DE3426684C2

DE3426684C2 -

Info

Publication number: DE3426684C2
Application number: DE19843426684
Authority: DE
Inventors: Sadao Ichinomiya Aichi Jp Uchida; Youichi Okazaki Aichi Jp Hyodo
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 1983-07-20
Filing date: 1984-07-19
Publication date: 1990-10-31
Also published as: DE3426684A1; JPS6020456U; CA1233396A

Description

Die Erfindung betrifft Lenkräder gemäß dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1. The invention relates to steering wheels according to the preamble of the patent claim 1.

Ein solches Lenkrad ist aus der DE-OS 25 35 806 bekannt. Dort wird, wenn auf den Lenkradkranz eine Kraft wirkt, zunächst die mittige scheibenförmige Konstruktion verformt, wobei der Lenk radkranz gekippt wird. Bei einer weiteren Belastung verformen sich die Speichen und gegebenenfalls die becherförmige Kon struktion. Wird im Zustand gemäß Fig. 2 dieser Druckschrift eine weitere Last aufgebracht, wird die mittige scheibenförmige Konstruktion weiter verformt, bevor die Speichen und die be cherförmige Konstruktion verformt werden, da für das Stoppen der Primärverformung der zentralen Konstruktion keine Stoppein richtungen vorgesehen sind. Dadurch ist es schwierig, die Ener gieabsorption der einzelnen Bestandteile genau festzulegen.Such a steering wheel is known from DE-OS 25 35 806. There when a force acts on the steering wheel rim, the central disc-shaped construction deformed, the steering wheel rim is tilted. Deform with another load the spokes and possibly the cup-shaped con structure. 2 in this document another load is applied, the central disc-shaped Construction further deformed before the spokes and the be cher-shaped construction can be deformed because of stopping the primary deformation of the central structure no stoppage directions are provided. This makes it difficult for the ener Specify the absorption of the individual components precisely.

Angesichts dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Lenkrad zur Verfügung zu stellen, das einen An schlag für die Festlegung einer aufeinanderfolgenden Verformung unterschiedlicher Bauteile schafft.In view of this problem, the object of the invention based on providing a steering wheel that a An hit for setting a successive deformation different components.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale, wobei hin sichtlich bevorzugter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lenkrades auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.This object is achieved according to the invention by the Characteristics of the main claim specified features, where hin visibly preferred embodiments of the invention Steering wheel is referred to the features of the subclaims.

Im Falle der Erfindung ist eine gesonderte Verstärkung auf der Nabe vorgesehen, um die Primärverformung der Scheibe zu been den, so daß eine wirksame Verformung der Speichen im voraus für die Sekundärverformung vorbestimmt werden kann. In the case of the invention is a separate reinforcement on the Hub provided to stop the primary deformation of the disc the, so that an effective deformation of the spokes in advance for the secondary deformation can be predetermined.

Das erfindungsgemäße Lenkrad mit Stoßdämpfung weist eine Lenkspindel auf, eine an das Oberende der Lenkspindel be festigte Nabe, eine in ihrem Zentralabschnitt an der Nabe befestigte, sich selbst zentrierende Scheibe und eine an einen äußeren Umfangsabschnitt der sich selbst zentrierenden Scheibe befestigte Spei che, wobei die sich selbst zentrierende Scheibe einen ringförmig gebogenen Abschnitt aufweist, der eine der Nabe gegenüberliegende und an diese anstoß bare Vertiefung bildet, und wobei die Speiche einen verformbaren Abschnitt neben dem Außenumfangsabschnitt der sich selbst zentrierenden Scheibe aufweist.The steering wheel according to the invention with shock absorption has a steering spindle on, one at the top of the steering spindle solidified hub, one in its central section self-centering attached to the hub Washer and one to an outer peripheral portion the self-centering disk attached che, with the self-centering disc one has an annularly curved section, the one opposite the hub and abutting it bare indentation, and with the spoke one deformable section adjacent to the outer peripheral section the self-centering disc.

Eine kleine Kraft, die im Anfangsstadium eines Zusammen stoßes auf das Lenkrad wirkt, wird durch den Zusammen stoß des ringförmig gebogenen Abschnitts der sich selbst zentrierenden Scheibe mit der Nabe aufgenommen, da sich das Lenkrad in seiner Neigung verändert, und die darauffolgende große auf das Lenkrad wirkende Kraft wird durch Verformung der Speiche aufgenommen.A small force that is in the early stages of being together the impact on the steering wheel is due to the together butt of the annularly curved section of itself centering disc taken up with the hub, because the inclination of the steering wheel changes, and the subsequent large force acting on the steering wheel is absorbed by deformation of the spoke.

