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Die Erfindung betrifft eine Hupenaktivierungseinrichtung zur Verwendung in einem Lenkrad eines Kraftfahrzeuges mit einer Abdeckung, mit zwei Hupenkontakten und einem beweglichen Element, das auf Druck der Abdeckung zwischen einer Anfangsposition und einer Aktivierungsposition verlagerbar ist, wobei das bewegliche Element in Richtung auf die Anfangsposition vorgespannt ist und die Hupenkontakte in einem Anfangszustand elektrisch voneinander getrennt und im Aktivierungszustand in elektrischen Kontakt miteinander bringbar sind, um ein akustisches Hupensignal auszulösen, wobei das bewegliche Element als Kontakt ausgebildet ist, an dem Spannung anliegt und das im Aktivierungszustand unter Schließen eines Stromkreises den zweiten Kontakt berührt. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Sicherheitseinrichtung mit einer solchen Hupenaktivierungseinrichtung.
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Moderne Kraftfahrzeuge sind mit einer Vielzahl von Sicherheitseinrichtungen ausgestattet, z. B. Airbags, die an verschiedenen Orten innerhalb eines Kraftfahrzeuges angeordnet sein können. Zum Schutz bei einem Frontalaufprall ist im Lenkrad, insbesondere im Lenkradtopf, ein Airbagmodul angeordnet, das aus einem Gasgenerator und einem sich ausdehnenden Gassack besteht, der bei Vorliegen entsprechender Sensordaten von dem Gasgenerator mit Entfaltungsgas befüllt wird. Das Airbagmodul ist in der Regel in einem Gehäuse angeordnet, das von einer Abdeckung in Richtung auf den Fahrer abgedeckt ist. Die Abdeckung weist Sollrisslinien oder Sollrissstellen auf, so dass nach dem Zünden des Gasgenerators der Airbag durch die Abdeckung hindurchtreten und sich entfalten kann. Die Abdeckung dient einerseits zur Bereitstellung einer ansprechenden Optik und andererseits zum Schutz vor Verunreinigungen oder Veränderungen an der Einbausituation des Airbagmoduls.
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Zum Auslösen eines Hupensignals werden Hupenschalter oder Hupenaktivierungseinrichtungen innerhalb des Lenkrades angeordnet. Diese Hupenschalter oder Hupenaktivierungseinrichtungen sind in der Regel mit der Abdeckung gekoppelt und lassen sich entgegen einer Federkraft in Richtung auf die Lenkradnabe drücken, um die Hupenkontakte elektrisch miteinander zu verbinden, um ein Hupensignal auszulösen.
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Die
WO 2007/0 145 549 A1 beschreibt eine Sicherheitsanordnung mit einem Airbag und einer Abdeckung, an der ein beweglich gelagertes, zylindrisches Element angeordnet ist. Dieses bewegliche gelagerte, zylindrische Element wird beim Herunterdrücken der Abdeckung in Kontakt mit einem ersten Hupenkontakt gebracht, der als federnde Lasche ausgebildet ist. Die federnde Lasche ist an einer Trägerplatte gelagert, an der ebenfalls ein zweiter Hupenkontakt befestigt ist. Im Anfangszustand sind die elektrischen Kontakte zueinander beabstandet, also voneinander getrennt. Wird die Abdeckung nach unten gedrückt, tritt das bewegliche Element in Kontakt mit der federnden Lasche und drückt diese nach unten in Richtung auf den zweiten Hupenkontakt. Sobald sich beide Kontakte berühren, ist der Stromkreis geschlossen und das Hupensignal wird ausgelöst. Hierbei ist es notwendig, dass zwei separate Kontakte montiert und durch elastische Verformung zueinander in Kontakt gebracht werden. Dies ist hinsichtlich der Anzahl der benötigten Bauteile und der Montage sehr aufwendig.
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Aus der
DE 697 25 246 T2 ist eine gattungsgemäße Hupenaktivierungseinrichtung bekannt. Eine ähnliche Hupenaktivierungsvorrichtung ist der
DE 38 01 376 A1 zu entnehmen. In beiden Ausgestaltungen ist ein stationärer und ein beweglicher Hupenkontakt vorgesehen, wobei der bewegliche Hupenkontakt beim Betätigen der Hupe auf den stationären Kontakt zu bewegt wird. Zwischen beiden Kontakten ist eine Feder angeordnet, die die beiden Kontakte in einer Anfangsposition vorspannt, in der die Hupenkontakte nicht miteinander in Kontakt stehen.
