichtung nach unten weggedreht werden. Dadurch wird die Lenkrad kranzebene annähernd parallel zum Körper des Insassen gestellt. Der Airbag entfaltet sich dann in eine Richtung, die der waagerechten Richtung angenähert ist und der Insas se wird durch den Airbag gleichmäßiger belastet. Gleichzei tig wird auch die Gefahr der Verletzung durch den unteren Bereich des Lenkradkranzes verringert.

Der Nachteil dieses abkippbaren Lenkrades besteht darin, daß für das Kippen des Lenkrades im Fall eines Crashs eine pyrotechnische Vorrichtung mit der zugehörigen Elektronik erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Lenkrad so zu verändern, daß ein verbesserter Schutz des Insassen unabhän gig von der Stellung des Lenkrades ohne eine aufwendige Zusatzeinrichtung ermöglicht wird.

Bei einem Lenkrad mit Nabe, Speichen, Lenkradkranz und Air bagmodul ist erfindungsgemäß auf der Lenkradnabe oder in der zugeordneten Lenksäule ein drehbar gelagertes Bauteil für die Aufnahme mindestens einer weiteren Baugruppe befe stigt, wobei der Schwerpunkt des Bauteils/und oder der weiteren Baugruppe so exzentrisch liegt, daß das drehbar gelagerte Bauteil bei Drehung des Lenkrades in seiner Lage bleibt, die es bei Geradeausstellung des Lenkrades ein nimmt. Die Drehachse des drehbar gelagerten Bauteils ver läuft vorzugsweise so, daß sie mit der Längsachse der Lenksäule für die Aufnahme des Lenkrades übereinstimmt. Der Schwerpunkt des drehbaren Bauteils liegt deshalb unterhalb der schräg nach oben verlaufenden Längsachse und bleibt bei Drehung des Lenkrades auch dort.

Dieses erfindungsgemäße Lenkrad enthält erstmalig eine Baugruppe, die sich bei Drehung des Lenkrades nicht mitdreht. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für die Erhöhung der Sicherheit des Fahrers im Crashfall.

In einer Ausführungsform ist auf dem drehbar gelagerten Bauteil ein Gewicht mit kreisförmiger Grundfläche angeord net, dessen Schwerpunkt außerhalb der Drehachse liegt. Diese Lage des Schwerpunktes kann z. B. durch eine einseiti ge, sich nach außen erstreckende Verbreiterung oder einen Abschnitt geringeren Durchmessers erreicht werden. Das Gewicht kann aber jede beliebige Form aufweisen, bei der der Schwerpunkt außerhalb der Drehachse des drehbaren Bauteils liegt.

Um mit dem drehbar gelagerten Bauteil Baugruppen für die Erhöhung der Sicherheit des Fahrers im Crashfall verbinden zu können ist es zweckmäßig, daß das drehbar gelagerte Bauteil und das Gewicht plattenförmig sind.

Eine Möglichkeit der Nutzung des drehbar gelagerten Bauteils für die Erhöhung der Sicherheit des Fahrers be steht darin, daß an dem drehbar gelagerten Bauteil ein Ver formungselement vorgesehen ist, das an dessen oberhalb seiner Drehachse liegenden Bereich befestigt ist, das sich weiterhin in Richtung des Lenkradkranzes erstreckt und das im Crashfall durch ein Bauteil des Lenkrades vorzugsweise vom Fahrer weg verformbar ist. Dieses Verformungselement bleibt bei Drehung des Lenkrades immer oberhalb der Längs achse. Es wurde nun überraschend gefunden, daß im Crashfall ein durch den Fahrer bewirkte relativ geringe Verformung des Verformungselementes und dadurch bewirktes geringfügi ges Einknicken des Lenkrades oberhalb der Längsachse der Lenksäule bei entsprechender Dimensionierung der Speichen zu einem starken Einknicken des Lenkrades unterhalb der Längsachse führt. Dadurch verläuft die Lenkradkranzebene nicht mehr schräg bezüglich des Fahrers sondern zumindest annähernd parallel zu dessen Körper. Dadurch positioniert sich der Airbag während der Belastungsphase nahezu parallel zum Thorax des Fahrers, so daß dieser gleichzeitig durch die gesamte Vorderfläche des Airbags belastet wird. Die spe zifische Flächenbelastung und damit die Gefahr der Verlet zung des Fahrers durch den Airbag wird damit geringer. Die biomechanisch richtige Positionierung des Airbags ist in allen Fällen gewährleistet und er kann zu keinem Zeitpunkt vom Fahrer weggeschoben werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß außer durch den Airbag auch durch das sich verformende Lenkrad Energie absorbiert wird.

Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung des Schutzes des Fahrers besteht darin, daß am Lenkrad ein Zwischenring vorgesehen ist, der einerseits über Nabenspeichen mit der Lenkradnabe und andererseits über Kranzspeichen mit dem Lenkradkranz verbunden ist, wobei zumindest die Nabenspei chen im Crashfall verformbar sind. Diese Aufteilung in Naben- und Kranzspeichen ermöglicht es, beide an unter schiedlichen Stellen anzuordnen. In einer Ausführungsform sind vier symmetrisch angeordnete, den gleichen Winkelab stand zueinander aufweisende Nabenspeichen vorgesehen, und es sind vier symmetrisch angeordnete Kranzspeichen angeord net, von denen in der Lenkraddraufsicht und in der Gerade ausstellung des Lenkrades zwei im unteren Lenkkranzbereich zumindest etwa den gleichen Verlauf wie die Nabenspeichen aufweisen, und die anderen zwei im oberen Lenkradbereich flacher als die Nabenspeichen verlaufen.

Die Anordnung der Speichen im gleichen Winkelabstand wäre aus Festigkeitsgründen generell anzustreben. Wegen der erforderlichen Durchsicht auf die Instrumente der Instrumen tentafel ist eine solche Anordnung aber in der Praxis nicht vorgesehen. Mit der Zweiteilung der Speichen ist der glei che Winkelabstand aber nun im Nabenteil möglich.

In einer weiteren Ausführungsform sind der Zwischenring und das Verformungselement miteinander kombiniert. So ist vorgesehen, daß dem Zwischenring das in Richtung des Len kradkranzes weisende Ende des Verformungselementes zugeord net ist, wobei beide berührungslos miteinander im Eingriff sind. Das in Richtung des Lenkradkranzes weisende Ende des Verformungselementes weist vorzugsweise die Form einer Gabel auf, in die ein Rand des Zwischenringes eingreift.

Der Zwischenring und das Verformungselement berühren sich im Normalfall nicht, d. h. bei Drehung des Lenkrades bleibt das drehbar gelagerte Bauteil in seiner Position, die es auch bei Geradeausstellung des Lenkrades einnimmt. Erst im Crashfall wird der Zwischenring gegen das Verformungsteil gedrückt und führt zu dessen Verformung.

Es ist zeckmäßig, daß sich die Nabenspeichen zwischen der Lenkradnabe und dem Zwischenring in Form eines L-Winkels erstrecken.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese hen, daß das Airbagmodul auf dem drehbar gelagerten Bauteil oder dem Gewicht befestigt ist. Diese Anordnung ermöglicht erstmalig eine von der Kreisform abweichende Aufprallflä che des Airbags, wie sie für Beifahrerairbags bekannt ist, da sich das Airbagmodul bei Anbringung auf dem drehbar gela gerten Bauteil oder auf dem mit ihm verbundenen Gewicht bei Drehung des Lenkrades nicht mitdreht. Der Airbag kann also wie der Beifahrerairbag nunmehr eine Form erhalten, die einen größeren Schutz bietet als ein Airbag mit kreisförmi ger Aufprallfläche.

Das drehbar gelagerte Bauteil ist zeckmäßig in einem Wälzla ger gelagert, um eine leichte Beweglichkeit zu gewährlei sten. Weiterhin ist es zweckmäßig, daß das drehbar gelager te Bauteil mindestens eine Kralle aufweist, die unter eine ringförmigen Vorsprung der Lenkradnabe greift. Diese Kral len sollen dem drehbar gelagerten Bauteil bei der Verfor mung des Verformungselementes im Crashfall einen zusätzli chen Halt geben.

Bei einer weiteren Ausgestaltung besteht die Lenkradnabe aus einem Unter- und einem Oberteil, zwischen denen die Nabenspeichen befestigt sind.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß der mit der Lenkradnabe verbundene Abschnitt des Lagers für das drehbar gelagerte Bauteil über mindestens ein Federelement mit der Lenkradnabe verbunden ist oder daß das Gewicht über mindestens ein Federelement mit dem drehbar gelagerten Bauteil verbunden ist. Durch das federnde Verbinden dieser Bauteile miteinander werden störende Schwingungen des Lenkrades kompensiert. Die für das Kompensieren der Schwin gungen bei bekannten Lenkrädern vorgesehenen zusätzlichen, federnd mit dem Lenkrad verbundenen Gewichte können dadurch entfallen.

Die Erfindung soll in Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Lenkrad;

Fig. 2 einen Schnitt durch das Lenkrad der Fig. 1 in Richtung der Pfeile A-A;

Fig. 3 ausschnittsweise die Lagerung einer Drehplatte unter Verwendung federnder Elemente;

Fig. 4 ein auf der Drehplatte befestigtes Gewicht in einer Ansicht von unten.

