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Die Erfindung betrifft eine Lenkradeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Lenkradeinheiten, welche einen Lenkradkörper und ein im Nebenbereich des Lenkradkörpers aufgenommenes Gassackmodul aufweisen, sind in der Technik in großer Anzahl bekannt. Hierbei ist die Hauptaufgabe des Gassackmodules natürlich, im Falle eines Unfalls einen Frontgassack zum Schutze des Fahrers zur Verfügung zu stellen. Das Gassackmodul kann jedoch noch weitere Aufgaben übernehmen:
So ist beispielsweise in der gattungsbildenden
DE 10 2008 028 126 A1 ein sogenanntes „Floating Module”-Konzept beschrieben. Bei einem solchen „Floating Module”-Konzept ist das Gassackmodul gegen die Kraft wenigstens eines Federelementes (in der Regel mehrerer Druckfedern) gegen den Lenkradkörper niederdrückbar. Dieses Niederdrücken dient zum Schließen eines oder mehrerer Hupenkontakte, also letztendlich dem Betätigen der Hupe. Das Niederdrücken geschieht hier in axialer oder fast axialer Richtung (d. h. leicht verkippt zur axialen Richtung), wobei die axiale Richtung beispielsweise durch die Lenksäule definiert wird, mit welcher der Lenkradkörper im eingebauten Zustand verbunden ist.
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Bei der bereits genannten gattungsbildenden
DE 10 2008 028 126 A1 sind mehrere Positionierungseinheiten vorgesehen, welche zur wenigstens axialen Positionierung des Gassackmodules in Bezug auf den Lenkradkörper dienen. Jede dieser Positionierungseinheiten weist ein modulseitiges Positionierungselement und ein lenkradkörperseitiges Gegenpositionierungselement auf. Hierbei hat das Positionierungselement eine Positionierungsfläche und das Gegenpositionierungselement eine Gegenpositionierungsfläche. Bei nicht niedergedrücktem Gassackmodul werden Positionierungsfläche und Gegenpositionierungsfläche auf Grund der Kraft des Federelementes aufeinander gedrückt, wodurch die axiale Position des Gassackmodules definiert wird. Bei Niederdrücken des Gassackmodules kommen Positionierungsfläche und Gegenpositionierungsfläche wenigstens einer Positionierungseinheit außer Kontakt. Die Positionierungseinheiten können entweder so ausgebildet sein, dass sie ausschließlich der axialen Positionierung dienen oder sie können so ausgestaltet sein, dass die Gesamtheit der Positionierungseinheiten sowohl die axiale als auch die nicht-axiale Position des Gassackmodules definieren.
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Bei der gattungsbildenden
DE 10 2008 028 126 A1 sind die Positionierungselemente und Gegenpositionierungselemente jeweils Abschnitte von Kunststoff-Spritzgussteilen, wodurch sich eine sehr große Maßhaltigkeit und damit eine hohe Positionierungsgenauigkeit (kleines Spaltmaß) des Gassackmoduls in Bezug auf den Lenkradkörper erzielen lässt. Da es jedoch nicht ausgeschlossen werden kann, dass die betreffenden Kunststoffteile bei Expansion des Gassackes auf Grund des Fangschlages brechen, ist zusätzlich eine Halteeinrichtung vorgesehen, welche im normalen Betriebszustand funktionslos ist, das Gassackmodul bei Versagen der Positionierungseinheit jedoch festhält. Diese Halteeinrichtung besteht aus einem am Boden des Gassackmodules gehaltenen, in Form eines Federdrahtbügels ausgebildeten Rückhalteelementes und mehreren sich vom Lenkradkörper erstreckenden Haltehaken, welche Abschnitte dieses Federdrahtbügels übergreifen, diesen im normalen Betriebszustand jedoch nicht berühren.
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Eine andere Aufgabe, welche das Gassackmodul in einer Lenkradeinheit zusätzlich übernehmen kann, ist beispielsweise in der
DE 39 25 761 A1 beschrieben. Hier dient das gesamte Gassackmodul als sogenannter „Schwingungstilger” um Vibrationen, welche vom Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs über die Lenksäule auf die Lenkradeinheit übertragen werden, zu dämpfen. Hierzu ist das Gassackmodul über elastische Elemente (insbesondere in Form von Gummibuchsen) mit dem Lenkradkörper verbunden.