Anders gesagt, das erfindungsgemäße Lenkrad mit Stoß dämpfung kann durch seine erste Verformung (Neigungs winkel des Lenkrads) die Stoßenergie aufnehmen, die der kleinen auf das Lenkrad im Anfangsstadium des Zu sammenstoßes wirkende Kraft entspricht, um so einen ersten Dämpfungseffekt gegen den beim Zusammenstoß des Fahrzeugs auftretenden Stoß zu bewirken; außerdem kann dieses Lenkrad durch seine zweite Verformung die Stoßenergie aufnehmen, die einer großen Kraft ent spricht, um so einen zweiten Dämpfungseffekt zu bewirken.In other words, the steering wheel according to the invention with impact damping can be caused by its first deformation (inclination angle of the steering wheel) absorb the impact energy that the little one on the steering wheel in the early stages of closing impact force corresponds to one first damping effect against the collision cause the vehicle to impact; Furthermore can this steering wheel due to its second deformation Take up impact energy that ent a large force speaks to bring about a second damping effect.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtIn the following the invention based on execution examples with reference to the drawings described. It shows

Fig. 1 einen Schnittdarstellung eines ersten er findungsgemäßen Lenkrads mit Stoßdämpfung; Figure 1 is a sectional view of a first he inventive steering wheel with shock absorption.

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des wich tigen Teils in Fig. 1; Fig. 2 is an enlarged sectional view of the important part in Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung des wich tigen Teils des Lenkrads mit Stoßdämpfung bei Deformation der sich selbst zentrieren den Scheibe; Fig. 3 is an enlarged sectional view of the important part of the steering wheel with shock absorption when the self-centering of the disc;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der sich selbst zentrierenden Scheibe, wobei ein Teil der Scheibe weggeschnitten ist; Fig. 4 is a perspective view of the self-centering disc, with part of the disc cut away;

Fig. 5 einen Aufriß einer sich selbst zentrierenden Scheibe eines zweiten Ausführungsbeispiels; Fig. 5 is an elevation of a self-centering disc of a second embodiment;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung längs der Linie VI- VI in Fig. 5; Fig. 6 is a sectional view taken along the line VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 eine Vertikalschnittdarstellung von Fig. 5 unter Einbeziehung einer Lenkspindel; Fig. 7 is a vertical sectional view of Fig. 5 including a steering shaft;

Fig. 8 eine grafische Darstellung der charakteristi schen Größen, die die Beziehung zwischen der Verformung des Lenkrads und der auf das Lenkrad wirkenden Kraft darstellen. Fig. 8 is a graphical representation of the characteristic's representing the relationship between the deformation of the steering wheel and the force acting on the steering wheel.

