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Die Erfindung betrifft eine Lenkradeinheit mit einem Lenkradkörper und einem gegen diesen Lenkradkörper niederdrückbaren Gassackgehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei nahezu jeder Lenkradeinheit (zumeist einfach als Lenkrad bezeichnet) eines modernen Kraftfahrzeugs ist im Nabenbereich des Lenkradkörpers ein Gassackgehäuse, in welches ein Gassack eingefaltet ist, welcher mittels eines Gasgenerators oder eines anderen Inflators aufblasbar ist, aufgenommen. Hierbei dient häufig die Abdeckung des Gassackgehäuses (Cover) als Betätigungsfläche für die Kraftfahrzeughupe. Bei sogenannten „Floating Modul”-Lenkradeinheiten ist hierbei die Abdeckung starr mit dem Gehäuse verbunden und das gesamte Gehäuse kann gegen die Kraft wenigstens eines Federelementes gegen den Lenkradkörper niedergedrückt werden. Dieses Niederdrücken geschieht in axialer Richtung oder leicht verkippt zur axialen Richtung. Die axiale Richtung wird hierbei beispielsweise durch die Lenksäule definiert. Neben dem wenigstens einen Federelement – in der Regel sind mehrere Druckfedern vorhanden – müssen Halteeinheiten vorgesehen sein, welche das Gehäuse in Bezug auf den Lenkradkörper positionieren und an diesem halten. Der Lenkradkörper weist in der Regel ein Skelett – zumeist aus einem Leichtmetall wie Magnesium – und wenigstens einen Schaumkörper, welcher das Skelett zumindest abschnittsweise umgibt, auf.
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In einem weit verbreiteten Konzept erstrecken sich vom Boden des Gehäuses Haltehaken mit jeweils wenigstens einer Positionierungsfläche (erste Positionierungsfläche) und mit dem Lenkradkörper ist wenigstens ein Gegenpositionierungselement verbunden, an welches die ersten Positionierungsflächen der Haltehaken bei nicht niedergedrücktem Gassackgehäuse auf Grund der Kraft des wenigstens einen Federelements angedrückt werden. Die ersten Positionierungsflächen erstrecken sich hierbei im Wesentlichen in der Radialebene, können gegen diese jedoch auch leicht geneigt sein, sodass die ersten Positionierungsflächen zumindest auch der Axialpositionierung dienen. Als Gegenpositionierungselement kann hierbei insbesondere ein aus Stahl bestehender Haltebügel dienen, wobei es insbesondere auch möglich ist, dass unterschiedliche Abschnitte ein und desselben Haltebügels jeweils einer ersten Positionierungsfläche eines Haltehakens zugeordnet sind. Ein gattungsgemäßes Gassackmodul ist beispielsweise in der
DE 197 25 684 A1 beschrieben. Bei diesem Gassackmodul befindet sich der Haltebügel zwischen dem Skelett des Lenkradkörpers und dem Boden des Gehäuses
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Ein Gassackmodul, wie es oben beschrieben wurde, sollte mehrere Anforderungen erfüllen, wobei manche Anforderungsmerkmale zwingend erfüllt sein müssen, während andere für das sichere Funktionieren nicht zwingend notwendig, jedoch erwünscht sind. Diese Anforderungen sind insbesondere: Zunächst muss natürlich die Betriebssicherheit der Lenkradeinheit gewährleistet sein. Dies setzt voraus, dass das Gehäuse unter allen Bedingungen sicher am Lenkradkörper gehalten wird, insbesondere auch dann, wenn auf Grund des sogenannten Fangschlages bei Entfaltung des Gassackes eine große Zugkraft in Axialrichtung vom Gehäuse auf den Lenkradkörper übertragen wird. Weiterhin sollte sichergestellt sein, dass sich das Gehäuse problemlos gegen den Lenkradkörper niederdrücken lässt, sodass eine Betätigbarkeit der Hupe stets gegeben ist (dies gilt natürlich nicht bei Expansion des Gassacks). Die wünschenswerten Eigenschaften sind die folgenden: Zunächst ist es aus ästhetischen Gründen häufig erwünscht, dass zwischen der Abdeckung (Cover) des Gehäuses und dem Lenkradkörper ein kleines und vor allem gleichmäßiges Spaltmaß besteht. Weiterhin sollte das Gassackgehäuse leicht am Lenkradkörper montierbar und vorzugsweise auch leicht von diesem demontierbar sein. Eine weitere Anforderung (diese gilt im Wesentlichen für alle Fahrzeugteile) ist ein möglichst geringes Gewicht der Lenkradeinheit. Weiterhin ist manchmal eine kompakte Bauform der gesamten Lenkradeinheit gewünscht.
