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Die
Erfindung betrifft eine Lenkradeinheit nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Im
Nabenbereich eines Lenkrades nahezu jeden modernen Kraftfahrzeuges
ist eine Gassack-Einheit angeordnet. Dabei weist die Gassack-Einheit
ein Gehäuse,
in welches der Gassack eingefaltet ist, und eine Gehäuseabdeckung,
welche das Gehäuse
nach außen
hin abschließt,
auf. Häufig ist
hierbei die Oberfläche
der Gehäuseabdeckung gleichzeitig
ein Teil der Oberfläche
des Lenkrades und dient auch als Betätigungsfläche für die Hupe. In diesem Fall
ist es notwendig, dass sich zwischen Abdeckung und Lenkradkörper ein
Spalt befindet, so dass die Abdeckung beispielsweise in axialer
Richtung niedergedrückt
werden kann. Um eine hohe Funktionssicherheit zu erzielen und auch
aus ästhetischen
Gründen
ist es hierbei zu bevorzugen, dass der verbleibende Spalt hierbei
einerseits klein und andererseits sehr regelmäßig verläuft. Dies wiederum macht eine
sehr genaue Positionierung der Gassack-Einheit im Lenkradkörper notwendig.
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Zur
Befestigung der Gassack-Einheit im Lenkrad dient eine Trägerplatte,
welche die Bestandteile der Gassack-Einheit, insbesondere den Gasgenerator,
mittelbar oder unmittelbar trägt
und welche, beispielsweise mittels Schrauben, starr mit dem Lenkradkörper verbunden
ist. Die Trägerplatte
kann hierbei ein separates Bauteil oder ein integraler Bestandteil
des Gehäuses
sein.
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Es
ist aus der Technik bekannt, Positionierungseinrichtungen vorzusehen,
mit deren Hilfe die Trägerplatte
vor der Befestigung im Lenkradkörper positioniert
wird. Diese Positionierungseinrichtungen können beispielsweise an der
Trägerplatte
befestigte Stifte sein, welche in Positionierungsbohrungen im Lenkradkörper ragen.
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Aus
der
US 6 959 943 B2 ist
eine Lenkradeinheit bekannt, in deren Nabenbereich eine Gassack-Einheit
mittels einer Trägerplatte
angeordnet ist. Um zu verhindern, dass sich Toleranzen in axialer Richtung
(bezogen auf die Lenksäule)
addieren und somit große
Toleranzen in der axialen Position der Gehäuseabdeckung auftreten, weist
die Trägerplatte deformierbare
Befestigungslaschen auf, welche beim Festziehen der Befestigungsschrauben
derart deformiert werden, dass die Trägerplatte eine definierte axiale
Position einnimmt. Die Befestigungslaschen sind einstückig mit
der übrigen
Trägerplatte
verbunden und werden in der Regel durch einen Stanzprozess der aus
Metall bestehenden Trägerplatte
gefertigt.
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Die
Befestigungslaschen sind zwar in axialer Richtung deformierbar,
können
jedoch in axialer Richtung Kräfte,
insbesondere Zugkräfte,
auf die übrige
Trägerplatte übertragen.
Hierdurch kann es passieren, dass beim Festziehen der Befestigungsschrauben
die Position der Trägerplatte
in Bezug auf den Lenkradkörper
verändert
wird. Dies schließt
den Gebrauch von Positionierungsstiften aus, da diese bei einer
nachträglichen,
auch nur geringfügigen
Lageänderung
oder beim Auftreten von Deformationen brechen und somit die exakte
Positionierung der Trägerplatte
im Lenkradkörper
verloren geht.
