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Die Erfindung betrifft ein Lenkrad, ein Airbagmodul und eine Lenkradbaugruppe für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen derartiger Bauteile für ein Kraftfahrzeug.
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Im Allgemeinen umfassen Lenkradbaugruppen ein Lenkrad mit einem Lenkradkranz und einer Modulaufnahme sowie ein Airbagmodul, das in die Modulaufnahme eingesetzt ist. Das Airbagmodul weist eine Abdeckkappe auf, die die Modulaufnahme überragt. Da das Airbagmodul gleichzeitig ein Bedienelement zur Betätigung der Hupe darstellt, besteht zwischen der Abdeckkappe und dem Lenkrad ein Spalt, der als Hupenspalt bezeichnet wird. Der Bereich um den Hupenspalt wird oft als Designelement eingesetzt. Beispielsweise ist es bekannt, Chromelemente im Bereich zwischen der Abdeckkappe und dem Lenkrad, also im Bereich des Hupenspalts, anzuordnen.
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Das Airbagmodul sitzt üblicherweise zentral im Lenkrad. Dazu sind in der Modulaufnahme des Lenkrads Ausrichtelemente, insbesondere in Form von stiftartigen Elementen, angeordnet, die in entsprechende Ausnehmungen im Airbagmodul eingreifen. Die stiftartigen Elemente und die Ausnehmungen verrasten miteinander, so dass das Airbagmodul mit dem Lenkrad verbunden ist. Aufgrund von Fertigungstoleranzen bei der Herstellung des Lenkrads, beispielsweise durch Schäumen von Lenkradkomponenten, sowie auch bei der Fertigung des Airbagmoduls, kann es zu einem Versatz von Airbagmodul und Lenkrad kommen, wenn diese miteinander verbunden sind. Um diesen Versatz zu reduzieren, werden die stiftartigen Elemente im Lenkrad individuell ausgerichtet, bevor sie mit der Modulaufnahme fest verbunden werden. Auf diese Weise kann ein translatorischer Versatz zwischen Airbagmodul und Lenkrad reduziert werden.
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Bei neuartigen Lenkradbaugruppen besteht das Problem, dass durch die räumliche Geometrie der Abdeckkappe des Airbagmoduls auch rotatorische Ungleichheiten dazu führen können, dass das optische Erscheinungsbild der Lenkradbaugruppe insgesamt beeinträchtigt wird. Wenn beispielsweise im Bereich des Hupenspalts ein Designelement angeordnet ist, kann eine Verkippung des Airbagmoduls bezüglich des Lenkrads dazu führen, dass die sichtbaren Flächen des Designelements auf beiden Seiten der Symmetrieachse des Lenkrads ungleich sind. Aufgrund der Fertigungstoleranzen, die sich aus einer Kette bzw. Reihe von Toleranzen summieren, besteht ein hohes Risiko, dass die Lenkradbaugruppe im montierten Zustand asymmetrisch erscheint.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ein Lenkrad bzw. Airbagmodul anzugeben, das geeignet ist, das optische Erscheinungsbild der Lenkradbaugruppe zu verbessern. Ebenso besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine entsprechende Lenkradbaugruppe sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf das Lenkrad durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1, im Hinblick auf das Airbagmodul durch den Gegenstand des Patentanspruchs 8, im Hinblick auf die Lenkradbaugruppe durch den Gegenstand des Patentanspruchs 11 und im Hinblick auf das Verfahren durch den Gegenstand des Patentanspruchs 14 gelöst.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkradkranz und einer Modulaufnahme für ein Airbagmodul anzugeben, in der wenigstens ein Ausrichtelement zur Verbindung mit dem Airbagmodul angeordnet ist. Das Ausrichtelement weist wenigstens einen Ausgleichsbereich auf, der durch ein spanendes Abtragsverfahren wenigstens teilweise entfernt oder entfernbar ist derart, dass zwischen einer Außenkante des Airbagmoduls und dem Lenkrad ein umlaufender Spalt gebildet ist, der bezogen auf eine Symmetrieachse des Lenkrads symmetrisch ist, wenn das Airbagmodul in die Modulaufnahme eingesetzt ist.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Spalt bezogen auf eine Symmetrieachse des Lenkrads mit einer Spaltmaßtoleranz von höchstens 1,0 mm, vorzugsweise von höchstens 0,9 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,8 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,7 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,6 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,5 mm, und insbesondere von höchstens 0,4 mm symmetrisch ist.
