Die Erfindung betrifft eine Airbaganordnung bei Fahrzeugen, die vorzugs
weise am Lenkrad des Fahrzeugs befestigt ist nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 sowie einen Schwingungstilger nach dem Oberbegriff
des Anspruches 28.
Bei Kraftfahrzeug-Lenkrädern werden häufig Schwingungstilger einge
setzt, um niederfrequente Eigenschwingungen des Systems Airbag-Lenk
rad/Lenksäule zu absorbieren. Derartige Schwingungstilger bestehen
im wesentlichen aus federnd in einem gesondert montierbaren Rahmen
aufgehängten Zusatzmassen mit zum Lenksystem abgestimmter Eigenfre
quenz und zwangsbegrenzter Auslenkung.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die für die Schaffung eines Schwin
gungstilgers erforderliche Masse zu reduzieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung nach dem Anspruch 28
vor, daß die Schwingungstilgermasse durch alle oder einen Teil der Bau
elemente einer Airbag-Anordnung mit Ausnahme der Abdeckung gebildet
wird.
Hierzu wird erfindungsgemäß gegenüber herkömmlichen Airbag-Modulen,
in denen der Gasgenerator fest montiert ist, dieser allein oder zusammen
mit weiteren Modulteilen von der Gassackhalterung und -abdeckung ent
koppelt und im Lenkrad bei begrenzter Auslenkung schwingfähig gelagert.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine zur Schwingungstil
gung in der Lenksäule von Kraftfahrzeugen besonders geeignete Airbag-An
ordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils
des Anspruches 1 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
entnimmt man den Patentansprüchen 1 bis 13.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist also darin zu sehen,
daß man die gesamte Airbag-Anordnung oder einen Teil davon mit Aus
nahme des sie abdeckenden Deckels als insbesondere quer zur Lenkachse
schwingfähige Schwingungstilger-Masse verwendet. Lediglich die Abdec
kung soll an der Schwingung nicht teilnehmen, weil das Lenkrad auch im
Bereich der Airbag-Anordnung nach außen durch eine durchgehende,
nicht-schwingende Fläche abgeschlossen sein soll.
Während grundsätzlich auch die Gassack-Haltemittel als Bestandteil der
Schwingungstilger-Masse ausgebildet sein können, ist es doch bevorzugt,
wenn nur der Generatorträger mit den ihn haltenden Bauelementen die
Schwingungstilger-Masse bildet, denn ansonsten müßten für die Gas
sack-Haltemittel innerhalb des Lenkrades ausreichende Schwingungsräume zur
Verfügung gestellt werden, was zu Platzproblemen führen könnte.
Schwingt dagegen nur der Gasgenerator mit dem an ihm befestigten Tei
len, so können die Außenabmessungen der Airbag-Anordnung und insbe
sondere die Einbauvertiefungen im Lenkrad gegenüber nichtschwingenden
Airbag-Anordnungen unverändert bleiben, weil der Schwingungsraum für
den Generator und die an ihm befestigten Bauelemente innerhalb der Air
bag-Anordnung zur Verfügung gestellt werden kann.
Sofern nur der Generatorträger mit den an ihm befestigten Bauelementen
schwingfähig gelagert ist, können die Fängerdorne entweder am Lenkrad
oder am schwingenden Modulteil befestigt sein, während umgekehrt die
elastischen Lager am Modulteil bzw. dem Lenkrad befestigt sind.
Zur Vermeidung einer Wechselwirkung des schwingenden Teilsystems mit
den nichtschwingenden Modulbestandteilen werden diese auf einem defi
nierten Mindestabstand außerhalb der zulässigen Auslenkung gebracht.
Bevorzugte Ausbildungen der nichtschwingenden Teile des Airbag-Moduls
entnimmt man den Patentansprüchen 14 bis 18. Der Haltekorb nach An
spruch 15 bringt dabei den zusätzlichen Vorteil, daß er beim Versagen des
Airbags als Aufprallschutz dient.
Für eine optimale Zusammenwirkung von schwingenden und nicht
schwingenden Bestandteilen des Airbag-Moduls insbesondere in Hinblick
auf die Dichtigkeit bei Zündung des Gasgenerators sind die Weiterbildun
gen nach den Patentansprüchen 19 bis 25 von Vorteil. Besondere Bedeu
tung kommt hierbei der Ringdichtung nach den Ansprüchen 23, 24 zu,
welche Leckverluste beim Zünden des Gasgenerators wirksam vermeidet.
