DE3817883A1

DE3817883A1 - Lenkrad

Info

Publication number: DE3817883A1
Application number: DE3817883A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Nagata
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1987-05-30
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1988-12-15
Also published as: JPS63301170A; KR900008999B1; US4879923A; KR880013758A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkrad für Kraftfahrzeu ge, das mit einem Selbsteinstellmechanismus versehen ist.

Zum Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, wird auf die beigefügten Fig. 1-4 Bezug genommen. Ein Lenkrad nach dem Stand der Technik weist ein verformbares Bauteil 5 auf, das aus einer Ringplatte 6 und einem Verbindungsglied 7 mit mehreren Armteilen 7 a besteht sowie zwischen eine Nabe 2 und ein Speichenteil 3 eingesetzt ist (JP-GM-OS Nr. 9764/1985).

Wenn bei dem Lenkrad 1 eine Druck- oder Stoßkraft F auf den Lenkradring 4 in horizontaler Richtung aufgebracht wird, dann wird eine Verformung in der folgenden Weise hervorgerufen.

Zuerst werden die verformbaren Armteile 7 a aus der in Fig. 1 gezeigten Position I plastisch verformt, so daß die vom Lenk radring 4 gebildete Fläche nahezu in vertikaler Richtung steht, wie die Position II in der Fig. 2 zeigt.

Wenn anschließend die Druckkraft F weiter auf die gesamte Flä che des Lenkradringes aufgebracht wird, werden die Kerne 3 a des Speichenteils 3 plastisch verformt, so daß die Fläche des Ringes sich an die Nabe 2 annähert, wie die Position III in der Fig. 3 zeigt.

In diesem Fall trägt die Verformung der verformbaren Armteile 7 a und der Kerne 3 a des Speichenteils dazu bei, die Energie der Druckkraft F zu absorbieren. Die Fig. 4 zeigt in einem Kurvenbild die Beziehung zwischen der Belastung und dem Ver formungsweg bei dem Zustand, in dem eine Druckkraft aufge bracht wird. Die Fläche unter dem geneigten Linienteil der Kurve stellt die Größe oder den Wert in der Energieabsorption dar.

Bei einem Lenkrad 1 mit einem derartigen Selbsteinstellmecha nismus wird die Steifigkeit des verformbaren Bauteils 5 gerin ger gemacht als diejenige der Kerne 3 a des Speichenteils 3.

Um bei einem solchen Lenkrad 1 nach dem Stand der Technik die Größe der Energieabsorption im verformten Zustand zu erhöhen, kann die Anzahl der verformbaren Armteile 7 a oder der Kerne 3 a des Speichenteils vergrößert oder die Dicke dieser Teile erhöht werden.

Da jedoch bei den Speichen 3 a des Speichenteils die maximale Belastung im verformten Zustand in einen vorbestimmten Be reich herabgedrückt werden muß, kann als Gegenmaßnahme die Er höhung der Anzahl oder der Dicke der Speichen 3 a des Speichen teils nicht ergriffen werden. Demzufolge wird als Gegenmaß nahme auf die Zahl oder die Dicke der verformbaren Armteile 7 a zurückgegriffen.

Wird jedoch die Anzahl der verformbaren Armteile 7 a oder de ren Dicke erhöht, dann wird die Anfangsbelastung im verform ten Zustand der verformbaren Armteile 7 a vergrößert und die Verformung dieser Armteile 7 a kann möglicherweise nicht auf treten, so daß der Selbsteinstellmechanismus nicht störungs frei wirkt, um in die Position II von Fig. 2 zu gelangen. Dem zufolge ist es vorzuziehen, daß die verformbaren Armteile 7 a bei der niedrigen Druckkraft F, die im Anfangszustand aufge bracht wird, verformt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkrad zu schaffen, bei dem die Verformung mit einem niedrigen Wert der anfänglichen Belastung im verformten Zustand durchge führt wird und der Größenwert in der Energieabsorption im verformten Zustand erhöht werden kann.