Fig. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel. Eine zylindrische Nabe 11 ist mittels eines sich verjüngenden Außenmantelabschnitts 12 einer Lenk spindel 10 und eines sich verjüngenden Innenmantelab schnitts 13 der Nabe 11 auf das Oberende der Lenkspindel 10 aufgepaßt, und durch eine auf das Oberende der Lenkspindel 10 geschraubte Kontermutter 14 befestigt. In Fig. 1 bis 3 bedeutet der Ausdruck "rechts" den Vorderabschnitt des Fahrzeugs und der Ausdruck "links" bedeutet den Hinterabschnitt des Fahrzeugs. Die Nabe 11 ist an ihrem Vorderende mit einem Außenflansch 15 ausgeformt. Der Flansch 15 hat an seinem Hinterende eine Schrägfläche 16. Die Nabe 11 ist an ihrem Hinterende mit einem Abschnitt 17 verringerten Durch messers ausgestaltet. Der Abschnitt 17 geringeren Durch messers greift in eine mittlere Öffnung 19 ein, die in dem mittleren Abschnitt einer ringförmigen sich selbst zentrierenden Scheibe 18 ausgebildet ist, und dieser Abschnitt ist an der Stelle 20 an die ringförmige, sich selbst zentrierende Scheibe 18 angeschweißt. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist die sich selbst zentrierende Scheibe 18 aus einer plastisch verformbaren Metallscheibe hergestellt und in ringförmiger Form ausgebildet, wobei sie einen in Schnittdarstellung U-förmigen, ringförmig gebogenen Abschnitt 21 um die mittlere Öffnung 19 auf weist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein inneres Ende des gebogenen Abschnitts 21 so entworfen, daß es einen verformten Hauptabschnitt 2 bildet. Die sich selbst zentrierende Scheibe 18 ist auf der Hinterfläche ihres Außenumfangabschnitts an eine ringförmige Verstär kungsscheibe 23 geschweißt. Die Verstärkungsscheibe 23 ist an einen verstärkten Abschnitt 26 einer Speiche 25 mit einem Lenkradkranz 24 geschweißt. Bei diesem Ausführungs beispiel ist ein Außenende des verstärkten Abschnitts 26 der Speiche 25 gebogen; es ist so konstruiert, daß es einen verformten Abschnitt 27 bildet, der durch eine größere Kraft verformt werden kann, als die Kraft, die dazu gebraucht wird, den verformten Abschnitt 22 der sich selbst zentrierenden Scheibe 18 zu verformen. Wie in Fig. 1 dargestellt, bezeichnet das Referenzzei chen 28 ein Kernelement, das durch Schrauben 29 an ein Einbauelement 26 a befestigt ist, das auf der Rück seite des verstärkten Abschnitts 26 der Speiche 25 sitzt; das Referenzzeichen 30 bezeichnet ein Polster element, das das Kernelement 29 abdeckt; das Referenz zeichen 31 bezeichnet ein Polsterelement, das den Lenkradkranz 24 und die Speiche 25 abdeckt; das Referenzzeichen 32 bezeichnet ein Schutzelement, das einen Montage-Ab schnitt abdeckt, in dem die Speiche 25 und die Lenkspindel 10 zusammengebaut sind. Fig. 1 and 2 show a first embodiment. A cylindrical hub 11 is fitted by means of a tapered outer jacket portion 12 of a steering shaft 10 and a tapered inner jacket section 13 of the hub 11 on the upper end of the steering shaft 10 , and fixed by a screwed onto the upper end of the steering shaft 10 lock nut 14 . In Fig. 1 to 3, the term "right" means the front portion of the vehicle and the term "left" means the rear portion of the vehicle. The hub 11 is formed at its front end with an outer flange 15 . The flange 15 has an inclined surface 16 at its rear end. The hub 11 is designed at its rear end with a section 17 of reduced diameter. The section 17 of smaller diameter engages in a central opening 19 which is formed in the central section of an annular self-centering disk 18 , and this section is welded at point 20 to the annular self-centering disk 18 . As shown in FIG. 4, the self-centering disk 18 is made of a plastically deformable metal disk and is designed in an annular shape, wherein it has a U-shaped, annularly curved section 21 around the central opening 19 in a sectional view. In this embodiment, an inner end of the bent portion 21 is designed to form a deformed main portion 2 . The self-centering disk 18 is welded to an annular reinforcing disk 23 on the rear surface of its outer peripheral portion. The reinforcement disk 23 is welded to a reinforced section 26 of a spoke 25 with a steering wheel rim 24 . In this embodiment, an outer end of the reinforced portion 26 of the spoke 25 is bent; it is designed to form a deformed portion 27 which can be deformed by a force greater than the force used to deform the deformed portion 22 of the self-centering disc 18 . As shown in FIG. 1, the reference character 28 denotes a core element which is fastened by screws 29 to an installation element 26 a which sits on the rear side of the reinforced portion 26 of the spoke 25 ; the reference numeral 30 denotes a cushion element that covers the core element 29 ; the reference symbol 31 denotes a cushion element which covers the steering wheel rim 24 and the spoke 25 ; the reference numeral 32 denotes a protective element that covers a section from assembly, in which the spoke 25 and the steering shaft 10 are assembled.