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Hinter der Erfindung steht die Idee, das durch Fertigungstoleranzen bedingte Spaltmaß zwischen Lenkrad und Airbagmodul zu reduzieren. Dazu sind am Lenkrad die Ausrichtelemente vorgesehen. Diese weisen einen Überstand auf, der gezielt und bereichsweise abgetragen wird, um Fertigungstoleranzen bei der Herstellung des Lenkrads auszugleichen. Konkret weist das Ausrichtelement also einen Ausgleichsbereich auf, der spanend bearbeitbar ist. Bei der Herstellung wird der Ausgleichsbereich zumindest teilweise entfernt, so dass sich das Airbagmodul beim anschließenden Zusammenfügen mit dem Lenkrad, also beim Verbinden mit dem Ausrichtelement, im Wesentlichen selbst in der Modulaufnahme zentriert bzw. derart ausrichtet, dass die genannte Spaltmaßtoleranz eingehalten wird.
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Das Ausrichtelement weist vorzugsweise einen zylinderförmigen Kern auf. Der zylinderförmige Kern erleichtert das Zusammenfügen von Airbagmodul und Lenkrad, da die runde Querschnittskontur einen Rotationsversatz zwischen Lenkrad und Airbagmodul selbsttätig ausgleicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Ausrichtelement über den Kern vorstehende Vorsprünge auf, die jeweils einen Ausgleichsbereich bilden. Die über den Kern vorstehenden Vorsprünge sind also durch das spanende Abtragsverfahren bearbeitbar. Durch zumindest teilweises Abtragen der Vorsprünge kann die spätere Position des mit dem Ausrichtelement verbundenen Airbagmoduls exakt eingestellt werden. So ist es möglich, beispielsweise die beiden verbindenden Ausrichtelemente mit der Modulaufnahme und/oder die beim Schäumen des Lenkradkranzes bzw. der Lenkradspeichen auftretenden Toleranzen im Nachhinein durch entsprechende Bearbeitung der Vorsprünge bzw. allgemein des Ausgleichsbereichs zu kompensieren.
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Die Vorsprünge können radial und/oder axial über den Kern vorstehen. Radial über den Kern vorstehende Vorsprünge ermöglichen eine Ausrichtung des später mit dem Lenkrad verbindbaren Airbagmoduls in translatorischen Richtungen. Da der Kern zylinderförmig ausgebildet ist, kann, je nach Anzahl und Lage der Vorsprünge am Kern, das Airbagmodul in allen drei translatorischen Richtungen ausgerichtet werden. Die axial über den Kern vorstehenden Vorsprünge, die zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein können, ermöglichen es, das Airbagmodul bezüglich des Lenkrads in rotatorischen Richtungen, insbesondere in allen rotatorischen Richtungen auszurichten. Die Kombination von radial und axial über den Kern vorstehender Vorsprünge ist besonders bevorzugt, da auf diese Weise das Airbagmodul bezüglich des Lenkrads in allen sechs Freiheitsgraden ausgerichtet werden kann. So kann eine gute Symmetrie des Spalts zwischen Airbagmodul und Lenkrad erreicht werden.
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Vorzugsweise sind mehrere über den Umfang des Kerns verteilte Vorsprünge vorgesehen. Dabei können sowohl mehrere radial vorstehende Vorsprünge über den Umfang des Kerns verteilt angeordnet sein, als auch mehrere axial über den Kern vorstehende Vorsprünge. Zweckmäßig ist es, wenn mehrere, insbesondere jeweils wenigstens drei, axiale und radiale Vorsprünge über den Umfang des Kerns verteilt sind. Indem die über den Umfang des Kerns verteilten Vorsprünge unterschiedlich stark abgetragen werden können, kann die spätere Position des Airbagmoduls bezüglich des Lenkrads in allen sechs Freiheitsgraden eingestellt werden, also sowohl in drei translatorischen, als auch in drei rotatorischen Richtungen justiert werden. Dies ermöglicht eine besonders exakte Ausrichtung des Airbagmoduls hinsichtlich des Lenkrads, so dass der zwischen dem Airbagmodul und dem Lenkrad umlaufende Spalt symmetrisch bezüglich der Symmetrieachse des Lenkrads ist und/oder zumindest bereichsweise parallele Spaltkanten aufweist. Insgesamt wird so die Fertigungstoleranz nach dem Zusammenfügen des Airbagmoduls mit dem Lenkrad reduziert.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkrads ist ein Rastelement vorgesehen, das mit dem Ausrichtelement verschraubt ist. Das Rastelement kann zum Verrasten mit einem Verbindungselement des Airbagmoduls angepasst sein. Das Rastelement ermöglicht die feste Kopplung zwischen dem Airbagmodul und dem Lenkrad. Hingegen dient das Ausrichtelement hauptsächlich dazu, die Relativposition des Airbagmoduls bezüglich des Lenkrads festzulegen. Mit anderen Worten verhindert das Rastelement, dass das Airbagmodul aus der Modulaufnahme genommen bzw. aus der Lenkradebene herausgehoben werden kann. Das Ausrichtelement fixiert das Airbagmodul in der Lenkradebene.
