DE4016047A1 - Lenkrad mit eingebautem airbag - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Lenkrad eines Fahrzeuges, in das eine Gaskisseneinheit (Airbag) als vormontierbare Baueinheit einbaubar ist.

Eine solche vormontierbare Baueinheit ist z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 36 19 937 enthalten. Eine ähnliche Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge ist in der DE 38 17 481 C1 dargestellt und beschrieben, wobei dieser jedoch der Gasgenerator im Detail zu entnehmen ist.

Andererseits sind auch Schriften vorliegend, die sich mit der Stromübertragung zum Lenkrad von Kraftfahrzeugen beschäftigen, wie z. B. die DE 31 50 427 A1. Ersichtlich ist die Stromübertragung bzw. Stromzuführung problembehaftet und erfordert einen relativ großen Aufwand. Ein Signalgeber im Lenkrad ist der deutschen Offenlegungsschrift DE 32 48 607 A1 zu entnehmen. Dort wird mit Kontaktplatten gearbeitet, die mit einem Tastenfeld versehen sind, das im Bereich von Durchbrechungen einer Schaumstoffauflage Fingervertiefungen aufweist.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, für den Einbau in das Lenkrad eines Fahrzeugs eine Gaskisseneinheit zu schaffen, die vormontierbar ist und zusätzlich problemlose, d. h. einwandfrei und sicher arbeitende Schaltmittel enthält.

Im Gegensatz zum o. a. Stand der Technik wird bei der Erfindung dadurch, daß die Schaltmittel für die Signalgebung/Hupe der Gaskisseneinheit zugeordnet sind, eine einfache und funktionssichere Lösung geschaffen.

Mit Vorteil handelt es sich bei der Erfindung um eine Zentralhupe als Signalgeber, die nur willentlich betätigt werden kann. Dies wird einerseits durch eine flächenhafte Betätigung des Signalgebers erreicht und andererseits durch Auswertung der Dauer des erzeugten Signals, so daß auf diese Weise ein zu kurzes und/oder zu leichtes Antippen nicht zu einer Signalgebung/Huptonerzeugung führt. Besonders vorteilhaft ist bei der Erfindung die Lösung, bei der der Abdeckung der Gaskisseneinheit (Airbag) mechanische, pneumatische, hydraulische, elektrische, magnetische, optische (einzeln oder zu mehreren) Sensoren oder Signalgeber zugeordnet sind. Als elektrische Schaltmittel können, wie an sich bekannt, Membranschalter, Folienschalter oder andere angewandt werden.

Die Zentralhupe könnte wie bisher in einem separaten Stromkreis liegen und auch so geschaltet werden und andererseits ist es auch möglich, daß die Zentralhupe über den zentral im Lenkrad angeordneten Sensor - für die elektronische Auslösung des Airbags - schaltet, d. h. in ein und demselben Stromkreis liegt, der dafür ausgelegt ist. Dabei kann mit Vorteil auch auf einen eigenen Energiespeicher des zentral im Lenkrad angeordneten Sensors zurückgegriffen werden. Ein solcher Speicher ist auch (induktiv) vom Bordnetz her nachladbar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist/sind deshalb der/die Sensor(en) zentralintegriert und sowohl gehäusefest als auch seinerseits fest mit dem Lenkrad verbunden.

Bei der Erfindung wird die bewährte Baueinheit (self contained airbag) beibehalten. Dabei ist das Gehäuse der Baueinheit mit dem Lenkrad fest verbunden, welches auch wegen der unverfälschten Übertragung des Crash Impulses zum im Lenkrad befestigten Sensor notwendig ist. Da jedoch bei der Erfindung die Abdeckung größenmäßig günstiger ausgelegt ist, kann diese dazu ausgenutzt werden, pneumatisch, z. B. mit einem Luftkissen, oder hydropneumatisch oder ähnlich, z. B. indirekt, die Schaltmittel des Signalgebers/Hupe zu betätigen. Ein solches Kontaktkissen kann in den Grundaufbau der Abdeckung integriert sein. Nach oben oder außen kann die Abdeckung aus optischen Gründen mit entsprechend Kundenwünschen gestalteter Sichtoberfläche veredelt sein.

