DE19913120A1 - Steering wheel for vehicles - Google Patents

Steering wheel for vehicles

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Franz Josef Wolf
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    • B62D7/222—Arrangements for reducing or eliminating reaction, e.g. vibration, from parts, e.g. wheels, of the steering system acting on the steering wheel

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Abstract

The invention relates to a vehicle steering wheel which has an airbag module (4). Said airbag module (4) or at least its gas generator is elastically mounted on the steering wheel so that the unwanted vibrations that are produced on the steering wheel (1) when the vehicle is in operation can be dampened. To this end, the elasticity of the springs (12, 18) and the mass of the gas generator (6) or the other, lighter parts of the airbag module (4) are co-ordinated in such a way that the resonance frequency of the resulting damping system lies within the range of the steering wheel vibrations in which the unwanted vibrations are situated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für Fahrzeuge.The invention relates to a steering wheel for vehicles.

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.Despite all the progress in the insulation and damping of This remains interference and vibrations in the motor vehicle Switching off the vibrations in the steering wheel has so far been insufficient solved 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.So it is known from practice, steering wheel vibrations by absorbers suppress, however, their integration into a steering wheel production-related so complex that such systems have so far almost only can be found in high-end diesel vehicles.

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.Based on this prior art, the invention is technical problem underlying finding ways and means that a Suppression of steering wheel vibrations even in series vehicles enable lower price range.

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.Regardless of the technical problem formulated above leads to the occurrence of vibrations on the steering wheel of a motor vehicle even to bigger problems, if with the now common Integration of an airbag module in the steering wheel with such an airbag module a cap that is floating relative to the steering wheel is stored. While the steering wheel due to the rigid coupling with the Longitudinal spindle swings occur on such a cap of the airbag module no or at least reduced vibrations. For this reason there must be a relatively large gap between the cap and the steering wheel be present to rub and operate the motor vehicle Hitting between cap and steering wheel and making the appearance more annoying Avoid noise caused by steering wheel vibrations.

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.From the German patent application DE 197 31 314 A1 it is for Known solution to this problem, the airbag module and the  Separate cover cap for this module, the cap rigid to connect to the steering wheel skeleton and the airbag module via at least one decoupling element separately with the steering wheel connect. At least one made of rubber serves as the decoupling element existing elastic element. The elastic elements made of rubber are hard on the mass of the vibrating airbag module so coordinated that by a phase shift of the vibration of the airbag module, the natural frequency of the overall system especially from the airbag module, the contact bridge, the The connecting plates and the cap are moved into areas that are not critical in the motor vehicle. According to this arrangement the state of the art is the use of the airbag module of the decoupling element from the steering wheel. At a vibration of the steering wheel swings the top of the steering wheel cap held separately from the airbag module together with the Steering wheel so that between these two elements Relative movement is present while the airbag module is decoupled and regardless of the steering wheel with such a set Natural resonance vibrates that their occurrence in the motor vehicle is not critical.

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.Finally, the state of the art continues known the occurrence of vibrations on an airbag steering wheel thereby to become ineffective that directly on the steering wheel even additional masses are attached, through the action of which Natural resonance of the steering wheel airbag assembly also in areas is shifted, which are considered uncritical in the motor vehicle.

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.In contrast to the attempts described above State of the art, an airbag steering wheel by moving Self-resonance to calm down and for this purpose the whole Decoupling the airbag module from the steering wheel is the solution to the invention of the technical problem described at the beginning of one  Coupling of the airbag vibration system to the vibrating one Steering wheel off, with the interposition of a spring element such that the occurring in the undesirable area Natural resonance of the steering wheel by using and using the Mass of the gas generator of the airbag is repaid. Through the targeted Tuning the gas generator mass to the natural resonance of the Steering wheel is a coordinated damper system effective. The through the rigid coupling of the steering wheel to the steering column is inevitable Vibration of the steering wheel when the motor vehicle is in operation according to the invention not with expensive means and measures in any frequency ranges considered "uncritical" shifted, but using the existing mass the gas generator of the airbag module directly at the point of occurrence repaid.

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.To implement the damper system constructed in this way in the airbag Steering wheel can both the absorber spring, preferably an elastomer spring between the steering wheel skeleton and the carrier plate of the airbag module as well, alternatively, between this support plate and the Gas generator inserted.

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.The spring element of the absorber system is also for reasons acoustic insulation preferably an elastomer spring element, which at Insert between the steering wheel and the carrier plate of the Airbag module preferably as a snap-in bearing, and when inserting between the carrier plate and the gas generator, preferably as Support ring or support ring formed for the mass of the gas generator is.

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.Regardless of where the damper spring is inserted and how it is trained However, the essence of the invention remains the same and is based on Contrary to all attempts known from the prior art to deal with the steering wheel vibration on it anyway and  necessary comparatively large mass of Gas generator for the airbag as absorber mass for an absorber system for To erase steering wheel vibration.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described in the following using exemplary embodiments in Connection explained in more detail with the drawings. Show it:

Fig. 1 im Axialschnitt ein Lenkrad mit den Merkmalen der Erfindung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und Figure 1 in axial section a steering wheel with the features of the invention according to a first embodiment. and

Fig. 2 im Axialschnitt ein Lenkrad mit den Merkmalen der Erfindung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Fig. 2 in axial section a steering wheel with the features of the invention according to a second embodiment.