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Um eine ausreichende Fixierung zwischen Lenkrad und Airbagmodul zu erreichen und um zu verhindern, dass sich die Position des Airbagmoduls bezüglich des Lenkrads im Gebrauch verändert, ist es bevorzugt, wenn das Lenkrad eine Dreipunktaufnahme für das Airbagmodul aufweist. Dies kann dadurch realisiert sein, dass wenigstens drei Ausrichtelemente vorgesehen sind, die zueinander beabstandet in der Modulaufnahme angeordnet sind.
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Gemäß einem nebengeordneten Aspekt beruht die Erfindung auf dem Gedanken, ein Airbagmodul für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Abdeckkappe und einer Luftsackeinheit anzugeben, wobei die Luftsackeinheit wenigstens ein Ausrichtelement zur Verbindung mit einem Lenkrad, insbesondere dem zuvor beschriebenen Lenkrad, umfasst. Das Ausrichtelement weist wenigstens einen Ausgleichsbereich auf, der durch ein spanendes Abtragsverfahren wenigstens teilweise entfernt oder entfernbar ist, so dass zwischen einer Außenkante der Abdeckkappe und dem Lenkrad ein umlaufender Spalt gebildet ist, der bezogen auf eine Symmetrieachse des Airbagmoduls symmetrisch ist, wenn das Airbagmodul mit dem Lenkrad verbunden ist.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Spalt bezogen auf eine Symmetrieachse des Airbagmoduls mit einer Spaltmaßtoleranz von höchstens 1,0 mm, vorzugsweise von höchstens 0,9 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,8 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,7 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,6 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,5 mm, und insbesondere von höchstens 0,4 mm symmetrisch ist
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Analog zu dem Ausrichtelement des zuvor beschriebenen Lenkrads kann auch das Airbagmodul entsprechende Ausrichtelemente aufweisen. Diese umfassen ebenfalls einen Ausgleichsbereich, der durch ein spanendes Abtragsverfahren teilweise entfernbar ist, um die Position des Airbagmoduls hinsichtlich des Lenkrads einzustellen.
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Das Ausrichtelement kann im Wesentlichen eine zylinderförmige Aufnahmeöffnung mit radial nach innen ragenden Vorsprüngen aufweisen, die jeweils einen Ausgleichsbereich bilden. Das Ausrichtelement des Airbagmoduls kann also im Wesentlichen als Buchse ausgebildet sein, wogegen das Ausrichtelement des korrespondierenden Lenkrads vorzugsweise als Stecker ausgebildet ist. Im zusammengesetzten Zustand greift das Ausrichtelement des Lenkrads in das Ausrichtelement, insbesondere die zylinderförmige Aufnahmeöffnung, des Airbagmoduls ein. Durch die radial nach innen vorstehenden Vorsprünge in der Aufnahmeöffnung, die teilweise abgetragen werden können, da sie den Ausgleichsbereich bilden, kann die Position des in die Aufnahmeöffnung eingreifenden Ausrichtelements des Lenkrads justiert werden. Folglich wird auch die Ausrichtung des Airbagmoduls gegenüber dem Lenkrad justiert, so dass eine verbesserte Symmetrie des umlaufenden Spalts erreicht wird.
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Das erfinderische Airbagmodul kann wenigstens ein Verbindungselement aufweisen, das zum verbindenden Eingriff in ein Rastelement des Lenkrads angepasst ist. Somit ist das Airbagmodul über eine Rastverbindung einfach in der Modulaufnahme montierbar.
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Ein weiter nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft eine Lenkradbaugruppe mit einem Lenkrad und einem Airbagmodul, wobei zwischen einer Außenkante des Airbagmoduls und dem Lenkrad ein umlaufender Spalt gebildet ist, der bezogen auf eine Symmetrieachse des Lenkrads symmetrisch ist. Vorzugsweise umfasst die Lenkradbaugruppe ein Lenkrad und/oder ein Airbagmodul der zuvor beschriebenen Art. Die Lenkradbaugruppe zeichnet sich durch eine besonders geringe Spaltmaßtoleranz und eine gute Spaltsymmetrie, bezogen auf die Symmetrie des Lenkrads, aus.