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Hiervon
ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine
Lenkradeinheit dahingehend weiterzubilden, dass eine Lageveränderung oder
eine Deformation der Trägerplatte
bei deren Befestigung im Lenkradkörper ausgeschlossen oder auf einen
extrem kleinen Wert beschränkt
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Lenkradeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Zur
Befestigung der Trägerplatte
am Lenkradkörper
sind Befestigungsmittel vorhanden, welche wenigstens ein Verbindungselement
aufweisen, welches sich zwischen Lenkradkörper und Trägerplatte erstreckt. Dieses
Verbindungselement kann beispielsweise in Form einer Schraube ausgebildet
sein. Erfindungsgemäß erfolgt
die Kraftübertragung
zwischen diesem Verbindungselement und der Trägerplatte nicht direkt, sondern
mittels eines separaten, deformierbaren Ausgleich selements. Durch
Verwendung eines solchen Ausgleichselementes wird die Kraft, welche
in axialer Richtung – in
Richtung des zumeist als Bolzen oder einer Schraube ausgebildeten
Verbindungselements – in
die Trägerplatte
eingeleitet wird, begrenzt. Durch Wahl eines geeigneten Ausgleichselements,
welches vorzugsweise als im wesentlichen elastisch deformierbares
Element ausgebildet ist, kann somit eine Deformation der Trägerplatte
in dieser axialen Richtung vermieden werden. Da das Verbindungselement
in keinem direkten Kontakt zur Trägerplatte steht, können Radialkräfte vom Verbindungselement
auf die Trägerplatte
nur über das
Ausgleichselement übertragen
werden. Da dieses jedoch deformierbar ist und die axiale Kraftübertragung
begrenzt ist, ist auch die radiale Kraftübertragung begrenzt. Je nach
Ausgestaltung kann sogar nahezu überhaupt
keine radiale Kraftübertragung stattfinden.
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Das
Ausgleichselement verhindert somit, dass die Position der Trägerplatte
in Bezug auf den Lenkradkörper
durch das Verbindungselement verändert
wird. Mit anderen Worten: Das Ausgleichselement sorgt für eine schwimmende
Verbindung und die Positionierung und die Befestigung sind vollständig voneinander
entkoppelt. Hierdurch wird eine statische Überbestimmung des Systems beim
Vorhandensein von Positionierungseinrichtungen verhindert und ein
Bruch von beispielsweise vorhandenen Positionierungsstiften ist
ausgeschlossen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den nun mit
Bezug auf die Figuren näher
dargestellten Ausführungsbeispielen.
Hierbei zeigen:
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1 Eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Lenkradeinheit
im Querschnitt und
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2 einen
Teil einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Lenkradeinheit
im Querschnitt.
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Die 1 zeigt
eine Lenkradeinheit im Querschnitt. Die Lenkradeinheit besteht aus
einem Lenkradkörper 10 und
einer im Nabenbereich des Lenkradkörpers 10 aufgenommenen
Gassack-Einheit. Der Lenkradkörper 10 ist
hier einstückig
dar gestellt, häufig
besteht er jedoch ebenfalls aus mehreren Bestandteilen, beispielsweise
aus einem Metallskelett und einem Kunststoffkörper, der um das Metallskelett gespritzt
ist.
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Die
Gassack-Einheit in diesem Ausführungsbeispiel
weist ein Gehäuse 20,
in welchem der Gassack 22 und der Gasgenerator 24 aufgenommen sind,
und eine Trägerplatte 30 auf,
welche das Gehäuse 20 trägt und welche
starr mit dem Lenkradkörper 10 verbunden
ist. Die Gehäuseabdeckung 21 dient
hier auch als Betätigungsfläche für die Hupe, wobei
hier eine Konstruktion dargestellt ist, bei der das gesamte Gehäuse 20 gegen
den Lenkradkörper 10 und
somit auch gegen die Trägerplatte 30 heruntergedrückt werden
kann. Aus diesem Grunde ist das Gehäuse 20 über Hupenkontakt-Federn 28 mit
der Trägerplatte 30 verbunden.
Um das Gehäuse 20 gegen
den Lenkradkörper 10 hinunterdrücken zu
können,
ist ein Spalt S zwischen Gehäuseabdeckung 21 und
Lenkradkörper 10 vorgesehen.
Dieser Spalt S soll so klein und gleichmäßig wie möglich sein.
