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Sicherheitslenkrad, insbesondere
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für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Sicherheitslenkrad,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, dessen Kranz und Speichen aus mehreren miteinander
verbundenen Segmenten aus Rohr-, Draht- oder Profilstücken bestehen.
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Es sind bereits Lenkräder für Kraftfahrzeuge bekannt, die aus mehreren
miteinander verbundenen Segmenten bestehen, um durch Nachgiebigkeit Verletzungen
des Fahrers bei Unfällen, wenn er mit dem Kopf oder der Brust gegen das Lenkrad
prallt, möglichst gering zu halten oder zu vermeiden.
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Zu diesem Zweck ist bei einem bekannten Lenkrad (DOS 1 927 913 die
Stahleinlage im großen freien Bogenteil stärker dimensioniert als die Stahleinlage
im kleineren freien Bogenteil des Lenkrades. Die Stahleinlagen reichen in die Speichen
hinein
und sind dort miteinander verbunden. Sie sind deshalb unterschiedlich stark gewählt,
damit die unterschiedlich großen Segmente gleich nachgiebig sind. Diese Nachgiebigkeit
reicht jedoch bei schweren Unfällen zum Schutz des Fahrers nicht aus, und es ist
daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Segmente des Lenkrades so zu gestalten.
und anzuordnen bzw. zu verbinden, daß sich einzelne Segmente beim Aufprall des Fahrers
unter gesteuerter Energieumwandlung aus dem Verband des Lenkrades lösen können,
und zwar in jeder Stellung des Lenkrades, so daß z.B. bei angegurtete Insassen der
zu erwartende Kopfaufprall auf das Lenkrad ohne bzw. ohne größeren Schaden überstanden
werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung auf vorteilhafte Weise dadurch
gelöst, daß jedes Segment in an sich bekannter Weise sowohl die Speichen als auch
einen Teil des Lenkradkranzes bildet, wobei die Speichen benachbarter Segmente parallel
zueinander verlaufen und durch bei bestimmter Krafteinwirkung lösbare Verbindungsmittel
zusammengehalten werden.
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Die erfindungsgemäße Segmentaufteilung hat den Vorteil, daß eine nahezu
rotationssymmetrische Lenkradsteifigkeit erreicht wird, d .h. die Nachgiebigkeit
des Lenkradkranzes ist an jeder Stelle etwa gleich groß. Der Lenkradkranz ist an
mehreren Stellen ausweichfähig gestaltet, so daß sich beim Aufprall des Fahrers
unabhängig von der Stellung des
Lenkrades das am stärksten belastete
Segment oder zwei benachbarte Segmente aus dem Verband lösen und ausweichen können,
indem die Verbindungsmittel nachgeben und die Speichen sich aufspalten. Jedes Segment
kann sich also unabhängig von den übrigen Segmenten einzeln verformen und dadurch
gezielt dämpfend beim Aufprall des Fahrers bzw. des Fahrerkopfes wirken.
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Die rotationssymmetrische Steifigkeit des Lenkrades kann noch dadurch
verbessert werden, daß die Krümmungsradien am Übergang zwischen Speiche und Kranz
derart gewählt sind, daß beim Aufprall des Kopfes Kraftkomponenten in Richtung der
notwendigen Trennkräfte der beaufschlagten Speichen wirken.
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Die erfindungsgemäße Wirkung tritt, wie sich aus dem vorstehenden
ergibt, bereits ein, wenn die Verbindungsmittel bei bestimmter Krafteinwirkung auftrennen,
ohne daß sie wesentlich dabeirEnergie umwandeln. Dies ist z.B. bei einer Schweißverbindung
der Fall oder auch bei einer Eunststoffummantelung, die zur festigkeitsmäßigen Verbindung
zwecks Ubertragung des Drehmomentes oder zur Aufnahme von Druck- und Zugkräften
am Lenkrad durch den Fahrer bereits ausreichen kann. Es empfiehlt sich jedoch auch,
die Verbindungsmittel so auszubilden, daß sie unter gezielter Energieumwandlung
nachgiebig sind. Damit kann erreicht werden, daß beim
Aufprall sich
am Anfang keine zu hohe Verzögerungsspitze ergibt. Um dies zu erreichen, kann es
auch zweckmäßig sein, die rein festigkeitsmäßigen Verbindungen möglichst weit entfernt
vom Lenkradkranz anzuordnen und gegebenenfalls zusätzliche, energieumwandelnde Verbindungsmittel
möglichst nahe am Lenkradkranz vorzusehen.