Die Schaltmittel sind in vielfältiger Form anwendbar. Es kann z. B. eine Kontaktfolie oder eine Piezofolie, insbesondere ein Piezoelektret verwendet werden oder es können Sensoren zur flächenhaften Erfassung der Betätigungskraft verteilt angeordnet sein über die Kreisfläche des Lenkrads zur zentralen Signalerfassung und Signalauswertung, so daß auch eine berührungslose Betätigung der Schaltmittel möglich ist. Die Auswertung erfolgt schwellwertabhängig.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, ohne hierauf beschränkt zu sein. Die Ausführungsbeispiele zeigen in den Zeichnungen unmaßstäblich und nur rein schematisch die wesentlichen Erfindungsgedanken, die sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander anwendbar sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführung mit Schaltmitteln für Signalgebung/Huptonerzeugung, die der Abdeckung der Gaskisseneinheit zugeordnet sind,

Fig. 2a eine Abdeckung, bei der zur Betätigung der Schaltmittel ein Luftpolster herangezogen wird,

Fig. 2b eine Abdeckung, bei der zur flächenhaften Betätigung der Schaltmittel ein Kontaktkissen herangezogen wird,

Fig. 3 einen Stromkreis eines Signalgebers/Huptonerzeugers,

Fig. 4a ein Einbaubeispiel einer Gaskisseneinheit mit Hupe im Lenkrad mit integriertem Sensor,

Fig. 4b ein Einbaubeispiel einer Gaskisseneinheit mit Zentralhupe im Lenkrad mit separatem Sensor/Sensoren (angebaut) und

Fig. 5 eine Draufsicht auf das Lenkrad mit über die Fläche verteilten signalerfassenden Sensoren.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Baueinheit dem Gaskissen/Airbag 1 und Gasgenerator 2 sowie Sensor 3 zum Auslösen bzw. Zünden des Gasgenerators im Falle eines bestimmten Fahrzeugaufpralls innerhalb einer Abdeckung 4 (aus geschäumten Kunststoff) eingebaut. Wie Fig. 1 weiter zeigt, ist eine Kontaktfolie, z. B. aus Kupfer, Aluminium etc. für die Schaltmittel, wie den Schalter 6 zur Hupe 12, vorgesehen. Nach oben und nach außen hin ist eine Oberflächenschicht nichtmetallisch veredelt und nach Kundenwunsch vorgesehen, z. B. eine Lederschicht, eine strukturierte Kunststoffolie oder ähnliches.

Mit 8 ist ein Zwischenraum zwischen der auf die Abdeckung 4 aufgeklebten Kontaktfolie und der veredelten Sichtoberfläche 7 bezeichnet. Dieser Zwischenraum 8 ist z. B. von einem Medium ausfüllbar, das den oder die Schalter 6 betätigt. Der Zwischenraum 8 ist möglichst gleichmäßig ausgefüllt. Dazu dienen abstandhaltende Mittel 9, wie Noppen oder dgl., die untereinander in Verbindung stehen, damit das Medium wie ein Druckkissen Druck und/oder Kraft zur Betätigung der Schaltmittel übertragen kann. Die Abstandshalter sind in Fig. 2a und Fig. 2b ersichtlich. Die Schaltmittel nach den bisherigen Ausführungsbeispielen sind direkt, z. B. druckkraftbetätigt, insbesondere durch Auflegen der Hand auf dem zentralen kreisflächigen Bereich im Zentrum des Lenkrads auf die Abdeckung.

Bei geeigneter Anbringung von über die Fläche verteilten Öffnungen kann jedoch auch auf ein druckübertragendes Medium verzichtet werden und mit Näherungsschaltern auf optischem oder induktivem Wege gearbeitet werden.

