DE4139889C2

DE4139889C2 - Steering wheel for a motor vehicle

Info

Publication number: DE4139889C2
Application number: DE4139889A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Buerger; Hans Fehrmann; Gernot Binder; Reiner Grallert
Original assignee: Volkswagen AG; Takata Petri AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1990-12-12
Filing date: 1991-12-04
Publication date: 2002-12-12
Anticipated expiration: 2011-12-05
Also published as: DE4139889A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a steering wheel according to the preamble of patent claim 1.

Ein derartiges Lenkrad ist aus dem DE-GM 76 09 631 in der Weise bekannt, daß die Knickstreben den Kern der Speichen bilden und die Spitze des Knickwin kels nach außen gerichtet ist, so daß beim Aufprall des Körpers des Fahrers sich die einzelnen Speichen derart unterschiedlich verformen können, daß eine optimale Kraftverteilung auf sämtliche Speichen sichergestellt und erreicht ist, daß der auf das Lenkrad aufprallende Körper auf dem gesamten Lenkkranz zum Aufliegen kommt; dadurch wird die Flächenpressung für den Körper wesentlich reduziert. Festzuhalten ist also, daß diese bekannte Lenk radkonstruktion dem Schutz des aufprallenden Körpers, insbesondere des Brust bereichs, des Fahrers dient.Such a steering wheel is known from DE-GM 76 09 631 in such a way that the kink struts form the core of the spokes and the tip of the knickwin kels is directed outwards, so that the impact of the driver's body the individual spokes can deform so differently that ensures an optimal distribution of power to all spokes and is achieved that the body hitting the steering wheel over the entire Steering wheel comes to rest; thereby the surface pressure for the Body significantly reduced. It should be noted that this well-known steering wheel construction to protect the impacting body, especially the chest area serving the driver.

Auch die aus der DE-OS 27 40 987 bekannte Konstruktion, bei der die lenkkranz nahen Knickwinkel von Streben, die den Kern von Speichen bilden, nach innen weisen, dient der Verringerung der Flächenpressung beim Aufprall des Fahrer körpers und der möglichst sanften Verzögerung desselben.Also known from DE-OS 27 40 987 construction in which the steering ring close bend angle of struts that form the core of spokes, inwards point, serves to reduce the surface pressure when the driver collides body and the smoothest possible delay.

Zur Anpassung der Ebene des Lenkradkranzes an die Vorderebene des auf prallenden Fahrerkörpers gibt es eine ganze Reihe von Konstruktionen. So zeigt die US-PS 2784006 ein Lenkrad mit zwei horizontalen Speichen, an denen eine bleibend verformbare Abdeckplatte befestigt ist. Bei einem Aufprall des Fahrerkörpers ergeben sich einerseits relativ geringe Flächenpressungen, andererseits kann der Lenkkranz zusammen mit der plattenförmigen Abdeckung um eine durch die bei Lenkradeinschlag Null horizontalweisenden Speichen ge bildete Achse schwenken, so daß sich seine Ebene der Ebene des aufprallenden Körpers anpaßt. To adjust the level of the steering wheel rim to the front level of the impacting driver's body there are a whole range of constructions. The US-PS 2784006 shows a steering wheel with two horizontal spokes to which a permanently deformable cover plate is attached. In the event of an impact on the one hand, the driver's body has relatively low surface pressures, on the other hand, the steering rim together with the plate-shaped cover by one of the spokes pointing horizontally at zero steering angle formed pivot axis so that its plane is the plane of the bouncing Body.

Schließlich es aus der DE-OS 17 80 248 bekannt, mittels Bolzen einen starren Schild an durch Streben gebildeten Speichen zu befestigen. Auch hierbei geht es, wie beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten DE 40 38 116 A1 beschrieben, um ein Abbremsen des aufprallenden Fahrerkörpers bei Sicherstellung niedriger Flächenpressungen.Finally, it is known from DE-OS 17 80 248, a rigid shield by means of bolts to attach spokes formed by struts. Here too, how described, for example, in the unpublished DE 40 38 116 A1 Braking the impacting driver's body while ensuring lower Surface pressures.