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Der umlaufende Spalt kann zumindest abschnittsweise innerhalb der Spaltmaßtoleranz zueinander parallele Spaltkanten aufweisen. Zumindest in einem Abschnitt des Spalts kann, beispielsweise aus optischen Gründen, vorgesehen sein, dass die Kanten des Spalts, d. h. die Spaltkanten, zueinander möglichst exakt parallel verlaufen. Durch die Ausrichtung des Airbagmoduls hinsichtlich des Lenkrads in sechs Freiheitsgraden, kann erreicht werden, dass die Spaltkanten parallel zueinander ausgerichtet sind; in einer besonders bevorzugten Ausführung sogar, dass die Spaltkanten innerhalb der Spaltmaßtoleranz von 0,4 mm parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Hierbei ist jedoch schon als bevorzugt vorgesehen, dass der Spalt eine Spaltmaßtoleranz von höchstens 1,0 mm, vorzugsweise von höchstens 0,9 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,8 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,7 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,6 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,5 mm, und insbesondere von höchstens 0,4 mm aufweist.
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Es ist also insbesondere vorgesehen, dass der Spalt bezogen auf eine Symmetrieachse des Airbagmoduls und/oder des Lenkrads mit einer Spaltmaßtoleranz von höchstens 1,0 mm, vorzugsweise von höchstens 0,9 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,8 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,7 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,6 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,5 mm, und insbesondere von höchstens 0,4 mm symmetrisch ist
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Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- – Einspannen des Bauteils in eine Werkstückaufnahme;
- – Vermessen oder optisches Erfassen von wenigstens zwei Referenzpunkten am Bauteil;
- – Ausrichten des Bauteils in wenigstens 4, insbesondere wenigstens 5, vorzugsweise 6, Freiheitsgraden derart, dass die Referenzpunkte bezüglich einer Symmetrieachse des Bauteils zueinander symmetrisch angeordnet sind;
- – zumindest teilweises Abtragen von Ausgleichsbereichen an Ausrichtelementen des Bauteils zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen;
wobei das Bauteil ein Lenkrad, insbesondere ein zuvor beschriebenes Lenkrad, oder ein Airbagmodul, insbesondere ein Airbagmodul mit den zuvor beschriebenen Merkmalen, oder eine Lenkradbaugruppe, insbesondere eine zuvor beschriebene Lenkradbaugruppe, ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zielt insbesondere darauf ab, die Ausrichtelemente bzw. die Ausgleichsbereiche an den Ausrichtelementen in einem relativ späten Stadium des Herstellungsprozesses zu bearbeiten. Bei der Herstellung des Lenkrads ergeben sich aufgrund von Fertigungstoleranzen von Lenkrad zu Lenkrad individuell unterschiedliche Dimensionen. Dasselbe gilt für das Airbagmodul. Indem die Ausgleichsbereiche der Ausrichtelemente am im übrigen fertiggestellten Lenkrad bzw. Airbagmodul spanend bearbeitet werden, kann die Form der Ausrichtelemente an die tatsächliche Geometrie des einzelnen Lenkrads bzw. Airbagmoduls angepasst werden. So können Fertigungstoleranzen, die sich im vorangegangenen Herstellungsschritten aufsummiert haben, ausgeglichen werden. Die Toleranzkette wird also durchbrochen. Das Verfahren nutzt dabei Referenzpunkte am jeweiligen Bauteil, also am Lenkrad oder am Airbagmodul.
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Vorzugsweise werden die Ausgleichsbereiche durch Fräsen abgetragen. Die fräsende Bearbeitung ist am späteren Bauteil anhand der Oberflächenbeschaffenheit der Ausrichtelemente, insbesondere in den Ausgleichsbereichen, erkennbar. Im Unterschied zu anderen Verfahren hat das Fräsen den Vorteil, dass vergleichsweise kleine Toleranzen eingehalten werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht außerdem vor, dass zum symmetrischen Ausrichten der Referenzpunkte wiederholt ein digitales Bild des Bauteils erstellt und eine Kopie dieses Bildes entlang einer festgelegten Symmetrieachse gespiegelt wird. Dabei wird das Bauteil translatorisch und/oder rotatorisch bewegt, bis das Bild und dessen gespiegelte Kopie deckungsgleich angeordnet sind. Konkret kann also das Ausrichten der Referenzpunkte optisch erfolgen, indem ein Bild des Lenkrads bzw. des Airbagmoduls digital erstellt und entlang der festgelegten Symmetrieachse gespiegelt wird. Die Referenzpunkte können die Außenkante der Abdeckkappe des Airbagmoduls und/oder die Außenkante der Modulaufnahme, insbesondere das entlang der Außenkante der Modulaufnahme angeordnete Designelement, sein. Anhand der gespiegelten Bildkopie und des Originalbilds wird ermittelt, ob die Referenzpunkte deckungsgleich sind. Ist dies nicht der Fall, wird das jeweilige Bauteil entsprechend bewegt, wobei hierzu sechs Freiheitsgrade zur Verfügung stehen. Anschließend erfolgt eine erneute Bildaufnahme und die Erstellung einer gespiegelten Kopie des aufgenommenen Bildes. Besteht immer noch keine Deckungsgleichheit zwischen dem Originalbild und der Bildkopie, wird der Ausrichtvorgang, also die Bewegung des Bauteils, fortgesetzt. Diese Einzelschritte werden wiederholt solange durchgeführt, bis die Bilder deckungsgleich sind. Anschließend können die Ausgleichsbereiche teilweise abgetragen werden, so dass die Symmetrie und ggf. Spaltkantenparallelität innerhalb der genannten Spaltmaßtoleranzen, also von höchstens 1,0 mm, vorzugsweise von höchstens 0,9 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,8 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,7 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,6 mm, weiter vorzugsweise von höchstens 0,5 mm, und insbesondere von höchstens 0,4 mm gewährleistet ist, wenn das Airbagmodul mit dem Lenkrad verbunden wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
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1 Eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Lenkrad nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
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2a eine perspektivische Ansicht eines Ausrichtelements des Lenkrads gemäß 1 im unbearbeiteten Zustand;
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2b das Ausrichtelement gemäß 2a im bearbeiteten Zustand;
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2c das Ausrichtelement gemäß 2b, wobei ein Rastelement eingesetzt ist;
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3 eine Rückansicht eines erfindungsgemäßen Airbagmoduls nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
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4 eine perspektivische Darstellung der Luftsackeinheit des Airbagmoduls gemäß 3; und
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5 eine Draufsicht auf eine Lenkradbaugruppe zusammengesetzt aus dem Lenkrad gemäß 1 und dem Airbagmodul gemäß 3.
