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Diese
Erfindung betrifft einen Airbag-Modul für die Fahrerseite mit einem
integrierten Hupenschalter.
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Ein
Airbag-Modul für
die Fahrerseite wird typischerweise auf einem Lenkrad eines Kraftfahrzeuges
montiert. Ein typisches Modul umfasst: eine Montageplatte oder ein
Gehäuse,
die an der Nabe des Lenkrades befestigt ist; einen Gasgenerator,
der an der Montageplatte montiert ist; einen Airbag; und eine Abdeckung.
Der bisherige Stand der Technik lehrt, dass Hupenschalter innerhalb
der Speichen des Lenkrades angeordnet werden können. Die Anordnung dieses
Typs von Hupenschalter kann lässtig sein,
weil er schwierig im Lenkrad zu installieren ist, ästhetisch
nicht gefällig
ist und es oftmals für
den Fahrer des Fahrzeuges schwierig ist, die Hupe zu finden und
zu betätigen.
Mehrere andere Konstruktionen haben verschiedene Hupenmechanismen
in das Airbag-Modul eingebaut. Eine Klasse von Fahrzeugmodulen ist
auf einer Federbaugruppe innerhalb einer Lenkradbaugruppe relativ
zu einem stationären, extern
montierten Hupenschalter beweglich angeordnet, der ebenfalls am
Lenkrad montiert ist. Ein elektrischer Kontakt des Hupenschalters
wird an sowohl dem Modul als auch dem Rad angeordnet. Um die Hupe
zu betätigen,
wird das gesamte Modul in Richtung der Lenkradnabe bewegt, wobei
die Kontakte geschlossen und die Hupe betätigt wird. Dieses Verfahren
der Hupenschalterkonstruktion ist kostspielig und erfordert einen
großen
Spalt zwischen dem Modul und dem Lenkrad, so dass das Modul beweglich sein
kann.
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Ein
weiteres Problem bei beweglichen Hupen/Modulen ist, dass sie schwingungsempfindlich sind,
weil das Gewicht des Moduls von den Federn getragen werden muss.
Im Ergebnis dessen müssen große Federn
verwendet werden, um eine unbeabsichtigte Betätigung während der Schwingung, des Rüttelns,
Springens, usw. zu vermeiden, was wiederum zu hohen Kräften und
Verschiebungen führt,
um die Hupe zu betätigen.
Ein weiterer Typ des Hupenschalters ist mit einem dünnen, flexiblen
Membranschalter auf der Rückseite
oder der Innenfläche
der Airbag-Modulabdeckung ausgestattet. Membranschalter weisen konventionell
zwei sehr dünne
nichtleitende Schichten mit leitenden Beschichtungen auf, die durch
dünne Zwischenlagen
getrennt sind. Ein Druck auf den Schalter bewegt die leitenden Flächen zusammen,
um einen elektrischen Stromkreis zu schließen und die Hube zu betätigen. Die
Membranschalter sind kostspielig, und ihre Installation ist arbeitsintensiv.
Im Fall einer Funktionsstörung
des Hupenschalters muss die gesamte Abdeckung ausgewechselt werden,
da der Membranschalter ein integriertes Teil der Abdeckung ist.
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Membranhupen
zeigen ein angemessenes Aussehen und Betätigungseigenschaften, weisen aber
ebenfalls Probleme mit einer unbeabsichtigten Hupenbetätigung auf.
Das wird typischerweise hervorgerufen, wenn der Airbag nicht richtig
gefaltet ist oder sich mit der Zeit ausdehnt, wobei ein übermäßiger Druck
auf die Membran angewandt wird. In anderen Fällen können extreme heiße oder
kalte Temperaturen bewirken, dass sich die Abdeckung ausdehnt oder
zusammenzieht, was den Schalter aktiviert, wodurch die Betätigung der
Hupe hervorgerufen wird.