Diese Aufgabe kann durch ein Lenkrad gelöst werden, das ei nen Kern eines Ringteils, eine im Zentrum des Kerns des Ring teils angeordnete Nabe, Kerne eines Speichenteils, die zwi schen dem Kern des Ringteils und der Nabe sich befinden, ein erstes verformbares Bauteil, das zwischen die Nabe und die Kerne des Speichenteils eingesetzt ist, um die Nabe mit den Kernen des Speichenteils zu verbinden, und das mit einer Mehrzahl von verformbaren Armteilen versehen ist, die sich radial von der Nabe erstrecken und plastisch verformt wer den können, sowie ein zweites verformbares Bauteil, das an der Nabe auf der unteren oder oberen Seite des ersten ver formbaren Bauteils befestigt ist und an das erste verformba re Bauteil in dessen verformtem Zustand anstößt sowie dann plastisch verformt wird, umfaßt.

Wenn bei dem Lenkrad gemäß der Erfindung nach seinem Einbau in ein Fahrzeug die Druckkraft F auf den Lenkradring in der horizontalen Richtung im Anfangszustand aufgebracht wird, wie in der beigefügten Fig. 8 gezeigt ist, werden die verformba ren Armteile des ersten verformbaren, zwischen die Nabe und die Kerne des Speichenteils eingefügten Bauteils verformt.

Ist das erste verformbare Bauteil verformt, so stößt dann das zweite verformbare Bauteil, das an der oberen oder unte ren Seite des ersten verformbaren Bauteils angebracht ist, an das bereits verformte erste Bauteil an und wird im Anschluß an die Verformung des ersten verformbaren Bauteils verformt.

Nachdem die vom Lenkradring gebildete Fläche nahezu in der vertikalen Richtung steht, werden die Kerne des Speichenteils in gleichartiger Weise wie bei dem Lenkrad 1 nach dem Stand der Technik verformt.

Das bedeutet, daß bei dem erfindungsgemäßen Lenkrad im An fangszustand die Stoßkraft auf den Lenkradring aufgebracht wird, weil lediglich das erste verformbare Bauteil in gleich artiger Weise wie das Lenkrad 1 nach dem Stand der Technik verformt wird, wobei die Anfangsbelastung im verformten Zu stand nicht zum Lenkrad 1 nach dem Stand der Technik unter schiedlich ist. Nach dem Anstoßen des ersten verformbaren Bauteils an das zweite verformbare Bauteil wird, bis die Ver formung der Kerne des Speichenteils ausgelöst wird, zusätz lich zur Verformung des ersten verformbaren Bauteils die Ver formung des zweiten verformbaren Bauteils bewerkstelligt, so daß die Größe der Energieabsorption im verformten Zustand er höht wird.

Demzufolge kann bei dem Lenkrad gemäß der Erfindung die Größe oder der Wert in der Energieabsorption im verformten Zustand ohne eine Erhöhung der Anfangsbelastung im verformten Zustand vergrößert werden.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeich nungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Lenkrades nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 und 3 zu Fig. 1 gleichartige Darstellungen des Lenkra des in einem ersten bzw. zweiten verformten Zustand;

Fig. 4 ein Kurvenbild über die Beziehung zwischen der Bela stung und dem Verformungsweg im verformten Zustand bei einem Lenkrad nach dem Stand der Technik;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Lenk rades in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Ansicht des Lenkrades in der Pfeilrichtung VI in der Fig. 5;

Fig. 7 eine Ansicht des Lenkrades in der Pfeilrichtung VII in der Fig. 5;

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Darstellung des erfin dungsgemäßen Lenkrades im Zustand vor der Verformung;

Fig. 9 eine zu Fig. 8 gleichartige Darstellung in einem er sten verformten Zustand des Lenkrades;

Fig. 10 eine zu Fig. 8 gleichartige Darstellung des Lenkrades in einem gegenüber Fig. 9 weiter verformten Zustand;

Fig. 11 eine zu Fig. 8 gleichartige Darstellung des Lenkrades in einem gegenüber Fig. 10 noch weiter verformten Zu stand;

Fig. 12 ein Kurvenbild über die Beziehung zwischen der Bela stung und dem Verformungsweg im verformten Zustand eines Lenkrades gemäß der Erfindung;

Fig. 13 eine Schnittdarstellung eines Lenkradteils in einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 14 die Ansicht aus der Pfeilrichtung XIV in der Fig. 13;