Zu diesem Zweck ist in der DE 40 38 116 A1 ein Lenkradkranz über knickbare Speicheneinlagen mit einer plastisch deformierbaren Nabenplatte in der Weise verbunden, daß sich bei Einleitung einer Stoßkraft auf den Lenkradkranz eine Selbstausrichtung des Lenkrades ergibt. Diese Selbstausrichtung ist so ausgelegt, daß eine dort mit P bezeichnete Ebene des Lenkradkranzes nach der Selbstausrichtung im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Wirkungslinie einer von dem Insassenkörper ausgeübten Stoßkraft F verläuft.For this purpose, a steering wheel rim is foldable in DE 40 38 116 A1 Spoke inlays with a plastically deformable hub plate in this way connected that a when initiating an impact force on the steering wheel rim Self-alignment of the steering wheel results. This self-alignment is designed so that a there designated P of the steering wheel rim after self-alignment in essentially at a right angle to the line of action one of those The impact force F is exerted on the occupant body.

Beim Aufprall des Fahrerkörpers auf das Lenkrad geht es also auch gemäß der DE 40 38 116 A1 darum, einerseits hohe Flächenpressungen zwischen Lenkrad und Körper zu vermeiden, also für eine möglichst großflächige Abstützung des Körpers zu sorgen, und andererseits einen relativ großen Verformungsweg sicherzustellen (Gesamttiefe des Lenkrades), um gefährlich hohe Verzögerungen zu vermeiden. Diese Zusammenhänge werden in der DE 40 38 116 A1, insbesondere anhand der Fig. 4, dargelegt.When the driver's body collides with the steering wheel, DE 40 38 116 A1 is also concerned, on the one hand, with avoiding high surface pressures between the steering wheel and body, that is to provide the largest possible support of the body, and on the other hand to ensure a relatively large deformation path (total depth of the steering wheel) to avoid dangerously high delays. These relationships are set out in DE 40 38 116 A1, in particular with reference to FIG. 4.

Wesentlich anders liegen die Verhältnisse, wenn der Rumpf des Fahrers entsprechend den modernen Vorschriften mittels eines Sicherheitsgurts zurückgehalten wird und das Lenkrad im Bewegungsbereich des Kopfes des Fahrers bei einem Auffahrunfall liegt. Wie Untersuchungen ergeben haben (siehe zum Beispiel die SAE-Norm 885, Juli 1986, Fig. 1 auf Seite 34.227), ist hier von entscheidender Bedeutung für das Auftreten bzw. die Vermeidung schwerer Schädel- und Gehirnverletzungen die Dauer der Verzögerung. Dauert die Verzögerung nur sehr kurz an, beispielsweise eine Millisekunde, gelten Verzögerungen in der Größenordnung von 250 G noch als in einem ertragbaren Bereich liegend. Dauert die Verzögerung dagegen beispielsweise sechs Millisekunden an, liegt der tragbare Verzögerungswert bereits deutlich unter 100 G. Man kann also sagen, daß gegenüber dem Schutz des aufprallenden Fahrerkörpers gegen lebensbedrohende Verletzungen, bei dem das Schwergewicht auf dem allmählichen Abbau der kinetischen Energie liegt, ein wirksamer Kopfschutz eher dadurch erreicht wird, daß für eine kurzzeitige Verzögerung gesorgt wird.The situation is significantly different if the driver's torso is restrained using a seat belt in accordance with modern regulations and the steering wheel is in the range of movement of the driver's head in the event of a rear-end collision. As studies have shown (see, for example, the SAE standard 885 , July 1986, Fig. 1 on page 34.227), the duration of the delay is of crucial importance for the occurrence or the avoidance of serious skull and brain injuries. If the delay lasts only a very short time, for example one millisecond, delays of the order of 250 G are still considered to be within an acceptable range. On the other hand, if the deceleration lasts, for example, six milliseconds, the portable deceleration value is already well below 100 G. It can therefore be said that it is effective in protecting the impacting driver's body against life-threatening injuries, in which the emphasis is on the gradual reduction in kinetic energy Head protection is rather achieved by providing a brief delay.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Lenkrad so auszubilden, daß es mit geringem technischen Aufwand ohne Beeinträchtigung der Lösung seiner Hauptaufgabe, nämlich der Übertragung von Lenkbefehlen des Fahrers auf eine Lenkwelle, zugleich hinsichtlich der Verringerung kritischer Verletzungen beim Aufprall des Fahrerkopfes optimiert ist. The invention is therefore based on the object of a generic steering wheel train that it with little technical effort without affecting the Solving its main task, namely the transmission of steering commands from the driver on a steering shaft, at the same time in terms of reducing critical injuries when Impact of the driver's head is optimized.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung beschreibt der Unteranspruch.The inventive solution to this problem consists in the characterizing Features of the main claim, an advantageous embodiment of the invention describes the subclaim.