Im Betrieb, wenn das Lenkrad nach unten verformt wird, wird die sich selbst zentrierende Scheibe 18 in dem verformten Abschnitt 22 verformt. Anders gesagt, wie in Fig. 3 gezeigt, wird der untere Abschnitt der sich selbst zentrierenden Scheibe 18 nach vorne gedrückt und gleichzeitig wird der obere Abschnitt der Scheibe 18 relativ nach hinten gedrückt. Dadurch wird die Ober fläche des Lenkradkranzes 24 aus seinem normalen Neigungswinkel geneigt, damit sie in Gegenberührung mit dem Fahrer kommt. Eine solche Verformung der sich selbst zentrieren den Scheibe 18 wird eine erste Verformung des Lenkrads genannt. Beim Zusammenstoß eines Fahrers wird der auf den Fahrer wirkende Stoß zunächst bis zu einem gewissen Ausmaß durch die Hilfe der ersten Verformung verringert. Die erste Verformung ist wirklich beendet, wenn ein gebogenes Ende 21 a eines gebogenen Abschnitts 21 der sich selbst zentrierenden Scheibe 18 gegen eine Stütz fläche 16 eines Stützflanschs 15 der Nabe 11 stößt (siehe Fig. 3). Daraufhin wird die Speiche 25 in ihrem verformten Abschnitt 27 verformt (siehe die strichpunktierte Linie in Fig. 3). Diese Verformung der Speiche 25 wird als zweite Verformung des Lenkrads bezeichnet. Mit Hilfe der zweiten Verformung wird der Lenkradkranz 24 nach vorne bewegt, um die Speiche 25 unter der Voraussetzung zu verformen, daß der auf den Fahrer wirkende Stoß bis zu einem gewissen Grad durch die erste Verformung des Lenkrads verringert ist, wie oben erklärt.In operation, when the steering wheel is deformed downward, the self-centering disc 18 is deformed in the deformed portion 22 . In other words, as shown in FIG. 3, the lower portion of the self-centering disc 18 is pushed forward and at the same time the upper portion of the disc 18 is pressed relatively rearward. As a result, the upper surface of the steering wheel rim 24 is inclined from its normal angle of inclination so that it comes into contact with the driver. Such a deformation of the self-centering disk 18 is called a first deformation of the steering wheel. When a driver collides, the impact on the driver is initially reduced to a certain extent by the aid of the first deformation. The first deformation is really finished when a curved end 21 a of a curved portion 21 of the self-centering disk 18 abuts against a support surface 16 of a support flange 15 of the hub 11 (see Fig. 3). The spoke 25 is then deformed in its deformed section 27 (see the dash-dotted line in FIG. 3). This deformation of the spoke 25 is referred to as the second deformation of the steering wheel. With the aid of the second deformation, the steering wheel rim 24 is moved forward in order to deform the spoke 25 provided that the impact on the driver is reduced to a certain extent by the first deformation of the steering wheel, as explained above.

Fig. 5 bis 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem dem ersten Ausführungsbeispiel gleiche Elemente mit den gleichen Referenzzeichen bezeichnet sind; eine sich selbst zentrierende Scheibe 38 weist eine Vielzahl plastisch verformbarer Trägerabschnitte 39 auf, die sich in gleichem Winkelabstand voneinander aus dem Mittelabschnitt radial nach außen erstrecken. Verstär kungsabschnitte 26 der Speichen 25 sind durch die Ver stärkungsscheibe 23 wie beim ersten Ausführungsbeispiel an die äußeren Endabschnitte der Trägerabschnitte 39 befestigt. Die äußeren Elemente sind mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch. In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird ein verformbarer Abschnitt 42 in dem Fall des Zusammenstoßes eines Fahrzeugs zunächst verformt. Die Verformung des verformbaren Abschnitts 42, d. h. die erste Verformung dauert an, bis ein unteres Ende 41 a eines gebogenen Abschnitts 41 der sich selbst zentrierenden Scheibe 38 gegen die Stützfläche 16 des Stützflansches 15 der Nabe 11 stößt. Hiernach wird eine große Kraft durch die Verformung der Speichen 25 aufgenommen (siehe Fig. 7). Anders gesagt, die zweite Verformung findet in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel statt. FIGS. 5 to 7 show a second exemplary embodiment, in which the same elements in the first exemplary embodiment are designated with the same reference symbols; a self-centering disk 38 has a multiplicity of plastically deformable carrier sections 39 which extend at the same angular distance from one another radially outward from the central section. Reinforcement sections 26 of the spokes 25 are secured by the reinforcing disk 23 as in the first embodiment to the outer end sections of the support sections 39 . The outer elements are identical to those of the first embodiment. In the same way as in the first exemplary embodiment, a deformable section 42 is first deformed in the event of a collision of a vehicle. The deformation of the deformable section 42 , ie the first deformation continues until a lower end 41 a of a curved section 41 of the self-centering disk 38 abuts against the support surface 16 of the support flange 15 of the hub 11 . After this, a large force is absorbed by the deformation of the spokes 25 (see FIG. 7). In other words, the second deformation takes place in the same way as in the first embodiment.