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Um
eine möglichst
exakte Positionierung der Gassack-Einheit im Lenkradkörper 10 zu
erreichen, sind am Boden 10a der für die Gassack-Einheit vorgesehenen
Ausnehmungen im Lenkradkörper 10 und
auf der Unterseite der Trägerplatte 30 Positionierungseinrichtungen
vorgesehen. Diese Positionierungseinrichtungen umfassen Auflageabschnitte 14 des
Lenkradkörpers 10,
durch welche die vertikale Position der Trägerplatte 30 definiert
wird. Weiterhin weist die Trägerplatte 30 Positionierungsstifte 36 und der
Boden 10a des Lenkradkörpers 10 Positionierungsbohrungen 16 auf,
in die sich die Positionierungsstifte 36 erstrecken. Durch
die Positionierungsstifte 36 und die Positionierungsbohrungen 16 ist
die radiale Lage der Trägerplatte 30 definiert.
Die eben dargestellten Positionierungseinrichtungen definieren die
Lage der Trägerplatte 30 bezüglich des
Lenkradkörpers 10 vollständig, d.h.
hinsichtlich aller Freiheitsgrade. Die Positionierungseinrichtungen
schaffen jedoch keine starre Befestigung zwischen Trägerplatte 30 und
Lenkradkörper 10,
hierfür
dienen die nun beschriebenen Befestigungsmittel: Die Befestigungsmittel
umfassen hier zwei als Verbindungselemente dienende Schulterschrauben 40,
welche sich zwischen Lenkradkörper 10 und
Trägerplatte 30 erstrecken.
Die Schulterschrauben 40 treten jeweils von außen durch
eine Durchbrechung 19 im Lenkradkörper 10 und durch
eine Bohrung 32 in der Trägerplatte 30. Der
Durchmesser der Bohrung 32 ist hierbei größer als
der Durchmesser des Stiftes 40a der Schulterschraube 40.
Die Befestigungsabschnitte 30a der Trägerplatte 30, welche
die Bohrungen 32 aufweisen, stehen schräg, d.h. nicht parallel bezüglich der
Positionierungsstifte 36 und der Richtung L der Lenksäule 60,
welche im Verbindungsabschnitt 18 des Lenkradkörpers 10 aufgenommen
ist. Im montierten Zustand liegen jeweils die Köpfe 42 der Schulterschrauben 40 am
Lenkradkörper 10 an.
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Die
Gewinde 46 der Schulterschrauben 40 sind jeweils
in eine Mutter 48 eingeschraubt, welche mittels einer als
Druckfeder ausgestalteten Schraubenfeder 50 mit der Trägerplatte 30 verbunden
ist. Die Kraftübertragung
zwischen den als Verbindungselementen dienenden Schulterschrauben 40 und
der Trägerplatte 30 erfolgt
somit ausschließlich über die als
deformierbare Ausgleichselemente dienenden Schraubenfedern 50.
Solange die Schraubenfedern 50 nicht vollständig gestaucht
sind, ist die axiale Kraftübertragung
zwischen Schulterschraube 40 und Trägerplatte 30 begrenzt
und errechnet sich in üblicher
Weise aus der Kraft-Weg-Kennlinie
der Schraubenfeder 50. Eine radiale Kraftübertragung
findet bei einer Schraubenfeder nur in sehr geringem Umfang statt.
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Die
Geometrie ist so gewählt,
dass die Mutter 48 in Anlage mit der Schulter 44 der
Schulterschraube 40 kommt, bevor die Schraubenfeder 50 vollständig gestaucht
ist, so dass immer sichergestellt ist, dass die axiale Kraftübertragung
begrenzt und die radiale Kraftübertragung äußerst gering
ist. Die Geometrie und die Federkonstante der Schraubenfedern 50 sind
weiterhin so gewählt,
dass die maximale Axialkraft nicht für eine Deformation des Befestigungsabschnitts 30a der
Trägerplatte 30 ausreicht,
oder um trotz der Schrägstellung
der Verbindungsabschnitte keine so große Kraft auf die Positionierungsstifte 36 zu übertragen,
dass diese brechen könnten.
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Die
Muttern 48 sind mit den Schraubenfedern 50 verbunden,
welche wiederum mit der Trägerplatte
verbunden sind. Hierdurch werden die Muttern 48 so in Posi tion
gehalten, dass sie beim Einstecken der Schulterschrauben 40 von
deren Gewinden 46 getroffen werden.