Das dargestellte Lenkrad weist eine Lenkradnabe auf, die aus einem Nabenunterteil 1 und einem Nabenoberteil 2 be steht, die mittels Senkschrauben 3 miteinander verbunden sind. Zwischen beide Nabenteile greifen vier Nabenspei chen 4, die zunächst in Ausnehmungen des Nabenunterteils 1 eingelegt werden und beim Zusammenbau der Nabenteile ge klemmt werden. Anschließend werden sie mit der Nabe ver schweißt. Die Nabenspeichen sind im Winkelabstand von 90° zueinander angeordnet und weisen, wie aus Fig. 2 ersicht lich ist, annähernd die Form eines L-Winkels auf. Die Nabenspeichen tragen an ihrem oberen Ende einen Zwischen ring 5. An diesem Zwischenring sind vier Kranzspeichen 6 bis 9 befestigt, die einen Lenkradkranz 10 tragen. Dabei verlaufen die unteren Kranzspeichen 6 und 7, die auch als Bauchkranzspeichen bezeichnet werden, in Richtung der unteren Nabenspeichen 4. Die oberen Kranzspeichen 8 und 9, die auch als Brustkranzspeichen bezeichnet werden, verlau fen dagegen flacher als die oberen Nabenspeichen 4, so daß der freie Durchblick zur Armaturentafel gewährleistet ist.

Auf der Lenkradnabe ist als drehbar gelagertes Bauteil eine Drehplatte 11 vorgesehen, die auf einem Wälzlager 12 gela gert ist. Das Lager sitzt vorzugsweise mit einer Preßpas sung auf der Drehplatte und ist mittels eines Lagerringes 13 und Schrauben 14 mit dem Nabenoberteil 2 verbunden.

Auf der Drehplatte 11 ist ein plattenförmiges Gewicht 15 befestigt, dessen Schwerpunkt außerhalb der Drehachse liegt. Das wird im vorliegenden Fall dadurch erreicht, daß das Gewicht 15 einen Abschnitt 16 mit geringerem Durchmesser aufweist, wie es aus der Fig. 4 erkennbar ist. Die in der Fig. 2 rechts dargestellte Seite stellt das Unterteil des Lenkrades dar. In dieser Stellung bleibt das Gewicht und damit die Drehplatte auch bei Drehung des Lenkrades.

Auf der in Fig. 2 links dargestellten Seite des Lenkrades, die das Oberteil des Lenkrades darstellt, ist an der Dreh platte 11 ein Verformungselement 17 befestigt, das sich von dort in Richtung des Zwischenringes 5 erstreckt. Das Ende des Verformungselementes, das sich entlang des Zwischenrin ges 5 erstreckt, weist die Form einer Gabel 17a auf, in die sich ein ringförmiger Rand 18 des Zwischenringes 5 hinein erstreckt, ohne jedoch das Verformungselement zu berühren. Unabhängig von der Drehung des Lenkrades mit der Zwischen platte 5 bleibt das Verformungselement in seiner dargestell ten Position oberhalb der Längsachse a der Lenkspindel. Um der Drehplatte 11 bei Verformung des Verformungselementes 17 ausreichend Halt zu geben, sind an der Drehplatte 11 noch zwei Krallen 22 befestigt, die unter den äußeren Rand des Nabenoberteils 2 greifen. In der Fig. 2 ist nur eine Kralle erkennbar.

Im Crashfall wird der Rand 18 des Zwischenringes 5 gegen das Verformungselement 17 gedrückt, wobei dieses sich in Richtung der Drehplatte 11 um einen gewissen Betrag verformt. Wie aus Versuchen ermittelt wurde, wird nach einer gewissen Verformung des Verformungselementes 17 der in der Fig. 2 rechts dargestellte untere Bereich des Lenkra des durch Verformung der unteren Nabenspeichen 4 einge drückt. Die Ebene des Lenkradkranzes 10 wird damit zumin dest annähernd parallel zum Körper des Fahrers gedreht.

Ein Airbagmodul 19 kann in bekannter Weise fest mit dem Lenkrad verbunden sein, indem es auf dem Zwischenring 5 angeordnet ist. In diesem Fall wird es bei Drehung des Lenkrades mitgedreht. Es kann aber auch auf dem Gewicht 15 und damit auf der Drehplatte 11 befestigt sein, so daß es bei Drehung des Lenkrades in seiner Lage verharrt. Bei dieser letztgenannten Ausführung kann deshalb die Form des Airbags von der üblichen kreisrunden Form des Airbags abweichen, und der Schutz für den Fahrer dadurch optimiert werden.