Um die beim Zünden des Gasgenerators auftretenden axialen Trennkräfte
zwischen den Gassackhaltemitteln und dem Gasgenerator aufzufangen,
ist die Ausführungsform nach Anspruch 26 von Vorteil. Erfindungsgemäß
sind also spezielle Haltemittel vorgesehen, die den maximal möglichen,
nicht zu großen Abstand zwischen den Gassackhaltemitteln und dem
Gasgenerator insbesondere bei Zündung des Gasgenerators bestimmen.
Nach Anspruch 27 können auch die Gassackhaltemittel federnd axial be
weglich sein, um z. B. einen im Lenkrad angeordneten Hupenschalter zu
betätigen.
Die wichtigsten Vorteile des erfindungsgemäßen Schwingungstilgerkon
zeptes liegen in der Gewichtseinsparung, weil zusätzliche Massen entfallen
können. Durch die Gewichtseinsparung liegt außerdem eine insgesamt
geringere Masse des Lenksystems vor, der durch die Schwingungstilgung
entgegengewirkt werden muß. Durch Funktionsübertragung auf weniger
Bauteile sind somit wesentliche Kosteneinsparungen möglich.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung be
schrieben; in dieser zeigt:
Fig. 1 eine schematische aufgebrochene perspektivische Darstellung
einer erfindungsgemaßen Airbag-Anordnung, die an einem
nur angedeuteten Fahrzeuglenkrad angeordnet ist,
Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, wobei jedoch das Lenkrad
nicht angedeutet ist und nur die schwingenden Teile der Air
bag-Anordnung wiedergegeben sind, und
Fig. 3 eine ähnliche perspektivische Ansicht wie Fig. 1, wobei je
doch das Lenkrad nicht angedeutet ist und nur die nicht
schwingenden Teile der Airbag-Anordnung wiedergegeben
sind.
Nach Fig. 1 ist ein nur rein schematisch gestrichelt angedeuteter gefal
teter Gassack 13 mit einer zentralen Öffnung 17 und einem diese umge
benden Klemmrand 18 versehen. Der Rand 18 ist zwischen einem äuße
ren ringförmigen Halteblech 15 mit einem kreiszylindrischen Teil 15' und
einem nach innen weisenden ebenen Teil 16' sowie einem Gassackhalte
ring 16 mit einem kreiszylindrischen Teil 16' und einem nach innen wei
senden ebenen Teil 16'' eingespannt. Die beiden ebenen Teile 15'' und 16''
sind durch über den Umfang verteilte Nietverbindungen 30 unter Zwi
schenschaltung des Randes 18 des Gassackes 13 axial miteinander ver
spannt.
Das äußere Halteblech 15 ist über in Fig. 1 nur schematisch angedeu
tete Befestigungselemente 28 an einem geeigneten Teil des ebenfalls nur
schematisch angedeuteten Lenkrades 11 des Fahrzeugs befestigt. Bevor
zugt sind die Befestigungselemente 28 axial federnd beweglich, so daß
durch axiales Drücken auf die nicht dargestellte Abdeckung des Gassac
kes 13 beispielsweise die Hupe des Fahrzeuges über einen geeignet ange
ordneten Schalter betätigt werden kann.
Am Umfang des äußeren Haltebleches 15 sind über den Umfang verteilt
mindestens drei nach unten überstehende Haltebügel 33 befestigt, und
zwar derart, daß unterhalb des zylindrischen Teils 15' des Haltebleches 15
eine radiale Bügelöffnung 41 für weiter unten beschriebene Haltezwecke
zur Verfügung steht.
Wie auch Fig. 3 zu entnehmen ist, erstreckt sich vom radial inneren
Rand des ebenen Teils 16'' des Gassackhalteringes 16 nach oben ein Gas
sack-Haltekorb 19, auf dem der zusammengefaltete Gassack 13 aufliegt.
Die zahlreichen Durchbrechungen im Gassack-Haltekorb 19 haben in er
ster Linie den Zweck der Gewichtseinsparung. Außerdem soll durch die
Durchbrechungen hindurch das zum Aufblähen des Gassackes 13 erfor
derliche Gas weitgehend ungehindert einströmen können.
