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Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung zur Befestigung, insbesondere zur schwingfähigen Befestigung eines Gassackmoduls an einem Lenkradgrundkörper eines Fahrzeuglenkrads sowie ein Fahrzeuglenkrad mit einer solchen Kopplungsvorrichtung.
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Bei vielen Fahrzeuglenkrädern treten im Leerlauf oder in bestimmten Geschwindigkeitsbereichen des Fahrzeugs Vibrationen auf, die vom Fahrer als störend empfunden werden. Diese Vibrationen sind unter anderem auf die starre Kopplung des Lenkrads mit der Lenksäule zurückzuführen.
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Es ist bekannt, zur Vermeidung der unerwünschten Lenkradschwingungen sogenannte Schwingungstilger einzusetzen, um die Eigenfrequenz des Gesamtsystems so abzustimmen, dass sie in einem unkritischen Bereich liegt. Derzeit wird als gegenschwingende Tilgermasse beispielsweise der Gasgenerator eines im Lenkrad angeordneten Gassackmoduls eingesetzt.
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Da sich die Schwingungstilgung mit zunehmender Tilgermasse verbessert, ist in der
DE 37 10 173 C2 bereits eine Kraftfahrzeuglenkung beschrieben, bei der in vorteilhafter Weise das gesamte Gassackmodul als Tilgermasse genutzt wird. Über die Schersteifigkeit der eingesetzten Schwingungsdämpfer lässt sich die erste Eigenfrequenz des Systems Lenkrad/Modul so niedrig abstimmen, dass sie in einem Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs zu liegen kommt, in dem noch keine hohen Anregungsamplituden auftreten (beispielsweise bei etwa 120 km/h).
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Bei schwingfähigen Gassackmodulen werden die Schwingungstilger derzeit auch genutzt, um eine Hupenfunktion am Fahrzeuglenkrad zu realisieren, wobei ein Hupenkontakt am Gassackmodul und ein entsprechender Gegenkontakt am Lenkradgrundkörper vorgesehen sind. Ein solches Fahrzeuglenkrad ist beispielsweise in der
US 8,720,942 B2 offenbart.
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Es hat sich allerdings herausgestellt, dass es bei solchen Lenkrädern insbesondere auf Schlechtwegstrecken zu Fehlauslösungen der Fahrzeughupe kommt oder im Vergleich zu Lenkrädern ohne Schwingungstilgung größere Kontaktierwege bzw. höhere Kontaktierkräfte zum Auslösen der Fahrzeughupe notwendig sind. Dies führt zu unerwünscht großen Spaltmaßen am Fahrzeuglenkrad und Komfortbeeinträchtigungen beim Betätigen der Fahrzeughupe.
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Ferner werden in moderne Fahrzeuglenkräder zunehmend Sensoren sowie elektrische Betätigungs- und Anzeigevorrichtungen integriert, wobei deren Daten- und Signalverarbeitung in einer elektronischen Steuereinheit erfolgt, welche zum Beispiel außerhalb des Lenkrads angeordnet ist. Dies ist jedoch mit Blick auf die elektrische Anbindung des drehbaren Fahrzeuglenkrads an die stationäre Steuereinheit problematisch und erfordert eine aufwendige Verkabelung. Alternativ kann die elektronische Steuereinheit zur Daten- und Signalverarbeitung auch im drehbaren Fahrzeuglenkrad untergebracht sein. Dadurch wird das Lenkrad allerdings unerwünscht voluminös, was für den Fahrer die Sichtbarkeit und Bedienfreundlichkeit von Schaltern und Instrumenten im angrenzenden Bereich der Armaturentafel beeinträchtigen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein besonders kompaktes und konstruktiv einfach aufgebautes Fahrzeuglenkrad mit integrierter elektronischer Steuereinheit zu schaffen, bei dem vorzugsweise sowohl eine Schwingungstilgung als auch eine Hupenfunktion vorgesehen ist, die bei hoher Funktionssicherheit einen möglichst geringen Betätigungsweg sowie eine möglichst geringe Betätigungskraft aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Kopplungsvorrichtung zur Befestigung, insbesondere zur schwingfähigen Befestigung eines vorgefertigten Gassackmoduls an einem Lenkradgrundkörper eines Fahrzeuglenkrads, mit einem Befestigungskörper, der bezüglich einer Lenkradachse eine axiale Unterseite aufweist, welche im zusammengesetzten Zustand des Fahrzeuglenkrads dem Lenkradgrundkörper zugewandt ist, sowie eine entgegengesetzte axiale Oberseite, welche im zusammengesetzten Zustand des Fahrzeuglenkrads dem Gassackmodul zugewandt ist, sowie einem auf der Oberseite des Befestigungskörpers angeordneten Rastelement zur Verrastung mit dem Gassackmodul, wobei das Rastelement so ausgebildet ist, dass das Gassackmodul durch eine Rastverbindung im Wesentlichen axial unverschieblich oder axial begrenzt verschieblich mit dem Befestigungskörper koppelbar ist, und wobei die Kopplungsvorrichtung eine elektronische Steuereinheit aufweist, wobei der Befestigungskörper zumindest teilweise ein Gehäuse der elektronischen Steuereinheit bildet. Durch die Integration der elektronischen Steuereinheit in die Kopplungsvorrichtung übernimmt der Befestigungskörper neben seiner eigentlichen Funktion als Schnittstelle zwischen Lenkradgrundkörper und Gassackmodul zusätzlich noch eine Funktion als Gehäusebauteil der elektronischen Steuereinheit. Entsprechend kann wenigstens ein Gehäusebauteil der Steuereinheit eingespart werden, wodurch sich zum einen eine kompaktere Bauweise realisieren und zum anderen die Anzahl der Einzelbauteile sowie der Montageaufwand verringern lässt. Bei einem mit einer elektronischen Steuereinheit ausgestatteten, herkömmlichen Fahrzeuglenkrad ist die Steuereinheit hingegen üblicherweise als separate Baugruppe mit eigenem Gehäuse ausgeführt sowie zwischen einem Nabenbereich des Lenkradgrundkörpers und einem plattenförmigen Befestigungskörper der Kopplungsvorrichtung montiert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung ist auf der axialen Unterseite des Befestigungskörpers eine Anlagefläche für ein Dämpfungselement zur schwingfähigen Kopplung des Befestigungskörpers mit dem Lenkradgrundkörper vorgesehen.
