STEERING WHEEL FOR MOTOR VEHICLES

Abstract: 1. Steering wheel for motor vehicles having a steering wheel rim (1) connected through spokes (3, 3a, 3d) to a steering wheel hub (2) adjoining the steering column and having a centre of gravity (x) being situated in the lower half of the steering wheel when the steering wheel is in the straight-ahead position, characterised in that the steering wheel has a small mass moment of inertia lower than 0,04 kgm**2 and that the centre of gravity (x) of the steering wheel is at a distance of at least 40 mm from the steering wheel pivotal point (y) in a radially downward direction, in the plane of the vertical central bisector (4) of the steering rim (1).

Description: Lenkrad für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für Kraftfahrzeuge, mit einem über Speichen mit einer an die Lenksäule anschliessen- den Lenkradnabe verbundenen Lenkradkranz. Eine Falirzeuglenkung muss so ausgelegt sein, dass beispielsweise bei Kurvenfahrt am Kurvenausgang oder bei sogenanntem "Anreissen" der Lenkung bei Geradeausfahrt die Lenkung stets selbsttätig in ihre Ausgangslage zurückläuft und die Fahrrichtungsstabilität des Fahrzeugs dabei nicht verlorengeht. Ruckstellmomente an den gelenkten Vorderrädern können jedoch ein vorschnelles Zurücklaufen, somit ein "Itberschwingen* der Lenkung bewirken, was zu unerwünschten Gierschwingungen und zum Pendeln des Fahrzeugs führen kann. Vornehmlich front an getriebene Fahrzeuge mit höheren Umfangskräften der Vorderräder und somit grösseren Rückstellkräften neigen unter diesen Bedingungen noch zusätzlich zu einem Aufschaukeln des Fahrzeuges, was Fehlreaktionen des Fahrers hervorrufen und eine Unfallgefahr bilden kann. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Entstehung von Gierschwingungen am Fahrzeug und damit ein Pendeln zu vermeiden sowie Drehstösse und Drehschwingungen am Lenkrad so gering wie möglich zu halten. Ausgehend von der Erkenntnis, dass zwischen der Entstehung unerwünschter Gierschwingungen und dem Massenträgheitsmoment der Lenkungsteile ein Zusammenhang besteht, wird erfindungs gemäss ein Lenkrad der eingangs erläuterten Art vorgeschlagen, das ein kleines Massenträgheitsmoment besitzt und dessen Drehpunkt und Schwerpunkt möglichst weit auseinanderliegen, wobei der Schwerpunkt sich in einem von der bei Geradausstellung der gelenkten Räder unteren Lenkradkranzhälfte umschlossenen Bereich befindet. Zweckmässig kann hierbei der Abstand des Schwerpunktes vom Drehpunkt mindestens 40 mm betragen und radial abwärts gerichtet in der Ebene der senkrechten Mittelhalbierenden des Lenkradkranzes liegen und das Massenträgheitsmoment sollte vorteilhaft niedriger als 0,040 kgm2 sein. Gierschwingungen und ein Pendeln des Fahrzeugs werden dadurch vermieden. In vorteilhafter Ausbildung kann das Lenkrad mit - bezogen auf die Lenkradstellung in Geradausstellung der gelenkten Räder - in der unteren Lenkradkranzhälfte am Lenkradkranz angeordneten Zusatzmassen versehen sein, wobei als Zusatzmasse entweder ein in seinem Querschnitt asymmetrisch geformter Lenkradkranz vorgesehen sein kann, dessen Querschnitt ausgehend von einem auf der senkrechten Lenkradkranzhalbierenden liegenden oberen Punkt zu einem unteren Punkt beiderseits spiegelbildlich zunimmt, oder aber das Lenkrad eine etwa ein Viertel des unteren Lenkradkranzes bedeckende Ummantelung aus einem Material hoher Wichte, insbesondere Eisen, aufweisen kann. Weitere vorteilhafte Alternativausbildungen des Lenkrades sind in Unteransprüchen und Ausführungsbeispielen