Fig. 15 eine Schnittdarstellung eines Lenkradteils in einer noch anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 16 die Ansicht aus der Pfeilrichtung XVI in der Fig. 15.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Lenkrad 11 in einer Ausführungs form gemäß der Erfindung sind Speichen 13 a eines Speichteils 13 mit einer Ringplatte 16, die eine Nabe 12 umschließt, durch einen Schweißvorgang od. dgl. verbunden, wie die Fig. 6 und 7 zeigen. Ein Verbindungsglied 17 ist durch einen Schweiß vorgang od. dgl. mit der Nabe 12 vereinigt und mit fünf ver formbaren Armteilen 17 a versehen, die ausgebogen sind und sich um die Nabe 12 herum in radialer Richtung auswärts er strecken. Diese Armteile 17 a können plastisch verformt wer den und ihre außenliegenden Endstücke sind jeweils mit einem nahe der Innenumfangskante der Ringplatte 16 befindlichen Teil durch Schweißen od. dgl. verbunden.

Die Ringplatte 16 und das Verbindungsglied 17 zur Vereinigung der Nabe 12 sowie der Kerne 13 a des Speichenteils 13 bilden ein erstes verformbares Bauteil 15, das einen gleichartigen Aufbau aufweist wie das verformbare Bauteil 5 des Lenkrades 1 nach dem Stand der Technik. Sowohl die Ringplatte 16 als auch das Verbindungsglied 17 sind aus Stahl gefertigt, wie es auch bei dem Stand der Technik der Fall ist, und die Ringplatte 16 hat eine hohe Steifigkeit im Vergleich zu den verformbaren Armteilen 17 a des Verbindungsglieds 17 oder eines zweiten verformbaren Bauteils 18, worauf im folgenden noch eingegan gen werden wird.

Bei dem Lenkrad 11 ist an der unteren Seite des ersten ver formbaren Bauteils 15, d.h. an der Seite der Lenkwelle S, an der die Nabe 12 angebracht ist, ein zweites verformbares Bau teil 18 aus Stahl angeordnet, das durch Schweißen od. dgl. mit der Nabe 12 verbunden wird und plastisch verformbar ist.

Das zweite verformbare Bauteil 18 ist mit fünf verformbaren Armteilen 18 a versehen, die sich um die Nabe 12 herum in ra dialer Richtung auswärts zwischen den verformbaren Armteilen 17 a des ersten verformbaren Bauteils 15 erstrecken und dann an ihrem freien Ende aufgebogen sind, so daß die Stirnfläche dieses Endes mit einem Abstand H zur Ringplatte 16 angeordnet ist.

Die gesamte Steifigkeit des ersten verformbaren Bauteils 15 sowie des zweiten verformbaren Bauteils 18 wird im Vergleich zur Steifigkeit der Kerne 13 a des Speichenteils 13 klein an gesetzt.

Eine Überzugsschicht 13 b des Speichenteils 13 wird aus einem Material, das wenig Einfluß auf die plastische Verformung der Kerne 13 a hat, z.B. aus einem weichen Urethan, gefertigt, und ein Kern 14 a des Lenkradringes 14 ist mit den Kernen 13 a des Speichenteils verbunden. Eine weitere Überzugsschicht 14 b des Ringes 14 wird aus demselben Material wie die Überzugsschicht 13 b des Speichenteils 13 gefertigt. Dieser Aufbau ist demje nigen des Lenkrades nach dem Stand der Technik ähnlich.

Im folgenden wird die Wirkungsweise in dem Fall erläutert, da das Lenkrad 11 an der Lenkwelle S angebaut ist und dann die Druckkraft F auf den Lenkradring 14 in der horizontalen Rich tung aufgebracht wird, wobei auf die Fig. 8-11 Bezug genom men wird.

Wenn die Druck- oder Stoßkraft F auf den Lenkradring 14 in der horizontalen Richtung aufgebracht wird, werden die ver formbaren Armteile 17 a des ersten verformbaren Bauteils 15 plastisch aus der Position I von Fig. 8 verformt, wobei die vom Lenkradring gebildete Fläche in die Position II der Fig. 9 bewegt wird, so daß die untere Fläche der Ringplatte 16 an die Stirnfläche der Aufbiegung der verformbaren Arm teile 18 a des zweiten verformbaren Bauteils 18 anstößt.