In Fig. 3 ist ein Beispiel eines elektrischen Signalgebers/Hubtonerzeugers 12 und dessen Schaltung ersichtlich. Die Zentralhupe ist mit 12 bezeichnet. Sie ist über Masse 13 mit dem Bordnetz verbunden und bei 14 z. B. an eine Stromzuleitung über die Lenkradsäule. Selbstverständlich kann auch eine andere, z. B. eine eigene Spannungsquelle oder ein Energiespeicher im Lenkrad, die Stromversorgung übernehmen. Mit 10 ist dort ein Leistungsschalter bezeichnet, der schwellwertabhängig die Zentralhupe nur dann einen Hupton erzeugen läßt, wenn großflächig z. B. mit der Hand und in entsprechender Annäherung oder mit entsprechendem Druck der Wille zur Signalgebung vorhanden ist. Vor und/oder hinter dem Leistungsschalter 10 können an sich bekannte Signalverstärker angebracht sein und mit 11 ist ein Leistungsübertrager bezeichnet zur Signalübertragung an die Hupe. Hier sind nun mehrere Varianten möglich, die Kontaktgebung für die Schaltmittel kann wie in Fig. 1 oder 2a und 2b druckabhängig erfolgen, z. B. über eine Kontaktfolie 5 und die Schwellwertbildung kann dem Leistungsschalter 10 zugeordnet sein.

Statt dessen könnte jedoch auch die Schwellwertbildung dem Leistungsübertrager 11 zugeordnet sein, z. B. indem diese als induktiver Grenzwertbilder mit einem magnetischen Sensor ausgebildet ist, wobei zwischen zwei Spulen des Übertragers 11 ein Metallstreifen 15 eingeschoben und wieder herausziehbar ist. Hierdurch läßt sich induktiv bei Überschreiten oder bei Unterschreiten eines bestimmten Grenzwertes ein Signal geben oder ein Schaltrelais auslösen. Die letzgenannte Anordnung mit Metallstreifen 15 kann je nach dessen Annäherung bzw. Verschiebung relativ zu den Spulen und/oder einem Magnetfeld als Näherungsschalter wirken von der Abdeckung 4 im Lenkrad 16.

In Fig. 4a ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei ist der Sensor 3 für die Auslösung des Airbags räumlich mit der Gaskisseneinheit verbunden oder als integrierter elektronischer Sensor ausgeführt, wie bei Fig. 1. Wichtig ist, daß bei diesen Ausführungsformen durch die Abdeckung 4 eine sehr gute elektromagnetische Abschirmung der gesamten Baueinheit gegeben ist einschließlich des Sensors 3. In Fig. 4a ist noch als Variante vorgesehen, eine induktive Spannungsübertragung, z. B. für die Eingangsspannung U_E bei 14 in die Schaltung der Zentralhupe. Die Spannungs- oder Energieübertragung erfolgt hier induktiv zwischen Spulen 17a und 17b. Dabei ist die Spule 17a feststehend und die Spule 17b beweglich angeordnet. Die Energieübertragung kann zu dem Sensor 3 und/oder anderen Sensoren oder Signalgebern erfolgen. Sie kann auch zum Nachladen eines Energiespeichers dienen, der vorzugsweise mit dem Sensor 3 verbunden ist.

Die Lenksäule 19 ist drehbar in einer festen Struktur 18 als Teil des Fahrzeugaufbaus, das untere Ende der Lenksäule ist abgebrochen und kann wie an sich bekannt mit einem Lenkgetriebe und den zu lenkenden Rädern verbunden sein.

Während in Fig. 4a die Baueinheit des Gaskissens mit Gasgenerator und Sensor 3 versehen ist - alles auf einer Tragplatte montiert - innerhalb der Abdeckung 4, ist in Fig. 4b an dem unteren mit der Tragplatte verbundenen, insbesondere topfförmigen Gehäuseteil 20 ein oder mehrere separat angeordnete Sensoren 21 verbunden. Diese sind in sich abgedichtet, jedoch mit der Auslöseschaltung für den Stromkreis des Gasgenerators 2 elektrisch verbunden. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Zuordnung der Sensoren 21 beschränkt, noch auf die Anzahl und Art der Auslösesensoren. Auch diese können mit einer Spannungsquelle oder einem Energiespeicher innerhalb des Topfes 20 verbunden sein und mit Vorteil ist hierin auch noch eine Selbsttestanordnung für den oder die Sensoren untergebracht.