Ein erstes wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Knick streben zusätzlich zu den beiden im wesentlichen horizontal verlaufenden (bei Lenkradeinschlag 0) Lenkradspeichen vorhanden sind. Während die Lenkrad speichen im Hinblick auf die erforderliche Festigkeit des Lenkrads, insbesondere die Übertragung von Lenkbefehlen zwischen dem Lenkkranz und Nabe, ausgelegt sind, können daher die Knickspeichen allein im Hinblick auf ihre Aufgabe, nämlich den Schutz des aufprallenden Fahrerkopfes, ausgelegt sein.A first essential feature of the invention is that the kink strive in addition to the two essentially horizontal (with steering wheel lock 0) steering wheel spokes are present. While the steering wheel spoke with regard to the required strength of the steering wheel, in particular the transmission of steering commands between the steering rim and hub are designed, can therefore the articulated spokes only with regard to their task, namely the protection of the impacting driver's head.

Weiterhin ist wichtig für die Erfindung die Ausrichtung der Knickstreben. Der Kopf eines mittels eines Sicherheitsgurts zurückgehaltenen Fahrzeugführers trifft nämlich nicht mittig auf das Lenkrad auf, sondern in der unteren Hälfte desselben, und zwar etwas seitlich versetzt. Ein zweites wesentliches Merkmal der Erfindung ist nun die Anordnung der Knickstreben in der fahrernahen Hälfte des Lenkrads so, daß eine von ihnen vom Fahrerkopf beim Aufprall ge troffen wird. In Abhängigkeit davon, ob es sich um ein Fahrzeug mit Links lenkung oder Rechtslenkung handelt, wird der Fahrerkopf im linken oder rechten fahrerseitigen Quadranten des Lenkrads auftreffen. In diesen Quadranten ist daher erfindungsgemäß jeweils eine Knickstrebe vorgesehen. Sie ist zur Erzielung einer hinreichend großen Aufprallfläche für den Fahrerkopf gemäß einem wei teren Merkmal der Erfindung von einem radialen Fortsatz des Deformationstopfes überdeckt, und zwar abrutschsicher, da der Körper auch eine Kraftkomponente in Querrichtung, also parallel zur Lenkradebene, ausübt und vermieden werden muß, daß durch diese Kraftkomponente der betrachtete Fortsatz des Defor mationstopfes gleichsam von der Knickstrebe geschoben wird.The alignment of the buckling struts is also important for the invention. The head of a driver restrained by a seat belt does not hit the steering wheel in the middle, but in the lower half the same, a little laterally offset. A second essential feature the invention is now the arrangement of the buckling struts near the driver Half of the steering wheel so that one of them ge from the driver's head on impact is hit. Depending on whether it is a vehicle with links steering or right-hand steering, the driver's head is in the left or right driver's quadrant of the steering wheel. Is in these quadrants Therefore, according to the invention, a buckling strut is provided in each case. It is to achieve a sufficiently large impact area for the driver head according to a white ter feature of the invention of a radial extension of the deformation pot covered, and non-slip, since the body is also a force component in the transverse direction, that is parallel to the steering wheel plane, are exercised and avoided must that through this force component the considered extension of the Defor mation pot is pushed as it were from the kink strut.

Diese Knickstrebe weist in einiger Entfernung von der Nabe ferner einen Knickwinkel auf, der im Längsschnitt durch das Lenkrad mit seiner Spitze nach innen weist und im Spitzenbereich durch Verringerung seines wirksamen Querschnitts geschwächt ist. Nimmt man hinzu, daß gemäß Anspruch 2 diese radialen Fortsätze nicht unmittelbar auf den Knickstreben aufliegen, sondern mit geringem Abstand (5 bis 10 Millimeter) darüber verlaufen, so trifft bei einem Auffahrunfall der Fahrerkopf zunächst auf einen der Fortsätze auf, der seinem Niederdrücken auf die Knickstrebe nur relativ geringen Widerstand entgegensetzten, und verformt dann die betreffende Knickstrebe unter Veränderung ihrer beiden Knickwinkel. Dabei braucht diese Verformung nicht auf Längsschnittebenen beschränkt zu sein, sondern, wie noch an Hand Fig. 1 ge zeigt wird, kann zusätzlich eine gewisse seitliche Verformung der betreffenden Knickstrebe auftreten. In jedem Fall ist gewährleistet, daß die zusätzlich zu den Speichen vorhandenen Knickstreben eine wenn auch betragsmäßig hohe, so doch zeitmäßig kurze Verzögerung des aufprallenden Fahrerkopfes bewirken, so daß sie die speziellen Anforderungen hinsichtlich des Schutzes des auf prallenden Fahrerkopfes erfüllen.This kink strut also has a kink angle at some distance from the hub, which points in the longitudinal section through the steering wheel with its tip inwards and is weakened in the tip area by reducing its effective cross section. If one adds that, according to claim 2, these radial extensions do not rest directly on the articulated struts, but run at a short distance (5 to 10 millimeters) above them, then in a rear-end collision the driver's head first hits one of the extensions, which depresses it Opposing the buckling brace only relatively little resistance, and then deforming the buckling strut in question while changing its two buckling angles. This deformation need not be limited to the longitudinal sectional planes, but, as is also shown in FIG. 1 ge, a certain lateral deformation of the buckling strut in question can additionally occur. In any case, it is ensured that the kinking braces present in addition to the spokes cause a deceleration of the impacting driver's head, albeit a high amount, but a short time, so that they meet the special requirements with regard to the protection of the driver's head.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lenkrads wird im Folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 eine Draufsicht auf die fahrerseitige Hälfte des Lenkrads zeigt, während Fig. 2 die in Fig. 1 bei II-II angedeutete Schnittansicht wiedergibt.An embodiment of the steering wheel according to the invention is explained below with reference to the drawing, FIG. 1 shows a plan view of the driver's half of the steering wheel, while FIG. 2 shows the sectional view indicated at II-II in FIG. 1.