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Das in 1 dargestellte Lenkrad 10 umfasst einen Lenkradkranz 11 und eine Modulaufnahme 12 zur Aufnahme eines Airbagmoduls 20. Die Modulaufnahme 12 ist im Wesentlichen im Korpus des Lenkrads 10 angeordnet und über Speichen 18 mit dem Lenkradkranz 11 verbunden. Die Modulaufnahme 12 ist von einem Designring 40 umgeben, der als Chrombauteil ausgebildet sein kann. Der Designring 40 ist bei eingesetztem Airbagmodul 20 sichtbar und dient unter anderem als Blickfang, soll also das optische Erscheinungsbild des Lenkrads verbessern. Die Modulaufnahme 12 wird durch das Airbagmodul 20 vollständig verdeckt, wenn das Airbagmodul 20 darin eingesetzt ist.
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In 5 ist die gesamte Lenkradbaugruppe gezeigt, bei der das Airbagmodul 20 mit dem Lenkrad 10 verbunden ist. Das Airbagmodul 20 umfasst eine Abdeckkappe 21, die die Modulaufnahme 12 verdeckt. Zwischen der Abdeckkappe 21, konkret einer Außenkante 25 der Abdeckkappe 21, und dem Lenkrad 10 ist ein Spalt 30 gebildet, der durch den Designring 40 ausgefüllt ist. Es ist gut erkennbar, dass die gesamte Lenkradbaugruppe eine im Wesentlichen vertikale Symmetrieachse aufweist, die in 5 als strichpunktierte Linie eingezeichnet ist. Um das symmetrische Erscheinungsbild einzuhalten, ist es vorteilhaft, wenn der zwischen der Außenkante 25 der Abdeckkappe 21 und dem Lenkrad 10 gebildete Spalt 30 hinsichtlich der Symmetrieachse ebenfalls symmetrisch ist. Gleichzeitig sollten die Spaltkanten 31, also die Außenkante 25 der Abdeckkappe 21 und die Außenkante 41 des Designrings 40 zumindest in einen oberen Abschnitt des Designrings 40 zueinander parallel verlaufen. Im unteren Abschnitt des Designrings 40 ist hingegen vorgesehen, dass sich die Spaltkanten 31 voneinander entfernen, so dass es erscheint, als ob sich der Designring 40 in Richtung zur unteren Speiche 18 des Lenkrads 10 verbreitern würde.
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Um eine möglichst geringe Spaltmaßtoleranz zwischen Airbagmodul 20 und Lenkrad 10 zu erreichen, ist bei der Erfindung vorgesehen, dass sowohl das Lenkrad 10, als auch das Airbagmodul 20 Ausrichtelemente 13, 23 aufweisen. Der Übersicht halber werden die Ausrichtelemente 13 des Lenkrads 10 im Folgenden als Ausrichtstecker 13' und die Ausrichtelemente 23 des Airbagmoduls 20 als Ausrichtbuchsen 23' bezeichnet. Diese Bezeichnung ergibt sich daraus, dass bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ausrichtelemente 13 des Lenkrads 10, also die Ausrichtstecker 13', im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind und beim Zusammenbau des Lenkrads 10 mit dem Airbagmodul 20 in die korrespondierenden Ausrichtelemente 23 des Airbagmoduls 20, also die Ausrichtbuchsen 23', eingreifen. Es ist jedoch auch möglich, die Ausrichtelemente 13, 23 des Lenkrads 10 und des Airbagmoduls 20 umgekehrt zu gestalten, also im Lenkrad 10 Buchsen und im Airbagmodul 20 Stecker vorzusehen.