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Aus der
WO 2008/0 051 117 A1 ist eine Hupenaktivierungseinrichtung bekannt, bei der die Feder nicht zwischen den beiden zu verbindenden Kontakten angeordnet ist. Vielmehr verfügt die Aktivierungseinrichtung über zwei nebeneinander angeordnete Hupenkontakte, die durch ein bewegliches Element miteinander verbunden werden. Dabei ist das bewegliche Element anders als bei den anderen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen nicht mit einem der Kontakte verbunden, bevor der Stromkreis geschlossen wird.
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Aus der
DE 697 25 246 T2 ist eine Hupenaktivierungsvorrichtung bekannt, die gänzlich ohne bewegliches Element auskommt. Hier wird der Stromkreis geschlossen, indem ein freies Ende der Feder, das dazu passend ausgebildet ist, mit einem Hupenkontakt in Berührung gebracht wird, wenn die Feder zusammengedrückt wird.
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US 2006/0 131 850 A1 betrifft einen Hupenschalter, ein Airbagsystem sowie ein Lenkrad mit einem Hupenschalter, der einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt aufweist, die durch eine Feder in einer Anfangsposition voneinander getrennt gehalten sind. Eine zweite, weichere Feder ist elektrisch leitend mit einem der Kontakte verbunden. Bei einer Aktivierung der Hupe wird eine Kraft, die auf eine Airbagabdeckung ausgeübt wird, über einen Vorsprung auf den ersten Kontakt ausgeübt. Über die härtere Feder wird zunächst die weichere Feder auf ihre Blocklänge komprimiert. Anschließend wird die härtere Feder komprimiert, bis die beiden Kontakte einander berühren.
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Die
DE 60 2004 011 429 T2 betrifft eine Hupenschalteinrichtung, insbesondere für den Einsatz bei einer Gassackvorrichtung in einem Lenkrad. Eine Spiralfeder ist innerhalb einer Hülse angeordnet und elektrisch leitend mit einem ersten Kontakt verbunden. Ein zweiter Kontakt ist außerhalb der Hülse angeordnet und in der Ausgangsstellung radial beabstandet von der Außenseite der Hülse durch ein Abstandselement gehalten. Beim Betätigen des Hupenschalters gleitet der zweite Kontakt auf einer schrägen Fläche des Abstandselementes entlang und wird durch die Vorspannkraft in Richtung auf die Außenseite des ersten Kontaktes bewegt.
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Die
EP 1 099 604 A2 als gattungsgemäßer Stand der Technik zeigt einen Hupenschalter für ein Lenkrad mit zwei Kontakten, die über eine Feder in einer Anfangsposition voneinander beabstandet gehalten sind. Durch Aufbringen einer Druckkraft werden beide Kontakte aufeinander zu bewegt und schließen den Stromkreis, wenn sie sich berühren. Zumindest ein Kontakt ist zur Verlagerungsrichtung schräg geneigt ausgebildet, so dass beide Kontakte aufeinander entlanggleiten.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hupenaktivierungseinrichtung bereitzustellen, die eine gleichmäßige Kontaktierung bewirkt, ohne dass eine Verformung der Kontakte bewirkt werden muss.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Hupenaktivierungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und Sicherheitseinrichtung mit einer solchen Hupenaktivierungseinrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Die erfindungsgemäße Hupenaktivierungseinrichtung zur Verwendung in einem Lenkrad eines Kraftfahrzeuges mit einer Abdeckung, mit zwei Hupenkontakten und einem beweglichen Element, das auf Druck der Abdeckung zwischen einer Anfangsposition und einer Aktivierungsposition verlagerbar ist, wobei das bewegliche Element in Richtung auf die Anfangsposition vorgespannt ist und die Hupenkontakte in dem Anfangszustand elektrisch voneinander getrennt und im Aktivierungszustand in elektrischen Kontakt miteinander bringbar sind, um ein akustisches Signal auszulösen, wobei das bewegliche Element als Kontakt ausgebildet ist, an dem ständig Spannung anliegt und das im Aktivierungszustand unter Schließen eines Stromkreises den zweiten Kontakt berührt, sieht vor, dass das bewegliche Element über zumindest eine Feder in Richtung auf den Anfangszustand vorgespannt ist, wobei die Feder als Schraubenfeder ausgebildet und das bewegliche Element von der Feder umgeben ist, dass die Feder als elektrischer Leiter ausgebildet ist, der das bewegliche Element mit dem Stromkreis verbindet und dass die Feder an einem Ende an einer elektrischen Zuleitung und an dem anderen Ende an dem beweglichen Element elektrisch kontaktierend anliegt. Während es gemäß dem Stand der Technik notwendig ist, eine elastische Kontaktlasche einmal nach unten in Richtung auf den zweiten Kontakt zu bewegen und dann zur Erzeugung eines vollflächigen Kontaktes die Lasche in Z-Form zu verformen, ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich notwendig, das bewegliche Element