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Mit Bezug auf den Befestigungskörper der Kopplungsvorrichtung erfolgt also lenkradgrundkörperseitig eine Schwingungstilgung (insbesondere quer zur Lenkradachse), wohingegen eine Hupenfunktion (in Richtung der Lenkradachse) modulseitig realisiert ist. Dadurch sind die Schwingungstilgungsfunktion und die Hupenfunktion auf einfache Art und Weise voneinander getrennt, sodass Schwingungsanregungen der Lenksäule und des damit fest verbundenen Lenkradgrundkörpers (zum Beispiel auf Schlechtwegstrecken) zunächst zwischen dem Lenkradgrundkörper und dem Befestigungskörper gedämpft werden und sich nicht mehr unmittelbar auf die modulseitige Hupenfunktion auswirken. Eine schwingfähige Kopplung des Befestigungskörpers mit dem Lenkradgrundkörper durch das Dämpfungselement ist im Rahmen dieser Anmeldung so zu verstehen, dass das Dämpfungselement zumindest quer zur Lenkradachse, bevorzugt auch in Richtung der Lenkradachse, eine gedämpfte Schwingung zwischen dem Befestigungskörper und dem Lenkradgrundkörper ermöglicht. Die maximale Amplitude einer möglichen Schwingung in Richtung der Lenkradachse ist dabei bevorzugt kleiner als ein axialer Betätigungsweg zum Auslösen einer Fahrzeughupe.
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Der Befestigungskörper der Kopplungsvorrichtung ist vorzugsweise eine Befestigungsplatte, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Lenkradachse erstreckt und insbesondere mehrere Rastelemente aufweist, wobei die Rastelemente vorzugsweise einstückig mit der Befestigungsplatte ausgeführt sind. Ferner können die Rastelemente einen identischen Abstand zur Lenkradachse aufweisen und in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine einfache und schnelle Montage der Kopplungsvorrichtung sowie eine stabile Lagerung des Gassackmoduls. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass zur schwingfähigen Befestigung des Gassackmoduls am Lenkradgrundkörper mehrere separate Befestigungskörper mit jeweils einem Rastelement vorgesehen sind.
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Jedem Rastelement kann ein Dämpfungselement zugeordnet sein, wobei die Rastelemente und zugeordneten Dämpfungselemente jeweils axial hintereinanderliegend angeordnet sind.
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Die elektronische Steuereinheit umfasst vorzugsweise eine bestückte Leiterplatte sowie ein Gehäuseteil, welches am Befestigungskörper angebracht ist und zusammen mit dem Befestigungskörper die Leiterplatte umschließt. Die Leiterplatte weist in diesem Fall mehrere elektronische Komponenten auf und ist bevorzugt am Befestigungskörper fixiert. Alternativ oder zusätzlich kann die bestückte Leiterplatte auch am Gehäuseteil befestigt sein. Das Gehäuseteil der elektronischen Steuereinheit ist fest mit dem Befestigungskörper verbunden, beispielsweise mit dem Befestigungskörper verschraubt, verklebt oder an den Befestigungskörper angespritzt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung ist auf der axialen Oberseite des Befestigungskörpers ein Hupenkontakt oder ein Betätigungselement zur Auslösung eines Hupsignals bei einer Berührung zwischen Hupenkontakt und einem am Gassackmodul angeordneten Gegenkontakt, wobei das Rastelement so ausgebildet ist, dass das Gassackmodul durch die Rastverbindung axial begrenzt verschieblich mit dem Befestigungskörper koppelbar ist. Mit anderen Worten wird in diesem Fall das gesamte Gassackmodul zur Betätigung der Fahrzeughupe axial verschoben, wobei sowohl der Hupenkontakt als auch der Gegenkontakt an schwingfähig gelagerten Komponenten des Fahrzeuglenkrads ausgebildet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kopplungsvorrichtung ein Dämpfungselement auf, welches an der Anlagefläche auf der axialen Unterseite des Befestigungskörpers anliegt und den Befestigungskörper mit dem Lenkradgrundkörper schwingfähig koppelt, sodass mit Bezug auf den Befestigungskörper eine Schwingungstilgung lenkradgrundkörperseitig erfolgt, wohingegen eine Hupenfunktion gassackmodulseitig realisiert ist. Durch die schwingfähige Kopplung sind der Befestigungskörper und der Lenkradgrundkörper zumindest quer zur Lenkradachse relativ zueinander beweglich, insbesondere wobei das Dämpfungselement an der axialen Unterseite des Befestigungskörpers vormontiert ist. Das Dämpfungselement umfasst dabei ein schwingungsdämpfendes Material sowie optional Anschlagelemente und/oder Montagehülsen, die an das schwingungsdämpfende Material angrenzen.
