DE2714959A1

DE2714959A1 - Sicherheitslenkrad fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2714959A1
Application number: DE19772714959
Authority: DE
Inventors: Franz Dr Ing Wallner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1977-04-04
Publication date: 1978-10-12

Description

Sicherheitslenkrad für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Ausführungsform für ein Kraftfahrzeuglenkrad, das bei einem durch einen Unfall verursachten Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad das Unfallverletzungsrisiko verringern soll.
Bei einem etwa frontalen und ausreichend schweren Unfall stoß prallt ein nicht durch Sicherheitsgurte zurückgehaltener Fahrer mit seinem Brustkorb auf das Lenkrad auf, nachdem sich sein Oberkörper etwa parallel in Fahrtrichtung nach vorn bewegt hatte. Ein Fahrer, der mit Schrägschultergurt und evtl. Beckengurt angeschnallt ist, prallt - je nach Abstand zwischen Rückenlehne und Lenkrad und Größe seines Oberkörpers - mit dem Kopf auf den oberen Lenkradkranz oder auf die Lenkradnabe bzw. die im Inneren des Lenkradkranzes meist vorgesehenen Prallplatte auf, nachdem der Oberkörper wie ein zusammenklappendes Taschenmesser vornüber gekippt war.
Die heute gebräuchlichen metallischen Verformungselemente in der Lenkradnabe mit ihren mehr oder weniger großflächigen sog. Prallplatten sind vor Jahren entwickelt worden, um einen nicht angeschnallten Fahrer beim Brustaufprall unter Energie aufnahme möglichst weich abzufangen. Die noch geltende Prüfvorschrift für Lenkräder (ECE-Regelung Nr. 12) simuliert diesen Fall. Sie wird den völlig veränderten Bedingungen beim Kopfaufprall eines angeschnallten Fahrers nicht gerecht.
Ein Lenkrad mit einem in der Lenkradschüssel angeordneten Prallschutzelement z.B. aus hartem Schaumstoff, wie es bereits vorgeschlagen wurde, kann für den Fall des Kopfaufpralls dem Fahrer erheblich mehr Verletzungsschutz bieten, als ein metallischer Verformungskörper in der Lenkradnabe, auch wenn dieser - wie üblich mit einer dünnen Prallplatte und diese wiederum mit einer Polsterschicht abgedeckt ist.
Nachteil eines in der Lenkradschüssel untergebrachten Prallschutzelementes aus z.B. Kunststoff-Hartschaum ist es, daß es für den Fall des Brustaufpralls eine ungünstige Verteilung der Flächenpressung zwischen dem Brustkorb und seiner Auflagefläche auf dem Prallschutzelement ergibt. Das liegt an der - für den Kopfaufprall höchst erwünschten - geringen spezifischen Druckfestigkeit des zu verwendenden Hartschaums. Es bildet sich nämlich zwischen der relativ weichen Brustkorb-Oberfläche und der Lenkradnabe nur ein kleiner kraftaufnehmender Teilbereich des großvolumigen Prallschutzelementes aus, dessen Querschnitt nicht größer ist, als die Auflagefläche des Prallschutzelementes auf der Lenkradnabe. Dadurch wird sowohl die aufnehmbare Verformungsenergie des Prallschutzelementes stark verringert (gegenüber dem hypothetischen Fall eines völlig steifen Brustkorbs, wie er nach der ECE-Regelung Nr.12 simuliert wird), als auch die Flächenpressung an der Brustkorb-Oberfläche stark vergrößert (gegenüber den heute gebräuchlichen steifen und relativ großflächigen Prallplatten).
Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorteile des in der Lenkradschüssel untergebrachten Prallschutzelementes (für den Fall des Kopfaufpralls) und des zwischen Lenkspindel und Lenkradspeichen eingeschalteten (metallischen) Verformungselementes mit vorgestzter Prallplatte (für den Brustaufprall) derartig zu verbinden, daß die Nachteile beider Wirkungsprinzipien ausgeschaltet werden. Darüber hinaus ist es Zweck der Erfindung, dem Fahrer auch bei schweren Unfallstößen, bei denen die gesamte Verformbarkeit des Prallschutzelementes aufgebraucht wird, noch eine größtmögliche Auflagefläche zwischen Brustkorb undlenpindelkopf zu bieten, um das Eindringen der Spindel in den Brustkorb zu verhindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verformungskörper, der in die Lenkradschüssel eingelegt ist, aus drei Schichten mit völlig unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften aufgebaut ist (vgl. Bild 1). Die vom Fahrer am weitesten entfernte Schicht ist eine steife Basisplatte (7) aus vorzugsweise durch Sicken versteiftem Stahlblech, die vorzugsweise mit einem rohrförmse he z migen Kragefr ist, über den sie auf der Lenkradnabe aufliegt. Dadurch entsteht eine. etwa plane Auflagefläche vor dem Lenkspindelkopf, die auch dann erhalten bleibt, wenWalle anderen verformbaren Teile des Lenkrades bei einem sehr starken Aufprall durch den Körper des Fahrers zusammengedrückt bzw. weggebogen wurden. Die relativ großflächige Basisplatte verhindert das Aufspießen des Fahrers durch den Lenkspindelkopf. Der auf der Lenkradnabe nur aufliegende aber nicht fest mit ihr verbundene Kragen der Basisplatte hindert diese nicht daran, aus ihrer ursprünglichen Lage heraus zu kippen und dadurch auch bei unterschiedlichen Winkeln zwischen Lenkspindel und Brustkorb-Oberfläche an dieser vollflächig anzuliegen.
Die mittlere Schicht des Verformungskörpers ist der im wesentlichen zur Energieaufnahme durch Verformung vorgesehene Teil (1).
Sie besteht aus einem sprödharten Zellmaterial geeigneter Druckfestigkeit. Formal geeignet ist eine Druckfestigkeit, bei welcher das Lenkrad die Prüfung nach der ECE-Regelung Nr.12 besteht. Das ist bei einer Konstruktion, wie sie Bild 1 und 2 zeigt nach Versuchen des Anmelders z.B. mit Phenolharz-Schaum ohne weiteres möglich. Die Optimierung der Eigenschaften des Hartschaums kann - unter Einhaltung der Bedingungen der ECE-Regelung Nr.12 - auch für noch höhere Aufprallenergie erfolgen, als dort vorgeschrieben ist.
Die vordere, dem Fahrer zugewandte Schicht ist eine leichte, dünne, mit Rippen versteifte Abdeckplatte (10) aus einem schlagfesten Kunststoff. Sie erfüllt mehrere Aufgaben. Erstens sorgt sie für eine ausreichend gleichmäßige Verteilung der Flächenpressung zwischen der Oberfläche des Brustkorbs und dem Verformungskörper, indem sie eine für diesen Zweck geeignete Biegesteifigkeit besitzt. Zweitens verhindert sie Verletzungen des Gesichtsschädels des Fahrers, wie sie beim Kopfaufprall auf harte, metallene Prallplatten auftreten. Drittens schützt sie die mittlere Hartschaumschicht, die eine relativ geringe Druckfestigkeit besitzt (man kann sie leicht mit einem Finger eindrücken) vor Beschädigungen beim normalen Gebrauch des Fahrzeugs und kann auch evtl. eine zusätzliche Platte zur Betätigung der Hupkontakte tragen. Die Erfüllung der ersten und zweiten Aufgabe erfordert einen Kompromiß zwischen hoher Biegesteifigkeit auf der gesamten Fläche und geringer Verletzungswirkung beim Kopfaufprall insbesondere auf die Ränder der Abdeckplatte. Durch geeignete Ausbildung der Wandstärke der Platte und der Abmessungen der sie versteifenden Rippen nimmt die Biegesteifigkeit und auch die Bruchfestigkeit erfindungsgemäß zu den Rändern hin ab auf ein für den Kopfaufprall erträgliches Maß.
Wenn die Abdeckplatte auch zur Betätigung der Hupkontakte verwendet werden soll, so muß sie aus zwei Teilen (9 und 10) bestehen, von denen das eine (9) fest mit dem Zellkörper (1) vebunden ist und das andere (10) über drei oder vier elektrisch parallel geschaltete federnde Kontaktelemente (11) mit diesem verbunden ist. In diesem Fall müssen die beiden Teile (9 und 10) der Abdeckplatte gemeinsam die oben genannten Aufgaben erfüllen und entsprechend gestaltet sein.
Die Lenkradspeichen (6) sind derartig ausgebildet und am Lenkradkranz und der Lenkradnabe befestigt, daß bei Verschiebungen des Lenkradkranzes etwa in Richtung der Lenkspindel vom Fahrer weg das Ausknicken etwa in Richtung des Pfeiles A(Bild 1) erfolgt und nicht in umgekehrter Richtung. Um das zu erreichen, sind die Speichen im Bereich B bis C (Bild 1) sehr biegesteif ausgebildet und auch entsprechend biegesteif mit dem metallischen Kern des Lenkradkranzes (8) verbunden. Die Befestigung an der Lenkradnabe (bei D) ist dagegen durch geeignete Formgebung biegeweich. Der Bereichhwischen C und D ist vom Fahrer her gesehen leicht konkav in Richtung des Pfeiles A vorgeformt (im Bild 1 nicht erkennbar) um die Richtung des Ausknikkens vorzugeben.
Leerseite