Wie oben beschrieben, kann die bei einem Zusammenstoß auftretende Stoßenergie durch die erste und die zweite Verformung des Lenkrads aufgenommen werden. Die grafi sche Darstellung nach Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen einem Betrag der Verformung des Lenkrads und einer auf das Lenkrad während der Energieaufnahme bei einem Zusammenstoß wirkenden Kraft. In der Zeichnung werden die charakteristischen Größen der Energieaufnahme ent sprechend der ersten Verformung des Lenkrads durch eine Kurve von einem Punkt O zu einem Punkt A gezeigt, während die charakteristischen Größen der Energieauf nahme entsprechend der zweiten Verformung des Lenkrads durch eine Kurve von dem Punkt A zu einem Punkt B ge zeigt werden.As described above, the impact energy that occurs during a collision can be absorbed by the first and second deformations of the steering wheel. The graphical representation of FIG. 8 shows the relationship between an amount of deformation of the steering wheel and a force acting on the steering wheel during energy consumption in a collision. In the drawing, the characteristic quantities of energy consumption corresponding to the first deformation of the steering wheel by a curve from a point O to a point A are shown, while the characteristic quantities of energy consumption corresponding to the second deformation of the steering wheel by a curve from point A to point B can be shown.

Obwohl ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, soll die vorliegende Erfindung nicht auf dieses spezielle Ausführungsbeispiel begrenzt sein.Although a specific embodiment is described the present invention is not intended to be based on this special embodiment may be limited.

Ein Lenkrad mit Stoßdämpfung weist auf eine Lenksäule, insbesondere eine Lenkspindel, eine an die Lenkspindel befestig te Nabe eine mit ihrem Zentralab schnitt an der Nabe befestigte sich selbst aus richtende, insbesondere sich selbst zentrierende Schei be und eine an einen äußeren Umfangsabschnitt der sich selbst zentrierenden Scheibe befestigte Speiche. Die sich selbst zentrierende Scheibe ist als gebogener ringförmiger Abschnitt mit U-Querschnitt ausgebildet.A steering wheel with shock absorption points to a steering column, in particular a steering shaft, one attached to the steering shaft te hub with its central hub cut out on the hub attached itself directing, especially self-centering shit be and one to an outer peripheral portion of the self-centering disc attached spoke. The self-centering disc is as a curved one annular section formed with a U-cross section.

Claims

1. steering wheel with shock absorption, which a steering spindle ( 10 ), a to an upper end of the steering spindle ( 10 ) te te hub ( 11 ), an annular, in its central portion attached to the hub ( 11 ), self-centering disc be ( 18 ) and several, at their front end on the disc ( 18 ) and at the rear end with a steering wheel rim ( 24 ) verbun denes spokes ( 25 ), the self-centering disc ( 18 ) has a bent portion ( 21 ) which is annular around the hub ( 11 ), characterized in that the spoke ( 25 ) next to the outer peripheral portion of the self-centering disc ( 18 ) has a deformable portion ( 27 ) and that the bent portion ( 21 ) has a U-cross section , which is designed so that it can be pressed against a support flange ( 15 ) of the hub ( 11 ).

2. Steering wheel with shock absorption, which a steering spindle ( 10 ), a to an upper end of the steering spindle ( 10 ) te te hub ( 11 ), an annular, in its central portion attached to the hub ( 11 ), self-centering disc be ( 38 ) and several at its front end on the disc ( 38 ) and at the rear end with a steering wheel rim ( 24 ) connected spokes ( 25 ), the self-centering disc ( 38 ) having a curved section ( 21 ) which is annular runs around the hub ( 11 ), characterized in that the spoke ( 25 ) has a deformable section ( 27 ) next to the outer peripheral section of the self-centering disk ( 38 ) and that the self-centering disk has several plastically deformable support sections ( 39 ), which extend at the same angular distance from each other radially outwards, these support sections each having a curved section ( 41 ) with a U-cross section, the s o is designed so that it can be pressed against a support flange ( 15 ) of the hub ( 11 ).

3. steering wheel with shock absorption according to claim 1 or 2, marked by a reinforcing disc ( 23 ) which is arranged between the self-centering disc ( 18, 38 ) and the spoke ( 25 ).

4. Steering wheel with shock absorption according to claim 3, characterized in that the reinforcement disc ( 23 ) is fixed by welding to the self-centering disc ( 18, 38 ).

5. steering wheel with shock absorption according to claim 1 to 4, characterized in that the support flange ( 15 ) is provided with an inclined surface ( 16 ) against which the bent portion ( 21, 41 ) of the self-centering disc ( 18, 38 ) when the self-centering disc ( 18, 38 ) is deformed.