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Die Erfindung betrifft eine Lenkradeinheit mit einem Lenkradkörper und einer am Lenkradkörper gehaltenen Gassackeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Nahezu jedes Lenkrad eines modernen Personenkraftwagens weist eine Gassackeinheit auf. Hierzu hat der Lenkradkörper des Lenkrades im Nabenbereich eine Ausnehmung, in welcher ein Gehäuse aufgenommen ist. Dieses Gehäuse trägt einen als Inflator dienenden Gasgenerator und in das Gehäuse ist ein Gassack eingefaltet. Das Gehäuse ist von einem Dachelement (Cover) überspannt, welches den eingefalteten Gassack abdeckt. Häufig dient das Dachelement auch als Betätigungsfläche für die Kraftfahrzeughupe, sodass das Dachelement gegen den Lenkradkörper gegen die Kraft wenigstens eines Federelementes niederdrückbar ist. Hierzu sind zwei Grundprinzipien bekannt: Zum einen ist es möglich, das Gehäuse starr mit dem Lenkradkörper zu verbinden und das Dachelement im Wesentlichen axialbeweglich (Axial bezieht sich hier auf die Richtung der Lenksäule) am Gehäuse oder am Lenkradkörper anzuordnen. Dieses Prinzip wird in der Regel als „Floating Cover” bezeichnet. Weiterhin ist es möglich, das Dachelement starr am Gehäuse anzuordnen und das Gehäuse im Wesentlichen axialbeweglich gegen die Kraft wenigstens eines Federelementes am Lenkradkörper zu halten. Dieses Prinzip wird zumeist als „Floating Module” bezeichnet. In beiden Fällen wird es von den Fahrzeugherstellern im Allgemeinen gefordert, dass die Positionsgenauigkeit des Dachelementes in Bezug auf den Lenkradkörper hoch ist, sodass sich ein geringes Spaltmaß ergibt. Eine weitere Forderung ist (dies ist vor allem bei den sogenannten Floating-Module-Konzepten wesentlich), dass keine Klappergeräusche auftreten. Klappergeräusche können aufgrund von Lenkradvibrationen auftreten, insofern keine geeigneten Gegenmaßnahmen getroffen werden.
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Aus der gattungsbildenden
DE 10 2007 029 021 B4 ist eine Floating-Cover-Lenkradeinheit bekannt, bei welcher die Positionierung des Dachabschnittes in Bezug auf den Lenkradkörper mittels in Langlöchern gehaltenen Zapfen erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass Materialausdehnungen oder -schrumpfungen des Dachelementes (Covers) ausgeglichen werden können, sodass auch über die Gesamtlebenszeit der Lenkradeinheit eine hohe Positionsgenauigkeit erreicht werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Betätigbarkeit der Hupe durch ein Verklemmen beeinträchtigt wird.
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Hiervon ausgehend, stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine gattungsgemäße Lenkradeinheit dahingehend weiterzubilden, dass Klappergeräusche sicher vermieden werden können, insbesondere auch dann, wenn das in der gattungsbildenden Schrift beschriebene Prinzip auf eine Floating-Module-Lenkradeinheit übertragen wird.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lenkradeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei der gattungsgemäßen Lenkradeinheit müssen die Positionierungseinheiten derart ausgebildet sein, dass die Zapfen einen Durchmesser haben, welcher etwas geringer ist als die Breite ihres jeweils zugeordneten Langloches, um eine Verschiebbarkeit in Längsrichtung des Langloches sicherzustellen. Dies kann bei auftretenden Lenkradvibrationen dazu führen, dass die Zapfen an den Längsseiten der Langlöcher anschlagen, was zu den erwähnten Klappergeräuschen und auf lange Sicht auch zu einem Verschleiß führen kann. Solange das beschriebene „Zapfen-Langloch-Prinzip” nur zur Positionierung eines Covers verwendet wird, ist dies häufig unproblematisch, da das Cover relativ leicht ist. Soll das Prinzip jedoch auf ein Floating-Module-Konzept übertragen werden, so tritt dieses Problem wesentlich stärker zutage, da das gesamte Modul (welches auch das Gehäuse, den Gassack und den Gasgenerator aufweist) natürlich sehr viel schwerer ist.