Wie aus der Draufsicht - Fig. 5 - auf das Lenkrad ersichtlich, ist es zweckmäßig, über die Kreisfläche der Abdeckung 4 der Baueinheit verteilt, signalerfassende Sensoren anzuordnen. Zweckmäßig erfolgt dies in Form einer Brückenschaltung, wobei z. B. vier druck- und/oder kraftabhängige Sensoren, wie z. B. Dehnungsmeßstreifen oder druckabhängige Halbleiter in einer Brückenschaltung 22 verknüpft und mit einer zentralen schwellwertabhängigen Auswerteschaltung 28 verbunden sind. Die zentrale Auswerteschaltung kann als Platine am Boden des topfförmigen Gußteils 20 angeordnet sein.

Statt druck- und/oder kraftabhängige Sensoren können auch optische Sensoren für die Signalgebung verwendet werden, wobei z. B. von einer zentralen Lichtquelle aus über radial im Lenkrad angeordnete Lichtleiter 25 zu Photoempfängern 26 je nach Annäherung/Belastungsgrad mehr oder weniger Licht empfangen wird. Auch hierbei sind über die Lenkradfläche verteilt, z. B. vier Photoempfänger, wie Phototransistoren, über Lichtleiter 25 mit der zentralen Auswerteschaltung 28 verbunden.

Lichtsender und -empfänger können auch umgekehrt angeordnet sein und die Meßsignalerfassung und Verbindung mit der Schaltung kann bevorzugt bei 23 elektrisch/elektronisch erfolgen zur zentralen Auswertung 28.

Mit 27 können z. B. magnet- oder piezoresistive Sensoren am Umfang des Lenkrads, möglichst gleichmäßig verteilt, verbunden sein, die ihrerseits wieder mit der zentralen Auswerteschaltung 28 verbunden sind. Je nach Längenausdehnung eines Leiters 25 in einer Spule kann dann ein Signal einen Schwellwert über- oder unterstrahlen.

Mehrere Sensorarten können redundant verknüpft und mit der Auswerteschaltung 28 verbunden sein. Die Selbsttesteinrichtung kann auch zum Testen dieser Sensoren ausgelegt sein.

Abwandlungen und Kombinationen der beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele können durch den Fachmann ohne weiteres vorgenommen werden.

Claims (9)

1. Lenkrad eines Fahrzeugs, in das eine Gaskisseneinheit (Airbag) für den Schutz eines Insassen als vormontierbare Baueinheit einbaubar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit Schaltmittel enthält, die im Stromkreis einer elektrisch betätigbaren Hupe liegen.

2. Lenkrad eines Fahrzeuges mit einem integrierten Airbag, der einen Gasgenerator und einen Sensor für das elektronische Auslösen der Zündeinrichtung desselben enthält, sowie einem elektrischen Signalgeber (Hupe), dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber Schaltmittel enthält, mit denen eine flächenhafte Belastung entweder direkt oder über den eingebauten Sensor physkalisch erfaßt wird und die Signalhöhe und/oder -dauer des erzeugten Signals der Belastung proportional und schwellwertabhängig ausgewertet wird.

3. Lenkrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Schaltmittel oder der Sensor eine Belastungsfläche aufweisen, die der Abdeckung des Airbags/Moduls zugeordnet ist und als (über die Lenkradkreisfläche verteilte) kräfteerfassende, mechanische, pneumatische, hydraulische, magnetische, elektrische, optische Sensoren (einzeln oder kombiniert miteinander) oder Signalgeber für die Hupe ausgeführt sind.

4. Lenkrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis der Hupe ein Leistungsschalter und/oder ein elektrischer Leistungsübertrager liegt.

5. Lenkrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leistungsschalter oder Leistungsübertrager mit einer eigenen Spannungsquelle oder der des Sensors oder einer außerhalb der Gaskisseneinheit angeordneten Spannungsquelle verbunden ist.

6. Lenkrad nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leistungsübertragung induktiv erfolgt, wobei der Sensor magnetisch abgeschirmt ist.

7. Lenkrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Sensoren im Stromkreis der elektrisch betätigbaren Hupe liegt/liegen oder hiervon elektrisch getrennt sind.

8. Lenkrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung der vormontierten Gaskisseneinheit über ein schaltkräfteübertragendes Medium die Schaltmittel für die elektrische Hupe betätigt.

9. Lenkrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der/die elektronischen Sensor(en) zur zentralen Signalerfassung und -auswertung schwellwertabhängig mit den Schaltmitteln für die Hupe, insbesondere redundant, verbunden ist/sind.