Oben ist die aus dem Gassack 13 sowie dem Halteblech 15 und dem Gas
sackhaltering 16 bestehende Baugruppe durch eine in Fig. 1 nur gestri
chelt angedeutete Abdeckung 40 verschlossen, die beim Aufblähen des
Gassackes 13 zur Freigabe des Gassackes 13 aufbrechen oder aufklappen
kann. Die Abdeckung 40 ist auf jeden Fall am Lenkrad 11 befestigt und
macht die Schwingungen der Schwingungstilgermassen nicht mit, selbst
wenn dazu das Halteblech 15 und der Gassackhaltering 16 gehören soll
ten.
Unterhalb des Gassack-Haltekorbes 19 und radial innerhalb des ringför
migen Haltebleches 15 bzw. des Gassackhalteringes 16 befindet sich ein
Gasgenerator 12, der - wie auch Fig. 2 zu entnehmen ist - eine im we
sentlichen kreiszylindrische Form mit einer Mittelachse 19 aufweist und
an seinem Umfang mit einer Reihe von über den Umfang möglichst
gleichmäßig verteilten Gasaustrittsöffnungen 20 versehen ist. Die Mitte
lachse 19 des Gasgenerators 12 soll mit der Drehachse des Lenkrades 11
zusammenfallen oder sich wenigstens nahe dieser befinden und parallel
zu ihr sein.
Rund um den Gasgenerator 12 ist ein plattenförmiger Generatorträger 14
an diesem befestigt, welcher gemäß Fig. 2 rechteckförmig ausgebildet ist
und an seinen Ecken Bohrungen 35 hat. Unterhalb des Generatorträgers
14 befindet sich ein zur Mittelachse 19 konzentrischer Adapterring 24, der
vorzugsweise aus Blech besteht und mit den Bohrungen 35 des Gene
ratorträgers 14 fluchtende Befestigungslöcher 36 aufweist. Durch die Boh
rungen 35 und die Befestigungslöcher 36 sind Bolzen 26 hindurchge
steckt, auf die zur Befestigung des Generatorträgers 14 am Adapterring 24
dienende Muttern 27 aufgeschraubt sind.
Der Adapterring 24 wird verwendet, um Standard-Gasgeneratoren mit
speziellen Lenkrädern eines Kraftfahrzeuges verbinden zu können. Dem
nach sind die Außendimensionen des Adapterringes 24 auf das Fahrzeug,
in welchem die Airbag-Anordnung angebracht werden soll, die Innendi
mensionen auf den Generatorträger 14 abgestimmt.
Nach den Fig. 1 und 2 weist der Adapterring 24 radial außen einen
entsprechend einem Tellerrand nach oben weisenden abgeflachten Rand
auf, der im zusammengebauten Zustand gemäß Fig. 1 dem unteren ra
dial äußeren Bereich des ebenen Teils 15'' des äußeren Halteblechs 15
axial mit geringem Abstand gegenüberliegt. Hierdurch wird ein freies seit
liches Schwingen des Gasgenerators 12 gewährleistet. Radial innen vom
Rand 31 ist am Adapterring 24 eine wulstartige Ringdichtung 32 vorgese
hen, die im zusammengebauten Zustand sich sowohl am Adapterring 24
als auch am ebenen Teil 15'' des Halteblechs 15 axial abstützt, so daß hier
eine elastische Abstandshalterung zwischen den betreffenden Bauteilen
vorliegt, die jedoch ohne weiteres eine relative Bewegung der beiden Bau
teile senkrecht zur Mittelachse 19 zuläßt.
Die Ringdichtung 32 ist weiter so gestaltet, daß sie bei Druckbeaufschla
gung radial von innen um eine in Fig. 2 angedeutete Ringlinie 37 radial
nach außen in den Spalt zwischen dem Rand 31 und dem ebenen Teil 15''
des Halteblechs 15 schwenken kann, um den Spalt zwischen diesen Bau
elementen abzudichten.