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Das
US 5775728 offenbart ein
Airbag-Modul für
die Fahrerseite mit einem oberen und unteren elektrischen Kontakt,
die in einem kissenförmigen Membranschalter
eingebettet sind. Das Kissen wird durch ein unteres Gehäuseelement
getragen und soll durch ein oberes Gehäuseelement für die Betätigung der
Hupe niedergedrückt
werden. Das obere Gehäuseelement
verformt sich unter dem Druck, der vom Fahrer angewandt wird, um
das Kissen zu kontaktieren. Das obere Gehäuseelement ist mit dem unteren Gehäuselement
mittels Schnappbefestigungen verbunden.
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Das
US 5738369 betrifft ein
Airbag-Modul für die
Fahrerseite, das auf der damit in Beziehung stehenden Lenkradarmatur
eingeschnappt werden kann. Die die Hupe betätigenden elektrischen Kontakte
werden außerhalb
des Airbagkissens unter dem Gasgenerator bereitgestellt. Eine Betätigung erfolgt,
wenn eine Kraft auf das Außengehäuse des Moduls
angewandt wird, die wiederum die Kontakte niederdrückt.
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Das
DE 809765 offenbart ein Hupenbetätigungselement
mit keiner Verbindung zu einem Airbag-Modul.
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Der
Auszug aus dem Japanischen Patent
JP 06
239241 betrifft ein Airbag-Modul für die Fahrerseite, bei dem
elektrische Kontakte für
das Betätigen
der Hupe innerhalb des Airbagkissens sind, angeordnet auf dem Gasgenerator.
Die Aktivierung der Kontakte wird mittels des Außengehäuses durch eine Hupenplatte
betrieben. Ein unterer Kontakt ist an einem unteren Gehäuse befestigt,
während
ein oberer Kontakt an der oberen Hupenplatte gesichert ist.
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Es
hat sich ebenfalls gezeigt, dass Autohupen, die in Airbag-Modulen
enthalten sind, wegen der bei ihnen zur Anwendung kommenden strengen
Anforderungen extrem schwierig herzustellen sind. Diese umfassen
spezifische Anforderungen betreffs der Kraft und der Verschiebung,
die für
die Betätigung der
Hupe zur Anwendung kommen, des Aussehens und des Widerstandes gegen
eine unbeabsichtigte Betätigung
infolge einer Schwingung.
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Die
vorliegende Erfindung eliminiert diese Probleme, indem ein Airbag-Modul
mit einem zuverlässigen
Hupenschalter bereitgestellt wird, was einen Modul von verringerter
Abmessung gestattet. Bei der bevorzugten Ausführung weist der Hupenschalter sechs
Bauteile auf: ein unteres Gehäuse;
ein oberes Gehäuse;
einen unteren Kontakt; einen oberen Kontakt; eine wahlfreie gewellte
Feder; einen Kabelbaum; und eine Adhäsionsscheibe. Die Betätigung der
Hupe erfolgt, wenn der obere Kontakt den unteren Kontakt berührt, wodurch
ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
auseinandergezogene Darstellung des Airbag-Moduls für den Fahrer
entsprechend der Erfindung;
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2 eine
Schnittdarstellung des Airbag-Moduls für den Fahrer;
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3 einen
Gasgenerator und eine Hupenschalterbaugruppe;
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4 einen
Gasgenerator und eine untere Gehäusebaugruppe
des Hupenschalters;
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5 eine
auseinandergezogene Darstellung der Hupenschalterbaugruppe;
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6 eine
Draufsicht eines Gasgenerators mit einem alternativen Befestigungsmerkmal;
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7 eine
perspektivische Draufsicht des unteren Gehäuses der Hupenschalterbaugruppe;