In üblicher Weise verbinden zwei Speichen 1 und 2 die Lenkradnabe 3, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung mit einer nicht dargestellten Lenkwelle ausgerüstet ist, mit dem Lenkkranz 4. Die Ausbildung der Speichen 1 und 2 sowie des Lenkkranzes 4 interessiert im Rahmen der Erfindung nur insoweit, als beide geeignet sein müssen, die vom Fahrer kommenden Lenkkräfte in die Lenkradnabe zu übertragen und auch andere Kräfte, beispielsweise beim Ein- und Aussteigen vom Fahrer ausgeübte Kräfte, aufzunehmen.In a conventional manner, two spokes 1 and 2 connect the steering wheel hub 3 , which is equipped with a steering shaft (not shown) for establishing a rotationally fixed connection, to the steering rim 4 . The design of the spokes 1 and 2 and the steering ring 4 is of interest in the context of the invention only to the extent that both must be suitable for transmitting the steering forces coming from the driver into the steering wheel hub and also other forces, for example forces exerted by the driver when getting in and out to record.

In der fahrerseitigen Hälfte des Lenkrades erkennt man in den beiden Quadranten ferner je eine speichenartige Anordnung 5 und 6, die identisch aufgebaut sind und von denen nur die mit 5 bezeichnete im einzelnen be schrieben wird. Bei 7 ist eine Knickspeiche angedeutet, und zwar im unver formten Zustand des Lenkrads. In Fig. 2 erkennt man den Knickwinkel 8, dessen Spitze nach innen weist und dessen Spitzenbereich bei 9 querschnitts geschwächt ist. Ein weiterer Knickwinkel 10 weist mit seiner Spitze nach außen; er ist unmittelbar neben der Verbindung der Knickstrebe 7 mit der Nabe 3 angeordnet und kann ebenfalls querschnittsgeschwächt sein.In the driver's half of the steering wheel can be seen in the two quadrants also a spoke-like arrangement 5 and 6 , which are constructed identically and of which only the designated 5 will be described in detail. At 7 , an articulated spoke is indicated, namely in the undeformed state of the steering wheel. In FIG. 2, one can see the bending angle 8, the tip of which faces inward and its tip portion is weakened in cross-section 9. Another kink angle 10 points outwards with its tip; it is arranged directly next to the connection of the buckling strut 7 to the hub 3 and can also be weakened in cross section.

Zum Lenkrad gehört auch ein in diesem Ausführungsbeispiel aus gelochtem Blech bestehender Deformationstopf 11, der mit jeweils einem radialen Fort satz die Knickstreben überdeckt. Aus zeichentechnischen Gründen ist in Fig. 1 nur der in dieser Figur rechte Fortsatz 12 dargestellt, während Fig. 2 den linken Fortsatz 13 oberhalb der Knickstrebe 7 zeigt. To the steering wheel also includes an existing in this embodiment of perforated sheet metal deformation pot 11 , which covers the buckling struts with a radial extension. For technical reasons, only the extension 12 on the right in this figure is shown in FIG. 1, while FIG. 2 shows the left extension 13 above the buckling strut 7 .