mit dem zweiten Kontakt in Verbindung zu bringen, um den Stromkreis zu schließen. Durch die Ausbildung des elektrischen Kontaktes in Gestalt des beweglichen Elementes ist es möglich, durch die in der Regel geradlinige Verschiebebewegung des elastischen Elementes einen großflächigen, vollständigen Kontakt herzustellen, während es im Stand der Technik zunächst zu einem linienförmigen Kontakt der Lasche an dem zweiten Kontakt kommt Das bewegliche Element ist über zumindest eine Feder in Richtung auf den Anfangszustand vorgespannt und wird dadurch stabil in der gewünschten Position gehalten. Dabei kann das bewegliche Element relativ zu der Abdeckung beweglich gelagert sein, um noch einen Leerweg der Abdeckung bereitzustellen, wenn der Hupenkontakt bereits geschlossen ist und das Hupensignal aktiviert wurde. Zumindest eine der Federn ist als elektrischer Leiter ausgebildet, der das bewegliche Element mit dem übrigen Stromkreis verbindet, so dass durch die Integration einer der Hupenfedern ein dauerhafter Kontakt des beweglichen Elementes mit der übrigen elektrischen Leitung des ersten Hupenkontaktes bereitgestellt wird. Dazu liegt die Feder an einem Ende an einer elektrischen Zuleitung an, während das andere Ende der Feder an dem beweglichen Element elektrisch kontaktierend anliegt. Somit kann im Zusammenhang mit dem Zusammenbau der Hupenaktivierungseinrichtung und des Lenkrades durch einfaches Aufsetzen der Hupenfeder auf einen Kontaktbereich einer elektrischen Zuleitung, die Verbindung zu dem beweglichen Element hergestellt werden, ohne dass aufwendige Montage oder Lötarbeiten notwendig wären. Die Feder ist als Schraubenfeder ausgebildet, wobei das bewegliche Element von der Schraubenfeder umgeben ist. Dadurch wird Bauraum gespart und gleichzeitig eine stabile Federführung bereitgestellt, bei der das bewegliche Element den Kern der Schraubenfedern ausbildet.
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Das bewegliche Element ist bevorzugt längsverschieblich gelagert, so dass es zusammen mit der Abdeckung in Richtung auf den zweiten Hupenkontakt verlagert werden kann. Ebenfalls ist es möglich, dass das bewegliche Element an der Abdeckung verschieblich gelagert ist, um nach Erreichen eines elektrischen Kontaktes einen weiteren Verlagerungsweg entgegen einer Federkraft bereitzustellen.
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Das bewegliche Element besteht bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material oder ist auf der Außenseite zumindest teilweise damit beschichtet, um unmittelbar einen Kontakt und das Schließen des Schaltkreises bewirken zu können. Das bewegliche Element ist somit Teil des Stromkreises und es ist vorgesehen, dass ständig Spannung an diesem Element anliegt. Alternativ zu der Ausbildung des beweglichen Elementes aus einem elektrischen Material oder einer Beschichtung kann auch eine elektrisch leitende Komponente an der Außenseite des beweglichen Elementes angeordnet sein, das dann Teil des beweglichen Elementes wird, um einen elektrischen Kontakt mit dem zweiten Hupenkontakt zu bewirken.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das bewegliche Element über mehrere Federn mit unterschiedlichen Federraten in Richtung auf den Anfangszustand vorgespannt ist und die Feder mit der höheren Federrate nach dem Schließen des Stromkreises noch einen Federweg aufweist. Dadurch wird ein definierter Widerstand nach Erreichen des zweiten Hupenkontaktes erreicht und ein Nutzer der Hupenaktivierungsseinrichtung spürt nach Schließen des Stromkreises und Erreichen der Feder mit der höheren Federrate einen Anstieg der Andruckkraft, so dass neben einer akustischen Rückmeldung über das Schließen des Stromkreises auch eine fühlbare Veränderung der Druckkraft eine Rückmeldung bietet.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitsanordnung sieht vor, dass eine wie oben beschriebene Hupenaktivierungseinrichtung mit einem Airbagmodul gekoppelt ist, das an dem Gehäuse einem Lenkrad angeordnet ist. Die Hupenaktivierungseinrichtung ist dabei lösbar an einer Abdeckung des Gehäuses befestigt, wobei die Abdeckung relativ zu dem Gehäuse zur Aktivierung der Hupe verlagerbar ist. Auf diese Weise wird ein komplettes Sicherheitsmodul bereitgestellt, das lediglich elektrisch kontaktiert in dem Lenkrad eingebaut werden kann.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 – eine vergrößerte Detaildarstellung einer Aktivierungseinrichtung;
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2 – eine schematische Darstellung der Hupenaktivierungseinrichtung in Anfangsposition;
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3 – eine schematische Darstellung in Aktivierungszustand; sowie
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4 – eine schematische Darstellung in einem Aktivierungszustand bei zusätzlicher Kraftbeauschlagung.
