DE19913120A1 - Lenkrad für Fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Bei einem Kraftfahrzeuglenkrad mit Airbagmodul ist das Airbagmodul zumindest dessen Gasgenerator, federnd am Lenkrad gelagert, so daß im Betrieb des Fahrzeugs am Lenkrad auftretende Störvibrationen getilgt werden können. Zu diesem Zweck sind die Elastizität der Federn und die Masse des Gasgenerators bzw. der anderen leichteren Teile des Airbagmoduls so abgestimmt, daß die Resonanzfrequenz des so verfügbaren Tilgersystems im Störvibrationsbereich der Lenkradvibrationen liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für Fahrzeuge.

Trotz aller Fortschritte bei der Dämmung und Dämpfung von Störschwingungen und Vibrationen im Kraftfahrzeug bleibt das Ausschalten der Vibrationen im Lenkrad ein bislang nur ungenügend gelöstes Problem.

So ist es zwar aus der Praxis bekannt, Lenkradvibrationen durch Tilger zu unterdrücken, jedoch ist deren Integration in ein Lenkrad herstellungsbedingt so aufwendig, daß solche Systeme bislang fast nur in Dieselfahrzeugen der gehobenen Preisklasse zu finden sind.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, Mittel und Wege zu finden, die ein Unterdrücken der Lenkradvibrationen selbst in Serienfahrzeugen der unteren Preisklasse ermöglichen.

Unabhängig von dem vorstehend formulierten technischem Problem führt das Auftreten von Vibrationen am Lenkrad eines Kraftfahrzeugs auch dann zu größeren Problemen, wenn bei der mittlerweile üblichen Integration eines Airbagmoduls im Lenkrad ein solches Airbagmodul mit einer Kappe abgedeckt ist, die relativ zum Lenkrad schwimmend gelagert ist. Während das Lenkrad infolge der starren Kupplung mit der Längsspindel schwingt, treten an einer solchen Kappe des Airbagmoduls keine oder zumindest verringerte Vibrationen auf. Aus diesem Grunde muß zwischen der Kappe und dem Lenkrad ein relativ großer Spalt vorhanden sein, um bei Betrieb des Kraftfahrzeugs ein Reiben und Schlagen zwischen Kappe und Lenkrad und damit das Auftreten lästiger Geräusche durch Lenkradvibrationen zu vermeiden.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 31 314 A1 ist es zur Lösung dieses Problems bekannt, das Airbagmodul und die Abdeckkappe für dieses Modul voneinander zu trennen, die Kappe starr mit dem Lenkradskelett zu verbinden und das Airbagmodul über mindestens ein Entkopplungselement separat mit dem Lenkrad zu verbinden. Als Entkopplungselement dient mindestens ein aus Gummi bestehendes elastisches Element. Die elastischen Elemente aus Gummi sind dabei in ihrer Härte auf die Masse des schwingenden Airbagmoduls so abgestimmt, daß durch eine Phasenverschiebung der Schwingung des Airbagmoduls die Eigenfrequenz des Gesamtsystems, das insbesondere aus dem Airbagmodul, der Kontaktbrücke, den Verbindungsblechen und der Kappe besteht, in Bereiche verschoben wird, die im Kraftfahrzeug unkritisch sind. Bei dieser Anordnung nach dem Stand der Technik ist also das Airbagmodul durch die Verwendung des Entkopplungselements vom Lenkrad schwingungsentkoppelt. Bei einer Vibration des Lenkrades schwingt die an der Lenkradoberseite getrennt vom Airbagmodul gehalterte Kappe zusammen mit dem Lenkrad, so daß zwischen diesen beiden Elementen keine Relativbewegung vorhanden ist, während das Airbagmodul entkoppelt und unabhängig vom Lenkrad mit einer solcherart eingestellten Eigenresonanz schwingt, daß deren Auftreten im Kraftfahrzeug unkritisch ist.

Schließlich ist aus dem landläufigen Stand der Technik weiterhin bekannt, das Auftreten von Vibrationen an einem Airbag-Lenkrad dadurch unwirksam werden zu lassen, daß unmittelbar am Lenkrad selbst Zusatzmassen angebracht sind, durch deren Wirken die Eigenresonanz der Lenkrad-Airbag-Baugruppe ebenfalls in Bereiche verschoben wird, die im Kraftfahrzeug als unkritisch gelten.

Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Versuchen des Standes der Technik, ein Airbag-Lenkrad durch Verschieben von Eigenresonanzen zu beruhigen und zu diesem Zweck auch das gesamte Airbagmodul vom Lenkrad zu entkoppeln, geht die Erfindung zur Lösung des eingangs beschriebenen technischen Problems gerade von einer Ankopplung des Airbag-Schwingungssystems an das vibrierende Lenkrad aus, und zwar unter Zwischenschaltung eines Federelements dergestalt, daß die im unerwünschten Bereich auftretende Eigenresonanz des Lenkrades durch Ausnutzung und unter Einsatz der Masse des Gasgenerators des Airbags getilgt wird. Durch die gezielte Abstimmung der Gasgeneratormasse auf die Eigenresonanz des Lenkrades wird ein abgestimmtes Tilgersystem wirksam. Die durch die starre Ankopplung des Lenkrades an die Lenksäule unvermeidbare Vibration des Lenkrades beim Betrieb des Kraftfahrzeugs wird also gemäß der Erfindung nicht mit aufwendigen Mitteln und Maßnahmen in irgendwelche als "unkritisch" angesehenen Frequenzbereiche verschoben, sondern unter Benutzung der ohnehin vorhandenen Masse des Gasgenerators des Airbagmoduls unmittelbar am Ort des Auftretens getilgt.

Zur Verwirklichung des solcherart aufgebauten Tilgersystems im Airbag- Lenkrad kann die Tilgerfeder, vorzugsweise eine Elastomerfeder, sowohl zwischen dem Lenkradskelett und dem Trägerblech des Airbag-Moduls als auch, alternativ, zwischen diesem Trägerblech und dem Gasgenerator eingefügt sein.

Das Federelement des Tilgersystems ist aus Gründen auch der akustischen Isolation vorzugsweise ein Elastomer-Federelement, das bei Einfügen zwischen dem Lenkrad und dem Trägerblech des Airbagmoduls vorzugsweise als Einknüpflager, und beim Einfügen zwischen dem Trägerblech und dem Gasgenerator vorzugsweise als Stützring oder Trägerring für die Masse des Gasgenerators ausgebildet ist.

Unabhängig davon, wo die Tilgerfeder eingefügt und wie sie ausgebildet ist, bleibt der Kern der Erfindung jedoch stets der gleiche, und beruht im Gegensatz zu allen aus dem Stand der Technik bekannten Versuchen zum Umgang mit der Lenkradvibration darauf, die ohnehin und notwendigerweise vorhandene vergleichsweise große Masse des Gasgenerators für den Airbag als Tilgermasse für ein Tilgersystem zum Tilgen von Lenkradvibration zu verwenden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Axialschnitt ein Lenkrad mit den Merkmalen der Erfindung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 2 im Axialschnitt ein Lenkrad mit den Merkmalen der Erfindung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Das in Fig. 1 gezeigte Lenkrad 1 besteht im wesentlichen aus einem Lenkradskelett 2, das mit einem Hartschaum 3 verkleidet ist. Zentral im Lenkrad 1 ist ein Airbagmodul 4 integriert, das nach außen mit einer Kappe 5 abgedeckt ist.

Das Airbagmodul 4 besteht im wesentlichen aus einem Gasgenerator 6, einem Gassack 7, einem Begrenzungsblech 8 für den Faltraum sowie einer Abdeckung 9, die unterhalb der Kappe 5 angeordnet ist. Das Begrenzungsblech 8 und die Abdeckung 9 umschließen den gefalteten Gassack 7. Das Begrenzungsblech 8, die Abdeckung 9 und der Gassack 7 sind mittels Schrauben 10 auf einem Trägerblech 11 des Airbagmoduls 4 befestigt. Im Gegensatz zu diesen Elementen ist der Gasgenerator 6 jedoch nicht starr mit dem Trägerblech 11 verbunden, sondern über einen Federring 12 aus einem Elastomer, auf dem ein ringförmiger Trägerflansch 17 des Gasgenerators 6 aufliegt, dreidimensional frei schwingfähig gelagert.