Wie Fig. 2 erkennen läßt, "schwebt" der Fortsatz 13 - dasselbe gilt für Fortsatz 12 - über seiner Knickstrebe 7 in einem Abstand von beispielsweise einem Zentimeter. Auch ist jeder Fortsatz mit herabgezogenen Seitenwänden, von denen nur die mit 14 bezeichnete figürlich dargestellt ist, versehen, so daß er im Querschnitt etwa U-Form besitzt und dadurch nach Herabdrücken sich selber eine Abrutschsicherung von der zugeordneten Knickstrebe, hier der Knickstrebe 7, schafft.As can be seen in FIG. 2, the extension 13 "hovers" - the same applies to the extension 12 - over its articulated strut 7 at a distance of, for example, one centimeter. Each extension is also provided with pulled-down side walls, of which only the one labeled 14 is shown in the figure, so that it has an approximately U-shaped cross-section and thus, after being pressed down, it prevents itself from slipping off the associated buckling strut, here the buckling strut 7 ,

Bei einem Aufprall des Fahrerkopfes auf den Fortsatz 13 des Deformations topfes 11 wird zunächst der Fortsatz 13 in seine bei 13' angedeutete Lage herabbewegt, in der er sich auf die Knickstrebe 7 auflegt; die Seitenwände 14 schaffen jetzt die erforderliche Abrutschsicherung, die auch bei schrägem Auf prallen des Fahrerkopfes dafür sorgt, daß dieser nicht unmittelbar mit der schmalen Knickstrebe 7 in Berührung kommt. Diese erfährt nunmehr eine Ver formung entsprechend 7', das heißt ihr Knickwinkel 8 vergrößert sich, während der nabennahe Knickwinkel 10 kleiner wird. Dabei handelt es sich nicht not wendigerweise nur um eine Verformung der Knickstrebe 7 in einer Längsmittel ebene, sondern gemäß Fig. 1 auch um eine Verformung in Querrichtung. Entscheidend ist aber, daß der Verformungsweg relativ klein ist, woraus eine relativ kurzzeitige Verzögerung des aufprallenden Fahrerkopfes resultiert, wie sie gemäß den obigen Ausführungen als vorteilhaft speziell für das Auf fangen des Fahrerkopfes angesehen wird.In the event of an impact of the driver's head on the extension 13 of the deformation pot 11 , the extension 13 is first moved down to its position indicated at 13 ', in which it rests on the articulated strut 7 ; the side walls 14 now create the necessary anti-slip protection, which ensures that the driver's head does not come into direct contact with the narrow kink brace 7 even when the driver's head bounces at an angle. This now undergoes a deformation corresponding to 7 ', that is, its articulation angle 8 increases, while the articulation angle 10 close to the hub becomes smaller. This is not necessarily only a deformation of the buckling strut 7 in a longitudinal center plane, but also a deformation in the transverse direction according to FIG. 1. It is crucial, however, that the deformation path is relatively small, which results in a relatively short delay in the impacting driver's head, as is considered to be advantageous especially for catching the driver's head according to the above statements.

Wie auch diese Erläuterung des Unfallgeschehens anhand des figürlich darge stellten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt, wurde die erfindungsge mäße Konstruktion in deutlicher Abkehr von dem üblichen Prinzip zur Minderung des Verletzungsrisikos beim Körperaufprall, nämlich Sicherstellen eines großen Verzögerungswegs, geschaffen.Like this explanation of the accident, based on the figurative Darge illustrated embodiment of the invention shows, was the fiction moderate construction in clear departure from the usual principle of reduction the risk of injury from body impact, namely ensuring a large one Delay path created.

Claims

1. Steering wheel for a motor vehicle with in the normal position of the steering wheel in plan view essentially horizontal spokes for transmitting steering forces between the steering wheel and hub, a deformation cover covering the hub and areas of the same covered struts for targeted steering wheel deformation in the event of a driver impact, characterized in that the Buckling struts ( 7 ) are provided in addition to the spokes ( 1 , 2 ) and run in the driver-side half of the steering wheel in the impact area of the head of the driver restrained by a seat belt in a left-hand or right-hand drive vehicle that each buckling strut ( 7 ) runs in a longitudinal section the steering wheel forms both an inward-pointing articulation angle ( 8 ), in the tip region ( 9 ) of which it is weakened, and a hub-close articulation angle ( 10 ) with its outward-pointing tip, and that each articulated strut ( 7 ) from a radial extension ( 13 ) of the In the impact of the driver's head, certain deformation cup ( 11 ) is covered so that it cannot slip.

2. Steering wheel according to claim 1, characterized in that the radial extensions (12, 13) of the deformation pot ( 11 ) in the initial state run at a short distance above the kink struts ( 7 ).