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In der 1 ist in einer Schnittdarstellung eine Hupenaktivierungseinrichtung 10 dargestellt, die an einem Modulträger 1 angeordnet ist, an dem mehrere Komponenten eines Lenkrades befestigt sein können, beispielsweise ein Airbagmodul 2, das schematisch in einer Teildarstellung gezeigt ist. Der Modulträger 1 wird mit dem übrigen Lenkrad, das eine Aufnahme zur Befestigung an einer Lenksäule oder dergleichen und in der Regel einen ringförmigen Lenkkranz aufweist, verbunden. In der Mitte des Lenkrades ist in der Regel ein Fahrerairbag als Teil eines Airbagmoduls 2 angeordnet. In Richtung auf den Fahrer ist das Airbagmodul 2 und der Modulträger 1 über eine Abdeckung 3 abgedeckt, die die technischen Einrichtungen innerhalb des Lenkrades abdeckt. Die Abdeckung 3 kann in Richtung auf den Modulträger 1 bewegt werden, um eine nicht dargestellte Hupe zu aktivieren. Nach dem zurücklegen eines bestimmten Betätigungsweges wird die Hupe aktiviert, nach Loslassen der Abdeckung 3 wird das Hupensignal wieder unterbrochen.
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An der Abdeckung 3 ist über ein Kopplungselement 8, das beispielsweise über eine Steckverbindung mit der Abdeckung 3 gekoppelt sein kann, über eine Druckfeder 9 mit einem beweglichen Element 4 verbunden. Das bewegliche Element 4 ist in der 1 in einem Anfangszustand gezeigt, bei dem es entfernt von einem elektrischen Kontakt 6 gehalten ist. Dieser Anfangszustand wird durch eine Druckfeder 7 aufrecht erhalten, die an dem der Abdeckung 3 zugewandten Ende an einem Absatz 41 des beweglichen Elementes 4 anliegt, während das der Abdeckung 3 abgewandte Ende der Feder 7 an einem Kontaktbereich 5 anliegt, der vorliegend ringförmig ausgebildet ist. Die zylindrische Schraubenfeder 7 ist als eine vorgespannte Druckfeder ausgebildet und besteht aus einem leitfähigen Material, insbesondere Metall oder einem leitfähigen Kunststoff oder ist mit einer leitfähigen Beschichtung versehen. Über die Feder 7 wird ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktbereich 5 und dem beweglichen Element 4 hergestellt.
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Das bewegliche Element 4, das eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, besteht aus einem elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise Metall oder einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, oder ist auf der Außenseite, die in Kontakt mit der Feder 7 steht, zumindest bereichsweise mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen. Das bewegliche Element 4 ist über eine zweite Feder 9 gegenüber dem Kopplungselement 8 vorgespannt, wobei die zweite Feder 9 eine größere Federsteifigkeit als die erste Feder 7, die als Kontaktfeder dient, aufweist. In dem dargestellten Anfangszustand ist der zentral innerhalb des Kontaktbereiches 5 angeordnete elektrische Kontakt 6 von dem beweglichen Element 4 und übrigen elektrisch leitenden Komponenten getrennt, so dass der Stromkreis zur Aktivierung der nicht dargestellten Hupe nicht geschlossen ist.
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Zur Montage der Hupenaktivierungseinrichtung 10 wird zunächst die Kontaktfeder 7 in eine entsprechende Ausnehmung in Hülsenform innerhalb des Modulträgers 1 eingesetzt, so dass sie im Wesentlichen vollflächig auf dem Kontaktbereich 5 aufliegt. Durch die hülsenartige Gestalt des Modulträgers 1 kann die Kontaktfeder 7 nicht seitlich ausweichen. Im Inneren der Kontaktfeder 7 ist das bewegliche Element 4 angeordnet, das den inneren Durchmesser der Kontaktfeder 7 im Wesentlichen ausfüllt, Das bewegliche Element 4 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt und weist an dem einen Ende den Absatz 41 und an dem gegenüberliegenden Ende eine im Wesentlichen ebene Kontaktfläche 42 auf. Diese Kontaktfläche 42 tritt großflächig mit dem zentralen Kontakt 6 in Eingriff, wenn das bewegliche Element 4 nach unten gedrückt wird.