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Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, die beiden oben beschriebenen Konzepte zu verbinden, d. h. eine Lenkradeinheit zur Verfügung zu stellen, bei welcher das Gassackmodul sowohl zur Betätigung der Hupe als auch zur Schwingungstilgung dient.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lenkradeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Grundaufbau der erfindungsgemäßen Lenkradeinheit entspricht dem der gattungsbildenden
DE 10 2008 028 126 A1 . D. h., es ist wenigstens eine Positionierungseinheit (in der Praxis sind in der Regel mehrere Positionierungseinheiten vorgesehen) vorhanden, welche aus einem modulseitigen Positionierungselement mit einer Positionierungsfläche und einem lenkradkörperseitigen Gegenpositionierungselement mit einer Gegenpositionierungsfläche besteht. Positionierungsfläche und Gegenpositionierungsfläche werden bei nicht niedergedrücktem Gassackmodul auf Grund der Kraft des wenigstens einen Federelements aufeinandergedrückt und definieren somit zumindest die Axialposition.
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Erfindungsgemäß ist die Gegenpositionierungsfläche mittels eines elastischen Dämpfungselementes mit einem starren Bestandteil des Lenkradkörpers, vorzugsweise mit dessen Skelett, verbunden oder die Gegenpositionierungsfläche ist ein Oberflächenabschnitt eines elastischen Dämpfungselementes, welches mit einem starren Bestandteil des Lenkradkörpers verbunden ist. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Positionierungseinheit sowohl zur Positionierung als auch zur elastischen Verbindung zwischen Gassackmodul und Lenkradkörper dient.
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Vorzugsweise ist das Dämpfungselement als Buchse mit einer Durchgangsöffnung ausgebildet und das Positionierungselement weist vorzugsweise hierzu passend einen Zapfen auf, welcher durch diese Durchgangsöffnung ragt. Hierbei kann die Positionierungseinheit zusätzlich auch als nicht-axiale Positionierungseinheit dienen. In diesem Fall darf natürlich nur relativ wenig Spiel zwischen dem Zapfen und der Buchse oder dem Zapfen und einem zwischen Zapfen und Buchse vorgesehenen weiteren Element herrschen. In diesem Fall ist das Vorsehen eines weiteren Elementes, nämlich eines formstabilen Elementes (welches somit ebenfalls eine Buchse bildet) zu bevorzugen, um die Reibungskräfte zu vermindern und ein Verklemmen zu vermeiden. Das formstabile Element kann hierbei beispielsweise aus einem reibungsarmen aber harten Kunststoff wie beispielsweise Teflon bestehen.
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Um die wenigstens eine Positionierungsfläche zur Verfügung stellen zu können, muss der Zapfen in dem Bereich, in welchem er aus der Buchse herausragt, verbreitert sein oder wenigstens einen Vorsprung (hier als „Nase” bezeichnet) tragen. Diese wenigstens eine Nase ist vorzugsweise in Radialrichtung in Bezug auf den Zapfen beweglich, wobei diese Beweglichkeit durch eine Verschiebbarkeit und/oder eine Verschwenkbarkeit realisiert werden kann. Diese Beweglichkeit ist vorzugsweise derart, dass die Nase gegen eine Federkraft zumindest abschnittsweise in eine Ausnehmung des Zapfens versenkbar ist. Hierdurch wird eine einfache Montierbarkeit und gegebenenfalls auch eine leichte Demontierbarkeit erreicht.
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In der Regel wird es zu bevorzugen sein, ein „Backup-Rückhaltesystem” wie in der gattungsbildenden
DE 10 2008 028 126 A1 vorzusehen, welche das Gassackmodul auch dann am Lenkradkörper festhält, wenn die Positionierungseinheiten auf Grund sehr hoher Krafteinwirkung das Gassackmodul freigeben.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus dem nun mit Bezug auf die Figuren näher beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1: einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenkradeinheit,
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2: im Wesentlichen das Detail D aus 1,
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3: den unteren Abschnitt des Zapfens des modulseitigen Positionierungselementes aus 2 in einer schematisierten Querschnittsdarstellung mit größerer Detailfülle als in 2,
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4: das in 2 Gezeigte bei niedergedrückten Gassackmodul zur Betätigung der Hupe,
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5: das in 2 Gezeigte zum Beginn des Montagevorgangs des Gassackmodules am Lenkradkörper,
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6: das in 5 Gezeigte zu einem etwas späteren Zeitpunkt,
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7: das in 6 Gezeigte zu einem noch etwas späteren Zeitpunkt,
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8: das in 7 Gezeigte nach Abschluss der Montage,
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9: das in 2 Gezeigte, wenn starke Zugkräfte in Axialrichtung auf das Gassackmodul ausgeübt werden,
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10: das in 2 Gezeigte zu Beginn eines Demontagevorgangs,
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11: das in 10 Gezeigte zu einem späteren Zeitpunkt,
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12: das in 11 Gezeigte zu einem noch späteren Zeitpunkt und
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13: das in 12 Gezeigte nach Abschluss des Demontagevorgangs.