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Erfindungsgemäß ist deshalb zumindest eine Positionierungseinheit (im Folgenden als erste Positionierungseinheit bezeichnet) spielfrei ausgeführt: Dies wird dadurch erreicht, dass die Breite des Zapfens kleiner ist als die Breite des Langloches, so dass der Zapfen zumindest bei nicht niedergedrücktem Teil des Gassackmoduls die Seitenwände des Langlochs nicht berührt. Zur Positionierung ist am Zapfen ein sich verbreitender Kopf angeordnet, so dass der Kopf wenigstens eine bezüglich der Axialrichtung des Zapfens geneigt verlaufende Anlagefäche aufweist. Weiterhin weist wenigstens eine Längsseite des Langloches eine geneigt verlaufende Gegenanlagefläche auf, an welcher die Anlagefläche des Kopfes bei nicht niedergedrücktem Teil der Gassackeinheit aufgrund der Federkraft des wenigstens einen Federelements anliegt.
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Hierbei ist es zu bevorzugen, dass beide Seiten des Langlochs eine geneigt verlaufende Gegenanlagefläche aufweisen und dass der Kopf zwei Anlageflächen oder eine umlaufende Anlagefläche aufweist, insbesondere, dass der Kopf konisch ausgebildet ist.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform können drei im Wesentlichen gleich ausgebildete Positionierungseinheiten (als erste Positionierungseinheiten bezeichnet) vorgesehen sein. Durch diese drei Positionierungseinheiten kann eine vollständige Positionierung sowohl in Axial-, als auch in Nichtaxialrichtung erfolgen.
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Weiterhin können eine oder mehrere solcher ersten Positionierungseinheiten mit anders ausgebildeten Positionierungseinheiten kombiniert werden, wie dies nachfolgend mit Bezug auf die Figuren noch beschrieben wird.
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Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung insbesondere für Floating-Modul-Lenkradeinheiten geeignet, grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, die Erfindung auf Floating-Cover-Lenkradeinheiten anzuwenden.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine Draufsicht auf eine Lenkradeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei die (nicht sichtbaren) Positionierungseinheiten schematisch dargestellt sind,
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2 einen schematisierten Schnitt durch das in 1 Gezeigte entlang der Schnittebene E-E,
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3 eine Draufsicht auf eine Positionierungseinheit von unten, im Wesentlichen entsprechend der Blickrichtung aus Richtung R in 2,
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4 einen Schnitt entlang der Ebene A-A in 3,
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5 einen Schnitt entlang der Ebene B-B in 3,
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6 eine Alternative zu dem in 4 Gezeigten,
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7 eine schematische Darstellung einer alternativen Anordnung der Positionierungseinheiten,
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8 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer der in 7 entsprechenden Darstellung,
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9 einen Schnitt entlang der Ebene C-C in 8,
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10 eine Alternative zu dem in 8 Gezeigten,
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11 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer der 7 entsprechenden Darstellung,
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12 einen Schnitt entlang der Ebene D-D in 11 und
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13 eine Alternative zu dem in 11 Gezeigten.
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Die 1 und 2 zeigen schematisch eine Lenkradeinheit und hierbei insbesondere den Aufbau einer erfindungsgemäßen Positionierungseinheit, welche nochmals in größerem Detail in den 3 bis 6 gezeigt ist.