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Damit der auf das Lenkrad aufprallende Kopf im ungünstigen Fall nicht
auch auf die Lenkradnabe aufschlägt, ist nach der weiteren Erfindung der Abstand
zwischen Lenkradkranz und Lenkradnabe etwa gleich dem oder größer als der Radius
des Lenkradkranzes. Je nach Fahrergröße und Sitzposition wird bei einem Aufprall
ein Segment nur zurückgebogen oder zusammengedrückt, wobei der Kopf sich in den
Freiraum des Lenkrades hineinbewegt und ein darin angeordneter, entsprechend geformter
Pralltopf sich günstig auf die Verzögerung des Kopfes auswirkt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß mehrere
gleichgestaltete Segmente Verwendung finden, deren Speichenpaare an der Lenkradnabe
befestigt sind, oder daß das Lenkrad durch mehrere verschiedenartig gestaltete Segmente
gebildet wird. Das mittlere Segment kann dabei einen geschlossenen Rahmen bilden,
der an der Lenkradnabe befestigt ist und mit dem die beiden äußeren Segmente verbunden
sind. Zur Beeinflussung der Segmentsteifigkeit
dient außer der
Wahl des Materials, der Materialstärke und des Profils, wie bereits erwähnt, auch
die Wahl der Verbindungsart der Segmente und die Wahl der Stelle, an der die Verbindung
vorgenommen wird. Zur Bildung eines kompakten Lenkrades können die Segmente mit
Kunststoffmaterial, beispielsweise Integralschaum, umhüllt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung können aus der Zeichnung
und der zugehörigen Beschreibung entnommen werden. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 die Anordnung des erfindungsgemäßen
Siche rheitslenkrades im Fahrzeug, Fig. 2 ein aus vier gleichgestalteten Segmenten
bestehendes Lenkrad in Draufsicht, Fig. 3 das Lenkrad nach Fig. 2 in Seitenansicht,
Fig. 4 als weitere Ausführungsform der Erfindung ein aus drei verschiedenen Segmenten
bestehendes Lenkrad in Draufsicht, Fig. 5 das Lenkrad nach Fig. 4 in Seitenansicht,
Fig.
6 das in ein Kraftfahrzeug eingebaute und mit Schaumstoff verkleidete Lenkrad nach
Fig. 4 in Draufsicht, Fig. 7 das Lenkrad nach Fig. 6 in Seitenansicht, Fig. 8 bis
11 verschiedene Verbindungsmögliclikeiten für die Speichen des Lenkrades und Fig.
12 und 13 einen Teil des Lenkrades in Seitenansicht und einem Schnitt.
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Das Lenkrad 1 ist in üblicher Weise in der Nähe des Armaturenbrettes
2 angeordnet und mit der Lenkspindel 3 verbunden. Mit 4 ist in Fig. 1 ferner die
Windschutzscheibe und mit 5 der Fahrersitz bezeichnet. In Fig. 2 und 3 besteht das
Lenkrad 1 aus vier gleichgestalteten Segmenten 6 bis 9 aus Rohr, Draht, einem sonstigen
Metallstreifen beliebigen Profils oder aus einem geeigneten Kunststoff. Jedes Segment
besitzt zwei Schenkel 10 und 11, die zusammen mit den Schenkeln benachbarter Segmente
die Speichen des Lenkrades bilden, während der Kreisbogen 12 des Segments als ein
Teil des Lenkradkranzes dient. Die Enden 15 der Schenkel 10 und 11 sind in der Nabe
16 des Lenkrades befestigt, die mit der Lenkspindel 3 verbunden ist. Die Nabe 16
kann zwecks Anpassung des Lenkrades 1 an die Lenkspindel 3 ein deformierbares
Blech-
oder Kunststoffteil sein, das insbesondere die Eigenschaft hat, beim Aufprall des
Fahrers auf das Lenkrad gesteuert zulässige Bewegungen des restlichen Lenkrades
zu ermöglichen. Der Hohlraum 17 zwischen den vier Stegen 12 und der Nabe 16 kann
zum Einsetzen eines Pralltopfes verwendet werden, der auf den angegurteten Insassen
abgestimmt sein muß. Die Krümmung 18 am uebergang Speiche 10 bzw. 11 zum Kranz 12
ist so gestaltet, daß beim Aufprall des Fahierkopfes zwischen den beiden Krümmungen
18 der Speichen 10 und 11 Kraftkomponenten sich ergeben, die die Speichen 10 und
11 auseinanderdrücken.
