DE3038948A1

DE3038948A1 - Lenkrad

Info

Publication number: DE3038948A1
Application number: DE19803038948
Authority: DE
Inventors: Michiyoshi Yokohama Kanagawa Takahara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-10-17
Filing date: 1980-10-15
Publication date: 1981-06-04
Also published as: FR2468156A1; GB2061848A; JPS5657576A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, Luftfahrzeug und dergleichen. Insbesondere ist die Erfindung auf ein im wesentlichen leichtgewichtiges, verbessertes Lenkrad gerichtet.

Bekanntlich erfordert ein Lenkrad eine verhältnismäßig hohe Steifigkeit gegen ein Biegemoment, das infolge der beim Lenken auftretenden Kräfte aufgebracht wird. Deshalb enthalten übliche Lenkräder einen steifen Kern aus stählernem Material, wie Stangen und/oder Platten aus rostfreiem Stahl, die in eine äußere flexible Umhüllung eingebettet sind. Im allgemeinen besteht die Umhüllung aus einem Kunstharz, wie Polypropylen, Vinylchlorid-Harz, Urethan oder dergleichen, damit sich ein angenehmer Griff ergibt.

Konventionelle Lenkräder sind infolge des verhältnismäßig hohen Gewichts des stählernen Kerns schwer. Gerade bei hoher Fahrgeschwindigkeit lassen sich dadurch Vibrationen nicht vermeiden. Um diese Vibrationen zu unterdrücken, wurden bereits viele Verbesserungen vorgeschlagen. So wurde z. B. die Abstützung der Lenksäule so nahe wie möglich an das Lenkrad heran verlegt, lerner wurde das Ge- wicht der nicht den Kern bildenden Teile weitestmöglich reduziert. Jedoch haben diese bekannten Maßnahmen zu keinen befriedigenden Ergebnissen geführt, bzw. konnte das Vibrieren der Lenksäule nicht ausgeschlossen werden.

Es ist deshalb ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Lenkrad mit verhältnismäßig geringem Gewicht zu schaffen.

Weiterhin wird angestrebt, ein verbessertes Lenkrad mit einem aus Kunstharz bestehenden Kern zu schaffen.

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Um dieses Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein verbessertes Lenkrad für ein Kraftfahrzeug und dergleichen vorgeschlagen, welches einen Kern aus einem im wesentlichen steifen Kunstharz und ein äußeres, umgebendes Glied aus einem weichen, flexiblen Kunstharz aufweist, in das der Kern eingebettet ist.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das den Kern bildende Kunstharz einen Elastizitätsmodul gegen Biegebelastungen auf, der größer ist als

30.000 kg/cm .

Das erfindungsgemäße Lenkrad zeichnet sich durch außerordentlich geringes Gewicht aus. Es enthält einen Kern aus Kunstharz und ein diesen umgebendes Glied. Der Kern besteht aus einem Kunstharz, das infolge seines hohen Elastizitätsmoduls eine ausreichende Steifigkeit unter dem Einfluß von Biegekräften bei der Lenkbetätigung aufweist.

Weitere Ziele und Vorteile, die erfindungsgemäß angestrebt werden, gehen aus der detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels hervor.

Nachstehend werden anhand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert, ohne daß die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Teilschnittansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Lenkrades;

Pig. 2 eine Teil-Draufsicht auf das Lenkrad von Fig. 1, bei der ein Hupenkissen und eine Umhüllung zum Hervorheben des Kernes weggebrochen sind;

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Fig. 3 eine Schnittansiclit des Lenkrades von Fig. in der Ebene III-III von Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht des Lenkrades von Fig. 1 in der Ebene IV-IT von Fig. 3-

Die Zeichnungen zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenkrades für ein Kraftfahrzeug oder dergleichen. Das Lenkrad wird im allgemeinen mit 10 bezeichnet. Es.besteht aus einem im wesentlichen ringförmigen und im Querschnitt kreisförmigen Griffring 12 und einem Speichenabschnitt 14·. Der Speichenabschnitt 14 umfaßt einen Mittelabschnitt 16, der mit einer Lenkwelle (nicht gezeigt) verbunden werden kann, welche sich durch eine Lenksäule (nicht gezeigt) erstreckt. Der Speichenabschnitt 14 ist mit einem Hupenkissen 18 ausgestattet, das geringfügig über seine Oberfläche übersteht.

