CN102066160A - 转向盘组件 - Google Patents

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Abstract

描述了机动运载工具所用的转向盘组件。该转向盘组件具有转向盘和安放于该转向盘的盘毂区域中的气囊模块(30)。该气囊模块具有外壳(32)、折叠于外壳中的气囊(52)以及气体发生器(54)。该气囊模块能够克服至少一个弹簧件的力被向下推，其中存在限定该气囊模块相对于该转向盘的位置的定位装置。为实现高程度的工作可靠性以及气囊模块在转向盘中的极精确定位，存在至少一个在该气囊模块和该转向盘(28；38，68)之间起作用的止动装置(28；38，68)。该止动装置在不存在外力且该气囊模块(30)被向下压时不起作用。

Description

转向盘组件
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的转向盘组件。
几乎所有现代机动运载工具的转向盘的盘毂区域都容纳有气囊模块。此模块通常具有外壳、充气设备(大部分采用气体发生器的形式)和气囊。气囊折叠于外壳中，并为封闭外壳的盖件所覆盖。盖件通常还用作喇叭的操控表面。在此种情况下，盖件能够克服至少一个弹簧件的力向下压靠到转向盘上。据知有两项与此有关的基本设计：
在一方面，可使外壳以固定的方式与转向盘连接，并将盖件设置在外壳或者转向盘上以便可沿轴向运动。
背景技术
此外，可将整个模块(即，由外壳、气体发生器、气囊和盖件构成的子组件)设置在转向盘上以便可沿轴向运动。此类设计举例来说见于普通专利申请DE 19625722A1。在此，在外壳底和转向盘之间配置压缩弹簧，由压缩弹簧将外壳沿轴向(与转向柱相关联)推离。存在沿轴向起作用的定位装置，此定位装置对弹簧所引起的运动加以限制并在没有外力的情况下限定气囊模块的轴向位置。这意味着，除非操控喇叭，否则轴向力总是在气囊模块与转向盘之间传递。
除了要求极高程度功能可靠性以外，出于美学考虑而提出的“气囊模块在转向盘上的定位应非常精确”这一要求亦越来越重要。
发明内容
因此，本发明设定的任务在于以这样一种方式改进通用型转向盘：除了能够实现极高程度工作可靠性以外，还能够实现气囊模块在转向盘上的极其准确的定位。
此任务借助具备权利要求1特征的方向盘而得以实现。
根据本发明，除了具有在没有外力的情况下限定气囊模块相对于转向盘的轴向位置的至少一个定位装置以外，还具有在气囊模块和转向盘之间起作用的至少一个止动装置，此止动装置在没有外力且气囊组件被向下压时不起作用，换句话说，在处于上述状态之时，此止动装置不在气囊模块和转向盘之间传递力。
当气体发生器被启动时，在气囊模块和转向盘之间能够产生极高的作用力。在延用至今的通用型转向盘组件中，定位装置被设计成具备相应的稳健性，从而使其还确保：在气体发生器被启动时，气囊模块保持与气囊连接。为此，通常需配置加强件，特别是金属。但是，配置加强件会带来公差链的问题，这又对准确定位具有不利的影响或者大幅增加了生产所需的时间和费用。
这一问题借助附加的止动装置得以解决。由于这些装置在正常工作状态下不起任何作用，故而与准确定位有关的要求并不高。在另一方面，由于止动装置的存在，使得与轴向定位装置的稳健性有关的要求为低。由于任务被分摊，故而在止动装置和定位装置的设计上无须作折衷。
根据本发明思路的另一优点是其提高了装配和拆卸性能，正如随后在对优选实施例的描述中将看到的那样。
本发明的优选实施例来自于从属权利要求以及现在将参照附图描述的实施例。附图如下：
附图说明
图1，沿转向盘盘毂区域(容纳有气囊模块)的非常示意性的剖视图；
图2，在气囊模块下压情况下的图1所示各部分；
图3，在气囊膨胀期间的图1所示各部分；
图4，含定位装置图示的气囊模块鸟瞰图；
图5，装配板；
图6，当外壳被保持在装配板上时图4中区域B1的详细三维视图；
图7，图4中区域B2的对应于图6的视图；
图8，图4中区域B3的对应于图6的视图；
图9，外壳的三维仰视图，其中在外壳的底上安装有Ω簧，并示出了该Ω簧的两个位置；
图10，图9的局部D1；
图11，图9的外壳和图5的装配板；