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Zunächst werden mit Bezug auf die 1 bis 4 sämtliche Bestandteile der erfindungsgemäßen Lenkradeinheit beschrieben. Zunächst besteht die Lenkradeinheit, wie dies bereits erwähnt wurde, aus zwei miteinander verbundenen Baugruppen, nämlich aus dem Lenkradkörper und dem Gassackmodul. Der Lenkradkörper besteht hierbei aus einem Skelett 10, welches in der Regel aus Metall, insbesondere aus einem Leichtmetall wie Magnesium besteht, und aus einem Schaumkörper 12, mit welchem das Skelett 10 zumindest abschnittsweise umschäumt ist. Im Nabenbereich weist der Lenkradkörper (d. h. insbesondere der Schaumkörper 12 des Lenkradkörpers) einen Aufnahmebereich für das Gassackmodul auf. Dieses Gassackmodul hat ein Gehäuse 20, einen Gasgenerator 22 und einen Gassack 23, welcher in das Gehäuse 20 eingefaltet ist.
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Zwischen dem Gehäuse 20 und dem Lenkradkörper (hier dem Skelett 10) sind mehrere Federelemente in Form von Hupenfedern 28 (Druckfedern) angeordnet, von welchem zwei gezeigt sind; in der Regel sind wenigstens drei solcher Hupenfedern vorhanden. Wird das Gassackgehäuse vollständig (dies bedeutet in exakt axialer Richtung) gegen den Lenkradkörper niedergedrückt, so werden sämtliche Hupenfedern 28 komprimiert; bei einem nicht symmetrischen Niederdrücken des Gassackmodules (dies bedeutet insbesondere, dass der Fahrer auf einen Randbereich der Abdeckung des Gassackmodules drückt) wird nur ein Teil der Hupenfedern, beispielsweise nur eine, komprimiert. Es ist wenigstens ein Hupenkontakt vorgesehen, wobei es zu bevorzugen ist, mehrere Hupenkontakte vorzusehen, insbesondere jeweils benachbart zu einer Hupenfeder 28. Diese Hupenkontakte haben einen lenkradkörperseitigen Hupenkontakt 17 und einen modulseitigen Hupenkontakt 27. Bei niedergedrücktem Gassackmodul wird wenigstens ein Hupenkontakt geschlossen (siehe hierzu 4). Die Hupenkontakte können – wie gezeigt – „klassisch” elektrisch ausgebildet sein, aber beispielsweise auch als Näherungssensoren oder als Drucksensoren ausgebildet sein.
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Zur Positionierung des Gassackmoduls am Lenkradkörper sind mehrere Positionierungseinheiten vorgesehen, wovon in 1 zwei dargestellt sind. In der Regel sind mehr als zwei solcher Positionierungseinheiten vorgesehen, insbesondere drei. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Positionierungseinheiten koaxial zu den Hupenfedern. Dies ist zwar bevorzugt, jedoch nicht in jedem Fall zwingend. Es wird nun auf den Aufbau der Positionierungseinheiten eingegangen: Jede Positionierungseinheit besteht aus einem modulseitigen Positionierungselement und einem lenkradkörperseitigen Gegenpositionierungselement. Hierbei weist das modulseitige Positionierungselement einen Zapfen 30 auf, welcher vorzugsweise einen runden Querschnitt hat, und an welchem wenigstens eine Nase 36, 36 angeordnet ist. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Nasen 36, 36' vorgesehen, wie dies auch dargestellt ist. Der Zapfen 30 weist eine Mantelfläche auf, von welchem die Nase oder die Nasen 36, 36' weg ragen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel, welches sehr montage- und demontagefreundlich ist, sind die Nasen wie folgt aufgebaut: Sie weisen jeweils eine schräg nach oben (bezüglich der Axialrichtung) weisende Positionierungsfläche 36a und eine schräg nach unten weisende weitere Oberfläche 36b auf. Der Winkel, welcher die Positionierungsfläche 36a mit der Axialrichtung einschließt, beträgt vorzugsweise zwischen 45° und 80° und der Winkel, welcher die weitere Oberfläche 36b mit der Axialrichtung einschließt, beträgt vorzugsweise zwischen 20° und 60°. Jede Nase 36 ist gegen eine Federkraft derart beweglich am Zapfen 30 gehalten, dass sie zumindest abschnittsweise in eine Ausnehmung 34, 34' des Zapfens hineinbewegbar ist, wobei diese Beweglichkeit translatorischer oder, wie dargestellt auch rotatorischer Art sein kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Nasen 36, 36' einstückig mit dem Zapfen ausgebildet, sodass sie um ihren Verbindungsbereich nach Art eines Filmscharniers in die betreffende Ausnehmung 34, 34' eingeschwenkt werden können. Es wäre jedoch beispielsweise auch denkbar, dass die Nasen 36, 36' vom Zapfen 30 getrennte Elemente sind und dass beispielsweise entsprechende Druckfedern vorgesehen sind. Der Zapfen (hier einschließlich der Nasen) ist vorzugsweise ein Kunststoff-Spritzguss-Teil.
