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Die Erfindung betrifft ein Fixierungselement für ein Lenksäulenmodul eines Kraftfahrzeugs, welches zur Verhinderung einer Rotation eines drehbar gelagerten Nabenteils des Lenksäulenmoduls, welches mit einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, bezüglich eines ortfesten Bauteils des Lenksäulenmoduls, welches ortfest im Kraftfahrzeug installierbar ist, an dem Lenksäulenmodul anordenbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug.
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Lenksäulenmodule für Kraftfahrzeuge sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Die bekannten Lenksäulenmodule umfassen üblicherweise ein ortsfestes Bauteil bzw. ein Gehäuse, welches ortsfest in dem Kraftfahrzeug angebracht werden kann, etwa an einem karosseriefest angeordneten Mantel der Lenksäule, in welchem die Lenkwelle drehbar gelagert ist. An dem ortsfesten Bauteil ist ein Nabenteil drehbar gelagert, welches an das Lenkrad des Kraftfahrzeugs drehfest angebunden werden kann. In dem ortsfesten Bauteil kann beispielsweise eine Wickelfeder bzw. ein so genannter Flachleiter angeordnet sein, über welche/welchen elektrische Signale – etwa elektrische Versorgungsspannungen – zwischen Einrichtungen einerseits, die sich im Lenkrad befinden, und Geräten andererseits übertragen werden, die ortsfest im Fahrzeug angeordnet sind. Über eine derartige Wickelfeder wird beispielsweise eine elektrische Heizung im Lenkrad mit elektrischer Energie versorgt. Des Weiteren kann auch ein Airbag im Lenkrad über die Wickelfeder angesteuert werden. Ein weiteres Beispiel stellen in das Lenkrad integrierte Bedienelemente dar, welche über die Wickelfeder mit Steuergeräten elektrisch verbunden sind, die sich außerhalb des Lenkrads befinden. Die Wickelfeder beinhaltet dabei typischerweise mehrere elektrische Leitungen, welche elektrisch voneinander isoliert sind. Die Wickelfeder selbst stellt ein flaches, federndes Kabel dar – ein Flachkabel, welches beispielsweise in dem ortsfesten Bauteil des Lenksäulenmoduls angeordnet ist, wird in der Regel beim Verdrehen des Lenkrads in dem ortsfesten Bauteil bzw. in dem Gehäuse auf- bzw. abgewickelt.
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Bei der Montage des Lenkrads soll sichergestellt werden, dass die Drehbewegung des Nabenteils relativ zum Gehäuse bzw. zum ortsfesten Bauteil so lange blockiert wird, bis das Lenkrad mit dem Nabenteil verbunden ist. Üblicherweise wird dazu ein Fixierungselement verwendet, mittels welchem das ortsfeste Bauteil und das drehbar gelagerte Nabenteil in einer vordefinierten Position gegeneinander fixiert sind. Nach der Montage des Lenkradmoduls wird das Fixierungselement in der Regel entfernt und weggeworfen.
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Da solche Fixierungselemente gemäß dem Stand der Technik üblicherweise als Wegwerfartikel aus umweltschädlichen Kunststoff bzw. Plastik hergestellt sind, belastet sowohl ihre Herstellung als auch ihre Entsorgung die Umwelt. Dies führt insbesondere zu einem gesteigerten CO2-Ausstoß.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fixierungselement für ein Lenksäulenmodul umweltfreundlicher und Ressourcen schonender zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fixierungselement sowie ein Lenksäulenmodul mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Fixierungselement für ein Lenksäulenmodul eines Kraftfahrzeugs ist an dem Lenksäulenmodul anordenbar. Das Fixierungselement dient zur Verhinderung einer Rotation eines drehbar gelagerten Nabenteils des Lenksäulenmoduls, welches mit einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs verbindbar ist, bezüglich eines ortfesten Bauteils des Lenksäulenmodul, welches ortfest im Kraftfahrzeug installierbar ist. Darüber hinaus umfasst das Fixierungselement einen Biowerkstoff.
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Das ortsfeste Bauteil kann als ein Gehäuse ausgestaltet sein, welches ortsfest in dem Kraftfahrzeug installiert werden kann, etwa an einem karosseriefest angeordneten Mantel einer Lenksäule des Kraftfahrzeugs. Das Nabenteil, welches an ein Lenkrad des Kraftfahrzeugs drehfest angebunden werden kann, kann an dem ortsfesten Bauteil drehbar gelagert sein. Das ortsfeste Bauteil kann eine an sich bekannte Wickelfeder umfassen, welche bei einer Drehung des Nabenteils bzw. des Lenkrads auf- bzw. abgewickelt wird.