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In dieser Ausführungsform erstreckt sich das Dämpfungselement bevorzugt durch eine Öffnung des Befestigungskörpers.
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Ferner kann das Dämpfungselement ein ringförmig ausgeführtes, schwingungsdämpfendes Material mit einem radialen Absatz umfassen, wobei ein Rand der Befestigungskörper-Öffnung eine Anlagefläche bildet und am radialen Absatz des schwingungsdämpfenden Materials angreift.
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Insbesondere ist der radiale Absatz im schwingungsdämpfenden Material als Nut ausgeführt, wobei der Rand der Befestigungskörper-Öffnung zumindest abschnittsweise in die Nut eingreift. Dies ermöglicht eine schnelle und einfache axiale Positionierung und Fixierung des Dämpfungselements am Befestigungskörper.
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Im Übrigen kann eine Baugruppe vorgesehen sein, mit einem Lenkradgrundkörper, einer oben beschriebenen Kopplungsvorrichtung und einer Schraube zur Montage der Kopplungsvorrichtung am Lenkradgrundkörper, welche sich durch das ringförmig ausgeführte, schwingungsdämpfende Material erstreckt, wobei das schwingungsdämpfende Material mit einer axialen Stirnseite zumindest abschnittsweise an einem Schraubenkopf der Schraube und/oder mit einer entgegengesetzten axialen Stirnseite zumindest abschnittsweise am Lenkradgrundkörper anliegt. Die Begrenzung des Aufnahmeraums für das schwingungsdämpfende Material durch sowieso vorhandene Bauteile wie den Befestigungskörper, den Schraubenkopf und/ oder den Lenkradgrundkörper ist besonders vorteilhaft, weil dann auf separate Montagehülsen und/oder Anschlagelemente verzichtet werden kann. Idealerweise wird das Dämpfungselement dann ausschließlich durch das schwingungsdämpfende Material gebildet.
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Ferner ist eine Baugruppe denkbar, mit einem Lenkradgrundkörper, einer oben beschriebenen Kopplungsvorrichtung und einem Dämpfungselement zur schwingfähigen Kopplung des Befestigungskörpers mit dem Lenkradgrundkörper, wobei das Dämpfungselement auf der axialen Unterseite des Befestigungskörpers angeordnet sowie zusammen mit dem Befestigungskörper am Lenkradgrundkörper vormontiert ist.
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Darüber hinaus ist auch eine Baugruppe vorstellbar, mit einem vorgefertigten Gassackmodul und einer oben beschriebenen Kopplungsvorrichtung, wobei das Gassackmodul, insbesondere ein Modulboden des Gassackmoduls, axial angrenzend an den Hupenkontakt einen Gegenkontakt aufweist, und wobei das Gassackmodul zur Auslösung eines Hupsignals relativ zum Befestigungskörper axial verschieblich gelagert ist.
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Letztlich ist noch eine Baugruppe vorstellbar, umfassend ein vorgefertigtes Gassackmodul sowie eine oben beschriebene Kopplungsvorrichtung, wobei das Gassackmodul einen (manuell betätigbaren) Moduldeckel mit einem Hupenkontakt sowie ein weiteres Modulbauteil mit einem axial an den Hupenkontakt angrenzenden Gegenkontakt aufweist, wobei der Moduldeckel zur Auslösung eines Hupsignals relativ zum weiteren Modulbauteil axial verschieblich gelagert ist. Mit anderen Worten ist die Hupenfunktion hier „innerhalb“ des Gassackmoduls realisiert, wobei auch in dieser Ausführungsvariante der Hupenkontakt und der Gegenkontakt an schwingfähig gelagerten Komponenten des Fahrzeuglenkrads ausgebildet sind.
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Schließlich wird die eingangs genannte Aufgabe auch gelöst durch ein Fahrzeuglenkrad eines Kraftfahrzeugs, mit einem Lenkradgrundkörper, einem vorgefertigten Gassackmodul, einer oben beschriebenen Kopplungsvorrichtung und einem Dämpfungselement zur schwingfähigen Kopplung des Befestigungskörpers mit dem Lenkradgrundkörper, wobei das Fahrzeuglenkrad einen Hupenkontakt sowie einen axial an den Hupenkontakt angrenzenden Gegenkontakt aufweist, und wobei sowohl der Hupenkontakt als auch der Gegenkontakt an schwingfähig gelagerten Komponenten des Fahrzeuglenkrads ausgebildet sind. Insbesondere bilden die Kopplungsvorrichtung und das Dämpfungselement hierbei eine Tilgereinheit, welche am Lenkradgrundkörper vormontiert ist. Dadurch lässt sich das Fahrzeuglenkrad mit besonders geringem Aufwand zusammenbauen. Die vorgefertigte Tilgereinheit wird zunächst mit dem Lenkradgrundkörper verbunden, insbesondere verschraubt, woraufhin das ebenfalls vorgefertigte Gassackmodul axial zugeführt wird, bis es mit der Tilgereinheit verrastet und dadurch am Lenkradgrundkörper befestigt ist.