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Innerhalb des beweglichen Elementes 4 ist eine Ausnehmung 43 mit einem Absatz 44 ausgebildet, auf dem die Druckfeder 9 liegt. Die Druckfeder 9 erstreckt sich in Richtung auf die Abdeckung 3 und liegt mit dem äußeren Umfang an der Ausnehmung 43 an. Innerhalb der Druckfeder 9 ist ein zylindrischer Vorsprung des Kopplungselementes 8 angeordnet, so dass die Druckfeder 9 ebenso wie die Kontaktfeder 7 innen und außen geführt sind.
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Die Funktionsweise wird anhand der 2 bis 4 näher erläutert werden.
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In der 2 ist die Aktivierungseinrichtung 10 in einem Anfangszustand gezeigt, bei der die Kontaktfläche 42 des beweglichen Elementes 4 zu dem elektrischen Kontakt 6 beabstandet ist. Ein Stromkreis ist somit nicht geschlossen. Der Kontaktbereich 5 ist mit einer nicht dargestellten Zuleitung verbunden, so dass über die Feder 7, die elektrisch kontaktierend an dem Kontaktbereich 5 anliegt, ein elektrischer Kontakt zu dem beweglichen Element 4 hergestellt wird. Dies ist durch die Pfeile angedeutet. Somit liegt über die Feder 7 ständig eine Spannung an dem beweglichen Element 4 an. Um den Stromkreis zu schließen, damit Strom zu der nicht dargestellten Hupe fließen kann, muss das bewegliche Element 4 in Richtung auf den elektrischen Kontakt 6 bewegt werden. Dies geschieht, indem auf die nicht dargestellte Abdeckung 3 gedrückt wird, so dass das Kopplungselement 8 über die Druckfeder 9 auf das bewegliche Element 4 einwirkt. Die Federkonstante der Druckfeder 9 ist dabei größer als die Federkonstante der Kontaktfeder 7, so dass sich bei Auf bringen einer Druckkraft die Kontaktfeder 7 stärker zusammendrückt als die Druckfeder 9.
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In der 3 ist die Hupenaktivierungseinrichtung 10 in dem Aktivierungszustand gezeigt, bei dem der Strom durch den Kontaktbereich 5, die Kontaktfeder 7, das bewegliche Element 4 hindurch über die Kontaktfläche 7 und den Kontakt 6 fließt, was durch die verschiedenen Pfeile angedeutet wird. An der Kontaktfeder 7 liegt ständig Spannung an, da sie die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktbereich 5 und dem beweglichen Element 4 darstellt.
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In der 4 ist ein Zustand gezeigt, bei dem das Kopplungselement 8 weiter in Richtung auf den elektrischen Kontakt 6 gedrückt wird. Aufgrund der beweglichen Lagerung des Koppelelementes 8 relativ zu dem beweglichen Element 4 ist es möglich, bei einem weiteren Drücken der Abdeckung 3 in Richtung auf den Kontakt 6 einen weiteren Verlagerungsweg bereitzustellen, so dass nach dem Bewirken eines Erstkontaktes nach der Überwindung der Vorspannkraft der Kontaktfeder 7 ein weiterer Verlagerungsweg bereitgestellt wird. Durch die signifikante Erhöhung der Betätigungskraft aufgrund der höheren Federkonstante nach dem Inkontakttreten des beweglichen Elementes 4 mit dem elektrischen Kontakt 6 erfolgt eine taktile Rückmeldung, dass ein Hupenstromkreis geschlossen ist und eine Aktivierung der Hupe erfolgt. Der zusätzliche Betätigungsweg schont das Material und stellt eine Kraftbegrenzung dar, so dass der elektrische Kontakt 6 und das bewegliche Element 4 auch bei kraftvoller Betätigung der Hupe durch starkes Drücken der Abdeckung 3 nicht beschädigt werden.
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Durch die dargestellte Erfindung ist es möglich, durch Betätigung nur eines Elementes einen großflächigen Kontakt bereitzustellen, so dass die Hupe schnell und sicher aktiviert werden kann. Es ist nur noch ein bewegliches Teil vorhanden, das längsverschieblich gelagert ist. Die Montage erfolgt durch einfaches Ineinandersetzen in einer gemeinsamen Montagerichtung, ohne dass eine Vielzahl von aufwendigen Löttätigkeiten durchgeführt werden müsste. Stets werden großflächige Kontakte hergestellt, so dass der notwendige Stromfluss sichergestellt ist.