erläutert. Durch die erfindungsgemässe Massenverteilung bzw. Anordnung von Zusatzmassen in der unteren Lenkradkranzhälfte werden ferner ein jederzeit exakter Rücklauf der Lenkung sowie eine Verringerung von Drehstössen und Drehschwingungen am Lenkrad erreicht. Nach einer weiteren zweckmässigen Ausgestaltung der Erfindung können Lenkradspeichen den unteren, mit einer Zusatzmasse versehenen Winkelabschnitt des Lenkradkranzes begrenzen, wobei diese für sich allein oder zusammen mit dem von ihnen eingeschlossenen Winkelabschnitt des Lenkradkranzes aus Hohlprofilen gestaltet und mit einer Zusatzmasse hoher Wichte, insbesondere Blei, ausgefüllt sein können. Hierdurch lassen sich formgestalterische und stabilitätserhöhende Falztoren in sinnvoller Weise koordinieren. Weitere Einzelheiten und Vorteile sind anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen dargestellt und anschliessend erläutert; die Fig. i bis 5 zeigen verschiedene Lenkräder in Draufsicht. In Fig. 1 ist ein Lenkrad mit asymmetrisch aus Vollmaterial gefertigtem Lenkradkranz 1 dargestellt, mit der Nabe 2 und die Nabe mit dem Kranz verbindenden Speichen 3. Die Wandung des Lenkradkranzes 1 nimmt dabei ausgehend von einem oberen Punkt 4' der senkrechten Mittelhalbierenden 4 des Lenkrades spiegelbildlich bis hin zum unteren auf dieser liegenden Punkt 4" in ihrem Durchmesser gleichmässig zu, so dass eine Schwerpunktverlagerung in die untere Lenkradkranzhälfte zu verzeichnen ist. Der bei allen Ausführungsbeispielen (Fig. 1 bis 5) auf der Winkelhalbierenden 4 liegende Schwerpunkt X liegt etwa 40 mm unterhalb des Mittelpunktes y des Lenkradkranzes. Das Massenträgheitsmoment des Lenkrades beträgt 0,035 kgm2. Das in Fig. 2 gezeigte Lenkrad besteht aus einem in üblicher Weise aus Voll- oder Rohrprofil gefertigten Lenkradkranz la, der Nabe 2a und den Speichen 3a. Zur Erzielung einer Schwerpunktverlagerung des Lenkrades im Sinne der Erfindung ist etwa ein Viertel des unteren Lenkradkranzes mit einer Drahtwicklung 5 (Zusatzmasse) versehen. Der Lenkradkranz kann mit einer gepolsterten Ummantelung (nicht dargestellt)versehen sein. Fig. 3 zeigt ein Lenkrad, bei dem etwa die obere Hälfte des Lenkradkranzes lb aus einem rohr- oder schalenförmigen Hohlprofil 1b1 und daran anschliessend die untere Hälfte aus Vollmaterial ib" gefertigt ist. In Fig. 4 besteht das Lenkrad aus einem rohrförmigen Lenkradkranz lc, der in einem unteren etwa durch den Winkel Z definierten Bogenbereich tc' mit Blei als Zusatzmasse gefüllt ist. Das Lenkrad nach Fig. 5 besitzt einen rohrförmigen Lenkradkranz ld sowie Nabe und Kranz verbindende Rohrspeichen 3d. Die Rohrspeichen 3d und der von ihnen im Winkel Z umschlossene Kranzbogen 1d' sind mit Blei als Zusatzmasse gefüllt. Weitere Variationen dieser Beispiele sind möglich, wenn nur beachtet wird, dass neben einem geringen Massenträgheitsmoment des Lenkrades ein genügend weit unterhalb der Lenkraddrehachse liegender Lenkradschwerpunkt erreicht ist. Dadurch werden die erste Eigenfrequenz des die beiden Vorderräder und das Lenkrad umfassenden Lenkungs-Schwingungssystems, die durch Schwingungen des Lenkrades in Phase mit den beiden Vorderrädern erzeugt wird und im Bereich der u.a. von den Reifeneigenschaften beeinflussten Giereigenfrequenz des Fahrzeugs liegt, und diese Giereigenfrequenz voneinander getrennt, wodurch die Pendelneigung des Fahrzeugs verringert wird. Auch eine zusätzliche Herabsetzung der Lenkübersetzung kann diesen Vorteil noch erhöhen, ebenso eine möglichst steile Anordnung des Lenkrades (Lenkradebene vertikal).