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Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine gattungsgemäße Lenkradeinheit dahingehend weiterzubilden, dass die oben genannten Forderungen mit einfachem Aufwand möglichst gut erfüllt werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lenkradeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß tritt der wenigstens eine Haltehaken (in der Regel sind mehrere Haltehaken, insbesondere drei Stück, vorhanden) durch das Skelett des Lenkradkörpers durch, sodass sich das wenigstens eine Gegenpositionierungselement, welches auch hier in Form eines Haltebügels ausgebildet sein kann, auf der dem Gassackgehäuse abgewandten Seite des Skelettes befindet.
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Die erfindungsgemäße Geometrie bringt Vorteile in Bezug auf alle der oben definierten Forderungen: Dadurch, dass sich das wenigstens eine Gegenpositionierungselement auf der dem Gassackgehäuse abgewandten Seite des Skelettes befindet, erfolgt die Kraftübertragung von der ersten Positionierungsfläche des Haltehakens in das Skelett ausschließlich über Druckkräfte. Hierdurch können Kraftübertragungselemente zwischen dem Gegenpositionierungselement (vorzugsweise der genannte Haltebügel) und dem Skelett entweder ganz weggelassen werden, oder sie können sehr leicht ausgebildet werden, da sie nur Druckkräfte durchleiten müssen und da selbst ein Bruch eines solchen Kraftübertragungselements, welches insbesondere als Zwischenplatte ausgebildet sein kann, beim Fangschlag nicht zu einer Abtrennung des Gehäuses vom Lenkradkörper führen würde.
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Das Vorsehen der eben genannten Zwischenplatte ist aus zahlreichen Gründen bevorzugt, insbesondere, wenn ein aus Metall (insbesondere aus Stahl) bestehender Haltebügel als Gegenpositionierungselement dient: Zum einen bewirkt eine solche – vorzugsweise aus Kunststoff bestehende – Zwischenplatte eine akustische und chemische Entkopplung zwischen Haltebügel und Skelett und zum anderen lässt sich eine solche Zwischenplatte zur exakten Positionierung des Gehäuses in Bezug auf den Lenkradkörper nutzen.
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Durch das außen liegende Gegenpositionierungselement wird weiterhin eine gute Montierbarkeit und insbesondere auch eine gute Demontierbarkeit erreicht.
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Weiterhin kann das außen liegende Gegenpositionierelement zu einer kompakten Bauform in Axialrichtung beitragen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und dem nun mit Bezug auf die Figuren näher dargestellten 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: sämtliche Bestandteile eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Gassackeinheit in einer schematisierten Querschnittsdarstellung,
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2: eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Gehäuses, wie es in einer Lenkradeinheit der 1 verwendet sein kann,
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3: eine detaillierte perspektivische Darstellung einer Zwischenplatte mit einem an dieser angeordneten Haltebügel, wobei diese Baugruppe auf das Gehäuse der 2 abgestimmt ist,
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4: das in 1 Gezeigte nach Durchführung einiger Montageschritte,
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5: das in 4 Gezeigte nach Abschluss der Montage,
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6: das in 5 Gezeigte bei Betätigung der Hupe,
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7: eine schematisierte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Zwischenplatte, welche einstellbar am Lenkradskelett arretierbar ist,
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8: Lenkradskelett, Zwischenplatte, Halteelement und Haltebügel in einer schematisierten Querschnittsdarstellung, wobei die Schnittebene parallel zur Schnittebene der 6 ist und
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9 ein Ausführungsbeispiel ohne Zwischenplatte in einer der 8 entsprechenden Darstellung.
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Zunächst werden mit Bezug auf die 1 bis 3 sämtliche Bestandteile der erfindungsgemäßen Lenkradeinheit beschrieben, wobei darauf hinzuweisen ist, dass die Darstellung der 1 stark schematisch und nicht maßstäblich ist, insbesondere nicht in Z-Richtung (Axialrichtung).
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Die Lenkradeinheit weist ein Gassackmodul 10 und einen Lenkradkörper 50 auf. Hierbei besteht der Lenkradkörper 50 aus einem Skelett 54, welches aus einem mechanisch festen Material, insbesondere aus einem Leichtmetall wie Magnesium, besteht, und aus einem Schaumkörper 52, welcher das Skelett 54 abschnittsweise umgibt. In einem zentralen Bereich weist das Skelett 54 einen Anschluss 56 für die Lenksäule auf.