Da bei Druckbeaufschlagung durch den Gasgenerator 12 der Adapterring
24 und die Gassack-Haltemittel 15, 16 axial auseinandergedrückt werden,
greifen aus den Fig. 1 und 2 ersichtliche radiale Haltevorsprünge 34
in die radialen Öffnungen 41 der Bügel 33 in der Weise ein, daß die axiale
Auseinanderbewegung des Gasgenerators 12 und der Haltemittel 15, 16
auf einen solchen Wert begrenzt wird, daß insbesondere im Bereich der
radial nach außen gedrückten Ringdichtung 32 noch eine einwandfreie
Dichtigkeit aufrecht erhalten wird.
Um erfindungsgemäß die Masse des Gasgenerators 12 und der an ihm
angebrachten Bauteile 14, 24 für die Schwingungstilgung ausnutzen zu
können, sind über den Umfang des Adapterringes 24 verteilt Bohrungen
23 vorgesehen, an welchen jeweils eine sich in Richtung auf das Lenkrad
11 erstreckende elastische Hülse 21 befestigt ist. Die elastische Hülse 21
ist unten mit einer Verjüngung 21' und einem radial nach innen weisen
den Ringwulst 21'' versehen, der in eine an einem Fängerdorn 22 vorgese
hene Ringnut 22'' eingreift. An die Ringnut 22' schließt sich nach oben ein
sich verjüngender konischer Bereich 22''' an, der oben in einen zylindri
schen oberen Endbereich 22' übergeht. Der Durchmesser des oberen
Endbereiches 22' und des konischen Bereiches 22''' ist so gewählt, daß in
diesem Bereich der Fängerdorn 22 allseits einen deutlichen Abstand von
der elastischen Hülse 21 aufweist. Zwischen dem Fängerdorn 22 und der
elastischen Hülse 21 befindet sich also eine einen Schwingungs-Spielraum
gewährleistende Ringtasche 25.
Unterhalb der Ringnut 22'' befindet sich ein für den Angriff eines Werk
zeuges bestimmter Sechskant 22'''', von dem aus sich nach unten ein z. B.
mit Gewinde versehener Befestigungszapfen 22''''' erstreckt, der an geeig
neter Stelle im Lenkrad 11 befestigt wird.
Im Sinne einer kinematischen Umkehrung könnten die Fängerdorne 22
auch fest am Adapterring 24 angebracht sein und die sich dann von den
Fängerdornen 22 nach unten erstreckenden elastischen Hülsen 21 in ent
sprechende Bohrungen des Lenkrades 11 eingreifen.
Montage und Funktion der beschriebenen Airbag-Anordnung sind wie
folgt:
Der Airbag-Modul mit lose eingehängter Tilgerbaugruppe (Gasgenerator
12 mit Generatorträger 14 und Adapterring 24) wird in Richtung der
Lenkradachse ins Lenkrad 11 eingeführt, und zwar in der Weise, daß die
Bohrungen 23 mit den Fängerdornen 22 ausgerichtet sind. Die Ringwülste
21'' der elastischen Hülsen 21 gleiten dabei auf dem konischen Bereich
22''' der Fängerdorne 22 unter elastischer Aufweitung nach unten, bis sie
schließlich in die Ringnuten 22'' der Fängerdorne 22 radial einschnappen.
Anschließend wird dann der nichtschwingende Teil des Airbag-Moduls be
stehend aus den Gassack-Befestigungsmitteln 15, 16 und den daran an
gebrachten Teilen über die schematisch angedeuteten Befestigungsele
mente 28 separat am Lenkrad befestigt.
Es ist auch ohne weiteres eine Demontage des Airbag-Moduls möglich,
wobei zunächst die Anbindung der Gassack-Befestigungsmittel 15, 16 an
das Lenkrad 11 eliminiert und dann der Modul beschädigungslos von den
Fängerdornen 22 axial abgezogen wird.
Nach der Montage kann der Gasgenerator 12 mit dem Generatorträger 14
und dem Adapterring 24 in einem durch die Ausmaße der Ringtaschen 25
begrenzten Maße in Richtung senkrecht zur Lenkradachse 19 frei schwin
gen. Da der Gassack 13 auf der Oberseite des Haltekorbes 29 aufliegt,
welcher einen Bestandteil des nichtschwingenden Teils des Airbag-Moduls
darstellt, wird die freie Schwingung des Gasgenerators 12 nicht durch den
aufliegenden Gassack 13 behindert. Die bevorzugten Schwingungsrich
tungen in der x-, y-Ebene sind in Fig. 2 angegeben. In z-Richtung findet
dagegen keine merkliche Schwingung statt.