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Die Lenkradeinheit besteht aus einem Lenkradkörper 10, in dessen Nabenbereich eine Ausnehmung 12 vorgesehen ist, in welcher eine Gassackeinheit 20 aufgenommen ist. Die Gassackeinheit 20 kann im Wesentlichen in Axialrichtung (bezogen auf die Lenksäule 16) oder leicht gekippt gegen den Lenkradkörper 10 niedergedrückt werden, wie dies bei den mehrfach erwähnten Floating-Module-Lenkradeinheiten üblich ist. Die Gassackeinheit 20 weist ein Gehäuse 22, welches einen Gasgenerator 27 trägt und in welches ein Gassack 28 eingefaltet ist, sowie ein Dach 24 (Cover) auf. Das Gehäuse 22 ist über eine Platte 14 mit dem Lenkradkörper 10 verbunden. Diese Platte 14 ist nach den hier getroffenen Definitionen ein Teil des Lenkradkörpers (da sie starr mit diesem verbunden ist), man könnte sie aber auch als Teil der Gassackeinheit betrachten.
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Es sind drei gleichartig aufgebaute Positionierungseinheiten (erste Positionierungseinheiten) vorhanden, welche mit den Bezugszeichen 30, 30' und 30'' bezeichnet sind. Es wird nun Bezug auf die erste Positionierungseinheit 30 genommen, wobei das Erläuterte auch für die anderen zwei ersten Positionierungseinheiten 30' und 30'' gilt. Jede Positionierungseinheit besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus vier Elementen, nämlich einem sich vom Gehäuseboden erstreckenden Zapfen, 40, an dessen dem Gehäuse abgewandten Ende ein verdickter Kopf 42 angeordnet ist, einem Langloch 50 in der Platte 14 und einer Druckfeder 60, welche sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um den Zapfen 40 zwischen dem Gehäuseboden und der Platte 14 erstreckt. In der Regel sind Zapfen und Kopf einstückig ausgebildet, dennoch werden diese beiden Elemente gemäß den hier getroffenen Definitionen als funktional getrennte Elemente behandelt. Vorausschickend ist auch noch Folgendes zu sagen: Die Umkehrung der gezeigten Anordnung dahingehend, dass der Zapfen 40 starr mit dem Lenkradkörper 10 verbunden ist und das Gehäuse oder ein starr mit dem Gehäuse verbundenes Bauteil das entsprechende Langloch trägt, wäre ebenfalls möglich.
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Weiterhin muss die Feder 60 nicht zwingend Teil der Positionierungseinheit sein; sie könnte auch separat von der Positionierungseinheit angeordnet sein.
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Es wird zunächst auf das Langloch 50 eingegangen: Das Langloch hat, wie dies insbesondere in 3 gezeigt ist, eine Länge und eine Breite, wobei die Länge l die Breite b übersteigt. Eingezeichnet ist hier die kleinste Breite b und die kleinste Länge L. Das Langloch 50 hat zwei Längsseiten 52, 53, welche sich parallel zur Länge erstrecken. Erfindungsgemäß sind beide Längsseiten 52, 53 geneigt, das heißt abgeschrägt ausgeführt, sodass sich das Langloch in die vom Gehäuseboden weg zeigende Richtung verbreitert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft diese Schräge um das gesamte Langloch herum (also auch um Stirnseiten – was nicht zwingend notwendig wäre), man kann somit in gewisser Weise von einem „konischen Langloch” sprechen. Diese schräge Fläche (welche, wie dies erwähnt wurde, auch in zwei Teilflächen unterteilt sein könnte) bildet eine Gegenanlagefläche 55. Der Winkel α der Schräge zur Radialebene beträgt vorzugsweise zwischen 15° und 60°, vorzugsweise zwischen 25° und 45°.