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Das Gassackmodul weist in üblicher Art und Weise ein Gehäuse 20 mit einem Boden 20a auf, in welches ein Gassack 23 eingefaltet ist. Am Boden 20a des Gehäuses 20 ist ein Gasgenerator 22 gehalten. Das Gehäuse 20 wird von einer Abdeckung 25 (Cover) überspannt. Diese Abdeckung 25 weist in üblicher Art und Weise eine Tür auf, durch die der Gassack austreten kann, wenn er sich auf Grund einer Befüllung durch den Gasgenerator 22 ausdehnt.
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Um das Gehäuse 20 gegen den Lenkradkörper 50 niederdrücken zu können, sind Federelemente in Form von Druckfedern 48, 48' vorgesehen.
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Die Niederdrückbarkeit des Gehäuses 20 dient dazu, dass wenigstens ein Hupenschalter geschlossen werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel trägt hierzu der Boden 20a des Gehäuse 20 mehrere erste Hupenkontakte 26, 26'. Die entsprechenden Gegenkontakte (zweite Hupenkontakte 46, 46') sind im gezeigten Ausführungsbeispiel an einer Hupenplatte 40 angeordnet, welche im montierten Zustand auf dem Lenkradkörper 50, hier nämlich dem Skelett 54, aufliegt, wobei sich im montierten Zustand die Druckfedern 48, 48' zwischen dem Boden 20a des Gehäuses 20 und der Hupenplatte 40 erstrecken. Es ist an dieser Stelle jedoch zu betonen, dass das Vorsehen einer vom Lenkradkörper 50 separate Hupenplatte 40 zur Durchführung der Erfindung nicht zwingend notwendig ist. Weiterhin ist zu betonen, dass statt des Vorsehens elektrischer Hupenkontakte auch das Vorsehen anderer Arten von Hupenschaltern, beispielsweise in Form von optisch arbeitenden Schaltern oder Näherungsschaltern möglich wäre.
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Vom Gehäuseboden erstrecken sich Haltehaken 30, 30', 30''. Das Vorsehen von genau drei Haltehaken 30, 30', 30'' ist zu bevorzugen, muss jedoch nicht in allen denkbaren Ausführungsbeispielen zwingend sein. Jeder Haltehaken 30, 30', 30'' weist eine in Bezug auf die Axialrichtung (Z-Richtung) schräg verlaufende Außenfläche 36, 36', 36'', sowie eine erste Positionierungsfläche 32, 32' auf. Die ersten Positionierungsflächen 32, 32' erstrecken sich quer zur Axialrichtung, im gezeigten Ausführungsbeispiel senkrecht zur Axialrichtung (das heißt, ihre Flächennormalen sind parallel zur Axialrichtung). Eine genaue senkrechte Ausrichtung ist jedoch nicht zwingend. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich anschließend zur ersten Positionierungsfläche 32, 32' jeweils eine zweite Positionierungsfläche 34, 34'. Im gezeigten Ausführungsbeispiel stehen die beiden Positionierungsflächen eines Haltehakens senkrecht zueinander, d. h., dass die Flächennormalen der zweiten Positionierungsflächen in der Radialebene liegen. Ein genau rechtwinkliges Verhältnis ist jedoch auch hier nicht in jeder denkbaren Ausführungsform zwingend erforderlich.
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Das Skelett 54 weist für jeden Haltehaken 30, 30', 30'' eine Durchtrittsöffnung 58, 58' auf, sodass im montierten Zustand jeder Haltehaken 30, 30', 30'' durch eine Durchtrittsöffnung 58, 58' durchtritt. Die Durchtrittsöffnungen 58, 58' müssen hierbei nicht allseitig berandet sein, sondern es kann sich hierbei auch um Randeinbuchtungen des Skelettes 54 handeln.