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Das ortsfeste Bauteil sowie das Nabenteil können beispielsweise als ringförmige bzw. rotationssymmetrische Elemente ausgeführt sein. Das Nabenteil und das ortsfesten Bauteil können dabei um eine gemeinsame Achse angeordnet sein, wobei die gemeinsame Achse eine Rotationsachse für das Nabenteil bildet. Das Nabenteil kann sich um diese Achse bezüglich des ortsfesten Bauteils bewegen.
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Diese Bewegung des Nabenteils bezüglich des ortsfesten Bauteils soll vor bzw. bei der Montage des Lenksäulenmoduls im Kraftfahrzeug verhindert werden. Dazu wird ein Fixierungselement bzw. ein Halteelement eingesetzt, welches beispielsweise in Form eines Verriegelungsstiftes oder einer Befestigungsklammer ausgeführt sein kann. Dieses Fixierungselement kann derart an dem Lenksäulenmodul angebracht werden, dass die Rotation des Nabenteils bezüglich des ortsfesten Bauteils verhindert wird. Dazu kann beispielsweise das Nabenteil über das Fixierungselement mit dem ortsfesten Bauteil verbunden werden, sodass sich das Nabenteil nicht mehr bezüglich des ortsfesten Bauteils bewegen kann. Um das Fixierungselement möglichst sicher anzuordnen, kann das Nabenteil und/oder das ortsfeste Bauteil beispielsweise eine Aussparung aufweisen, in welcher das Fixierungselement zumindest bereichsweise anordenbar ist.
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Die Rotation des Nabenteils bezüglich des ortsfesten Bauteils soll nach dem Einbau des Lenksäulenmoduls in das Kraftfahrzeug wieder ermöglich werden. Dazu wird das Fixierungselement, beispielsweise von einem Monteur oder einer Servicekraft, entfernt. Auch kann es vorgesehen sein, dass das Fixierungselement so ausgestaltet ist, dass es sich bei einem Einbau des Lenksäulenmoduls, insbesondere bei einem korrekten Einbau des Lenksäulenmoduls, von selbst löst. Da das Fixierungselement nach dem Einbau des Lenksäulenmoduls in das Kraftfahrzeug keine Funktion mehr erfüllt, kann es entsorgt werden.
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Um nun das Fixierungselement besonders umweltverträglich und Ressourcen schonend zu gestalten, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Fixierungselement einen Biowerkstoff aufweist. Das Fixierungselement kann zumindest teilweise aus dem Biowerkstoff gebildet sein. Vorzugsweise ist das Fixierungselement vollständig aus dem Biowerkstoff gebildet bzw. gefertigt. Unter Biowerkstoff wird im Folgenden ein Werkstoff verstanden, welcher vollständig oder zu einem relevanten Anteil auf nachwachsenden bzw. biogenen Rohstoffen basiert. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Fixierungselements kann das Fixierungselement also auf besonders nachhaltige und umweltfreundlich produziert werden. Dadurch wird die Umwelt erheblich entlastet. Außerdem werden CO2-Emissionen vermindert.
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Besonders bevorzug umfasst das Fixierungselement ein Biokomposit als den Biowerkstoff. Das Fixierungselement kann also zumindest teilweise aus einem Biokomposit gebildet sein. Biokomposite bzw. Bioverbundwerkstoffe sind Verbundwerkstoffe aus einer biogenen, also nachwachsenden Komponente. Sie sind nachhaltig und in der Regel unabhängig von fossilen Brennstoffen. Zusätzlich weisen sie eine geringe Dichte und damit ein geringes Gewicht, sowie eine hohe Festigkeit und Steifigkeit auf. Dadurch ist das Fixierungselement besonders umweltfreundlich und zuverlässig gestaltet. Durch das geringe Gewicht des Fixierungselements können zusätzlich Kosten bei der Lieferung, beispielsweise zu einem Endkunden und/oder zu einer Entsorgungsstelle, gespart werden.