Der Griffring 12 enthält einen im wesentlichen ringförmigen und im Querschnitt kreisförmigen Kern 20 und ein ausseres Glied 22, das den Kern 20 zur Gänze umgibt. Auf ähnliche Weise besteht auch der Speichenabschnitt 14 aus einem Kern 24 und einem äußeren Glied 26, das den Kern vollständig umgibt. Vie die Fig. 2 bis 4 hervorheben, ist der Kern 24 des Griffringes von kreisförmigem Querschnitt, während der Kern 20 des Speichenabschnittes 14 eine C-förmige Querschnitts-Konfiguration mit zusätzlichen Rippen 21 aufweist. Die Rippen 21 des im Querschnitt C-förmigen Kernes 20 liegen im wesentlichen parallel zu den Endabschnitten des C-förmigen Querschnitts. Durch Ausbilden des Kernes 20 mit dieser Querschnittsgestalt wird die Steifigkeit des Speichenabschnittes und sein Widerstand gegen Biegen während der Lenkbetätigung erhöht.

Obwohl in der dargestellten Ausfuhrungsform die zwei Rippen 21 zwischen den Endabschnitten des C-förmigen Quer-

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Schnitts des Kernes 20 angeordnet sind, könnte auch eine andere Anzahl solcher Eippen und eine andere Querschnittsgestalt als die gezeigte gewählt werden. Diese Auswahl kann in verschiedenen Richtungen getroffen werden, ohne daß die grundlegende Zielrichtung verlassen würde, für den Speichenabschnitt einen hohen Verdrehwider stand zu erzeugen. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß der Kern 24 des Griffringes zwar im Querschnitt kreisförmig dargestellt wurde, daß jedoch diese Querschnittsgestalt grundsätzlich auf die Form des äußeren Gliedes abgestimmt sein kann, so daß die Formung des ganzen Griffringes vereinfacht wird.

Der Kern 24 umgibt einen zylindrischen Mittelabschnitt 28, der an seinem Innenumfang mit Zähnen oder Keilen 30 ausgestattet ist. Diese Zähne oder Keile 30 greifen in Zähne oder Keile 32 am Außenumfang eines metallischen Einsatzes 34 ein. Der Einsatz 34 besitzt ebenfalls Zähne 36, die mit Zähnen 38 am Außenumfang einer Lenkwelle 40 zusammenarbeiten. Der Eingriff zwischen den Zähnen 30, 32 und 36, 38 überträgt beim Lenken die auf das Lenkrad ausgeübte Drehkraft auf die Lenkwelle 40.

Zusätzlich ist hervorzuheben, daß die grundsätzlichen Abmessungen und die Form jedes Elementes des Lenkrades erfindungsgemäß nur von sekundärer Bedeutung sind. Mit diesen Anleitungen soll nur grundsätzlich eine typische und allgemeine Konstruktion eines Lenkrades hervorgehoben werden.

Die beiden Kerne 20 und 24 bestehen aus demselben Kunstharz und sind zweckmäßigerweise einstückig hergestellt. Auf diese Weise kann das Lenkrad einfach in einer Form hergestellt werden, wodurch die bisher üblichen Arbeitsschritte zum Verformen von Stahlstangen und Verschweißen der Speichen und des Griffringes bei der Herstellung üblicher Lenkräder vermieden werden, wodurch sich erhebliche

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Vereinfachungen in der Herstellung des neuen Lenkrades ergeben und die Herstellungskosten deutlich gesenkt werden. Durch die Formung des gesamten Lenkrad-Kernes in einer Form können ferner unterschiedliche Formen des Speichenabschnittes und des Griffringes sowie deren Querschnitte erreicht werden, die trotz des auf einem Minimum gehaltenen Gewichtes zu einer Verstärkung des Kernes des Lenkrades führen.

Das den Kern 20 und 24 bildende Kunstharz besitzt einen ausreichenden Elastizitätsmodul, d. h., mehr als 30.000 kg/ cm , gegen Biegen. Aus diesem Grund wird als Kunstharz für den Kern Polyvinyl-Acetal, Polyvinyl-Terephthalat, PoIy-Butylen, Eylonharz oder Hylonharz mit GlasfaserverStärkung ausgewählt. Beispielsweise ist ein Hylonharz mit Glasfaserverstärkung von der Firma Du Pont de Hemours, E.I. and Co. unter der Handelsbezeichnung "Zitel" erhältlich. Wie auch bei herkömmlichen Lenkrädern ist die Außenumhüllung 22, 26 aus Polypropylen, Vinylchlorid-Harz, Urethan oder dergleichen hergestellt.

