DE102007052848A1

DE102007052848A1 - Einstellbare Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einem Lenkrad oder Gassackmodul

Info

Publication number: DE102007052848A1
Application number: DE102007052848A
Authority: DE
Inventors: Martin Kreuzer
Original assignee: TRW Automotive Safety Systems GmbH
Current assignee: ZF Automotive Safety Systems Germany GmbH
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2008-05-08

Abstract

Eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einem Lenkrad oder Gassackmodul umfasst eine Tilgermasse, eine Dämpfungseinrichtung (14), die mit der Tilgermasse verbunden ist und ein Dämpfungselement (16) aufweist, und eine mit der Dämpfungseinrichtung (14) gekoppelte Steuereinrichtung zur Veränderung der mechanischen Schwingungseigenschaften der Vorrichtung. Die Steuereinrichtung weist ein verstellbares mechanisches Steuerelement (22) auf, das mit dem Dämpfungselement (16) zusammenwirkt und durch dessen Verstellung die Eigenfrequenz der Vorrichtung einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einem Lenkrad oder Gassackmodul, mit einer Tilgermasse, einer Dämpfungseinrichtung, die mit der Tilgermasse verbunden ist und ein Dämpfungselement aufweist, und einer mit der Dämpfungseinrichtung gekoppelten Steuereinrichtung zur Veränderung der mechanischen Schwingungseigenschaften der Vorrichtung.
Vorrichtungen zur Dämpfung von Lenkradschwingungen, die auch als Schwingungstilger bezeichnet werden, sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt. Eine oft anzutreffenden Variante ist die gummielastische Lagerung einer Tilgermasse an der Lenkradnabe. In der Regel sind Schwingungstilger auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt. Angestrebt wird dabei eine Resonanztilgung, um die Schwingungsamplitude des Lenkrads auf das kleinstmögliche Maß zu reduzieren.
Bei vorgegebener Masse erfolgt die Abstimmung der Dämpfungseinrichtung auf die zu dämpfende Frequenz über die Steifigkeit der Gummimischung. Das bedeutet, daß für jede Frequenz eine neue Gummimischung entwickelt werden muß. Zudem sind konstruktive Anpassungen erforderlich. Die Schwingungsfrequenz des Lenkrads kann aber selbst beim gleichen Fahrzeugtyp bereits aufgrund einer anderen Fahrzeugausstattung variieren. Es besteht daher ein Bedarf nach einer Schwingungstilgerkonstruktion, bei der die Abstimmung auf die zu dämpfende Frequenz nachträglich erfolgen kann.
Aus der DE-U-201 04 043 ist eine gattungsgemäße einstellbare Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung bekannt, deren mechanische Schwingungseigenschaften so veränderbar sind, daß unterschiedliche Schwingungsfrequenzen des Fahrzeuglenkrads gedämpft werden können, die aufgrund der verschiedenen Fahrbahneinflüsse und der veränderlichen Motorschwingungen bei unterschiedlichen Drehzahlen auftreten. Die Veränderung der mechanischen Schwingungseigenschaften der Vorrichtung wird mit einer elektrischen Steuereinrichtung erreicht, die dem Dämpfungselement der Dämpfungseinrichtung elektrische Energie zuführt. Das Material des Dämpfungselements ist so gewählt, daß es bei Zufuhr elektrischer Energie seine mechanischen Eigenschaften ändert.
Aufgabe der Erfindung ist es, auf kostengünstigere Weise eine einstellbare Schwingungsdämpfung für ein Lenkrad zu ermöglichen.
Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Steuereinrichtung ein verstellbares mechanisches Steuerelement aufweist, das mit dem Dämpfungselement zusammenwirkt und durch dessen Verstellung die Eigenfrequenz der Vorrichtung einstellbar ist. Die erfindungsgemäße Konstruktion hat den Vorteil, daß die Einstellung der Schwingungsfrequenz nicht durch eine aufwendige Änderung der Materialeigenschaften, sondern durch eine rein mechanische Beeinflussung der Dämpfungseinrichtung erfolgt. Deshalb ist es möglich, einen Standard-Tilgungsschwinger mit immer gleichem Design und unveränderter Gummimischung vorzusehen. Im Vergleich zu den bisher bekannten Lösungen kann somit eine einfache, serientaugliche Baugruppe eingesetzt werden, was zu einer erheblichen Senkung der mit dieser Baugruppe verbundenen Kosten führt. Die zu dämpfende Frequenz wird nachträglich eingestellt, wenn die konkreten Gegebenheiten hinsichtlich Fahrzeugtyp und Ausstattung feststehen.
Für die Veränderung der Schwingungsfrequenz des Schwingungstilgers sieht die Erfindung bevorzugt eine Vorrichtung vor, bei der mit dem Steuerelement die Schwingungsamplitude (freier Schwingweg) der Vorrichtung einstellbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Dämpfungseinrichtung ein Kompressionsbauteil auf, das eine mittels des Steuerelements einstellbare Klemmkraft auf das Dämpfungselement ausübt. So kann auf einfache Weise die Steifigkeit der Dämpfungseinrichtung, die quadratisch in die Frequenzabstimmung eingeht, verändert werden.
Das Kompressionsbauteil ist vorzugsweise ein Blech oder eine Platte, an dem bzw. an der das verstellbare Steuerelement direkt oder indirekt angreift.