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8 eine
perspektivische untere Ansicht des unteren Gehäuses der Hupenschalterbaugruppe;
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9 eine
untere Ansicht des oberen Gehäuses;
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9a eine
Schnittdarstellung durch den Schnitt 9a-9a in 9;
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10 eine
Draufsicht des alternativen Hupenmechanismus, der oben auf dem Gasgenerator angeordnet
ist;
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11 eine
Draufsicht des Hupenmechanismus, der in die befestigte Position
gedreht ist, wobei das obere Gehäuse
des Hupenschalters der Deutlichkeit halber entfernt wurde;
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12 eine
Schinittdarstellung der alternativen Hupenkonstruktion in der befestigten
Position.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In 1 weist
die vorliegende Erfindung sechs Hauptbauteile auf: einen Gasgenerator 10;
einen Airbag 12; einen Haltering 14; eine Abdeckung 16;
eine Montageplatte 18; und eine Hupenschalterbaugruppe 20,
die ein Airbag-Modul 22 bilden. Das Airbag-Modul 22 wird
zusammengebaut, indem der Haltering 14 innerhalb einer Öffnung 12a in
der Einschnürung
des Airbags 12 angeordnet wird. Der Airbag wird nur teilweise
gezeigt. Die Gewindebolzen 24, die im Haltering 14 enthalten
sind, gelangen durch ihre entsprechenden Öffnungen 12b. Die
Hupenschalterbaugruppe 20 wird mechanisch oder adhäsiv mit
einer oberen Fläche 26 des
Gasgenerators 10 verbunden. Ein Paar Drähte 28, 28a von
der Hupenschalterbaugruppe 20 wird durch die Öffnung 12a des
Airbags geführt.
Eine wahlfreie Öffnung 30 kann im
Airbag 12 für
die Drähte
bereitgestellt werden. Die Drähte
werden durch einen Schlitz 31 in der Montageplatte 18 geführt, um
die Hupenschalterbaugruppe mit einem Kabelbaum 62 elektrisch
zu verbinden.
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Nachdem
der Airbag 12 mit dem Haltering darin gefaltet wurde, werden
die Bolzen des Halteringes durch die Öffnungen in der Montageplatte
geführt.
Diese Teile werden auf der Abdeckung 16 montiert, und danach
werden der Gasgenerator 10 und die Hupenschalterbaugruppe 20 fest
an der Montageplatte 18 befestigt, indem sie mit den Gewindebolzen 24 des
Halteringes 14 verbunden werden. Wie bekannt ist, kann
eine wahlfreie Schicht von Tyvek(R) oder
einem Schrumpfverpackungspolymer um den Airbag 12 gewickelt
werden, nachdem er gefaltet ist, um zu verhindern, dass Verunreinigungen
in den Airbag gelangen. In 1 umfasst
die Abdeckung 16 eine Reißnaht 32, die auf
der Unterseite des oberen Teils der Mitte der Abdeckung 16 angeordnet
ist, wodurch gestattet wird, dass sich der Airbag 12 dort
hindurch bei einem Zusammenstoß entfaltet.
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2 ist
ein Querschnitt des Moduls 22. Die Abdeckung 16 wird
an der Montageplatte 18 mittels Schnappverschlüssen oder
Nieten befestigt, wie es im Fachgebiet bekannt ist. Die Hupenschalterbaugruppe 20 dieser
Ausführung
wird adhäsiv
mit der oberen Fläche 26 des
Gasgenerators 10 verbunden. Zwischen der Seitenfläche 34 der
Abdeckung 16 und der oberen Fläche 36 der Hupenschalterbaugruppe 20 ist
der Airbag 12 angeordnet. Wie in 2 gezeigt wird,
bevorzugt man, dass eine steuerbare Menge an Stoff zwischen der
oberen Fläche 36 der
Hupenschalterbaugruppe 20 und der Innenfläche 34 der
Abdeckung 16 angeordnet wird. Obgleich mehrere Schichten
des Stoffes vom Airbag 12 toleriert werden können, wird
bevorzugt, dass man so wenige Schichten wie zweckmäßig hat.