图12，根据第二实施例的气囊模块的对应于图4视图的鸟瞰图，其中含定位装置图示；
图13，图12中区域B4的对应于图6的视图；
图14，区域B5的对应于图13的视图；
图14a，装配状态下靠在外侧上的定位装置；
图14b，非装配状态下的图14a中所示各部分；
图15，本发明第三实施例的对应于图12的视图；
图16，图15中的区域B6的对应于图13的视图；
图17，图15中的区域B7的对应于图13的视图；
图18，图17中所示各部分的变例；
图19，图17中所示各部分的另一变例；
图20，图15中的气囊模块，其容纳于转向盘体中，其中该转向盘体以被剖开的形式示出。
具体实施方式
现在，将参照图1-3的示意性图示并参考三个具体实施例更详细地解释本发明。现在将参照图1-3更详细解释的基本原理适用于全部三个实施例。
基本结构
图1以示意形式示出了沿转向盘组件盘毂区域的纵剖面。此转向盘组件包括具有转向盘体10的转向盘，转向盘体10在盘毂区域具有凹部12。盘辐14从盘毂区域延伸出。转向柱16从盘毂处大致居中地延伸。转向柱16的延伸方向限定了下文中的轴向或者Z向。与此Z向垂直的平面(此平面亦与图1的图面垂直)为XY平面。
在凹部12的底部，装配板20借助螺钉22与转向盘体10拧在一起，换句话说，装配板20以刚性的方式连接到转向盘体10。也可能装配板是转向盘体的集成部分；此种可能性能够有助于减小公差和降低制造成本。根据本申请中所选用的限定，装配板20以及从装配板20延伸出的所有部件皆被认为属于转向盘。
气囊模块30容纳于凹部12中。此气囊模块具有外壳32、容纳于外壳32中的气囊52以及气体发生器54。也属于气囊模块的外壳盖50，于外壳32的排放口34的上方延伸，外壳盖50由膨胀的气囊以已知方式开启。
外壳32的外壳底32a借助螺旋弹簧46与装配板20连接，使得气囊模块30(特别是外壳32)能够克服这些螺旋弹簧46的力沿轴向向下压靠到转向盘上。如果外壳模块30下压充分的话，喇叭触点24、44会接合(见图2)。
转向盘、气囊模块以及在这些部件之间起作用的螺旋弹簧共同形成转向盘组件。
螺旋弹簧46自然无法精确地限定气囊模块30相对转向盘的位置，因此，必须配置定位装置。气囊模块5相对转向盘总计有五个自由度(三个平移自由度和两个旋转自由度)，使得定位装置必须相应设计。如果针对每一可能的运动方向正好配置一套定位装置，则总的来说需要六套定位装置。每一套定位装置包括两个配件，即，一个在转向盘侧的配件和一个在模块侧的配件。图1示出了两套定位装置，这两套定位装置中的每一套都用于轴向定位(换句话说，沿Z向定位)。这些轴向定位装置中的每一套都具有作为转向盘侧的轴向定位装置的轴向定位钩29和作为模块侧的轴向定位装置的轴向定位台阶39。剖视图仅示出两套轴向定位装置，但是在实际中，通常存在三套这样的定位装置。螺旋弹簧46朝上压外壳32，因而使从外壳延伸出的轴向定位台阶39从下方压靠轴向定位钩29，从而完全限定了模块的轴向(Z向)。为操控喇叭，气囊模块30能够正好沿轴向下压或者以倾斜方式下压。
轴向定位装置的任务仅是轴向定位，不必承受多大的力。由此至少使得：相应的部件能够采用塑料来制造，特别是，在模块侧的轴向定位装置能够与外壳一体制造。
然而，当气体发生器工作时，同样会在轴向产生极大的力。因此，配置止动装置，用于使气囊模块保持在转向盘上，即使在因产生极大的力而使轴向定位装置失效(例如断裂)时也是如此(图3)。止动装置包括在转向盘侧的止动装置(即本文中的止动钩28)和在模块侧的止动装置(即本文中的止动台阶38)。如图1和2中可见，在正常工作状态下，即，在没有外力施加于气囊模块上时(图1)或者在气囊模块被下压以便操控喇叭时，止动装置不起作用，即，转向盘侧的止动装置(止动钩28)和模块侧的止动装置(止动台阶38)相互之间不接触。这意味着，止动装置并不与轴向定位装置冲突，在尺寸准确度方面只需设置低的标准。但是，在特定情况下也可能全部或者部分地采用金属制造止动装置。
本发明的许多优点只有参照具体实施例才能够了解，这些具体实施例在下文中参照附图4-18进行更详细的解释。图4-11示出了第一实施例。
第一实施例