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In einer konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform des Fahrzeuglenkrads ist das Gassackmodul ausschließlich durch die Rastverbindung mit der Kopplungsvorrichtung am Lenkradgrundkörper befestigt.
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Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass eine zusätzliche (Rast-)Verbindung zwischen dem Gassackmodul und dem Lenkradgrundkörper vorgesehen ist, die zwar im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeugs eine begrenzte Relativbewegung zulässt, bei einer Aktivierung des Gassackmoduls jedoch sicherstellt, dass sich das Gassackmodul nicht vollständig vom Lenkradgrundkörper löst. Folglich ist das Gassackmodul in dieser Ausführungsform mittels der Kopplungsvorrichtung am Lenkradgrundkörper befestigt, wobei darüber hinaus eine weitere, von der Kopplungsvorrichtung unabhängige Verbindung zwischen dem Gassackmodul und dem Lenkradgrundkörper vorgesehen ist. Dies ist vorteilhaft, weil die Verbindungen zur Kopplungsvorrichtung in diesem Fall nicht für die extremen Belastungen ausgelegt werden müssen, wie sie beispielsweise bei einer Aktivierung des Gassackmoduls auftreten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigt:
- - 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkrads mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- - 2 einen schematischen Detailschnitt durch das Lenkrad gemäß 1 im Bereich eines Rastelements der Kopplungsvorrichtung;
- - 3 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkrads mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- - 4 einen schematischen Detailschnitt durch das Lenkrad gemäß 3 im Bereich eines Rastelements der Kopplungsvorrichtung;
- - 5 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Baugruppe für ein Fahrzeuglenkrad mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- - 6 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Baugruppe für ein Fahrzeuglenkrad mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- - 7 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Baugruppe für ein Fahrzeuglenkrad mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform;
- - 8 eine perspektivische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Baugruppe für ein Fahrzeuglenkrad mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform
- - 9 einen Detailschnitt durch die Baugruppe gemäß 8 im Bereich eines Befestigungskörpers der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung;
- - 10 eine perspektivische Untersicht der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß 9 im Bereich des Befestigungskörpers;
- - 11 eine perspektivische Untersicht eines Dämpfungselements für die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung gemäß 10;
- - 12 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeuglenkrads mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung;
- - 13 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkrads mit einer Baugruppe gemäß 8 und einem montierten Gassackmodul;
- - 14 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkrads mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung; und
- - 15 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkrads mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Die 1 zeigt ein Fahrzeuglenkrad 10 mit einem Lenkradgrundkörper 12, einem vorgefertigten Gassackmodul 14 und einer Kopplungsvorrichtung 16 zur schwingfähigen Befestigung des Gassackmoduls 14 am Lenkradgrundkörper 12.
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Die Kopplungsvorrichtung 16 umfasst einen Befestigungskörper 18, der bezüglich einer Lenkradachse A eine axiale Unterseite 20 aufweist, welche im zusammengesetzten Zustand des Fahrzeuglenkrads 10 dem Lenkradgrundkörper 12 zugewandt ist, sowie eine entgegengesetzte axiale Oberseite 22, welche im zusammengesetzten Zustand des Fahrzeuglenkrads 10 dem Gassackmodul 14 zugewandt ist. Auf der axialen Unterseite 20 des Befestigungskörpers 18 ist eine Anlagefläche 24 für ein Dämpfungselement 26 zur schwingfähigen Kopplung des Befestigungskörpers 18 mit dem Lenkradgrundkörper 12 vorgesehen, wohingegen auf der axialen Oberseite 22 wenigstens ein Rastelement 28 zur Verrastung mit dem Gassackmodul 14 angeordnet ist.
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Das Rastelement 28 ist dabei so ausgebildet, dass das Gassackmodul 14 durch eine Rastverbindung im Wesentlichen axial unverschieblich oder axial begrenzt verschieblich mit dem Befestigungskörper 18 koppelbar ist.
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Der Befestigungskörper 18 ist gemäß 1 eine Befestigungsplatte, die sich senkrecht zur Lenkradachse A erstreckt und drei Rastelemente 28 aufweist. Der Befestigungskörper 18 ist hier ein Metallteil, das einstückig mit den Rastelementen 28 ausgeführt ist, wobei die Rastelemente 28 einen identischen Abstand zur Lenkradachse A aufweisen und in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Alternativ sind jedoch auch Ausführungsvarianten denkbar, bei dem der Befestigungskörper 18 aus einem robusten Kunststoff hergestellt ist.
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Auch wenn in den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 13 zeichnerisch lediglich ein Befestigungskörper 18 dargestellt ist, soll dieser Befestigungskörper 18 im Rahmen der vorliegenden Anmeldung stets eine elektronische Steuereinheit 82 mit integriertem Befestigungskörper 18 symbolisieren, wie sie in den 14 und 15 detailliert gezeigt ist.
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Die Kopplungsvorrichtung 16 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Dämpfungselemente 26 auf, welche jeweils an einer Anlagefläche 24 auf der axialen Unterseite 20 der Befestigungsplatte anliegen.
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Gemäß 1 ist jedem Rastelement 28 ein Dämpfungselement 26 zugeordnet, wobei die Rastelemente 28 und die zugeordneten Dämpfungselemente 26 jeweils axial hintereinanderliegend angeordnet sind.
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Die 2 zeigt einen Detailschnitt durch das Fahrzeuglenkrad 10 der 1 im Bereich eines Dämpfungselements 26 und seines zugeordneten Rastelements 28.