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Es wird nun auf das entsprechende lenkradkörperseitige Gegenpositionierungselement eingegangen: Dieses besteht zum einen aus einer elastischen Buchse 14, welche als elastisches Dämpfungselement dient und welche in eine entsprechende Durchbrechung des Lenkradkörpers, nämliche des Lenkradskelettes, eingesetzt ist. Die elastische Buche weist einen hohlzylindrischen Abschnitt und einen unteren, scheiben- oder plattenförmigen Radialabschnitt 14b auf. Ein dem Radialabschnitt gegenüberliegender weiterer Abschnitt 14c kann vorgesehen sein, um die die elastische Buchse 14 in ihrer Durchbrechung zu halten und um einen weichen Endanschlag für das modulseitige Positionierungselement zu bilden. Von diesem weiteren Abschnitt 14c erstreckt sich vorzugsweise ein ringförmiger Abschnitt 14d, welcher die Radialauslenkung des Gassackmoduls begrenzt und ebenfalls einen weichen Endanschlag bildet.
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In die elastische Buchse 14 ist eine weitere Buchse, nämlich ein formstabiles Element 16 eingesetzt, derart, dass es die Durchgangsöffnung der Buchse, das heißt den hohlzylindrischen Abschnitt 14a (vorzugsweise vollständig) auskleidet und die in Richtung der Positionierungsfläche 36a weisende Gegenpositionierungsfläche 16c aufweist. Im konkret gezeigten Ausführungsbeispiel ergibt sich hiermit ein formstabiles Element 16, welches ebenfalls einen hohlzylindrischen Abschnitt 16a und einen Radialabschnitt 16b aufweist. Ein geeignetes Material für die elastische Buchse 14 ist beispielsweise Gummi oder ein Elastomer, während das formstabile Element 16 eine deutlich geringere Elastizität aufweist. Das formstabile Element kann aus einem nicht geschäumten Hartkunststoff bestehen, wobei es zu bevorzugen ist, dass das Material des formstabilen Elementes eine geringe Oberflächenreibung zeigt. Somit ist beispielsweise Teflon ein geeignetes Material, andere Hartkunststoffe sind jedoch ebenfalls geeignet. Der Innendurchmesser des formstabilen Elementes 16 ist etwas größer als der Außendurchmesser des zugeordneten Zapfens 30.
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Somit dient jede Positionierungseinheit, wie man der 2 unschwer entnehmen kann, sowohl der axialen als auch der nicht-axialen Positionierung des Gassackmodules, wobei die axiale Positionierung mittels der Positionierungsflächen 36a und der Gegenpositionierungsfläche 16c erfolgt und wobei die nicht-axiale Positionierung zwischen der Mantelfläche des Zapfens 30 und der Innenfläche der Durchgangsöffnung des formstabilen Elementes 16 erfolgt. Positionierungsflächen und Gegenpositionierungsflächen werden hierbei im von äußeren Kräften freien Zustand (2) auf Grund der Kraft wenigstens einer Hupenfeder 28 aufeinander gedrückt.
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Schließlich wird noch auf eine Halteeinrichtung eingegangen, welche zur Sicherung des Gassackmoduls am Lenkradkörper vorgesehen ist. Diese ist grundsätzlich so aufgebaut, wie dies aus der
DE 10 2008 028 126 A1 bekannt ist, sodass auch auf die dortige Offenbarung verwiesen wird. Am Boden des Gehäuses
20 ist – hier mittels Bügeln
25 – ein Rückhalteelement in Form eines Federdrahtbügels
26 gehalten. Dieser Federdrahtbügel kann vorzugsweise U- oder Omega-förmig sein, wie dies auch grundsätzlich bekannt ist. Innerhalb der Bügel
25 sind Abschnitte des Federdrahtbügels
26 in Nicht-Axialrichtung bewegbar, insbesondere derart, dass sie zur Mitte hin verschwenkt werden können. Vom Skelett
10 des Lenkradkörpers erstrecken sich mehrere Haltehaken
18, welche Abschnitte des Federdrahtbügels
26 übergreifen, diese im normalen Betriebszustand jedoch nicht berühren. Die zum Federdrahtbügel
26 weisenden Flächen der Haltehaken werden als Rückhalteoberflächen
18a bezeichnet. Weiterhin weist jeder Haltehaken eine vom Federdrahtbügel weg weisende abgeschrägte Oberfläche
18b auf.