Bei einem Unfall strömt aus den Gasaustrittsöffnungen 20 des Gasgene
rators 12 Gas in die Öffnung 17 des Gassackes 13 ein und bläht diesen
nach Aufbrechen der Abdeckung 40 (Fig. 1) auf.
Da jedoch zwischen dem Umfang des Gasgenerators 12 und dem Innen
rand des Gassackhalterings 16 ein die seitlichen Schwingbewegungen des
Gasgenerators 12 zulassender Abstand vorliegt, kann das Gas aus den
Gasaustrittsöffnungen 20 auch durch diesen Ringspalt 38 in den Raum
zwischen dem Adapterring 24 und den Gassackhaltemitteln 15, 16 ein
treten. Der Gasdruck beaufschlagt dabei die zwischen diesen beiden Tei
len befindliche Ringdichtungen 32 und drückt diese radial nach außen in
den sich verjüngenden Spalt 39 zwischen dem Adapterring 24 und dem
ebenen Teil 15'' des äußeren Haltebleches 15. Dadurch wird die einzige
aufgrund der Schwingungsbeweglichkeit des Gasgenerators 12 vorgesehene
Undichtigkeit beseitigt und dafür gesorgt, daß das Gas aus dem Gasgene
rator 12 zumindest überwiegend für das Aufblähen des Gassackes 13 zur
Verfügung steht.
Der Ringdichtungswulst 32 verkeilt sich also durch das anströmende Gas
im Spalt 39. Da durch den Gasdruck auch die Gassackhaltemittel 15, 16
und der Adapterring 24 axial auseinandergedrückt werden, ist es erfor
derlich, diese axiale Auseinanderbewegung zu begrenzen, was durch An
schlagen der in die radiale Öffnung 41 des Bügels 33 eingreifenden radia
len Haltevorsprünge 34 des Adapterringes 24 an den Steg 33' des Bügels
33 geschieht.
Die Erfindung nutzt also die Masse des Gasgenerators 12 und der an ihm
befestigten Bauteile 14, 24 als Schwingungs-Tilgermasse in einem Lenk
system aus, wobei trotz der schwingungsmäßigen Entkopplung des Gas
generators 12 von den Gassackhaltemitteln 15, 16 eine einwandfreie sowie
gasverlustfreie Aufblähung des Gassackes 13 gewährleistet wird.
Der Anschaulichkeit halber sind die schwingenden Teile des beschriebe
nen Airbagmoduls in Fig. 2 und die nichtschwingenden Teile des be
schriebenen Airbagmoduls in Fig. 3 separat wiedergegeben, wobei an
ders als in Fig. 1 der Gassack 13 und die Abdeckung 40 nicht angedeu
tet sind.
Bezugszeichenliste
11
Lenkrad
12
Gasgenerator
13
Gassack
14
Generatorträger
15
äußeres Halteblech
15
' kreiszylindrischer Teil des äußeren Halteblechs
15
'' ebener Teil des äußeren Halteblechs
16
Gassackhaltering
16
' kreiszylindrischer Teil des Gassackhalteringes
16
'' ebener Teil des Gassackhalteringes
17
Öffnung des Gassackes
18
Rand des Gassackes
19
Mittelachse des Gasgenerators
20
Gasaustrittsöffnung
21
elastisches Lager (elastische Hülse)
21
' unterer Bereich des elastischen Lagers
21
22
Fängerdorn
22
' oberes Ende
22
'' Ringnut
22
''' konischer Bereich
22
'''' Sechskant
22
''''' Befestigungszapfen
23
Bohrung
24
Adapterring
25
Ringtasche
26
Bolzen
27
Mutter
28
Befestigungselement
29
Gassack-Haltekorb
30
Nietverbindung
31
Rand
32
bewegliche Ringdichtung
33
Haltebügel
33
' Steg
34
Haltevorsprünge
35
Bohrung
36
Befestigungslöcher
37
Ringlinie
38
Ringspalt
39
Spalt
40
Abdeckung
41
Bügelöffnung