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Schließlich ist ein Haltebügel 70, welcher das gemeinsame Gegenpositionierungselement für die Haltehaken bildet, sowie eine Zwischenplatte 60, mittels der der Haltebügel 70 an der Unterseite des Skelettes 54 angeordnet wird, vorgesehen. Der Haltebügel besteht vorzugsweise aus Metall, nämlich aus Stahl, aber es wäre durchaus denkbar, den Haltebügel aus einem elastischen, hochfesten Kunststoff-Material, wie beispielsweise Fiberglas, zu fertigen. Auf die Zwischenplatte 60 und den an ihr gehaltenen Haltebügel 70 wird zunächst mit Bezug auf die 3 näher eingegangen: Man erkennt, dass der Haltebügel 70 im weitesten Sinne eine U- oder Omega-Form aufweist, d. h. er erstreckt sich von einem ersten Ende 72 zu einem zweiten Ende 74 und umschließt hierbei einen inneren Bereich. Der Haltebügel 70 weist mehrere Biegungen auf und die Zwischenplatte 60 weist eine nach innen weisende Kontur 72 und im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Halteelemente 64 auf (in der schematischen Darstellung der 1 sind weder die Kontur noch die Halteelemente dargestellt), die zur Form des Haltebügels passend ausgebildet sind. Die Zwischenplatte 60 weist ebenfalls Durchtrittsöffnungen auf, welche hier die Bezugszeichen 68, 68', 68'' tragen und welche im montierten Zustand im Wesentlichen zu den Durchtrittsöffnungen 58, 58' des Skelettes 54 fluchten. Auch diese Durchtrittsöffnungen müssten nicht zwingend allseitig berandet sein. Abschnitte des Haltebügels 70 überstreichen die Durchtrittsöffnungen 68, 68', 68''. Man erkennt in 3, dass die den ersten Enden 72, 74 benachbarten Endbereiche des Haltebügels 70 in den Richtungen A aufeinander zu bewegt werden können und dass der Haltebügel insgesamt in Richtung B verschoben werden kann. All die eben beschriebenen Bewegungen erfolgen elastisch, d. h. sofern keine äußeren Kräfte wirken, kehrt der Haltebügel 70 (sofern er an der Zwischenplatte 60 gehalten ist) in die in 3 gezeigte Position zurück.
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An dieser Stelle sei auf folgendes hingewiesen: Das Vorsehen einer Zwischenplatte 60 kann zahlreiche Vorteile bieten, ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Grundsätzlich wäre es auch möglich, das oder die Gegenpositionierungselemente (hier den Haltebügel) unmittelbar an der außen liegenden Fläche des Skelettes 54 anzuordnen, wie dies in 9 dargestellt ist. Ein Vorteil des Vorsehens der Zwischenplatte ist folgender: Wie bereits erwähnt, ist der derzeit bevorzugte Werkstoff für das Skelett 54 Metall, insbesondere Magnesium. Auch der Haltebügel besteht in der Regel aus Metall, nämlich aus Stahl. Die Zwischenplatte, welche vorzugsweise aus Kunststoff besteht, verhindert einen direkten Kontakt zwischen Metallteilen, was sowohl im Hinblick auf die Unterdrückung von Geräuschen als auch aus Korrosionsschutzgründen zu bevorzugen ist. Die Zwischenplatte muss hierbei nicht sehr stabil ausgebildet sein, da sie ja nur Druckkräfte durchleiten muss und selbst ein Bruch der Zwischenplatte bei Betätigung des Gasgenerators wäre unkritisch, da selbst in diesem Fall ein sicheres Festhalten des Gehäuses sichergestellt wäre. Auf einen weiteren Vorteil, der sich aus dem Vorhandensein der Zwischenplatte ergibt, wird später nochmals eingegangen.
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Die 4 zeigt einen ersten Montagezustand, bei dem die Montage des Gassackmodules 10 und die Montage des Lenkradkörpers 50 (einschließlich der Montage der Zwischenplatte am Lenkradkörper) abgeschlossen ist. Man sieht, dass das Gehäuse 20 und die Hupenplatte 40 über die Druckfedern 48 miteinander verbunden sind und dass die Zwischenplatte 60, welche den Haltebügel 70 trägt, an der Unterseite des Skelettes 54 befestigt wurde.
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Der nun noch folgende Endmontageschritt ist sehr einfach: Das Gassackmodul 10 muss nur noch in einer Axialbewegung in den Nabenbereich des Lenkradkörpers 50 eingesetzt werden, wobei die Haltehaken 30, 30', 30'' durch die Durchtrittsöffnungen 58, 58' des Skelettes 54 und durch die Durchtrittsöffnungen 68, 68', 68'' der Zwischenplatte 60 durchtreten und die Außenflächen 36, 36', 36'' der Haltehaken den Haltebügel 70 bzw. dessen Endbereiche entsprechend der in 3 eingezeichneten Pfeile verschieben (B) bzw. deformieren (A, A'), wobei nach Abschluss der Montage der Haltebügel 70 wieder elastisch zurückschnappt. Den Zustand nach Abschluss der Montage zeigt die 5. Die Halteelemente 64 sind hakenförmig ausgebildet, um bei der Montage den Haltebügel 70 an der Zwischenplatte zu halten (s. hierzu 8).