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Das Dämpfungselement 26 umfasst in diesem Fall ein schwingungsdämpfendes Material 27, beispielsweise ein Elastomer, sowie zwei Anschlagelemente 30 und eine Montagehülse 32, die jeweils an das schwingungsdämpfende Material 27 angrenzen. Dabei sind die Anschlagelemente 30 axial beidseits des schwingungsdämpfenden Materials 27 angeordnet, während sich die Montagehülse 32 axial zwischen die Anschlagelemente 30 erstreckt.
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Der Lenkradgrundkörper 12 umfasst im Allgemeinen ein Lenkradskelett mit einem Lenkradkranz, wenigstens einer Speiche sowie einer Nabe 34 und einer Nabenplatte 36. Außerdem umfasst der Lenkradgrundkörper 12 in der Regel noch eine Umschäumung 38, zum Beispiel aus Polyurethan, die das Lenkradskelett zumindest teilweise umgibt.
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Das Dämpfungselement 26 ist gemäß 2 über die Montagehülse 32 am Lenkradskelett befestigt, wobei die Montagehülse 32 und die Nabenplatte 36 beispielsweise eine Bajonettverbindung ausbilden.
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Ferner wird deutlich, dass der Befestigungskörper 18 mit angeformtem Rastelement 28 hier durch eine Schraube 40 mit dem Dämpfungselement 26 und über das Dämpfungselement 26 mit dem Lenkradskelett verbunden ist.
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Das schwingungsdämpfende Material 27 kann bereits vorab, zum Beispiel durch Vulkanisieren, mit der Montagehülse 32 und den Anschlagelementen 30 verbunden werden, um mit diesen das vorgefertigte Dämpfungselement 26 zu bilden. Dann wird die Montagehülse 32 jedes einzelnen Dämpfungselements 26 nach Art eines Bajonettverschlusses am Lenkradgrundkörper 12, konkret an der Nabenplatte 36 des Lenkradgrundkörpers 12, befestigt. Schließlich wird der Befestigungskörper 18 mit seinen angeformten Rastelementen 28 eingelegt und durch die Schrauben 40 mit den einzelnen Dämpfungselementen 26 verbunden.
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Wie später noch beispielhaft anhand der 4 beschrieben wird, sind jedoch selbstverständlich auch Alternativen zur Befestigung der Kopplungsvorrichtung 16 am Lenkradgrundkörper 12 denkbar.
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Jedenfalls ergibt sich auf diese Weise eine Baugruppe umfassend den Lenkradgrundkörper 12, die oben beschriebene Kopplungsvorrichtung 16 sowie wenigstens ein Dämpfungselement 26 zur schwingfähigen Kopplung des Befestigungskörpers 18 mit dem Lenkradgrundkörper 12, wobei das wenigstens eine Dämpfungselement 26 auf der axialen Unterseite 20 des Befestigungskörpers 18 angeordnet und zusammen mit dem Befestigungskörper 18 am Lenkradgrundkörper 12 vormontiert ist.
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Die Rastelemente 28 der Kopplungsvorrichtung 16 sind gemäß den 1 und 2 jeweils starre Rasthaken, die beim axialen Aufstecken des vorgefertigten Gassackmoduls 14 in Modulbuchsen 42 eintauchen und mit einem am Gassackmodul 14 montierten Federdraht 43 verrasten.
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Die 3 zeigt ein Fahrzeuglenkrad 10, welches sich von der Lenkradkonstruktion gemäß 1 lediglich durch eine andere Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung 16 unterscheidet. Um Wiederholungen zu vermeiden wird daher generell auf die obige Beschreibung verwiesen und nachfolgend hauptsächlich auf Unterschiede eingegangen.
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Verglichen mit der Ausführungsform gemäß 1 weist die Kopplungsvorrichtung 16 gemäß 3 eine andere, mit Blick auf den Montageaufwand besonders vorteilhafte Befestigung am Lenkradgrundkörper 12 auf. Statt der Anschlagelemente 30 und Montagehülsen 32 weist die Kopplungsvorrichtung 16 eine Grundplatte 44 zur Montage des Befestigungskörpers 18 am Lenkradgrundkörper 12 auf.
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Das schwingungsdämpfende Material 27 bildet in diesem Fall das Dämpfungselement 26 und kann, zum Beispiel durch Vulkanisieren, bereits vorab mit dem Befestigungskörper 18 und der Grundplatte 44 verbunden werden, sodass das Dämpfungselement 26 Teil der vorgefertigten Kopplungsvorrichtung 16 ist.
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Anhand des Detailschnitts gemäß 4 wird deutlich, dass die Grundplatte 44 der Kopplungsvorrichtung 16 danach nur noch am Lenkradgrundkörper 12 befestigt werden muss, wobei die Grundplatte 44 im vorliegenden Ausführungsbeispiel konkret durch eine Schraube 46 mit der Nabenplatte 36 des Lenkradgrundkörpers 12 verschraubt ist.
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Zur weiteren Reduktion des Montageaufwands für die Kopplungsvorrichtung 16 ist alternativ oder zusätzlich zur Verschraubung auch denkbar, die Grundplatte 44 zumindest randseitig in die Umschäumung 38 einzuschäumen und dadurch am Lenkradgrundkörper 12 zu befestigen.