Wird auf den Lenkradring 14 weiter eine Druckkraft F in der horizontalen Richtung aufgebracht, so werden zusätzlich zur plastischen Verformung der verformbaren Armteile 17 a des er sten verformbaren Bauteils 15 auch die verformbaren Armteile 18 a des zweiten verformbaren Bauteils 18 plastisch verformt, so daß der Lenkradring nahezu vertikal steht, wie in der Po sition III von Fig. 10 dargestellt ist.

Wenn daran anschließend weiterhin die Druckkraft auf die ge samte Fläche des Lenkradringes in der horizontalen Richtung einwirkt, werden die Kerne 13 a des Speichenteils 13 plastisch verformt, so daß die vom Lenkradring gebildete Fläche sich an die Nabe 12 annähert, wie durch die Position IV in der Fig. 11 gezeigt ist.

Gemäß der obigen Beschreibung wird die Energie der Druckkraft F durch die plastische Verformung der verformbaren Armteile 17 a, 18 a und der Kerne 13 a des Speichenteils absorbiert, und die Fig. 12 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Belastung und dem Verformungsweg in diesem Fall darstellt.

Da, wie in Fig. 12 gezeigt ist, bei dem Lenkrad 11 im Anfangs zustand der Einwirkung der Druckkraft F auf den Lenkradring 14 lediglich die verformbaren Armteile 17 a des ersten verform baren Bauteils 15 plastisch in zum Stand der Technik gleich artiger Weise verformt werden, ist die Anfangsbelastung im verformten Zustand zu derjenigen bei dem Lenkrad 1 nach dem Stand der Technik gleichartig.

Da in Position II, in der die Ringplatte 16 des ersten ver formbaren Bauteils an die verformbaren Armteile 18 a des zwei ten verformbaren Bauteils 18 anstößt, und weiter in der Posi tion III, wobei zusäztlich zur plastischen Verformung der verformbaren Armteile 17 a des ersten verformbaren Bauteils 15 die plastische Verformung der verformbaren Armteile 18 a des zweiten verformbaren Bauteils 18 zur Wirkung kommt, wird dem zufolge in dem Kurvenbild von Fig. 12 die Fläche größer als diejenige in Fig. 4, und zwar um den geneigten Linienab schnitt, der das gitterartig schraffierte Teil umschließt. Das heißt mit anderen Worten, daß das Lenkrad 11 in der Ausfüh rungsform gemäß der Erfindung einen großen Absorptionswert für die Stoßenergie im Vergleich zu dem Lenkrad 1 nach dem Stand der Technik hat.

Demzufolge kann bei dem Lenkrad 11 gemäß der Erfindung der Größenwert in der Energieabsorption im verformten Zustand ohne eine Erhöhung der Anfangsbelastung bei dem verformten Zustand vergrößert werden.

Wenngleich bei dem Lenkrad 11 der beschriebenen Ausführungs form das zweite verformbare Bauteil 18 an der unteren Seite des ersten verformbaren Bauteils 15, d.h. auf der Seite der Lenkwelle S, angebracht ist, kann, wie für das Lenkrad 21 der Fig. 13 und 14 gezeigt ist, das zweite verformbare Bau teil 18 auf der anderen Seite des ersten verformbaren Bau teils 15 angebracht werden.

Ferner ist bei dem beschriebenen Lenkrad 11 das erste ver formbare Bauteil 15 aus zwei Teilen, nämlich der Ringplatte 16 und dem Verbindungsglied 17, gebildet. Jedoch kann, wie für das Lenkrad 31 nach den Fig. 15 und 16 gezeigt ist, ein erstes verformbares Bauteil 35 durch eine einzelne Stahlplat te gebildet werden, so daß dieses Bauteil 35 auf einfache Weise unter Anwendung eines Preßformvorgangs od. dgl. gefer tigt werden kann. Das erste verformbare Bauteil 35 ist mit vier dieses durchsetzenden Löchern 35 b an vorbestimmten Stel len versehen, wobei die verformbaren Armteile 35 a zwischen diesen Löchern 35 b ausgebildet sind. Obwohl ein zweites ver formbares Bauteil 38 an der Unterseite des ersten verform baren Bauteils 35, d.h. auf der Seite der Lenkwelle S, ange baut ist, kann selbstverständlich das zweite verformbare Bau teil 38 an der Oberseite des ersten verformbaren Bauteils 35 angebracht werden.