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel, und dies ist auch bevorzugt, dienen die Haltehaken 30, 30', 30'' nicht nur zum Halten des Gehäuses 20 und zu dessen Axialpositionierung, sondern auch zu dessen Positionierung in der Radialebene. Hierzu liegen die Abschnitte des Haltebügels 70, welche die Haltehaken 30, 30', 30'' berühren, nicht nur an den ersten Positionierungsflächen 32, 32', 32'' an, sondern auch an den zweiten Positionierungsflächen 34, 34', deren Flächennormalen im Wesentlichen in der Radialebene liegen. Somit ist das Gehäuse 20 vollständig in Bezug auf den Lenkradkörper 50 positioniert, sofern die Zwischenplatte 60 eine definierte Position in Bezug auf den Lenkradkörper 50 hat. Hieraus ergibt sich ein weiterer Vorteil aus dem Vorhandensein der Zwischenplatte 60, auf welchen nun eingegangen wird:
Wie dies oben bereits erwähnt wurde, ist es erwünscht, dass das Spaltmaß zwischen dem Abdeckelement des Gehäuses 20 und dem Lenkradkörper gleichmäßig ist. Auf Grund von Fertigungstoleranzen und der sich hieraus ergebenden Toleranzkette ist diese Forderung oft nur schwierig zu erfüllen. Das Vorsehen der Zwischenplatte 60 bietet nun die Möglichkeit zu einem sehr späten Zeitpunkt noch eine Korrektur der Radialpositionierung durchzuführen, was insbesondere dadurch erreicht werden kann, dass die Zwischenplatte 60 einstellbar am Skelett 54 arretierbar ist. Eine Möglichkeit hierfür ist in 7 schematisch dargestellt: Das Skelett 54 weist Befestigungselemente, beispielsweise in Form von Gewinden 59, 59', 59'' auf und die Zwischenplatte 60 weist zu jedem dieser Gewinde 59, 59' 59'' ein Befestigungsloch 69, 69', 69'' auf, wobei die Befestigungslöcher 69, 69', 69'' jedoch einen größeren Durchmesser als die Gewinde und somit auch der zugeordneten Schrauben haben, sodass hierdurch die Nicht-Axialposition der Zwischenplatte 60 bezüglich des Lenkradkörpers einstellbar arretierbar ist. Andere Möglichkeiten zur einstellbaren Arretierbarkeit sind denkbar, beispielweise dadurch, dass vom Skelett 54 Bolzen, insbesondere Gewindebolzen vorstehen, und die Zwischenplatte 60 Befestigungslöcher aufweist, deren Durchmesser größer als die der Bolzen sind. Auch ein Verkleben böte die Möglichkeit einer einstellbaren Arretierung der Zwischenplatte am Skelett.
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Eine Alternative zur einstellbaren Arretierbarkeit liegt darin, dass mehrere leicht unterschiedlich geformte Zwischenplatten 60 vorgehalten werden, sodass durch Auswahl der jeweils passenden Zwischenplatte eine Korrektur der Positionierung des Gehäuses 20 in Bezug auf den Lenkradkörper erreicht wird. Sofern auch Zwischenplatten unterschiedlicher Dicke vorgehalten werden, ist sogar eine Anpassung der Axialposition möglich.
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Wie bereits erwähnt, sind auch Ausführungsformen ohne Zwischenplatte denkbar. Hierbei ist es insbesondere möglich, dass die Halteelemente 64' an das Skelett angeformt, insbesondere angespritzt, sind (s. 9). In diesem Fall kann es bevorzugt sein, das Skelett zumindest abschnittsweise mit Kunststoff zu beschichten. Auch hier sind die Halteelemente 64' vorzugsweise hakenförmig ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gassackmodul
- 20
- Gehäuse
- 20a
- Gehäuseboden
- 22
- Gasgenerator
- 23
- Gassack
- 25
- Abdeckung (Cover)
- 26, 26'
- erster Hupenkontakt
- 30, 30', 30''
- Haltehaken
- 32, 32'
- erste Positionierungsfläche
- 34, 34'
- zweite Positionierungsfläche
- 36, 36', 36''
- Außenfläche
- 40
- Hupenplatte
- 46, 46'
- zweiter Hupenkontakt
- 48, 48'
- Feder
- 50
- Lenkradkörper
- 52
- Schaumkörper
- 54
- Skelett
- 56
- Anschluss für Lenksäule
- 58, 58'
- Durchtrittsöffnung
- 59, 59', 59''
- Gewinde
- 60
- Zwischenplatte
- 62
- Kontur
- 64, 64'
- Halteelemente
- 68, 68', 68''
- Durchtrittsöffnung
- 69, 69', 69''
- Befestigungsloch
- 70
- Haltebügel
- 72
- erstes Ende
- 74
- zweites Ende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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