图4以非常示意性的形式示出了气囊的鸟瞰图，并且同样以示意性的形式示出了各套定位装置的位置和功能。总共存在五套定位装置，即三套纯轴向定位装置(标注为Z1-Z3)、一套XY定位装置(标注为X1Y1)以及另一套X定位装置(标注为X2)。X定位装置和XY定位装置在轴向不起作用；它们因而被称为非轴向定位装置。轴向定位装置基本上按照上述参照图1所描述的方式构造，如在下文中将再次看到的那样。其他两套定位装置X1Y1和X2用于在XY平面限定气囊模块30的位置并阻止其在该平面中旋转。X1Y1定位装置包括：作为模块侧的定位装置的第一定位栓60和作为转向盘侧的定位装置的圆形第一定位凹区64(图8)。X2定位装置包括：作为模块侧的定位装置的第二定位栓62以及作为转向盘侧的定位装置的长形第二定位凹区66。第二定位凹区66的长形形状用来补偿因收缩或者温度改变导致的长度差异。
图5示出了第一实施例的装配板20。在本实施例中，可以看到三个轴向定位钩29(作为转向盘侧的轴向定位装置)，两个止动钩28(作为转向盘侧的止动装置)以及两个定位凹区64和66。轴向定位钩和止动钩都刚性地形成。图6-8示出了转向盘侧的定位装置如何与模块侧的定位装置协同工作。模块侧的轴向定位装置在本实施例中也是轴向定位台阶39，轴向定位台阶39在本实施例中为U形环74和78的下侧。由于气囊模块30和装配板20的镜像对称性(镜像平面位于XZ平面中)，因此，属于Z1或Z2轴向定位装置的两个环被标注为第一U形环74，而属于轴向定位装置Z3的U形环被标注为第二U形环78。
现在，将参照图9和图10描述模块侧的止动装置的构造。外壳底32a上保持有弹簧丝，该弹簧丝因其形状而被称为Ω簧68。该Ω簧68的端部68a和68b分别被两个止动块70a-70d保持，其中这些止动块70a-70d中的每一个具有槽72a-72d。此槽于各种情况下均在内侧，以便Ω簧68的端部68a、68b能够采取两个位置，即对应于闭锁状态的外侧位置68a’、68b’和对应于解锁状态的内侧位置68a”和68b”，如图9所示。
在止动块70b、70d之后紧邻处，Ω簧68在两侧都被引导穿过U形转换件76，每个U形转换件76都从第一U形环74延伸出。这意味着，当Ω簧68的端部从外侧位置转动到内侧位置时，相应U形环74的相关轴向定位台阶向内侧转动。转换件76与第一U形环74一体成形，而U形环74就其本身来讲与外壳32一体成形。外壳32是塑料材质的注射成型零件，或者具有通过塑料包覆成形的金属芯。
在气囊模块的装配过程中，该模块从上引入到转向盘体的凹部中(图11)，其中Ω簧68的端部位于其外侧位置。在此位置处，Ω簧68的端部被止动钩28的倾斜头略微向内压，但是并未被压至能够卡入到止动块70的槽72a-72d中的程度。这意味着，在装配过程结束后，Ω簧68的端部返回到其外侧位置。以同样的方式，U形环74，78的轴向定位台阶39被轴向定位钩29的头(也形成为斜面)稍微向内压，并在装配过程结束后返回到其不受力的初始位置。在装配完毕状态下，当喇叭被按下时，轴向定位钩29靠在轴向定位台阶39(其为U形环的一部分)上，而止动钩和Ω簧68端部(其形成模块侧的止动装置)相互之间不接触。这意味着，模块的轴向位置(Z向位置)仅由轴向定位钩和轴向定位台阶确定。然而，当气体发生器工作时，轴向定位钩和/或环74/78能够在合力作用下断裂。在此情况下，止动钩28与Ω簧68一起防止气囊与转向盘分离。
如果要从转向盘上拆卸掉气囊模块30，则利用工具将Ω簧68的端部置于内侧位置而使之卡入到槽72中。在此位置上，Ω簧68的端部位于内侧而使其不再能够与止动钩28接合(解锁位置)。在此运动期间，Ω簧68的端部也使第一U形环74的轴向定位台阶39朝内侧转动(这正是转换件76的功用)。在此位置上，相应的轴向定位台阶39也位于内侧处而使其不再能够与轴向定位钩29接合(解锁状态)，这样，气囊模块30就能够向上拔出。由于第二U形环78并未转动至拆卸位置，故而需要在提起气囊模块时使其稍加倾斜。第二定位凹区66的长形形状使这种倾斜成为可能。因此，该第二定位凹区66的长形形状具有两个作用：其既用于补偿因温度改变或者收缩而导致的长度差异，又用于使在拆卸期间所需的倾斜成为可能。