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Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Fixierungselement einen Biokunststoff als das Biokomposit umfasst. Das Fixierungselement kann also zumindest teilweise aus einem Biokunststoff gebildet sein. Unter Biokunststoff wird hier ein Kunststoff verstanden, welcher biologisch abbaubar bzw. kompostierbar ist. Das Fixierungselement kann also beispielsweise durch Mikroorganismen bzw. Enzyme abgebaut werden. Somit kann das als Wegwerfprodukt gestaltete Fixierungselement auf besonders umweltfreundliche Weise entsorgt werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Fixierungselement einen Biopolymerwerkstoff als den Biokunststoff umfasst. Das Fixierungselement kann also zumindest teilweise aus einem Biopolymerwerkstoff gebildet sein. Unter einem Biopolymerwerkstoff bzw. einem technischen Biopolymer wird hier ein kunststoffanaloger Werkstoff bezeichnet, welcher vollständig oder zu überwiegenden Anteilen aus Biopolymeren erzeugt wurde. Ein Biopolymer ist ein Polymer, welches in einer Zelle eines Lebewesens synthetisiert wird und somit auf besonders nachhaltige Weise produzierbar ist.
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Vorzugsweise umfasst das Fixierungselement ein natives Polymer als den Biokunststoff. Das Fixierungselement kann also zumindest teilweise aus einem nativen Polymer gebildet sein. Zur Erzeugung von Biopolymeren können beispielsweise in der Natur vorkommende und/oder in einer Biomasse vorkommende Polymere verwendet werden. Solche nativen Biopolymere können beispielsweise Cellulose und bestimmte Cecllulosederivate oder thermoplastische Stärke bzw. Stärkeblends sein. Thermoplastische Stärke sowie Stärkeblends sind sogenannte Stärkepolymere. Fixierungselemente aus nativen Polymeren können auf besonders nachhaltige Weise gefertigt werden.
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Bevorzugt umfasst das Fixierungselement ein biobasiertes Polymer als den Biokunststoff. Das Fixierungselement kann also zumindest teilweise aus einem biobasierten Polymer gebildet sein. Zur Erzeugung von biobasierten Polymeren können organische Verbindungen umfassen modifiziert werden. Solche biobasierten Polymere können beispielsweise Polylactide bzw. Polymilchsäuren (PLA) sein, welche zu sogenannten PLA-Blends verarbeitet werden. Auch Thermoplaste auf Ligninbasis zählen zu den biobasierten Kunststoffen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Fixierungselement einen naturfaserverstärkten Kunststoff als das Biokomposit umfasst. Das Fixierungselement kann also zumindest teilweise aus einem naturfaserverstärkten Kunststoff gebildet sein. Als ein naturfaserverstärkter Kunststoff (NKF) bzw. ein Naturfaserverbundwerkstoff wird ein Faser-Kunststoff-Verbund aus einem Kunststoff, beispielsweise Polyesterharz, Epoxydharz oder Polyamid, und Naturfasern bezeichnet. Naturfaserverbundwerkstoffe weisen durch ihre geringe Dichte in der Regel ein geringes Gewicht auf. Naturfaserverbundwerkstoffe können beispielsweise durch Verbrennung entsorgt werden. Sie verbrennen in der Regel nahezu CO2-neutral und rückstandsfrei.
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Zur Erfindung gehört auch ein Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug mit einem ortsfesten Bauteil und einem in dem ortfesten Bauteil drehbar gelagerten Nabenteil, wobei das drehbar gelagerte Nabenteil des Lenksäulenmoduls mit einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs verbindbar ist und das ortsfeste Bauteil ortfest im Kraftfahrzeug installierbar ist, und einem erfindungsgemäßen Fixierungselement. Das Fixierungselement ist dazu ausgelegt, das Nabenteil und das ortsfest Bauteil in einer vordefinierten Stellung zu fixieren, sodass sich das Nabenteil nicht bezüglich des ortsfesten Bauteils bewegen kann. Dies ist vor allem vor dem Einbau, also beispielsweise bei einer Neulieferung des Lenksäulenmoduls, bzw. während des Einbaus des Lenksäulenmoduls in das Kraftfahrzeug relevant. Nach Einbau bzw. Montage des Lenksäulenmoduls kann das auf besonders nachhaltige Weise produzierte Fixierungselement entfernt werden und auf besonders umweltverträgliche Weise entsorgt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Lenksäulenmodul zumindest ein Hebelement und/oder ein Schaltelement auf, welches zumindest bereichsweise mit einem Schutzelement bedeckt ist, wobei das Schutzelement einen Biowerkstoff umfasst. Ein solches Hebelelement kann beispielsweise ein Scheibenwischerhebel, ein Blinker, ein Gangwahlschalter bzw. ein Gangwahlhebel und/oder ein Lichtschalter sein oder diesen umfassen. Zusätzlich kann das Lenksäulenmodul einen Lenkwinkelsensor aufweisen. Die durch den Lenkwinkelsensor erfassten Daten können beispielsweise über eine in dem ortsfesten Bauteil vorgesehene Wickelfeder einem Fahrerassistenzsystem, beispielsweise dem Elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP), zugeführt werden.