Das derart ausgestaltete Lenkrad ist stark genug, bei der Lenkbetätigung ausgeübten Biegemomenten zu widerstehen, da es eine ausreichende Biegefestigkeit gegen parallele Biegemomente besitzt. Ein Biegetest wurde durchgeführt, bei dem eine Belastung von 100 kg an beiden Seiten des Griffringes ausgeübt wurde. Das Maß, mit dem sich das Lenkrad verbog, betrug dabei weniger als 20 mm. Der Betrag der plastischen Deformation, der nach Entfernen der Belastung noch meßbar war, war weniger als 3 mm. Im Hinblick auf die Biegefestigkeit gegen eine Belastung an nur einer Seite des Lenkrades wurde ein Biegetest durchgeführt, bei dem eine Belastung von 40 kg an einer Seite des Lenkrades aufgebracht wurde. Das Lenkrad verbog sich dabei um weniger als 45 mm, wobei die plastische Deformation nach Wegnahme der Belastung geringer als 7 mm war. Damit waren

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jedoch, die Anforderungen an die Biegefestigkeit eines Lenkrades erfüllt.

Erfindungsgemäß wird ein verbessertes Lenkrad mit geringem Gewicht bei ausreichender Biegefestigkeit geschaffen. Dadurch bleibt das erfindungsgemäße Lenkrad wirkungsvoll vor Vibrationen verschont, auch wenn das damit ausgestattete Fahrzeug mit ausgesprochen hoher Geschwindigkeit gefahren wird.

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Claims

PATEN 1 ANWÄLTE

HISSM MOTOR CO., LTD.
Takara-cho, Kanagawa-ku,
Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan

Lenkrad

Patentansprüche

A. GRÜNECKER

DlPU-ING.

H. KINKELDEY

DR-INa

W. STOCKMAIR

DFl-ING. ■ AeE (CALTECH!

K. SCHUMANN

Oft R£R MAT. · OFL-PHYS

P. H. JAKOB

DlPL-ING.

G.BEZOLD

oft raa mat-

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE A3

15. Oktober 1980 P 15 564 _ 25/hö

1J Lenkrad, gekennzeichnet durch einen us Kunstharz hergestellten Kern (20, 24) mit einem eine für ein Lenkrad ausreichende Biegefestigkeit gewährleistenden Elastizitätsmodul und durch ein äußeres Glied (22, 26) aus einem im wesentlichen weichen und flexiblen Kunstharz, das den Kern (20, 24) umgibt.

2. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kern (20, 24) aus einem Kunstharz

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TELEFON (OB9) 2S 2362

TELEX ΟΒ-2Θ38Ο

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

mit einem 30.000 kg/cm übersteigenden Elastizitätsmodul besteht.

3. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Lenkrad (10) einen Biegewiderstand aufweist, der bei einer Gewichtsbelastung von 100 kg auf beiden Seiten des Lenkrades eine Verformung von weniger als 20 mm . und eine plastische Verformung von weniger als 3 mm zeigt, und der bei einer Gewichtsbelastung von 45 kg auf einer Seite des Lenkrades eine Verformung von weniger als 45 mm und eine plastische Verformung von weniger als 7 mm erbringt.

4. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3» gekennzeichnet durch den aus einem synthetischen Harz bestehenden Kern (20, 24) mit einem im wesentlichen kreisförmigen Griffring (20) und im wesentlichen ebenen Speichenabschnitten (24) mit einer im allgemeinen C-förmigen Querschnitts-Konfiguration, wobei das Kunstharz einen ausreichenden Elastizitätsmodul aufweist, um eine ausreichende Biegefestigkeit des Lenkrades (10) zu gewährleisten; und durch ein den Kern (20, 24) umgebendes, äußeres Glied (22, 26) aus einem im wesentlichen weichen und flexiblen Kunstharz.

5. Lenkrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Kern (20, 24) aus einem Kunstharz mit einem Elastizitätsmodul von mehr als 30.000 kg/

ο
cm besteht.

6. Lenkrad nach einem der Ansprüche 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet , daß die im Querschnitt C-förmigen Speichenabschnitte (24) zusätzliche Rippen (21) aufweisen, welche im wesentlichen parallel zu den Endschenkeln des C-Querschnitts liegen, um die Speichenabschnitte (24) im Hinblick auf Kräfte zu verstärken, die in gerader Richtung bezüglich der oberen Fläche der Speichen-

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abschnitte (24) angreifen.