一体式Ω簧为优选方案。但是应强调，也可采用两根独立的弹簧丝，每一根弹簧丝用于模块的一侧。
第二实施例
图12-14示出了本发明的第二实施例。由于止动装置和轴向定位装置都采用与第一实施例中相同的方式形成，故而这里不再赘述。与第一实施例不同的是，在XY平面中的定位是借助外部定位装置80、82、84来实现的。外部定位装置80、82、84包括位于模块侧的板形部86、88、90和位于转向盘侧的适合的接纳件92、94、96。图14a中以剖面的形式示出了处于装配状态的这种板形部86和接纳件92。接纳件具有大体上为U形的截面，弹性臂92c从第一足92a的上端延伸到U形的内部中。第二足92b的与第一足92a相对设置的内侧呈凸形形状。在不受力的状况下，弹性臂和第二足之间的最小距离小于板形部的厚度，因此，在装配状况下，板形部被压在第二足上，这实现了在XY平面中的位置固定(图14b)。
接纳件92、94、96优选为塑料材质的独立件，它们借助形状配合而位于钢质转向盘体中专门为此目的配置的凹部中。用于形状配合的零件是侧向凸起102。U形接纳件的底部足上配置偏心栓100，以确保接纳件只能沿其正确的方向插入到相应的凹部中。
第三实施例
图15-20示出了另一实施例，此实施例与第二实施例类似。与第二实施例不同的是，该实施例中的外部定位装置80、82、84还用于沿Z向(轴向)定位。为实现此功能，板形部86、88、90的下端包括钩部88a、90a(图16和图17)，以便以此方式形成的钩部在螺旋弹簧(喇叭弹簧)的力的作用下压靠弹性臂94c、96c的下表面。在将气囊模块装配到转向盘的过程中，这些臂先是通过板形部的钩形端被压向该侧，而后返回。
由于不可能利用Ω簧来解除Z定位，故而接纳件92、94、96以如下的方式被保持在转向盘体中：接纳件92、94、96能够从转向盘体上拆卸掉(例如将这些接纳件推向内侧)以便分离定位装置。也可使转向盘体中在保持接纳件92、94、96的凹部的区域中略有弹性(例如，通过使用泡沫材料)。在这种情况下，出于拆卸目的能够通过沿Z向推动接纳件而使接纳件从转向盘体中脱出。在新的组装之前，接纳件需再次卡入到泡沫材料中。
图18和图19示出了针对图17所示的变例。在图18的变例中，板形部90的钩部90b指向接纳件96的显示出台阶的第二足96b。此变例的优点在于其能够通过组合的转动(见图18中的箭头)和拉动操作而松开钩部(只要转向盘组件上所有成对的板形部与接纳件都具有相同的方向，且这是优选的)。
在图19的变例中，板形部在两侧具有钩部90a、90b。这种结构使得能够更容易地从转向盘体的泡沫材料中拉出接纳件，原因在于，施加到外壳上的拉力更对称地传递到接纳件上。
如果选用至少一个板形部钩部90a指向弹性臂96c方向的方案，则优选的是，该钩部90a的上表面从板形部90倾斜向上延伸，如图16、图17和图19中可见。弹性臂96c的下表面应与此斜面匹配。在这种设计中，喇叭弹簧的力有助于使弹性臂压靠板形部90。在这种情况下，夹紧力消除了板形部和接纳件之间的间隙。这非常有益于避免在经受震动期间的噪声。
图18和图19示出了第三板形部90和第三接纳件96，但是很明显，它们仅仅是作为示例被选用的。第一、第二板形部和第一、第二接纳件能够以同样的方式制作。在同一转向盘组件中混合采用所描述的变例，一般来说是可行的，但是通常来说并非优选。
图20示出了转向盘体中的接纳件的构造。止动装置具有与前两个实施例中相同的形状，相应地大体上包括作为模块侧止动装置的Ω簧和作为转向盘侧止动装置的止动钩。
所示出的所有实施例都具备这样一个优点，即在很大程度上避免了出现咔塔声，这是因为金属簧丝(Ω簧)在正常工作状态下并不与转向盘体接触。
附体标记列表
10转向盘体
12凹部(盘毂区域)
14盘辐
16转向柱(Z向)
20装配板
22钻件
24下喇叭触点
28止动钩(转向盘侧的止动装置)
29轴向定位钩
30气囊模块
32外壳
32a外壳底
34排放口
36侧壁
38止动台阶(模块侧的止动装置)
39轴向定位台阶(模块侧的轴向定位装置)
44上喇叭触点
46螺旋弹簧
50外壳盖
52气囊
54气体发生器
60第一定位栓
62第二定位栓
64第一定位凹区
66第二定位凹区
68Ω簧
70止动块