Bei dem Lenkrad 11 in der erfindungsgemäßen Ausführungsform sind das erste und zweite verformbare Bauteil 15 sowie 18 aus Stahl hergestellt, jedoch kann, wenn die Anwendung einer Schrauben- oder Nietbefestigung die Verbindung mit der Nabe 12 oder den Kernen 13 a des Speichenteils nicht nachteilig beeinflußt, ein plastisch verformbares Material von geringem Gewicht,wie eine Aluminiumplatte, zum Einsatz kommen.

Ferner sind bei dem Lenkrad 11 die verformbaren Armteile 18 a des zweiten verformbaren Armteils 18 jeweils an Stellen zwischen den fünf verformbaren Armteilen 17 a des ersten ver formbaren Bauteils 15 angeordnet. Da bei dieser Bauweise die verformbaren Armteile 17 a des ersten verformbaren Bauteils 15 und die verformbaren Armteile 18 a des zweiten verformbaren Bauteils 18 einander nicht überdecken oder überlappen, kann die Höhe vom zweiten verformbaren Bauteil 18 zur Ringplatte 16 vermindert werden.

Erfindungsgemäß ist ein Lenkrad mit einem Kern eines Lenk radringes, mit einer im Zentrum des Kerns des Lenkradringes angeordneten Nabe und mit Kernen eines Speichenteils, die zwischen dem Kern des Lenkradringes und der Nabe angeordnet sind, versehen. Ein erstes verformbares Bauteil ist zwischen die Nabe und die Kerne des Speichenteils eingesetzt, um die Nabe mit den Kernen des Speichenteils zu verbinden, und mit einer Mehrzahl von Armteilen ausgestattet, die sich von der Nabe aus radial erstrecken und plastisch verformt werden kön nen. Ein zweites verformbares Bauteil ist auf der Ober- oder Unterseite des ersten verformbaren Bauteils fest an der Nabe angebracht und stößt im verformten Zustand des ersten ver formbaren Bauteils an dieses erste verformbare Bauteil an, worauf es plastisch verformt wird.

Claims

1. Lenkrad mit einem Selbsteinstellmechanismus, bei dem ein verformbares Bauteil, das verformbare Armteile aufweist, zwischen eine Lenkradnabe und Kerne eines Speichenteils eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das verform bare Bauteil als ein erstes verformbares Bauteil (15, 35) ausgebildet ist und ein zweites verformbares Bauteil (18, 38) an der Nabe (12) fest auf der oberen oder unteren Seite des ersten verformbaren Bauteils (15, 35) ange bracht ist, im verformten Zustand des ersten verformbaren Bauteils an dieses anstößt sowie anschließend einer pla stischen Verformung ausgesetzt ist.

2. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ver formbare Armteile (17 a), die in einer Mehrzahl vorhanden sind, ein Verbindungsglied (17) zur Nabe (12) bilden, wo bei jeweils ein Endabschnitt der mehreren verformbaren Armteile (17 a) an eine Ringplatte (16), die mit den Ker nen (13 a) des Speichenteils verbunden ist, angeschlossen ist, und daß das erste verformbare Bauteil (15) aus dem Verbindungsglied (17) sowie der Ringplatte (16) gebildet ist.

3. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste verformbare Bauteil (35) aus einem einzelnen, plat tenförmigen Teil besteht und die in Mehrzahl vorhandenen verformbaren Armteile (35 a) als durch zwischen einer Mehr zahl von an vorbestimmten Stellen ausgestalteten Löchern (35 b) sich erstreckende Teile ausgebildet sind.

4. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite verformbare Bauteil (18) mit einer Mehrzahl von radial von der Nabe (12) aus sich erstreckenden sowie plastisch verformbaren Armteilen (18 a) besteht und jedes verformbare Armteil (18 a) des zweiten verformbaren Bau teils (18) an einer Stelle zwischen zugeordneten verform baren Armteilen (17 a) des ersten verformbaren Bauteils (15) angeordnet ist.