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Um zu verhindern, dass sich das Gassackmodul 14 bei seiner Aktivierung vollständig vom Lenkradgrundkörper 12 löst, können direkt am Lenkradgrundkörper 12 Fangelemente vorgesehen sein, die im normalen Fahrbetrieb vom Gassackmodul 14 beabstandet sind und erst bei einer Modulaktivierung unmittelbar am Gassackmodul 14 angreifen und das Modul 14 zurückhalten. Diese Fangelemente sind beispielsweise am Lenkradskelett des Lenkradgrundkörpers 12 angeformte Fanghaken oder Rasthaken 80 (siehe 12).
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Gemäß einer speziellen Variante des Fahrzeuglenkrads 10 sind derartige Fangelemente nicht vorgesehen. Das Gassackmodul 14 ist dann ausschließlich über die Kopplungsvorrichtung 16 am Lenkradgrundkörper 12 befestigt. Um das Rastelement 28 der Kopplungsvorrichtung 16 in diesem Fall besonders fest und zuverlässig am Lenkradgrundkörper 12 zu fixieren, ist alternativ oder zusätzlich zur Schraube 46 eine in 4 gestrichelt angedeutete Schraube 48 vorgesehen.
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Hinsichtlich einer Hupenfunktion des Lenkrads 10 ist es besonders vorteilhaft, wenn das Fahrzeuglenkrad 10 einen Hupenkontakt 50 sowie einen axial an den Hupenkontakt 50 angrenzenden Gegenkontakt 52 aufweist, wobei sowohl der Hupenkontakt 50 als auch der Gegenkontakt 52 an schwingfähig gelagerten Komponenten des Fahrzeuglenkrads 10 ausgebildet sind.
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Schwingfähig gelagerte Komponenten sind in diesem Zusammenhang beispielsweise der Befestigungskörper 18 der Kopplungsvorrichtung 16 sowie das Gassackmodul 14 mit all seinen Modulbauteilen.
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In den 5 bis 7 sind beispielhaft verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung einer solchen Hupenfunktion am Fahrzeuglenkrad 10 dargestellt.
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Die 5 zeigt eine Baugruppe für das Fahrzeuglenkrad 10, mit einem vorgefertigten Gassackmodul 14 und einer Kopplungsvorrichtung 16, welche auf der Oberseite 22 des Befestigungskörpers 18 einen Hupenkontakt 50 zur Auslösung eines Hupsignals aufweist.
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Das Gassackmodul 14 weist axial angrenzend an den Hupenkontakt 50 einen Gegenkontakt 52 auf, wobei das (gesamte) Gassackmodul 14 zur Auslösung des Hupsignals relativ zum Befestigungskörper 18 axial verschieblich gelagert ist. Anders ausgedrückt ist das vorgefertigte Gassackmodul 14 also über die Rastverbindung mit den Rastelementen 28 der Kopplungsvorrichtung 16 im zusammengesetzten Zustand des Fahrzeuglenkrads 10 axial begrenzt verschieblich mit dem Befestigungskörper 18 gekoppelt.
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Die 6 zeigt eine weitere Baugruppe für das Fahrzeuglenkrad 10, welche sich von der Ausführungsform gemäß 5 lediglich dadurch unterscheidet, dass das Gassackmodul 14 sowohl den Hupenkontakt 50 als auch den vom Hupenkontakt 50 axial beabstandeten Gegenkontakt 52 aufweist. Der schwingfähig gelagerte Befestigungskörper 18 weist axial angrenzend an den Hupenkontakt 50 wenigstens ein axial abstehendes Betätigungselement 53 auf, wobei in der dargestellten Variante zwei hakenartige Vorsprünge als Betätigungselemente 53 vorgesehen sind. Zur Hupenbetätigung wird dann das (gesamte) Gassackmodul 14 entgegen einer Federkraft axial in Richtung zum Befestigungskörper 18 bewegt, wobei der Hupenkontakt 50 durch das wenigstens eine Betätigungselement 53 in Richtung zum Gegenkontakt 52 verformt oder verschoben wird, bis bei einer Berührung der Kontakte das gewünschte Hupsignal ertönt.
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Die 7 zeigt schließlich noch eine weitere Ausführungsform der Baugruppe für das Fahrzeuglenkrad 10, mit einem vorgefertigten Gassackmodul 14 und einer Kopplungsvorrichtung 16, wobei die Hupenfunktion in das Gassackmodul 14 integriert ist. Das vorgefertigte Gassackmodul 14 weist in diesem Fall einen Moduldeckel 54 mit dem Hupenkontakt 50 sowie ein weiteres Modulbauteil 56 mit dem axial an den Hupenkontakt 50 angrenzenden Gegenkontakt 52 auf, wobei der Moduldeckel 54 zur Auslösung des Hupsignals relativ zum weiteren Modulbauteil 56 axial verschieblich gelagert ist.
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Verglichen mit den Ausführungsvarianten gemäß den 5 und 6 erfolgt eine Hupenbetätigung gemäß 7 also nicht durch Verschieben des gesamten Gassackmoduls 14, sondern durch eine Relativbewegung zwischen dem Moduldeckel 54 und dem weiteren Modulbauteil 56, beispielsweise einem Modulgehäuse.
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Allen Ausführungsvarianten ist jedoch gemeinsam, dass alle zur Hupenbetätigung notwendigen Bauteile wie Hupenkontakte 50, Gegenkontakte 52 und/oder Betätigungselemente 53 schwingfähig am Lenkradgrundkörper 12 gelagert sind. Bei einem Fahrzeuglenkrad 10 mit Schwingungstilgung sind die zur Hupenbetätigung notwendigen Bauteile mit anderen Worten alle Teil der Tilgermasse des Lenkrad-Schwingungstilgers.