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Vor allem bei einer Neulieferung des Lenksäulenmoduls ist es wünschenswert, dass die Hebelelemente bzw. die Schaltelemente unbeschädigt und ohne Kratzer beispielsweise bei dem Endkunden ankommen. Um etwaige, beispielsweise bei einer Lieferung des Lenksäulenmoduls auftretende Beschädigungen zu vermeiden, sind die Hebelelemente und/oder die Schaltelemente zumindest bereichsweise mit Schutzelementen bedeckt. Diese Schutzelemente werden bei nach Einbau des Lenksäulenmoduls in das Kraftfahrzeug in der Regel entfernt und entsorgt. Um dabei die Umwelt nicht unnötig zu belasten, umfassen diese Schutzelemente ebenfalls einen Biowerkstoff, welcher die im Bezug auf die Ausführungsformen des Fixierungselements beschriebenen Materialien aufweisen kann. Insbesondere ist ein Schutzelement vollständig aus dem Biowerkstoff gefertigt.
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Vorzugweise ist das Schutzelement als eine aus dem Biowerkstoff gebildete Folie ausgestaltet. Eine solche Folie kann auf besonders einfache Weise zum Schutz der Hebelelemente verwendet werden. Somit können insbesondere die Bedienelemente oder auf den Hebelelementen aufgebrachte Beschriftungen oder Symbole vor einer Beschädigung oder vor einem Verkratzen geschützt werden. Außerdem weist eine Folie ein geringes Gewicht sowie einen geringen Platzbedarf auf.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Fixierungselement vorgestellten bevorzugten Ausführungsform und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Lenksäulenmodul.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Lenksäulenmoduls mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fixierungselements; und
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2 eine schematische Darstellung eines Lenksäulenmoduls mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fixierungselements und mit einer Ausführungsform von erfindungsgemäßen Schutzelementen.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Lenksäulenmodul 1 für ein hier nicht dargestelltes Kraftfahrzeug. Das Lenksäulenmodul 1 umfasst hier eine Schutzverkleidung 2. Innerhalb der Schutzverkleidung 2 weist das Lenksäulenmodul 1 ein ortsfestes Bauteil 3 sowie ein an dem ortsfesten Bauteil 3 drehbar gelagertes Nabenteil 4 auf. Das ortsfeste Bauteil 3 kann ortsfest in dem Kraftfahrzeug installiert werden, beispielsweise an einem karosseriefest angeordneten Mantel einer Lenksäule des Kraftfahrzeugs. Das Nabenteil 4 kann drehfest mit dem Lenkrad des Kraftfahrzeugs verbunden werden. Somit kann eine Bewegung des Lenkrades über das Lenksäulenmodul 1 und die Lenksäule auf das Lenkgestänge der Fahrzeugräder übertragen werden.
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Das ortsfeste Bauteil 3 kann als ein Gehäuse, beispielsweise als eine sogenannte Wickelfederkassette, ausgeführt sein, in welchem beispielsweise eine hier nicht gezeigte Wickelfeder bzw. ein so genannter Flachleiter angeordnet sein kann. Über eine solche Wickelfeder können elektrische Signale – etwa elektrische Versorgungsspannungen – zwischen Einrichtungen einerseits, die sich im Lenkrad befinden, und Geräten andererseits übertragen werden, die ortsfest im Fahrzeug angeordnet sind. Über eine derartige Wickelfeder wird beispielsweise eine elektrische Heizung im Lenkrad mit elektrischer Energie versorgt. Des Weiteren kann auch ein Airbag im Lenkrad über die Wickelfeder angesteuert werden. Ein weiteres Beispiel stellen in das Lenkrad integrierte Bedienelemente dar, welche über die Wickelfeder mit Steuergeräten elektrisch verbunden sind, die sich außerhalb des Lenkrads befinden. Die Wickelfeder beinhaltet dabei typischerweise mehrere elektrische Leitungen, welche elektrisch voneinander isoliert sind. Die Wickelfeder selbst stellt ein flaches, federndes Kabel bzw. ein Flachkabel dar, welches beim Verdrehen des Lenkrads in dem ortsfesten Bauteil 3 bzw. in dem Gehäuse auf- bzw. abgewickelt werden kann.