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Es wird mit Bezug auf die 5 bis 8 auf die Montage des Gassackmoduls am Lenkradkörper eingegangen. Im Allgemeinen wird der Federdrahtbügel 26 vor der Montage an den Bügeln 25 montiert. Danach wird das Gassackmodul „von oben” in den Nabenbereich des Lenkradkörpers eingeführt, wobei jeder Zapfen 30 in die Durchbrechung des ihm zugeordneten formstabilen Elementes 16 eintaucht. Hierbei schwenken die Nasen 36, 36' aufgrund der schräg verlaufenden weiteren Oberflächen 36b nach innen und verbleiben in ihren Ausnehmungen 34, 34'. Die „wirksamen” Abschnitte des Federdrahtbügels 26 gleiten auf den abgeschrägten Oberflächen 18b der Haltehaken auf, sodass sie unter elastischer Deformation nach innen ausgelenkt werden (s. hierzu insbesondere 7). Kurz vor Erreichen des unteren Totpunktes schnappen die Nasen 36, 36' und die Abschnitte des Federdrahtbügels wieder nach außen (8). Hiermit ist die Montage abgeschlossen.
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Im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs kann das gesamte Gassackmodul in Bezug auf den Lenkradkörper schwingen, sowohl in Axial- als auch in nicht-Axialrichtung, da die elastischen Buchsen 14 eine entsprechende Bewegung ermöglichen. Die Schwingung wird durch die elastischen Buchsen hierbei gedämpft, sodass das Ziel eines Schwingungstilgers erreicht wird. Somit dient das gesamte Airbagmodul als Masse des Schwingungstilgers.
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Wird eine sehr starke Zugkraft auf das Gassackmodul ausgeübt (sei es durch eine Fehlbenutzung oder auf Grund des Fangschlages bei Expansion des Gassackes) so wird die maximal mögliche Auslenkung in Axialrichtung durch die Haltehaken 18 und das Rückhalteelement 26 begrenzt (9), sodass eine Beschädigung der Positionierungseinheiten und ein Loslösen des Gassackmodules verhindert wird.
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Dennoch ist es möglich, das Gassackmodul durch einfaches Herausziehen aus dem Lenkradkörper zu demontieren. Hierzu müssen die wirksamen Abschnitte des Federdrahtbügels 26 mittels eines Werkzeuges in eine innere Position verschwenkt werden (10), wozu das Skelett 10 entsprechende Durchbrechungen aufweist (siehe 1 – ohne Bezugszeichen). In diesem Zustand kann das Gassackmodul herausgezogen werden, wobei die Nasen 36, 36' in die Ausnehmungen 34, 34' auf Grund der schrägen Ausrichtung der Positionierungsflächen 36a einschwenken (siehe hierzu 10 bis 13).
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Skelett
- 12
- Schaumkörper
- 14
- elastische Buchse
- 14a
- hohlzylindrischer Abschnitt
- 14b
- Radialabschnitt
- 14c
- weiterer Abschnitt
- 14d
- ringförmiger Abschnitt
- 16
- formstabiles Element (Einsatz)
- 16a
- hohlzylindrischer Abschnitt
- 16b
- Radialabschnitt
- 16c
- Gegenpositionierungsfläche
- 17
- lenkradkörperseitiger Hupenkontakt
- 18
- Haltehaken
- 18a
- Rückhalteoberfläche
- 18b
- abgeschrägte Oberfläche
- 20
- Gehäuse
- 22
- Gasgenerator
- 23
- Gassack
- 24
- Haltering
- 25
- Bügel
- 26
- Rückhalteelement (Federdrahtbügel)
- 27
- modulseitiger Hupenkontakt
- 28
- Hupenfeder
- 30
- Zapfen
- 32
- Mantelfläche
- 34, 34'
- Ausnehmung
- 36
- Nase
- 36a
- Positionierungsfläche
- 36b
- weitere Oberfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008028126 A1 [0002, 0003, 0004, 0008, 0012, 0034]
- DE 3925761 A1 [0005]