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Die 2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel,
wobei jedoch nur der Bereich einer Schulterschraube 40 dargestellt
ist, die übrigen
Bestandteile der Lenkradeinheit sind wie in 1 dargestellt.
Hier ist die Druckfeder nicht als Schraubenfeder, sondern als Kalotte 52 mit
einem zentralen Loch 53 ausgebildet. Durch dieses zentrale
Loch 53 erstreckt sich die Schulterschraube 40,
wobei der Durchmesser des Stiftes 40a der Schulterschraube 40 kleiner
als der Durchmesser des Loches 53 ist. Auf dieser Kalotte 52 befindet
sich die Mutter 48, welche nicht mit der Kalotte 52 verbunden
ist. Somit ist eine radiale Kraftübertragung zwischen Mutter 48 (und
damit Schulterschraube 40) und Kalotte 52 nur
mittels Reibungskräften
möglich.
Kalotte 52 und Mutter 48 sind in einem mit der
Trägerplatte 30 verbundenen
Käfig 34 aufgenommen,
welcher die beiden eben genannten Bauteile vor der Montage in Position
hält.
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Die 2 zeigt
die Situation vor vollständigem
Anziehen der Schulterschraube 40. Wird diese vollständig angezogen,
so wird die Mutter 48 von der Oberseite des Käfigs 34 weggezogen,
bis die Mutter 48 auf die Schulter 44 der Schulterschraube 40 drückt. Somit
ist die als Verbindungselement dienende Schulterschraube 40 wieder
nur über
ein deformierbares Ausgleichselement, nämlich hier die Kalotte 52 mit
der Trägerplatte 30 verbunden.
Auch hier ist die Axialkraft durch die elastischen Eigenschaften der
Kalotte 52 begrenzt. Die maximale Radialkraft errechnet
sich als Produkt zwischen maximaler Axialkraft und einem entsprechenden
Reibungskoeffizienten, ist also ebenfalls begrenzt. Zudem steht
die theoretische erreichbare maximale Radialkraft erst nach vollständigem Festziehen
der Schulterschraube zur Verfügung.
Eine eventuelle Verschiebung der Mutter bezüglich der Kalotte geschieht
jedoch schon während
des Festziehens. Zu diesem Zeitpunkt ist die zwischen Schulterschraube
und Trägerplatte übertragbare
Radialkraft aufgrund der geringeren Axialkraft natürlich geringer.
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Man
sieht an diesem Ausführungsbeispiel, dass
das Ausgleichselement selbst nicht radial verformbar sein muss,
es genügt
hier eine axiale, elastische Deformierbarkeit.
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Man
sieht, dass jeweils eine schwimmende Lagerung zwischen den Schrauben
und der Trägerplatte
erreicht wird. Es ist klar, dass als deformierbare Ausgleichselemente
nicht nur Druckfedern, sondern beispielsweise auch Zugfedern oder
auch Elastomere etc. dienen können.
In der Regel ist es zu bevorzugen, dass die Ausgleichselemente zumindest
auch elastische Eigenschaften, insbesondere in axialer Richtung
bezüglich
des Verbindungselementes, aufweisen, es sind jedoch auch Ausgleichselemente
mit ausschließlich
oder überwiegend
plastischer Verformbarkeit denkbar.
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- 10
- Lenkradkörper
- 14
- Auflageabschnitt
- 16
- Positionierungsbohrung
- 18
- Verbindungsabschnitt
für Lenksäule
- 19
- Durchbrechung
- 20
- Gehäuse
- 21
- Gehäuseabdeckung
- 22
- Gassack
- 24
- Gasgenerator
- 28
- Hupenkontakt-Federn
- 30
- Trägerplatte
- 30a
- Befestigungsabschnitt
- 32
- Bohrung
- 34
- Käfig
- 36
- Positionierungsstift
- 40
- Schulterschraube
- 42
- Kopf
- 44
- Schulter
- 46
- Gewinde
- 48
- Mutter
- 50
- Druckfeder
- 52
- Kalotte
- 53
- Loch
- 60
- Lenksäule