Als Steuerelement dient vorzugsweise eine Schraube oder ein Stift, die bzw. der eine Verstellung mit Hilfe eines einfachen Werkzeugs ermöglicht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung steuert oder regelt die Steuereinrichtung die Verstellung des Steuerelements automatisch, wobei z.B. die Daten eines an der Lenksäule angebrachten Schwingungssensors in die Regelung einfließen können.
Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
3 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In 1 ist ein Gasgenerator 10 eines fahrerseitigen Gassackmoduls dargestellt. Der Gasgenerator 10 ist an einem Halteblech 12 befestigt, das als Gassackhalteblech ausgebildet ist und an der Lenkradnabe angebracht sein kann. Die Befestigung des Gasgenerators 10 am Halteblech 12 erfolgt über eine Dämpfungseinrichtung 14, die hier ein umlaufendes Dämpfungselement 16 und ein Kompressionsblech 18 (oder eine entsprechende Platte) aufweist. Das Dämpfungselement 16 besteht aus einem Elastomermaterial, das am Halteblech 12 anvulkanisiert und zur Schwingungsdämpfung geeignet ist. Der Gasgenerator 10 und die Dämpfungseinrichtung 14 bilden zusammen eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einem Lenkrad bzw. in einem Gassackmodul, die nachfolgend als Schwingungstilger bezeichnet wird. Der Gasgenerator 10 dient dabei als Tilgermasse.
Das Dämpfungselement 16 umgreift einen Flansch 20 des Gasgenerators 10 und wird selbst durch das Kompressionsblech 18 gegen das Halteblech 12 gedrückt. Hierzu ist wenigstens eine Schraube 22 vorgesehen, die durch das Halteblech 12 ragt und direkt oder indirekt am Kompressionsblech 18 angreift. Beispielsweise kann direkt am Rand einer Öffnung des Kompressionsblech 18 ein Gewinde vorgesehen sein, oder die Schraube 22 kooperiert mit einer auf der dem Halteblech 12 abgewandten Seite angeordneten Mutter.
Die Schraube 22 dient als verstellbares Steuerelement, mit der die Kraft eingestellt wird, die das Kompressionsblech 18 auf das Dämpfungselement 16 ausübt. Je größer diese Klemmkraft ist, desto steifer verhält sich das Dämpfungselement 16. Durch Verstellen der Schraube 22 kann somit die Schwingungsfrequenz des Schwingungstilgers auf die Schwingungsfrequenz des Lenkrads unter den gegebenen Umständen abgestimmt werden.
Bezüglich der in den 2 und 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden für diejenigen Bauteile, die denen der zuvor beschriebenen Ausführungsform entsprechen bzw. die gleiche Funktion haben, die gleichen Bezugszeichen verwendet, und es wird im folgenden nur auf wesentlichen Unterschiede eingegangen.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der Gasgenerator 10 über ein umlaufendes Dämpfungselement 16 am Halteblech 12 aufgehängt. Das Dämpfungselement 16 weist einen mit dem Gasgeneratorflansch 20 oder einem daran angebrachten Anschlußbauteil verbundenen ersten Abschnitt 16a und einen mit dem Halteblech 12 verbunden kegelstumpfartig geformten zweiten Abschnitt 16b auf.
Wenigstens an einer Stelle ist das Dämpfungselement 16 so verdickt, daß kein radialer Spalt zwischen den beiden Abschnitten 16a, 16b des Dämpfungselements 16 vorhanden ist. In dieser Verdickung des Dämpfungselements 16 befindet sich eine nicht durchgehende axiale Bohrung 24 mit einer vorbestimmten Tiefe, in die die Schraube 22 eindringt. Je nach dem wie tief die Schraube 22 in die Bohrung 24 eingeschraubt wird, ändert sich die maximale Auslenkung des Dämpfungselements 16, insbesondere in axialer Richtung. Durch die so ermöglichte Einstellung der Schwingungsamplitude kann das Schwingungsverhalten des Schwingungstilgers auf die gewünschte Frequenz abgestimmt werden.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ist der Gasgenerator 10 über mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Dämpfungselemente 16 in Form von Zapfen am Halteblech 12 schwingfähig befestigt. Wenigstens in einem der Dämpfungselemente 16 befindet sich eine nicht durchgehende axiale Bohrung 24 mit einer vorbestimmten Tiefe, in die die Schraube 22 eindringt. Je nachdem wie tief die Schraube 22 in die Bohrung 24 eingeschraubt wird, ändert sich die maximale Auslenkung des Dämpfungselements 16. Die Wirkung ist also grundsätzlich die gleiche wie bei der in 2 gezeigten Ausführungsform.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht eine automatische Steuerung oder Regelung der Schwingungsfrequenz des Schwingungstilgers vor, in dem eine Steuereinrichtung einen Stellmechanismus ansteuert. Die Steuereinrichtung bestimmt in Abhängigkeit von Sensordaten, wie weit der Stellmechanismus die Schraube 22 (oder einen Stift) in das Dämpfungselement 16 einführt. Die Sensordaten könnten z.B. die Daten eines an der Lenksäule angeordneten Schwingungssensors einschließen, die an die Steuereinrichtung übermittelt werden.
Abweichend von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann an Stelle des Gasgenerators 10 auch das gesamte Gassackmodul oder eine separate Masse als Tilgermasse dienen.