Claims

Patentansprüche . Kraftfahrzeuglenkrad mit einer innerhalb des Lenkradkranzes über einer versenkten Lenkradnabe angeordneten Aufprallschutzvorrichtung, die einen energieverzehrenden Verformungskörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verformungskörper im wesentlichen aus drei Schichten aufgebaut ist, von denen die hintere, der Lenkradnabe am nächsten liegende Schicht eine sehr steife Basisplatte vorzugsweise aus durch Sicken versteiftem Stahlblech ist, die mittlere Schicht aus einem sprödharten Zellmaterial besteht und die vordere, dem Fahrer zugewandte Schicht eine dünnwandige, leichte, jedoch biegesteife Abdeckplatte vorzugsweise aus Kunststoff ist.
2. Kraftfahrzeuglenkrad nach Anspruch 1, d. g. d. die vordere Abdeckplatte aus einem durch Rippen versteiften, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoffteil besteht, wobei sich die Rippen vorzugsweise auf der vom Fahrer abgewandten Seite der Platte befinden.
3. Kraftfahrzeuglenkrad nach Anspruch 1, d. g. d. die Abdeckplatte Elemente zur Betätigung der Hupe enthält.
4. Kraftfahrzeuglenkrad nach Anspruch 1, d. g. d. die mittlere Schicht aus einem Duromer-Schaumstoff besteht.
5. Kraftfahrzeuglenkrad nach Anspruch 1, d. g. d. die mittlere Schicht aus einem syntaktischen Schaumstoff mit kleinen Hohlkörpern aus Duromeren und/oder Glas und/oder einem keramischen Werkstoff besteht.
6. Kraftfahrzeuglenkrad nach Anspruch 1, d. g. d. untere Basisplatte mit einem rohrförmigen Kragen versehen ist, der - die Befestigungsmutter des Lenkrades umschließend - lose auf der Lenkradnabe aufliegt und etwa so hoch ist, wie das obere Ende der Lenkspindel (mit der Befestigungsmutter) in Richtung zum Fahrer hin über die Lenkradnabe hervorragt.
7. Kraftfahrzeuglenkrad nach Anspruch 1, d. g. d. die Lenkradspeichen am metallischen Lenkradkranz derartig befestigt sind, daß die Verbindung möglichst biegesteif ist, und ein oberstes Teistück von etwa 5 cm Länge jeder Speiche ebenfalls mit hoher Biegesteifigkeit ausgeführt ist. Die Befestigung der Speichen an der Lenkradnabe ist dagegen mit geringer Biegesteifigkeit in einer durch die Lenkraddrehachse und Speichenbefestigung gelegten Ebene ausgeführt. Der restliche Teil jeder Speiche ist ebenfalls relativ biegeweich in Richtung einer etwa durch die Lenkraddrehachse und die betreffende Speiche aufgespannten Ebene ausgeführt und ist weiterhin in dieser Ebene vom Fahrer aus betrachtet leicht konkav gekrümmt.
8. Kraftfahrzeuglenkrad nach Anspruch 1, d. g. d. der Verformungskörper einen Überzug aus weich-elastischem Schaumstoff, z.B. Polyurethan-Schaumstoff, aufweist, und vorzugsweise auch Speichen und/oder Lenkradkranz und/oder vordere Abdeckplatte bzw. die Platte zur Hupenbetätigung mit dem gleichen Schaumstoff überzogen sind.