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Im Folgenden werden die Ausrichtstecker 13' des Lenkrads 10 anhand der 2a–2c näher beschrieben:
Der Ausrichtstecker 13' weist einen im Wesentlichen zylinderförmigen Kern 15 auf. Ferner umfasst der Ausrichtstecker 13' mehrere Vorsprünge 16, die über die Außenkontur des Kerns 15 vorstehen. Die Vorsprünge 16 sind über den Umfang des Kerns 15 verteilt angeordnet. Konkret sind mehrere radiale Vorsprünge 16a und mehrere axiale Vorsprünge 16b angeordnet. Die radialen Vorsprünge 16a stehen über den Außenumfang des Kerns 15 vor. Es sind mehrere radiale Vorsprünge 16a vorgesehen, die beabstandet zueinander auf dem Umfang des Kerns 15 verteilt angeordnet sind. Vorzugsweise sind wenigstens drei radiale Vorsprünge 16a vorgesehen, die in einem 60°-Winkel zueinander versetzt angeordnet sein können. Bei dem konkreten Ausführungsbeispiel gemäß 2a weist der Ausrichtstecker 13' insgesamt sechs radiale Vorsprünge 16a auf.
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Ferner umfasst der Ausrichtstecker 13' mehrere axiale Vorsprünge 16b, die in axialer Richtung über die Außenkontur des Kerns 15 vorstehen. Insbesondere erheben sich die axialen Vorsprünge 16b über die Stirnfläche des zylinderförmigen Kerns 15. hier sind ebenfalls wenigstens drei axiale Vorsprünge 16b vorteilhaft, die in einem Winkel von 60° über den Umfang des Kerns 15 verteilt zueinander angeordnet sein können. Gemäß 2a weist der Ausrichtstecker 13' sechs axiale Vorsprünge 16b auf. Die axialen Vorsprünge 16b sind vorzugsweise abwechselnd mit radialen Vorsprüngen 16a über den Umfang des Kerns 15 verteilt angeordnet.
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Die Vorsprünge 16, insbesondere die radialen Vorsprünge 16a und die axialen Vorsprünge 16b, bilden jeweils einen Ausgleichsbereich 14, der durch ein spanendes Abtragsverfahren, insbesondere durch Fräsen, zumindest teilweise entfernt werden kann. Dahinter steht die Idee, den Ausrichtstecker 13' im unbearbeiteten Zustand (2a) in die Modulaufnahme 12 des Lenkrads 10 einzusetzen und darin zu befestigen. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise durch Verpressen des Ausrichtsteckers 13' mit der Modulaufnahme 12. Das Lenkrad 10 ist somit nahezu vollständig zusammengesetzt. Da das Lenkrad 10 aus mehreren Einzelkomponenten aufgebaut ist, können sich die Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der einzelnen Komponenten bereits aufsummiert haben. Die Problematik besteht also darin, die Toleranzkette in einem möglichst späten Stadium des Herstellungsprozesses zu durchbrechen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Ausgleichsbereiche 14 des Ausrichtsteckers 13' bearbeitbar, insbesondere spanend bearbeitbar, sind.
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2b zeigt den Ausrichtstecker 13' des Lenkrads 10 im bearbeiteten Zustand. Es ist erkennbar, dass die radialen Vorsprünge 16a und die axialen Vorsprünge 16 bereichsweise abgetragen wurden. Die Vorsprünge 16 können nach der Bearbeitung unterschiedliche Höhen aufweisen. Mit anderen Worten kann bei der Bearbeitung der Ausgleichsbereiche 14 unterschiedlich viel Material von den einzelnen Vorsprüngen 16 entfernt werden. Durch die unterschiedliche Bearbeitung von radialen Vorsprüngen 16 kann die translatorische Position des später einzusetzenden Airbagmoduls 20 justiert werden. Durch die unterschiedliche Bearbeitung von axialen Vorsprüngen 16 und die daraus resultierenden unterschiedlichen Höhen der axialen Vorsprünge 16b wird ermöglicht, die rotatorischen Freiheitsgrade des später einzusetzenden Airbagmoduls 20 zu justieren. Somit wird erreicht, dass der Spalt 30 bzw. der im Spalt 30 sichtbare Designring 40 sowohl in einer Vorderansicht auf die Lenkradbaugruppe aus Lenkrad 10 und Airbagmodul 20, als auch in einer Draufsicht auf die Lenkradbaugruppe symmetrisch erscheint.