Während in der Ausführungsform der Fig. 2 die Drehplatte mit der Nabe und dem Gewicht starr miteinander verbunden sind, erfolgt bei der Ausführungsform der Fig. 3 die Verbin dung zwischen der Drehplatte 11 und dem Nabenunterteil 1 oder dem Gewicht 15 über federnde Elemente 20 bzw. 21. Die ohnehin vorhandene Drehplatte 11 wird so gleichzeitig als Zusatzgewicht für die Kompensation der am Lenkrad auftreten den Schwingungen genutzt. Weitere Zusatzgewichte, wie sie bei herkömmlichen Lenkrädern zur Schwingungskompensations verwendet werden, sind deshalb überflüssig.

Claims

1. Lenkrad mit Nabe, Speichen, Lenkradkranz und Airbag modul, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Lenkradnabe (2, 3) oder in der zugeord neten Lenksäule ein drehbar gelagertes Bauteil (11) für die Aufnahme mindestens einer weiteren Baugrup pe befestigt ist, wobei der Schwerpunkt des Bau teils (11) und/oder der weiteren Baugruppe so exzen trisch liegt, daß das drehbar gelagerte Bauteil (11) bei Drehung des Lenkrades in seiner Lage bleibt, die es bei Geradeausstellung des Lenkrades einnimmt.

2. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des drehbar gelagerten Bauteils mit der Längsachse (a) der Lenksäule für die Aufnah me des Lenkrades übereinstimmt.

3. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem drehbar gelagerten Bauteil (11) ein Gewicht (15) angeordnet ist, dessen Schwerpunkt außerhalb der Drehachse liegt.

4. Lenkrad nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbar gelagerte Bauteil (11) und das Gewicht (15) platten förmig sind.

5. Lenkrad nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem drehbar gelagerten Bauteil (11) ein Verformungsele ment (17) vorgesehen ist, das an dessen oberhalb seiner Drehachse liegenden Bereich befestigt ist, das sich weiterhin in Richtung des Lenkradkranzes (10) erstreckt und das im Crashfall durch ein Bauteil des Lenkrades vorzugsweise vom Fahrer weg verformbar ist.

6. Lenkrad mit Nabe, Speichen, Lenkradkranz und Airbag modul, insbesondere nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenring (5) vorgesehen ist, der einer seits über Nabenspeichen (4) mit der Lenkradnabe und andererseits über Kranzspeichen (6-9) mit dem Lenkradkranz (10) verbunden ist, wobei zumindest die unteren Nabenspeichen (4) im Crashfall verform bar sind.

7. Lenkrad nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich net, daß dem Zwischenring (5) das in Richtung des Lenkradkranzes (10) weisende Ende des Verformungse lementes (17) zugeordnet ist, wobei beide berüh rungslos miteinander im Eingriff sind.

8. Lenkrad nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in Richtung des Lenkradkranzes (10) weisende Ende des Verformungse lementes (17) die Form einer Gabel (17a) aufweist, in die ein Rand (18) des Zwischenringes (5) ein greift.

9. Lenkrad nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vier symmetrisch an geordnete, den gleichen Winkelabstand zueinander aufweisende Nabenspeichen (4) vorgesehen sind, und daß vier symmetrisch angeordnete Kranzspeichen (6-9) angeordnet sind, von denen in der Lenkraddrauf sicht und in der Geradeausstellung des Lenkrades zwei (6, 7) im unteren Lenkkranzbereich zumindest etwa den gleichen Verlauf wie die Nabenspeichen (4) aufweisen, und die anderen zwei (8, 9) im oberen Lenkradbereich flacher als die Nabenspeichen verlau fen.

10. Lenkrad nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nabenspei chen ((4) zwischen der Lenkradnabe (1, 2) und dem Zwischenring (5) in Form eines L-Winkels erstrec ken.

11. Lenkrad nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Airbagmo dul (19) auf dem drehbar gelagerten Bauteil (11) oder dem Gewicht (15) befestigt ist.

12. Lenkrad nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbar gelagerte Bauteil (11) in einem Wälzlager (12) gelagert ist.

13. Lenkrad nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbar gelagerte Bauteil (11) mindestens eine Kralle aufweist (22), die unter einen ringförmigen Vor sprung der Lenkradnabe greifen.

14. Lenkrad nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkrad nabe aus einem Unter- und einem Oberteil (1, 2) be steht, zwischen denen die Nabenspeichen (4) befe stigt sind.

15. Lenkrad nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Lenkradnabe (1, 2) verbundene Abschnitt des Lagers für das drehbar gelagerte Bauteil (11) über minde stens ein federndes Element (20) mit der Lenkradna be verbunden ist.

16. Lenkrad nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge wicht (15) über mindestens ein federndes Element (21) mit dem drehbar gelagerten Bauteil (11) verbun den ist.