Das Trägerblech 11 des Airbagmoduls ist seinerseits über drei gleichmäßig auf den Umfang des Trägerblechs 11 verteilt angeordnete feste Schraubverbindungen 15 über Zwischenbleche 13, 14 und Schrauben 16 starr mit dem Lenkradskelett 2 verbunden.

Wird bei dieser Ausgestaltung der Erfindung das Lenkrad 1 aus der starr angekoppelten Lenksäule (in den Figuren nicht dargestellt) mit Vibrationen beaufschlagt, so beginnt das Masse-Feder-Tilgersystem 6, 12 gegenzuschwingen und die aufgeprägten Störschwingungen zu tilgen. Dabei ist die Resonanzfrequenz dieses Tilgersystems für das gesamte Lenkrad im wesentlichen über die Masse des Gasgenerators 6 abgestimmt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 2 gezeigt. Dabei sind in den Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1 verwendet, soweit gleiche Teile bezeichnet sind.

Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedoch bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Gasgenerator 6 über den Trägerflansch 17 und die Schraube 10 ebenfalls starr mit dem Trägerblech 11 verbunden. Statt dessen ist das Trägerblech 11 über drei Elastomer-Einknüpflager 18 und eine Bolzenverschraubung 19, 20 federnd schwingfähig über die Bleche 13, 14 mit dem Lenkradskelett 2 verbunden. Das gesamte Airbagmodul 4 bildet also die Tilgermasse, die über die Tilgerfeder 18, nämlich das Einknüpflager, zum Tilgen der Lenkradvibrationen am Lenkradskelett 2 angekoppelt ist. Wegen seiner Masse wird aber auch bei diesem Aufbau des Vibrationstilgers für ein Lenkrad die Gesamtmasse des Tilgers ganz überwiegend durch die Masse des Gasgenerators bestimmt.

Die beiden in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen Möglichkeiten, wie nach dem Kerngedanken der Erfindung der Gasgenerator 6 eines Airbagmoduls 4 als Tilgermasse in Verbindung mit geeignet angeordneten und ausgelegten Federn zusammen mit diesen als Tilger zum aktiven Tilgen der Lenkradvibrationen eingesetzt werden kann. In diesem Rahmen hat der Fachmann zur Ausbildung der Tilgerfedern in erkennbarer Weise sehr viel mehr Möglichkeiten zur Verfügung als es vorliegend sinnvoll wäre, in weiteren Abänderungen zu den vorstehend erläuterten beiden Grundmodellen der Anordnung der Tilgerfeder erschöpfend abzuhandeln. Wichtig ist lediglich, daß gemäß der Erfindung keine zusätzlichen Massen benötigt werden, um Eigenresonanzen des Lenkrad-Airbag-Gesamtsystems in "unschädliche" Frequenzbereiche zu verlagern, sondern daß eine ohnehin unvermeidbare und vorhandene Masse, nämlich primär die Masse des Gasgenerators des Airbagmoduls, als aktiv tilgende Tilgermasse auszunutzen und einzusetzen.

Claims (8)

1. Lenkrad für Kraftfahrzeuge, die mit einem federnd am Lenkrad gelagerten Airbagmodul ausgrüstet sind, gekennzeichnet durch eine Abstimmung des Airbagmoduls (4) als Tilgermasse zum Tilgen von Lenkradvibrationen.

2. Lenkrad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abstimmung des Airbagmoduls (4) durch eine Abstimmung der Masse des Gasgenerators (6) des Airbagmoduls.

3. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Elastomerfederelement (12; 18) als Tilgerfeder.

4. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Anordnung des Elastomerfederelements (18) zwischen einem Airbagträgerblech (11) und dem Lenkrad, bzw. einem Lenkradskelett (2).

5. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Anordnung des Elastomerfederelements (12) zwischen dem Airbagträgerblech (11) und dem Gasgenerator (6) des Airbagmoduls (4).

6. Lenkrad nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Einknüpflager (18, 19, 20) als Elastomerfederelement.

7. Lenkrad nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Elastomerstützring (12) auf oder in dem Airbagträgerblech (11), auf oder in dem der Gasgenerator (6) des Airbagmoduls (4) gelagert ist.

8. Verwendung der Masse eines in einem Kraftfahrzeuglenkrad integrierten Airbag-Gasgenerators als Tilgermasse zum Tilgen von Lenkradvibrationen und am Lenkrad auftretender Schwingungen.