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Üblicherweise werden das ortsfeste Bauteil 3 und das drehbar gelagerte Nabenteil 4 als Neuteil in einer sogenannten Mittelstellung ausgeliefert. In dieser Mittelstellung soll das Lenksäulenmodul 1 in Kraftfahrzeug montiert werden und mit dem Lenkrad des Kraftfahrzeugs verbunden werden. Dabei soll sichergestellt werden, dass die Drehbewegung des Nabenteils 4 relativ zu dem ortsfesten Bauteil 3 so lange blockiert wird, bis das Lenkrad mit dem Nabenteil 4 verbunden ist. Wird das Lenksäulenmodul 1 fälschlicherweise nicht in der Mittelstellung eingebaut, so ist es nicht möglich, das Lenkrad in beide Richtungen vollständig zu drehen, ohne dabei die Wickelfeder zu beschädigen.
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Um die Drehbewegung bzw. das Nabenteil 4 bezüglich des ortsfesten Bauteils 3 zu blockieren, dient ein Fixierungselement 5. Das Fixierungselement 5 kann beispielsweise als eine Klammer ausgeführt sein, welche beispielsweise von einer Innenseite des Nabenteils 4 zu einer Außenseite des ortsfesten Bauteils 3 bzw. der Schutzverkleidung 2 führt, sodass das Nabenteil 4 mit dem ortsfesten Bauteil 3 bzw. der Schutzverkleidung 2 verbunden wird. Dadurch kann sich das Nabenteil 4 gegenüber dem ortsfesten Bauteil 3 nicht bewegen.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass das Nabenteil 4 und/oder das ortsfeste Bauteil 3 eine Aussparung aufweisen, in welcher das Fixierungselement 5 zumindest bereichsweise angeordnet sein kann. Auch kann das Fixierungselement 5 als ein Verrieglungsstift, ein sogenannter Locking Pin, ausgeführt sein.
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Erfindungsgemäß weist das Fixierungselement 5 einen Biowerkstoff auf. Das Fixierungselement 5 kann zumindest teilweise aus einem Biowerkstoff gefertigt sein.
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Dieser Biowerkstoff kann ein Biokomposit, insbesondere ein Biokunststoff oder naturfaserverstärkter Kunststoff, sein. Der Biokunststoff kann ein Biopolymerwerkstoff, ein natives Polymer oder ein biobasiertes Polymer sein Das Fixierungselement 5 weist also einen biogenen, nachwachsenden Rohstoff auf, welcher insbesondere biologisch abbaubar ist. Bevorzugt ist das Fixierungselement 5 vollständig aus dem Biowerkstoff gefertigt.
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Das Fixierungselement 5 wird in der Regel nach der Montage weggeworfen, um eine Bewegung des Nabenteils 4 bezüglich des ortsfesten Bauteils 3 wieder zu ermöglichen. Das erfindungsgemäße Fixierungselement 5 ist also besonders umweltverträglich und Ressourcen schonend ausgestaltet.
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Das Lenksäulenmodul 1 weist hier vier Hebelelemente bzw. Schaltelemente auf. Die vier Hebelelemente bzw. Schaltelemente können beispielsweise als ein Scheibenwischerhebel 6, ein Lichtschalter 7, ein Blinker 8 und ein Gangwahlschalter 9 ausgeführt sein.
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2 zeigt ein Lenksäulenmodul 1, bei welchem die Hebelelemente bzw. Schaltelemente 6, 7, 8 und 9 jeweils mit einem Schutzelement 10 bereichsweise bedeckt sind. Das Schutzelement 10 weist ebenfalls einen Biowerkstoff auf oder ist vollständig aus dem Biowerkstoff gefertigt. Das Schutzelement 10 ist hier als eine Schutzfolie ausgestaltet, welche die Hebelelemente bzw. Schaltelemente 6, 7, 8 und 9, insbesondere deren Beschriftung, derart umgibt, dass die Hebelelemente bzw. 6, 7, 8 und 9 insbesondere bei einer Lieferung und/oder einer Montage des Lenksäulenmoduls 1 geschützt sind. Somit werden die Hebelelemente bzw. Schaltelemente 6, 7, 8 und 9 nicht verkratzt und/oder beschädigt.