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Dies gilt auch für die weitere, in den 8 bis 13 dargestellte Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung 16, bei der sich das Dämpfungselement 26 durch eine Öffnung 58 des Befestigungskörpers 18 erstreckt.
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Das Dämpfungselement 26 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus dem schwingungsdämpfenden Material 27, welches ringförmig ausgebildet ist und außenseitig einen radialen Absatz aufweist. Die Befestigungskörper-Öffnung 58 hat einen Öffnungsrand mit radial einwärts ragenden Vorsprüngen 60, 62, welche die Anlagefläche 24 für das Dämpfungselement 26 bilden und am radialen Absatz des schwingungsdämpfenden Materials 27 angreifen.
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Der radiale Absatz im schwingungsdämpfenden Material 27 ist gemäß 11 als umlaufende Nut 64 ausgeführt, wobei der Öffnungsrand, konkret die Vorsprünge 60 des Öffnungsrands in die Nut 64 eingreifen. Dadurch lässt sich der elastische Ring aus schwingungsdämpfendem Material 27 schnell und einfach in die Öffnung 58 einknüpfen, sodass das Dämpfungselement 26 mit minimalem Aufwand am Befestigungskörper 18 axial positioniert und fixiert ist. Jeder Vorsprung 60 des Befestigungskörpers 18 weist eine dem Lenkradgrundkörper 12 zugewandte axiale Unterseite 20 auf und bildet eine Anlagefläche 24 für das Dämpfungselement 26, das im vorliegenden Fall dem ringförmigen schwingungsdämpfenden Material 27 entspricht.
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Die 8 und 9 zeigen eine Baugruppe mit einem Lenkradgrundkörper 12, einer Kopplungsvorrichtung 16 und einer Schraube 66 zur Montage der Kopplungsvorrichtung 16 am Lenkradgrundkörper 12, wobei sich die Schraube 66 durch das ringförmige schwingungsdämpfende Material 27 erstreckt.
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Mit Bezug auf eine Schraubenachse S erstreckt sich die Schraube 66 von einem Schraubenkopf 68 in axialer Richtung über einen Schraubenschaft 70 bis zu einem freien Schaftende 72. Der Schraubenschaft 70 ist gestuft ausgeführt mit einem an den Schraubenkopf 68 angrenzenden Distanzabschnitt 74 und einem zum freien Schaftende 72 hin an den Distanzabschnitt 74 angrenzenden Gewindeabschnitt 76, der vom Distanzabschnitt 74 durch eine Stufe 78 getrennt ist. Der Gewindeabschnitt 76 weist einen kleineren Schaftdurchmesser auf als der Distanzabschnitt 74 und ist in die Nabenplatte 36 des Lenkradgrundkörpers 12 eingeschraubt, bis die Stufe 78 an der Nabenplatte 36 anliegt und ein weiteres Einschrauben verhindert.
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Das Rastelement 28 erstreckt sich in axialer Richtung vom Befestigungskörper 18 zu einem freien Ende und ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet, wobei am freien Ende ein Rastvorsprung angeformt ist. Ein Außendurchmesser des Schraubenkopfs 68 ist etwas kleiner als ein Innendurchmesser des Rastelements 28, sodass die Schraube 66 in das Rastelement 28 eingeführt werden kann und sich durch die Öffnung 58 des Befestigungskörpers 18 in die Nabenplatte 36 erstreckt. Diese Verschraubung des Befestigungskörpers 18 im Bereich des Rastelements 28 trägt zu einer besonders kompakten Bauweise der Kopplungsvorrichtung 16 bei.
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Gemäß 9 ist eine axiale Abmessung des Distanzabschnitts 74 der Schraube 66 etwas größer als eine axiale Abmessung des Befestigungskörpers 18 im Bereich des Dämpfungselements 26, sodass zur Schwingungstilgung eine gewisse Bewegung des Befestigungskörpers 18 relativ zum Lenkradgrundkörper 12 möglich ist.
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Eine axiale Abmessung des Dämpfungselements 26 ist wenigstens so groß wie die axiale Abmessung des Distanzabschnitts 74, sodass das schwingungsdämpfende Material 27 beim Eindrehen der Schraube 66 axial positioniert sowie bevorzugt leicht komprimiert wird.
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Die Nut 64 im schwingungsdämpfenden Material 27 ist so angeordnet, dass der Befestigungskörper 18 in einer unangeregten Ruhestellung des Fahrzeuglenkrads 10 über seine in die Nut 64 eingreifenden Vorsprünge 60 axial beabstandet vom Schraubenkopf 68 und der Nabenplatte 36, insbesondere im Wesentlichen axial mittig zwischen Schraubenkopf 68 und Nabenplatte 36 gehalten wird.
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Genau wie die Vorsprünge 60 weisen auch die axial an den Schraubenkopf 68 angrenzenden Vorsprünge 62 des Befestigungskörpers 18 dem Lenkradgrundkörper 12 zugewandte axiale Unterseiten 20 auf, die jeweils eine Anlagefläche 24 für das Dämpfungselement 26 bilden. Hauptsächlich dienen die Vorsprünge 60 jedoch als Anschläge des Befestigungskörpers 18 am Schraubenkopf 68, um eine maximale Relativbewegung zwischen dem Befestigungskörper 18 und dem Lenkradgrundkörper 12 festzulegen.