Je mehr Schichten des Stoffes vorhanden sind, desto weniger empfindlich
ist die Hupe und desto größer ist
die Chance, dass die Falten eine unbeabsichtigte Betätigung der
Hupenschalterbaugruppe 20 hervorrufen werden.
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3 zeigt
den Gasgenerator 10 aus 1 mit der
daran montierten Hupenschalterbaugruppe 20. Die Hupenschalterbaugruppe 20 kann
mit dem Gasgenerator 10 mittels eines adhäsiven Kissens 37 verbunden
werden. Wie in 4 und 5 gezeigt wird,
weist die Baugruppe 20 ein oberes 40 und unteres
Gehäuse 42 mit
einem dazwischen angeordneten oberen und unteren elektrischen Kontaktbauteil 43, 44 auf.
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Wenn
der Gasgenerator 10 im Modul 22 installiert ist
und mit ihm die Hupe, ist das Problem eines unregelmäßig gefalteten
Airbags weniger ernst. Das ist der Fall, weil die Hupenschalterbaugruppe 20 im Durchmesser
etwas kleiner ist als der Gasgenerator 10, wobei das Airbagmaterial
von der Hupenschalterbaugruppe 20 weggedrückt wird.
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Das
Problem der Schwingung, die eine unbeabsichtigte Hupenbetätigung hervorruft,
wird ebenfalls wegen der Art und Weise, in der die Hupe installiert
wird, drastisch verringert. Das ist der Fall, weil das Gewicht der
wenigen Schichten des Stoffes über
der Hupe vernachlässigbar
ist, verglichen mit dem Gewicht des gesamten Moduls, dem man mittels
einer beweglichen Hupe entgegenwirken muss. Die Federkraft für die Hupe
kann minimiert werden, weil eine für das Hervorrufen einer Betätigung erforderliche
Schwingung viel heftiger ist als bei einer konventionellen beweglichen
Hupe.
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5 ist
eine auseinandergezogene Darstellung der Hupenschalterbaugruppe,
die das obere Gehäuseelement 40,
das untere Gehäuseelement 42 und
ein doppelseitiges adhäsives
Kissen 37 für
das Montieren der Hupenschalterbaugruppe 20 am Gasgenerator 10 zeigt
Zwischen dem oberen 40 und dem unteren Gehäuse 42 sind
der obere 43 und der untere Kontakt 44 angeordnet
und wahlfrei eine vorspannende gewellte Feder 46. Der obere
und untere Kontakt sind am unteren Gehäuse 42 gesichert.
Wenn sie verwendet wird, funktioniert die gewellte Feder 46,
die auf einem ersten Stegelement 48 sitzt, das auf der
Innenfläche 50 des
unteren Gehäuses 42 gebildet
wird, um die Unterseite 52 des oberen Gehäuses 40 zusätzlich vom
unteren Gehäuse 42 wegzulenken.
Die gewellte Feder erhöht
die Kraft, die angewandt werden muss, um die Hupe zu betätigen, wie es
für bestimmte
Anwendungen erforderlich sein kann.
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In 7 weist
das untere Gehäuse
eine erste ringförmige
Wand 56 auf die segmentiert sein kann, und die einen oberen
Sperrring oder -platte 57 über der Basis 42a des
unteren Gehäuses 42 trägt. Die
obere Sperrplatte 57 weist eine Vielzahl von Kerben 61 darin
für das
Aufnehmen einer Vielzahl von Sperrnasenelementen 55 angeordnet
auf die auf der Unterfläche
des oberen Gehäuses
angeordnet sind. Die Sperrplatte 57 funktioniert, um eine
Stelle bereitzustellen, damit die Sperrnasenelemente 55 des oberen
Gehäuses
einschnappen können,
und um einen radialen Druck darauf anzuwenden, so dass das obere 40 und
das untere Gehäuse 42 zusammengehalten
werden, wie in 9 und 9a gezeigt
wird.