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Nun wird auf den Zapfen 40 mit Kopf 42 eingegangen: Der Zapfen 40 ist vorzugsweise zylindrisch ausgeführt (was jedoch nicht zwingend ist) und hat eine Breite (das heißt hier Durchmesser), welche derart deutlich kleiner als die minimale Breite b des Langloches 50 ist, so dass der Zapfen 40 die Längsseiten 52, 53 nicht berührt. An dem Zapfen 40 schließt sich ein konischer Kopf 42 an, welcher durch das Langloch 50 durchtritt, wobei der maximale Durchmesser des Kopfes 42 größer ist als die minimale Breite des Langloches. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der maximale Durchmesser des Kopfes 42 sogar größer als die maximale Breite des Langloches. Die in Richtung des Langloches weisende Oberfläche des Kopfes 42 bildet eine zusammenhängende Anlagefläche 44, deren Neigungswinkel dem Neigungswinkel der Gegenanlagefläche entspricht. Diese ist in den 4 und 5 deutlich zu sehen. Es ist zu bevorzugen, den Kopf 42 rotationssymmetrisch als Konus auszuführen, sodass er eine durchgehende Anlagefläche 44 aufweist; es wäre jedoch auch möglich, zwei voneinander getrennte Anlageflächen 44 (eine für jede Längsseite) vorzusehen. Weiterhin sei an dieser Stelle gesagt, dass es grundsätzlich möglich wäre, nur eine Längsseite des Langloches 50 geneigt als Gegenanlagefläche auszuführen und dem Kopf 42 entsprechend auch nur eine dieser Gegenanlagefläche zugeordnete Anlagefläche zuzuordnen. Die gezeigte Variante ist jedoch im Allgemeinen bevorzugt.
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Wie dies in 6 gezeigt ist, kann der Kopf auch ein separates, jedoch fest mit dem Zapfen verbundenes Kopfelement 43 sein, welches beispielsweise aus einem weicheren Material zur Reduzierung von Klappergeräuschen bestehen kann.
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Durch das Vorsehen von drei ersten Positionierungseinheiten, wie sie eben beschrieben wurden, entsprechend der Geometrie der 1 oder auch der Geometrie der 7 ergeben sich zahlreiche Vorteile: Die Anordnung der Gassackeinheit am Lenkradkörper ist spielfrei, wodurch Klappergeräusche und Verschleiß vermindert werden. Weiterhin ist eine klemmfreie axiale oder schräge Niederdrückbarkeit des Gassackgehäuses gegeben, sodass die Hupe sehr gut betätigt werden kann. Die Hupenkontakte, welche hierzu im Allgemeinen nötig sind, sind in den Zeichnungen nicht dargestellt, aus dem Stand der Technik selbstverständlich jedoch bekannt. Weiterhin ergibt sich eine sehr genaue Positionierung des Gassackgehäuses mit dem ihm verbundenen Dachabschnitt in Bezug auf den Lenkradkörper bezüglich sämtlicher Freiheitsgrade. Schließlich ist die Art der Positionierung unempfindlich gegenüber etwaigen Ausdehnungen oder Schrumpfungen des Gassackgehäuses. Somit sind sämtliche oben definierte Forderungen erfüllt.
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Wie dies bereits erwähnt wurde, können ausschließlich die eben beschriebenen ersten Positionierungseinheiten verwendet werden, wobei es hier aus Gründen der statischen Bestimmtheit zu bevorzugen ist, genau drei solcher Positionierungseinheiten vorzusehen. Eine mögliche Geometrie zeigt 1: Hier sind zwei Langlöcher kollinear (bezogen auf ihre Längsrichtungen) und die Längsrichtung der verbleibenden ersten Positionierungseinheit schneidet die Verbindungslinie der beiden anderen ersten Positionierungseinheiten vorzugsweise in der Mitte. Weiterhin ist es, wie in 7 gezeigt, möglich, dass sich die Längsachsen der Langlöcher in einem Punkt, im Wesentlichen in der Mitte des Gehäuses, treffen.