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Um Verletzungen beim "Aufspalten" der Speichen 10 und 11 an den vorgenannten
Übergangskrümmungen 18 zu vermeiden bzw. zu reduzieren, kann in die Umschäumung
des Lenkrades, zum Fahrer hin gerichtet, ein diesen Bereich umschließendes Abweisteil
50 aus Blech oder geeignetem Kunststoff eingearbeitet werden (Fig. 12 und 13). In
den Bereichen 52 kann dieses Abweisteil 50 an den Kranz festgeklemmt oder geklebt
werden, so daß es bei Deformation einen gewissen Weg energieumwandelndrutscht, bevor
es sich vom Kranz 12 2 löst.
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Mit 54 ist die Ummantelung angedeutet.
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Die benachbarten und parallel zueinander verlaufenden und die Speichen
bildenden Schenkel 10 bzw. 11 der Segmente werden durch Halteklammern 20 aus Blech,
Kunststoff oder dergl. zusammengehalten. Die Halteklammern 20 sind so
angeordnet
und gestaltet, daß sie beim Aufprall des Fahrers die Segmente eine bestimmte Zeitlang
zusammenhalten, dabei jedoch bis zum vollständigen Trennen an der Energieumwandlung
beteiligt sind, wonach dann die Segmente unabhängig voneinander den Aufprall weiter
abfangen können.
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In der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 setzt sich das Lenkrad aus
drei Segmenten 25, 26 und 27 zusammen. Das mittlere Segment 26 bildet dabei einen
geschlossenen Rahmen 28, der an der Nabe 29 befestigt ist. Die beiden äußeren Kreisbögen
30 und 31 des Rahmens 28 bilden Teile des Lenkradkranzes, während die beiden Segmentschenkel
32 und 33 als Speichen verwendet werden, die mit der Nabe 29 verbunden sind und
an denen die Schenkel 34 und 35 des Segments 25 bzw. die Schenkel 36 und 37 des
Segments 27, beispielsweise an den Stellen 39 durch Schweißen, befestigt sind. Die
Verbindungsstellen 39 sind dabei in die Nahe der Nabe 29 gelegt und weitere Verbindungsmittel
20 können in der Nähe des Lenkradkranzes an den Speichen angebracht werden, so daß
ein weiches Aufspreizen der Speichen beim Aufprall des Fahrers möglich ist und die
Segmente sich unabhängig voneinander verformen können, nachdem sie die Verbindungen
gezielt, unter Energieumwandlung, aufgesprengt haben.
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Durch eine Ummantelung der Segmente 25, 26 und 27 z.B.
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mit Integralschaum wird das Lenkrad 1 in seine endgültige Form zum
Einbau in das Kraftfahrzeug gebracht, wie dies die Fig. 6 und 7 zeigen.
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Die die Speichen bildenden Schenkel der einzelnen Segmente können
auf verschiedene Art miteinander verbunden werden, wobei die Verbindungen jedoch
so gestaltet sind, daß sie sich bei einem Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad unter
Energieumwandlung lösen und die einzelnen Segmente sich zum Abfangen des Fahrers
unabhängig voneinander verformen können, um möglichst wenige Verletzungen zu verursachen.
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Fig. 8 läßt im Schnitt die Blechklammer 20 nach Fig. 3 erkennen, die
die benachbarten Schenkel 11 und 11 zweier nebeneinander angeordneter Segmente umfaßt.
In Fig. 9 werden die beiden Schenkel 11 und 11' durch eine Eunststoffverbindung
40 zusammengehalten. Fig. 10 und 11 enthalten Nietverbindungen durch Niete 41 und
42, wobei in Fig. 11 keine Rohre, sondern U-förmige Profileisen 43, 44 für die Herstellung
der Segmente verwendet werden.
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Die Erfindung ist keineswegs auf die oben beschriebenen und in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es gibt vielmehr mannigfaltige
Abwandlungsmöglichkeiten in der Gestaltung und der Anordnung der erfindungsgemäßen
Segmente, ohne daß dabei der durch die Erfindung abgesteckte Rahmen verlassen wird.