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Das
obere 40 und das untere Gehäuse 42 kommen verschiebbar
miteinander in Eingriff, um eine Bewegung längs einer ersten Achse 54 zu
gestatten. Die Wandtoleranzen der Sperrnasenelemente 55 und
die Kerben 61 verhindern, dass sich das obere 40 und
das untere Gehäuse 42 radial
mit Bezugnahme zueinander bewegen. Die axiale Bewegung des oberen 40 und
des unteren Gehäuses 42 mit
Bezugnahme zueinander bewirkt, dass der obere 43 und der
untere Kontakt 44 in Eingriff kommen und den Stromkreis
elektrisch schließen,
wodurch die Hupe betätigt
wird.
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In 7 und 8 weist
das untere Gehäuse 42 ein
Paar eine Wand aufweisende Strukturen oder Nuten 66, 106 für das verschiebbare
Aufnehmen eines Drahtes des Kabelbaumes auf. Diese Nuten 66 funktionieren,
um den Kabelbaum 62 an einer unveränderlichen Stelle mit Bezugnahme
auf das untere Gehäuse 42 zu
halten, was das Löten
des Drahtes 28, 28a an den oberen und unteren
Kontakt 43, 44 gestattet. Der Drahtkopplungsabschnitt
weist eine integrierte Zugentlastung 68 auf, die darin
geformt ist.
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Die
untere Gehäusebaugruppe 42 weist
darin angeordnet eine erste Reihe von Schlitzen 100 und
eine zweite Reihe von Schlitzen 102 für das jeweilige Aufnehmen der
Enden des oberen und unteren elektrischen Kontaktes auf. In 5, 7 und 8 weist
der untere Kontakt 44 vier elastische Schenkel 104 auf.
Die Enden eines jeden Schenkels bilden einen Nasenabschnitt 60,
der durch einen der Schlitze 102 geführt und darüber gebogen wird. Eine der
Nasen wird zwischen einer eine Wand aufweisenden Struktur 106 erfasst,
um die Befestigung an einem der Drähte 28 zu erleichtern.
Der obere Kontakt 43 ist radial um und über dem unteren Kontakt 44 angeordnet.
Der obere Kontakt 43 umfasst einen Ring 110 und
vier elastische obere Kontaktelemente 64. Vier Schenkel 112,
die sich vom Ring nach unten erstrecken, sind vorhanden, wobei ein
Ende eines jeden Schenkels eine entsprechende Nase 58 bildet, die
mit dem unteren Gehäuse 42 zusammengeführt wird.
Jede der Nasen 58 wird durch einen der Schlitze 100 aufgenommen
und umgebogen. Eine der klappbaren Nasen 58 wird innerhalb
einer anderen eine Wand aufweisenden Struktur 66 aufgenommen, die
als eine Verbindungsstelle mit einem zweiten Draht 28a des
Kabelbaumes 62 funktioniert. Die vier oberen Kontaktelemente 64 sind über dem
unteren Kontakt 44 winkelig und funktionieren ebenfalls,
um Federvorspannkräfte
auf das obere Gehäuse 40 anzuwenden,
um das untere Gehäuse 42 vom
oberen Gehäuse 40 zu
trennen.
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Wenn
eine Kraft auf die Fläche 36 des
oberen Gehäuses 40 angewandt
wird, wendet die Unterseite 52 des oberen Gehäuses 40 eine
Kraft auf die oberen Kontaktelemente 64 an. Die oberen
Kontaktelemente 64 werden dann elastisch in die unteren Kontaktelemente 44 niedergedrückt, wodurch
der elektrische Stromkreis geschlossen wird. Wenn die Kraft auf
die obere Fläche 36 des
oberen Gehäuses 40 entfernt
wird, funktionieren die oberen Kontaktelemente 64 als eine
Blattfeder, wobei der obere 43 und der untere Kontakt 44 und
das obere 40 und das untere Gehäuse 42 getrennt werden,
wodurch der obere 43 und der untere Kontakt 44 getrennt
werden. Eine gewellte Feder 46 kann der Baugruppe hinzugefügt werden,
um die effektive Federkonstante zu erhöhen und das Trennen des oberen 43 und
des unteren Kontaktes 44 und des oberen 40 und
des unteren Gehäuses 42 zu
untertützen.