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Sobald alle Ausrichtstecker 13' in der Modulaufnahme 12 bearbeitet sind, wird in jeden Ausrichtstecker 13' ein Rastelement 17 eingesetzt und mit dem Ausrichtstecker 13' verbunden, vorzugsweise durch Verschrauben (2c). Das Rastelement 17 kann in die Ausrichtbuchse 23' des Airbagmoduls 20 eingreifen und dort mit einem Verbindungselement 27 verrasten.
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Im Hinblick auf das Ausrichten ist vorgesehen, dass das jeweilige Lenkrad mit den darin eingesetzten Ausrichtsteckern 13' messtechnisch und/oder optisch erfasst und ausgerichtet wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass von dem Lenkrad 10 ein Bild aufgenommen wird. Vorzugsweise erfolgt dies durch eine digitale Bildaufnahme. Das digital aufgenommene Bild wird kopiert und so eine Bildkopie erstellt. Im nächsten Schritt wird die Bildkopie gespiegelt und als teiltransparentes Bild über das Originalbild gelegt. Besteht keine Deckungsgleichheit zwischen den beiden Bildern, so ist das jeweilige Lenkrad 10 nicht korrekt symmetrisch ausgerichtet. Die Ausrichtung des Lenkrads 10 erfolgt nun infolge der messtechnischen oder optischen Erfassung in allen sechs Raumfreiheitsgraden, also translatorisch in X-, Y- und Z-Richtung und rotatorisch um die X-, Y- und Z-Achsen. Das Ausrichten des Lenkrads und das optische Erfassen des Lenkradbildes, das Kopieren des Lenkradbildes und der Vergleich zwischen Originalbild und gespiegelter Bildkopie werden abwechselnd durchgeführt, bis Originalbild und Bildkopie deckungsgleich sind. Ist dies der Fall, so ist das Lenkrad korrekt symmetrisch ausgerichtet. Das Lenkrad wird in dieser Position fixiert. Anschließend werden die Ausgleichsbereiche 14 der Ausrichtstecker 13' bereichsweise durch Fräsen entfernt, wobei die Menge des abzutragenden Materials von Ausgleichsbereich zu Ausgleichsbereich variieren kann. Die Ausrichtstecker 13' werden also anhand der tatsächlich vorliegenden Lenkradgeometrie so bearbeitet, dass nach dem Zusammenbau von Lenkrad 10 und Airbagmodul 20 ein bezogen auf die Symmetrieachse symmetrischer Spalt 30 mit zumindest bereichsweise parallelen Spaltkanten 31 erreicht wird. Dies gilt zumindest innerhalb der Spaltmaßtoleranz von höchstens 0,4 mm. Die Spaltmaßtoleranz kann auch höchstens 0,35 mm, vorzugsweise höchstens 0,3 mm, betragen.
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In analoger Weise erfolgt die Bearbeitung der Ausgleichsbereiche 24 in der Ausrichtbuchse 23' des Airbagmoduls 20. Auch hier wird anhand der tatsächlichen Geometrie des Airbagmoduls 20 festgelegt, wie viel Material von den verschiedenen Ausgleichsbereichen 24 abgetragen wird, um nach dem Zusammenbau zu einer Lenkradbaugruppe die Spaltmaßtoleranz von höchstens 0,4 mm zu erreichen.
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Das Airbagmodul 20, das die Abdeckkappe 21 und eine Luftsackeinheit 22 umfasst, ist in 3 dargestellt. In der Luftsackeinheit 22 sind die Ausrichtbuchsen 23' ausgebildet. Die Ausrichtbuchsen 23' umfassen jeweils eine Aufnahmeöffnung 28, die im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist. In der Aufnahmeöffnung 28 sind Vorsprünge 26 angeordnet, die jeweils einen Ausgleichsbereich 24 bilden. Die Ausgleichsbereiche 24 des Airbagmoduls 20 werden analog zu den Ausgleichsbereichen 14 des Lenkrads 10 bearbeitet, um zuvor entstandene Fertigungstoleranzen auszugleichen. Anschließend wird das Airbagmodul 20 in eine Ausrichtvorrichtung eingespannt und die Lage des Airbagmoduls 20 optisch oder messtechnisch erfasst. Die Referenzgeometrie bildet vorzugsweise die Außenkante 25 der Abdeckkappe 21. Anhand der Referenzgeometrie wird das Airbagmodul 20 derart ausgerichtet, dass die Referenzgeometrie, hier die Außenkante 25, zur Symmetrieachse des Airbagmoduls 20 symmetrisch ist. Dies kann wie bereits bei dem Lenkrad 10 durch ein optisches Bilderfassungssystem erfolgen, das jeweils ein Originalbild des Airbagmoduls 20 kopiert, die Kopie spiegelt und mit dem Originalbild vergleicht. Dies wird wiederholt durchgeführt, bis die Bildkopie mit dem Originalbild deckungsgleich ist. Anschließend werden die Vorsprünge 26 spanend bearbeitet, insbesondere gefräst, so dass beim späteren Zusammenbau der Lenkradbaugruppe Spaltsymmetrie erreicht wird.