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Wie dies nun noch mit Bezug auf die 8 bis 12 erläutert wird, ist es jedoch auch möglich, eine oder mehrere erste Positionierungseinheiten mit anderen Positionierungseinheiten und/oder einer Rückhalteeinheit zu kombinieren. Es wird zunächst auf das Ausführungsbeispiel der 8 und 9 eingegangen:
Die drei ersten Positionierungseinheiten 30, 30', 30'' bilden in etwa ein rechtwinkliges, gleichschenkliges Dreieck. Die drei ersten Positionierungseinheiten 30, 30', 30'' bestimmen die Position der Gassackeinheit 20 in Bezug auf den Lenkradkörper 10 vollständig, ein Hinzufügen einer weiteren Positionierungseinheit würde zu einer unerwünschten statischen Überbestimmung führen. Allerdings würde die in der 8 gezeigte Geometrie ohne weitere Maßnahmen dazu führen, dass die Gassackeinheit 20 bei Betätigung des Gasgenerators 27 aufgrund der relativ großen Axialkraft, welche durch den sogenannten Fangschlag vom Gehäuse 22 in den Lenkradkörper 10 eingeleitet wird, das Gehäuse gegen den Lenkradkörper 10 verkippen würde. Um dies zu verhindern, ist die Rückhalteeinheit 70 vorgesehen, welche in den „normalen” Betriebszuständen funktionslos ist (9), ein Verkippen der Gassackeinheit beim Auftreten des Fangschlags jedoch verhindert. Die Rückhalteeeinheit 70 weist einen mit dem Gehäuse starr verbundenen Zapfen 72, ein Loch 75 in der Platte 14 mit einem Durchmesser, welcher größer ist als der des Zapfens 72, und einen starr mit dem Zapfen 72 verbundenen Kopf 74 auf. Im von äußeren Kräften freien Betriebszustand berühren weder der Zapfen 72 noch der Kopf 74 den Lenkradkörper (in diesem Fall die Platte 14). Der Kopf passt jedoch nicht durch das Loch 75, so dass das oben beschriebene Verkippen vermieden wird (9). Auch hier könnte natürlich der Zapfen dem Lenkradkörper und das Loch der Gassackeinheit zugeordnet werden.
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Eine alternative Geometrie zu dem eben Beschriebenen zeigt 10.
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Wie dies in den 11 und 12 dargestellt ist, kann auch eine hier als zweite Positionierungseinheit 80 bezeichnete Positionierungseinheit vorgesehen sein, welche einen Zapfen mit einem konischen Kopf und ein hierzu passendes konisches Loch als erstes und zweites Element dieser zweiten Positionierungseinheit aufweist, sodass am Ort dieser Positionierungseinheit eine ganz exakte Axial- und Nichtaxialpositionierung ergibt und die weitere erste Positionierungseinheit dann noch im Wesentlichen die Aufgabe hat, den sich ergebenden Rotationsfreiheitsgrad zu eliminieren. In diesem Fall muss zusätzlich eine reine Axialpositionierungseinheit 90 vorgesehen sein, wie sie in 12 dargestellt ist. Diese ist im Wesentlichen wie die Rückhalteeinheit 70 ausgebildet, mit dem Unterschied, dass der Kopf 94 bei nicht niedergedrücktem Gehäuse 22 in Kontakt mit dem Lenkradkörper (hier der Platte 14) steht und dass vorzugsweise eine Feder 60 vorgesehen ist (12). Die 13 zeigt eine Variante zum in 11 Gezeigten, wobei hier zusätzlich eine Rückhalteeinheit 70 entsprechend 8 vorgesehen ist.
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Die Erfindung wurde anhand von sogenannten „Floating-Module”-Lenkrädern erläutert. Dies ist nach derzeitigem Kenntnisstand auch der wichtigste Anwendungsfall. Eine Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips auf ein sogenanntes „Floating-Cover”-Lenkrad ist jedoch ebenso möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lenkradkörper
- 12
- Ausnehmung
- 14
- Platte
- 20
- Gassackeinheit
- 22
- Gehäuse
- 24
- Dach
- 26
- Gehäuseboden
- 27
- Gasgenerator
- 28
- Gassack
- 30, 30', 30''
- erste Positionierungseinheit
- 40
- Zapfen
- 42
- Kopf
- 43
- separates Kopfelement
- 44
- Anlagefläche
- 50
- Langloch
- 52, 53
- Längsseite
- 55
- Gegenanlagefläche
- 60
- Feder
- 70
- Rückhalteeinheit
- 72
- Zapfen
- 74
- Kopf
- 75
- Loch
- 80
- zweite Positionierungseinheit
- 90
- Axialpositionierungseinheit
- 92
- Zapfen
- 94
- Kopf
- 95
- Loch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007029021 B4 [0003]