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9 ist
eine untere Ansicht des oberen Gehäuses 40, die die Vielzahl
von Sperrnasenelementen 55 zeigt, wie sie ebenfalls in 9a gezeigt
werden, die mit den Kerben 61 in der oberen Sperrplatte 57 des
unteren Gehäuses 42 in
Eingriff gebracht werden. Es wird ebenfalls ein Stützring 70 mit
strahlenförmigen
Flanschelementen 72 gezeigt. Diese strahlenförmigen Flanschelemente 72 dienen
dazu, das obere Gehäuse 40 zu
versteifen. Der Stützring 70 ist so
ausgebildet, dass er sich nicht mit dem Kopplungsbereich des Kabelbaumes
im unteren Gehäuse 42 oder
mit dem oberen Sperrplattenabschnitt 57 des unteren Gehäuses 42 stört. Der
Hub der Schalterbaugruppe wird durch die Länge der Sperrnasenelemente 55,
die Nabe 116 und durch die obere Sperrplatte 57 des
unteren Gehäuses 42 begrenzt.
Beim vollständigen
Niederdrücken
des Schalterelementes kommt die Sperrplatte 57 des unteren
Gehäuses 42 mit
der Unterseite 52 des oberen Gehäuses 40 in Eingriff.
Die Unterseite 52 umfasst ebenfalls eine mittlere sich
erstreckende Nabe 116, die mit den oberen Kontaktelementen 64 in
Eingriff kommt.
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6 und 10 bis 12 zeigen
eine alternative Ausführung,
bei der das untere Gehäuse 42 verriegelbar
mit dem Gasgenerator in Eingriff kommt, eher als dass der Klebstoff
verwendet wird, wie es vorangehend beschrieben wird. Das untere
Gehäuse 42 kommt
mit dem mechanischen Sperrelement 39 in Eingriff, das auf
dem Gasgenerator 10 angeordnet ist. Das Sperrelement 39 weist
eine Vielzahl von nach innen gerichteten Zähnen 38 auf die benutzt werden,
um mit dem unteren Gehäuse 42 der
Hupenschalterbaugruppe 20 in Eingriff zu kommen. Die Sperrzähne 38 und
die Schlitze werden weitergeschaltet, um die richtige Ausrichtung
der Hupenschalterbaugruppe 20 auf der Gasgeneratorbaugruppe 10 zu
gestatten. Die Schlitze im unteren Gehäuse 42 werden mit
einem entsprechenden Zahn ausgerichtet, und das untere Gehäuse wird
nach unten in Richtung des Gasgenerators gedrückt. Das untere Gehäuse 42,
das die gesamte Baugruppe 20 ist, wird gedreht, wobei sich
jeder Schlitz außer
Ausrichtung mit einem Zahn 38 bewegt, wie in 11 gezeigt wird. 10 zeigt
die Hupenbaugruppe 20 in Position auf dem Gasgenerator 10. 12 zeigt
eine teilweise Schnittdarstellung der Baugruppe 20 in Eingriff mit
einem der Zähne 38.
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Ein
Verfahren zur Herstellung einer Airbag-Modulbaugruppe 22 umfasst
die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Airbagabdeckung 16,
ein Montageplatte 18, eines Halteringes 14, eines
Gasgenerators 10, eines Airbags 12 und einer Schalterbaugruppe 20.
Die Schalterbaugruppe 20 wird mit der Oberfläche des
Gasgenerators 10 verbunden, indem eine Schicht des doppelseitigen
Klebstoffes 37 aufgebracht wird, oder durch eine mechanische
Verbindung. Ein Haltering 14 wird innerhalb des Airbags 12 angeordnet.
Der Airbag 12 wird mit einer Montageplatte verbunden.