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Das schwingungsdämpfende Material 27 liegt mit einer axialen Stirnseite zumindest abschnittsweise am Schraubenkopf 68 der Schraube 66 sowie mit einer entgegengesetzten axialen Stirnseite zumindest abschnittsweise am Lenkradgrundkörper 12 an.
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Ein Aufnahmeraum für das schwingungsdämpfende Material 27 ist damit in axialer Richtung durch den Schraubenkopf 68 und den Lenkradgrundkörper 12 sowie in radialer Richtung durch den Distanzabschnitt 74 des Schraubenschafts 70 und den Befestigungskörper 18 definiert. Daher kann in vorteilhafter Weise auf separate Anschlagelemente 30 und Montagehülsen 32 (wie zum Beispiel in 2 dargestellt) verzichtet werden.
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Sollten außergewöhnlich hohe Kräfte, wie sie zum Beispiel bei einer Aktivierung des Gassackmoduls 14 auftreten, von der Verbindung zwischen dem Gassackmodul 14 und der Kopplungsvorrichtung 16 und/oder von der Verbindung zwischen der Kopplungsvorrichtung 16 und dem Lenkradgrundkörper 12 nicht übertragen werden können, so ist denkbar dass das Gassackmodul 14 nicht nur mittels der Kopplungsvorrichtung 16 am Lenkradgrundkörper 12 befestigt wird, sondern dass darüber hinaus eine weitere, von der Kopplungsvorrichtung 16 unabhängige Verbindung zwischen dem Gassackmodul 14 und dem Lenkradgrundkörper 12 vorgesehen ist.
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Dies ist beispielsweise bei einem Fahrzeuglenkrad 10 gemäß 12 veranschaulicht. In der dargestellten Lenkradausführung ist eine Kopplungsvorrichtung 16 und ein Lenkradgrundkörper 12 vorgesehen, wobei ein als Befestigungsplatte ausgeführter Befestigungskörper 18 der Kopplungsvorrichtung 16 schwingfähig mit dem Lenkradgrundkörper 12 verbunden ist und Rastelemente 28 zur Verrastung mit dem Gassackmodul 14 aufweist. Ferner sind am Lenkradgrundkörper 12 Fangelemente vorgesehen, die im normalen Fahrbetrieb vom Gassackmodul 14 beabstandet sind und erst bei einer Modulaktivierung unmittelbar am Gassackmodul 14 angreifen und dieses zurückhalten. Diese Fangelemente sind gemäß 12 am Lenkradskelett des Lenkradgrundkörpers 12 angeformte Rasthaken 80.
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Die 13 zeigt das Fahrzeuglenkrad 10 gemäß 12 mit einer Kopplungsvorrichtung 16 gemäß 9 und einem montierten Gassackmodul 14. Dabei wird deutlich, dass der mit dem Gassackmodul 14 fest verbundene Federdraht 43 sowohl in die Rastelemente 28 der Kopplungsvorrichtung 16 als auch in die Rasthaken 80 des Lenkradgrundkörpers 12 eingreift.
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Die 14 zeigt das Fahrzeuglenkrad 10 gemäß 1, wobei die Kopplungsvorrichtung 16 detaillierter dargestellt ist. Es wird deutlich, dass die Kopplungsvorrichtung 16 eine elektronische Steuereinheit 82 umfasst, wobei der Befestigungskörper 18 zumindest teilweise ein Gehäuse 84 der elektronischen Steuereinheit 82 bildet. Mit anderen Worten ist der Befestigungskörper 18 in die elektronische Steuereinheit 82, genauer in das Gehäuse 84 der elektronischen Steuereinheit 82, integriert.
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Die elektronische Steuereinheit 82 umfasst gemäß 14 eine bestückte Leiterplatte 86 sowie ein Gehäuseteil 88, welches am Befestigungskörper 18 angebracht ist und zusammen mit dem Befestigungskörper 18 die Leiterplatte 86 umschließt. Konkret weist die Leiterplatte 86 mehrere elektronische Komponenten 90 auf und ist am Befestigungskörper 18 und/oder am Gehäuseteil 88 fixiert.
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Das Gehäuseteil 88 der elektronischen Steuereinheit 82 ist fest mit dem Befestigungskörper 18 verbunden, beispielsweise mit dem Befestigungskörper 18 verschraubt, verklebt oder an den Befestigungskörper 18 angespritzt.
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Die 15 zeigt eine Ausführungsvariante des Fahrzeuglenkrads 10 mit einer Kopplungsvorrichtung 16, bei welcher der Befestigungskörper 18 nicht schwingfähig, sondern fest am Lenkradgrundkörper 12 montiert ist.
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Die Kopplungsvorrichtung 16 umfasst hier folglich kein Dämpfungselement 26, welches an der Anlagefläche 24 auf der axialen Unterseite 20 des Befestigungskörpers 18 anliegt und den Befestigungskörper 18 mit dem Lenkradgrundkörper 12 schwingfähig koppelt.
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Auch bei solchen Fahrzeuglenkrädern 10 ohne Schwingungstilgung ergibt sich eine besonders vorteilhafte, kompakte Bauweise, wenn der Befestigungskörper 18 in die elektronische Steuereinheit 82 integriert ist und zumindest teilweise das Gehäuse 84 der elektronischen Steuereinheit 82 bildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3710173 C2 [0004]
- US 8720942 B2 [0005]