72槽
74第一U形环
76转换件
78第二U形环
80第一外部定位装置
82第二外部定位装置
84第三外部定位装置
86第一板形部
88第二板形部
88a钩部
90第三板形部
90a，b钩部
92第一接纳件
92a第一足
92b第二足
92c臂
94第二接纳件
94a第一足
94b第二足
94c臂
96第三接纳部
96a第一足
96b第二足
96c臂
100栓
102凸起

Claims (20)

1.一种机动运载工具所用的转向盘组件，该转向盘组件具有转向盘和安放于该转向盘的盘毂区域中的气囊模块(30)，该气囊模块具有外壳(32)、折叠于外壳中的气囊(52)以及气体发生器(54)，其中该气囊模块能够克服至少一个弹簧件的力被向下推，其中存在限定该气囊模块相对于该转向盘的位置的定位装置，
其特征在于，进一步存在：在该气囊模块和该转向盘之间起作用的至少一个止动装置(28；38，68)，该止动装置在不存在外力且该气囊模块(30)被向下压时不起作用。
2.根据权利要求1所述的转向盘组件，其特征在于，在所述模块侧的止动装置包括：保持在所述外壳的底上的至少一个弹簧丝件。
3.根据权利要求2所述的转向盘组件，其特征在于，配置单个一体式的弹簧丝件。
4.根据权利要求2或3所述的转向盘组件，其特征在于，所述至少一个弹簧丝件具有两个自由端(68a，68b)。
5.根据权利要求3或4所述的转向盘组件，其特征在于，所述弹簧丝件具有马蹄形或者Ω形形状。
6.根据权利要求4或5所述的转向盘组件，其特征在于，所述弹簧丝件的自由端(68a，68b)每一个均能够被置于被限定的内侧位置和被限定的外侧位置，其中这些位置中的一个位置对应于锁闭状态，另一个位置对应于解锁状态。
7.根据权利要求6所述的转向盘组件，其特征在于，存在至少一个转换件(76)，该转换件(76)将所述弹簧丝件的至少一端的解锁状态传送到在所述模块侧的至少一个定位装置。
8.根据前述权利要求中一项所述的转向盘组件，其特征在于，配置纯轴向定位装置和纯非轴向定位装置。
9.根据权利要求8所述的转向盘组件，其特征在于，在所述模块侧的轴向定位装置形成为U形环(74，78)。
10.根据前述权利要求中一项所述的转向盘组件，其特征在于，在所述转向盘侧的非轴向定位装置包括：保持在所述转向盘上以产生形状配合的至少一个接纳件(92，94，96)。
11.根据权利要求10所述的转向盘组件，其特征在于，所述接纳件(92，94，96)具有U形轮廓，其中弹性臂(92c)从所述U形轮廓的第一足(92a)的上端延伸到所述U形轮廓的内部中。
12.根据权利要求1-6中一项所述的转向盘组件，其特征在于，存在用于轴向定位和非轴向定位的至少一个定位装置。
13.根据权利要求12所述的转向盘组件，其特征在于，在所述转向盘侧的定位装置包括借助形状配合而被保持在所述转向盘上的至少一个接纳件(92，94，96)，且所述在模块侧布置的定位装置包括至少一个钩部(88a，90a，90b)。
14.根据权利要求13所述的转向盘组件，其特征在于，所述接纳件(92，94，96)具有U形轮廓，其中弹性臂(94c，96c)从所述U形轮廓的第一足(94a，96a)的上端延伸到所述U形轮廓的内部中。
15.根据权利要求14所述的转向盘组件，其特征在于，仅存在一个指向所述U形轮廓的第二足(96b)的钩部(90b)。
16.根据权利要求14所述的转向盘组件，其特征在于，存在指向所述U形轮廓的弹性臂(94c，96c)的钩部(90a)。
17.根据权利要求16所述的转向盘组件，其特征在于，所述钩部(88a，90a)的上表面是朝所述U形轮廓的第一足(94a，96a)隆起的斜面。
18.根据权利要求16或17所述的转向盘组件，其特征在于，存在两个钩部(90a，90b)。
19.根据权利要求10-18中一项所述的转向盘组件，其特征在于，所述接纳件(92、94、96)以可拆卸方式保持在转向盘体(10)中。
20.根据权利要求19所述的转向盘组件，其特征在于，所述接纳件(92，94，96)能够从所述转向盘体(10)中释放出。
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