Claims: Patentansprüche 1. Lenkrad für Kraftfahrzeuge mit einem über Speichen mit einer an die Lenksäule anschliessenden Lenkradnabe verbundenen Lenkradkranz, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkrad ein kleines Massenträgheitsmoment besitzt, Drehpunkt (Y) und Schwerpunkt (X) des Lenkrades möglichst weit aus ein anderliegen und dass der Schwerpunkt (X) sich in einem von der bei Geradeausstellung der gelenkten Räder unteren Lenkradkranzhälfte umschlossenen Bereich befindet. 2. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein Massenträgheitsmoment niedriger als 0,040 kgm2 ist und dass sich der Schwer punkt (X) des Lenkrades mindestens 40 mm radial abwärts gerichtet vom Lenkrad-Drehpunkt (9) entfernt in der Ebene der senkrechten Mittelhalbierenden (4) des Lenk radkranzes (i) befindet. 3. Lenkrad nach den Ansprüchen i und 2, gekennzeichnet durch in der - bezogen auf die Lenkrad stellung in Geradeausstellung der gelenkten Räder unteren Lenkradkranzhälfte am Lenkradkranz angeordnete Zusatzmassen (5). 4. Lenkrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmasse ein in seinem Querschnitt asymmetrisch geformter Lenkradkranz vorgesehen ist, dessen Querschnitt ausgehend von einem auf der senkrechten Lenkradkranzhalbierenden (4) liegenden oberen Punkt (4') zu einem unteren Punkt (4") beiderseits spiegelbildlich zunimmt. 5. Lenkrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzmasse eine etwa ein Viertel des unteren Lenkradkranzes bedeckende Ummantelung (5) aus einem Material hoher Wichte, insbe sondere Eisen, besteht. 6. Lenkrad nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Drahtwicklung (5) als Ummantelung. 7. Lenkrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass etwa die obere Lenkradkranz hälfte (ob') aus Rohr besteht, an welches die untere Lenkradhälfte (lb") aus im Querschnitt vollem Material gleicher oder höherer Wichte anschliesst. 8. Lenkrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit einem aus Rohr bestehenden Lenkradkranz, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Lenkradkranzhälfte (in') in einem spiegelbildlich beiderseits der senk rechten Lenkradkranzhalbierenden (4) sich erstreckenden Winkelbereich (Z) von etwa 900 eine Rohrfüllung aus einem relativ schweren Material, insbesondere Blei, besitzt. 9. Lenkrad nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 8 sowie einem oder mehreren der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lenkradspeichen den unteren, mit einer Zusatzmasse versehenen Winkelabschnitt des Lenkradkranzes begrenzen. 10. Lenkrad nach Anspruch 9 und einem oder mehreren der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkradspeichen (3d) für sich allein oder zusammen mit dem von ihnen einge schlossenen Winkelabschnitt (Z) des Lenkradkranzes (led) aus Hohlprofilen gestaltet und mit einer Zusatzmasse hoher Wichte, insbesondere Blei, ausgefüllt sind.

Inventors: ARNOLD, WILLI, HELLENER, GERHARD, DIPL.-ING., WALKE, WERNER, DIPL.-ING.
Applicants: ADAM OPEL AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1979
Main classification: B62D1
IPC codes: B62D1