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.The steering wheel 1 shown in Fig. 1 consists essentially of a steering wheel frame 2, which is lined with a rigid foam. 3 An airbag module 4 is integrated centrally in the steering wheel 1 and is covered on the outside with a cap 5 .

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.The airbag module 4 consists essentially of a gas generator 6 , a gas bag 7 , a boundary plate 8 for the folding space and a cover 9 which is arranged below the cap 5 . The limiting plate 8 and the cover 9 enclose the folded gas bag 7 . The limiting plate 8 , the cover 9 and the gas bag 7 are fastened by means of screws 10 on a carrier plate 11 of the airbag module 4 . In contrast to these elements, however, the gas generator 6 is not rigidly connected to the carrier plate 11 , but is supported in a three-dimensionally freely oscillatable manner via a spring ring 12 made of an elastomer, on which an annular carrier flange 17 of the gas generator 6 rests.

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. The carrier plate 11 of the airbag module is in turn rigidly connected to the steering wheel skeleton 2 via three fixed screw connections 15, which are distributed uniformly over the circumference of the carrier plate 11 , via intermediate plates 13 , 14 and screws 16 .

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.If, in this embodiment of the invention, the steering wheel 1 is subjected to vibrations from the rigidly coupled steering column (not shown in the figures), the mass-spring damper system 6 , 12 begins to oscillate counter to the imprinted interference vibrations. The resonance frequency of this damper system for the entire steering wheel is essentially matched to the mass of the gas generator 6 .

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.A second embodiment of the invention is shown in FIG. 2. The same reference numerals as in FIG. 1 are used in FIG. 2 insofar as the same parts are identified.

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.In contrast to the exemplary embodiment shown in FIG. 1, however, in the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the gas generator 6 is likewise rigidly connected to the carrier plate 11 via the carrier flange 17 and the screw 10 . Instead, the carrier plate 11 has three elastomeric Einknüpflager 18 and a bolting 19, 20 resiliently swingably connected via the plates 13, 14 with the steering wheel skeleton. 2 The entire airbag module 4 thus forms the absorber mass, which is coupled to the steering wheel skeleton 2 via the absorber spring 18 , namely the snap-in bearing, for absorbing the steering wheel vibrations. Because of its mass, the total mass of the damper is also determined predominantly by the mass of the gas generator in this structure of the vibration damper for a steering wheel.

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.The two exemplary embodiments of the invention shown in FIGS. 1 and 2 show possibilities of how, according to the core idea of the invention, the gas generator 6 of an airbag module 4 is used as an absorber mass in connection with suitably arranged and designed springs together with these as an absorber for actively absorbing the steering wheel vibrations can. In this context, the person skilled in the art has a lot more options for the design of the damper springs than it would make sense in the present case to exhaustively deal with further modifications to the two basic models of the arrangement of the damper spring explained above. It is only important that, according to the invention, no additional masses are required in order to shift natural resonances of the steering wheel airbag overall system into "harmless" frequency ranges, but that an already unavoidable and existing mass, namely primarily the mass of the gas generator of the airbag module, is active to utilize and use repaying absorber mass.

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.1. Steering wheel for motor vehicles which are equipped with an airbag module resiliently mounted on the steering wheel, characterized by a tuning of the airbag module ( 4 ) as an absorber mass for absorbing steering wheel vibrations. 2. Lenkrad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abstimmung des Airbagmoduls (4) durch eine Abstimmung der Masse des Gasgenerators (6) des Airbagmoduls.2. Steering wheel according to claim 1, characterized by a vote of the airbag module ( 4 ) by a vote of the mass of the gas generator ( 6 ) of the airbag module. 3. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Elastomerfederelement (12; 18) als Tilgerfeder.3. Steering wheel according to one of claims 1 or 2, characterized by an elastomer spring element ( 12 ; 18 ) as an absorber spring. 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).4. Steering wheel according to one of claims 1 to 3, characterized by an arrangement of the elastomer spring element ( 18 ) between an airbag support plate ( 11 ) and the steering wheel, or a steering wheel skeleton ( 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).5. Steering wheel according to one of claims 1 to 3, characterized by an arrangement of the elastomer spring element ( 12 ) between the airbag carrier plate ( 11 ) and the gas generator ( 6 ) of the airbag module ( 4 ). 6. Lenkrad nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Einknüpflager (18, 19, 20) als Elastomerfederelement. 6. Steering wheel according to claim 4, characterized by a Einknüpflager ( 18 , 19 , 20 ) as an elastomer spring element. 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.7. Steering wheel according to claim 4, characterized by an elastomer support ring ( 12 ) on or in the airbag carrier plate ( 11 ), on or in which the gas generator ( 6 ) of the airbag module ( 4 ) is mounted. 8. Verwendung der Masse eines in einem Kraftfahrzeuglenkrad integrierten Airbag-Gasgenerators als Tilgermasse zum Tilgen von Lenkradvibrationen und am Lenkrad auftretender Schwingungen.8. Use of the mass of a in a motor vehicle steering wheel integrated airbag gas generator as absorber mass for the eradication of Steering wheel vibrations and vibrations occurring on the steering wheel.
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