Claims

Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einem Lenkrad oder Gassackmodul, mit einer Tilgermasse, einer Dämpfungseinrichtung (14), die mit der Tilgermasse verbunden ist und ein Dämpfungselement (16) aufweist, und einer mit der Dämpfungseinrichtung (14) gekoppelten Steuereinrichtung zur Veränderung der mechanischen Schwingungseigenschaften der Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein verstellbares mechanisches Steuerelement (22) aufweist, das mit dem Dämpfungselement (16) zusammenwirkt und durch dessen Verstellung die Eigenfrequenz der Vorrichtung einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tilgermasse schwingfähig am Dämpfungselement (16) gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Steuerelement (22) die Schwingungsamplitude der Vorrichtung einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (14) ein Kompressionsbauteil (18) aufweist, das eine mittels des Steuerelements (22) einstellbare Klemmkraft auf das Dämpfungselement (16) ausübt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompressionsbauteil ein Blech (18) oder ein Platte ist, an dem bzw. an der das verstellbare Steuerelement (22) direkt oder indirekt angreift.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (16) ein umlaufendes Bauteil ist, mittels dem die Tilgermasse schwingfähig aufgehängt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (16) einen an die Tilgermasse gekoppelten ersten Abschnitt (16a) und einen radial vom ersten Abschnitt 16a beabstandeten zweiten Abschnitt (16b) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (16) wenigstens an einer Stelle eine Verdickung mit einer Bohrung (24) aufweist, in die das verstellbare Steuerelement (22) eindringt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung (14) mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Dämpfungselemente (16) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungselemente (16) Zapfen sind, an denen die Tilgermasse schwingfähig aufgehängt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Dämpfungselement (16) eine Bohrung (24) aufweist, in die das verstellbare Steuerelement (22) eindringt.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (24) axial verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement eine Schraube (22) oder ein Stift ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (22) gleichzeitig ein Befestigungselement der Dämpfungseinrichtung (14) darstellt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Verstellung des Steuerelements (22) automatisch steuert oder regelt.