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3 zeigt ferner die Verbindungselemente 27, die mit dem Rastelement 17 des Lenkrads 10 zusammenwirken, um das Airbagmodul 20 in der Modulaufnahme 12 des Lenkrads 10 zu fixieren. Die Verbindungselemente 27 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 als Drehschenkelfedern ausgebildet, deren Schenkel in die Aufnahmeöffnungen 28 hineinragen. Die Schenkel der Verbindungselemente 27 greifen in verbundenem Zustand des Airbagmoduls 20 mit dem Lenkrad 10 in eine entsprechende Ausnehmung des Rastelements 17 ein.
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Die Vorsprünge 26 in den Aufnahmeöffnungen 28 des Airbagmoduls 20, insbesondere der Luftsackeinheit 22, sind in der perspektivischen Darstellung gemäß 4 ebenfalls gezeigt, wobei 4 die Luftsackeinheit 22 losgelöst von der Abdeckkappe 21 zeigt. Die Luftsackeinheit 22 weist insgesamt 3 Ausrichtbuchsen 23' auf, wobei zwei Ausrichtbuchsen 23' mit Vorsprüngen 26 versehen sind. Um das Airbagmodul 20 in den drei translatorischen Freiheitsgraden ausrichten zu können, ist es ausreichend, wenn nur zwei Ausrichtbuchsen 23' Vorsprünge 26 bzw. Ausgleichsbereiche 24 umfassen. Eine der Ausrichtbuchsen 23' weist vorzugsweise wenigstens drei, gemäß 4 konkret vier Ausgleichsbereiche 24 auf. Eine weitere Ausrichtbuchse 23' umfasst hingegen wenigstens zwei Ausgleichsbereiche 24. Die dritte Ausrichtbuchse 23' ist frei von Ausgleichsbereichen 24. Somit sind lediglich zwei Ausrichtbuchsen 23' zu bearbeiten, was den Produktionsaufwand reduziert.
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Im Allgemeinen nutzt die Erfindung die folgenden Verfahrensschritte zur Unterbrechung der Montagetoleranzkette, um eine Spaltsymmetrie und Spaltparallelität zwischen Airbagmodul 20 und Lenkrad 10 zu erreichen:
Das Airbagmodul 20 wird im Bereich zwischen Luftsackeinheit 22 und Außenkante 25 der Abdeckkappe 21 an zwei oder mehr Stellen optisch erfasst. Alternativ oder zusätzlich wird das Lenkrad 10 im Bereich zwischen Korpus und Lenkradkranz 11 an zwei oder mehr Stellen optisch erfasst. Die beiden Stellen am Airbagmodul 20 bzw. am Lenkrad 10 werden jeweils durch direktes Vergleichen ihrer Form und Lage optisch oder messtechnisch zueinander ausgerichtet. Vorzugsweise erfolgt dies durch Spiegeln eines teiltransparenten Bildes des Airbagmoduls 20 oder des Lenkrads 10 und Übereinanderlegen des Bildes mit dem nicht gespiegelten Originalbild in derselben Ansicht. Alternativ oder zusätzlich können die jeweiligen Referenzkonturen des Lenkrads 10 oder des Airbagmoduls 20 optisch vermessen und die Werte miteinander verglichen werden. Mit dem anschließenden mechanischen Ausrichten, der folgenden Geometriebearbeitung durch Abtragen der Ausgleichsbereiche 14, 24 werden werden wenigstens vier Raumfreiheitsgrade pro Lenkrad 10 bzw. Airbagmodul 20 definiert und das Lenkrad 10 bzw. das Airbagmodul 20 entsprechend positioniert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lenkrad
- 11
- Lenkradkranz
- 12
- Modulaufnahme
- 13, 23
- Ausrichtelement
- 13'
- Ausrichtstecker
- 14
- Ausgleichsbereich
- 15
- Kern
- 16
- Vorsprung
- 16a
- Radialer Vorsprung
- 16b
- Axialer Vorsprung
- 17
- Rastelement
- 18
- Speiche
- 20
- Airbagmodul
- 21
- Abdeckkappe
- 22
- Luftsackeinheit
- 23'
- Ausrichtbuchse
- 24
- Ausgleichsbereich
- 25
- Außenkante der Abdeckkappe 21
- 26
- Vorsprung
- 27
- Verbindungselement
- 28
- Aufnahmeöffnung
- 30
- Spalt
- 31
- Spaltkante
- 40
- Designring
- 41
- Außenkante des Designrings 40