7. Lenkrad nach einem der Ansprüche 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkrad (10) einen Biegewiderstand aufweist, bei dem unter einer auf beiden Seiten auf das Lenkrad aufgebrachten Belastung von 100 kg die Verformung weniger als 20 mm und die plastische Verformung weniger als 3 mm beträgt, und bei dem unter einer Belastung von 45 kg an einer Seite des Lenkrades die Verformung weniger als 45 mm und die plastische Verformung'weniger als 7 mm beträgt.

8. Lenkrad nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Kern (20, 24) aus Polyvinyl-Acetal oder Polyvinyl-Terephthalat besteht.

9. Lenkrad nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß der Kern (20, 24) aus Poly-Butylen besteht.

10. Lenkrad nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß der Kern (20, 24) aus Nylonharz besteht.

11. Lenkrad nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet , daß der Kern (20, 24) aus Nylonharz und GlasfaserverStärkungen besteht.

12. Lenkrad, gekennzeichnet durch . einen Griffring (12) von im wesentlichen ringförmiger Gestalt mit kreisförmigem Querschnitt und einem ersten Kern (20) aus einem Kunstharz mit relativ hohem Elastizitätsmodul und aus einem äußeren Glied (22), das den Kern (20) vollständig umgibt, wobei sich der erste Kern (20) durch die gesamte Länge des Griffringes (22) erstreckt;

durch einen Kittelabschnitt (16) zum Angreifen an einer Lenkwelle und zum Übertragen von Lenkkräften auf die Lenkwelle, der einen zvxeiten Kern (28) aus einem Kunstharz mit

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verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul enthält, welcher eine sich vertikal erstreckende, zylindrische Gestalt aufweist und einen metallischen Einsatz (3^-) aufnimmt, der sowohl mit der Lenkwelle als auch dem zylindrischen, zweiten Kern (28) verzahnt ist, um die Lenkkräfte zu übertragen;

und durch Speichenabschnitte (14-) zwischen dem Griffring (12) und dem Mttelabschnitt (16), wobei die Speichenabschnitte (14-) einen dritten Kern (24) von im wesentlichen C-förmiger Querschnitts-Konfiguration enthalten, deren Querschnitt zwei zueinander annähernd parallele Abschnitte aufweist, welche durch einen dazwischenliegenden, ebenen Steg verbunden sind, der langer ist als die Endabschnitte, und wobei der dritte Kern aus einem Kunstharz mit verhältnismäßig hohem Elastizitätsmodul besteht, um den dritten Kern verdrehungssteif auszubilden.

13· Lenkrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der erste, der zweite und der dritte Kern (20, 24, 28) aus demselben Kunstharz bestehen und einstückig in einer Form hergestellt sind.

14. Lenkrad nach einem der Ansprüche 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß der erste, der zweite und der dritte Kern (20, 24, 28) aus einem
Kunstharz mit einem Elastizitätsmodul von mehr als
30.000 kg/cm² bestehen. ,

15- Lenkrad nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daß die im Querschnitt C-förmig gestalteten Speichenabschnitte (24) zusätzliche Rippen (21) aufweisen, die im wesentlichen parallel zu den Endabschnitten des Querschnittes verlaufen, um die Speichenabschnitte (24) im Hinblick auf Biegekräfte zu verstärken, die geradlinig auf die obere-Fläche des Querschnittes der Speichenabschnitte einwirken.

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16. Lenkrad nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß das Lenkrad (10) einen Biegewiderstand aufweist, durch den bei einer Belastung von 100 kg auf beiden Seiten des Lenkrades eine Verformung von weniger als 20 mm und eine plastische Verformung von weniger als 3 mm gewährleistet wird, und bei dem bei einer Gewichtsbelastung von 4-5 kg an einer Seite des Lenkrades eine Verformung von weniger als 4-5 mm und eine plastische Verformung von weniger als 7 mm gewährleistet wird.

17. Lenkrad nach Anspruch 13₇ dadurch gekennzeichnet , daß das für die Kerne (20, 24, 28) eingesetzte Kunstharz aus einer Gruppe von Kunstharzen ausgewählt ist, in der sich Polyvinyl-Acetal, Polyvinyl-Terephthalat, Poly-Butylen, Uylonharz und Nylonharz mit GlasfaserverStärkung befinden.

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