DE69910391T2 - Lenkrad mit einem fahrer-luftsackmodul - Google Patents

Lenkrad mit einem fahrer-luftsackmodul Download PDF

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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R21/02Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/20Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components
    • B60R21/203Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components in steering wheels or steering columns
    • B60R21/2035Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components in steering wheels or steering columns using modules containing inflator, bag and cover attachable to the steering wheel as a complete sub-unit
    • B60R21/2037Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components in steering wheels or steering columns using modules containing inflator, bag and cover attachable to the steering wheel as a complete sub-unit the module or a major component thereof being yieldably mounted, e.g. for actuating the horn switch or for protecting the driver in a non-deployment situation

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug, mit einem Fahrer-Luftsackmodul, bei dem das Modul bei der Herstellung des Lenkrades fluchtend in Eingriff mit dem Lenkrad verrastet.
  • Luftsäcke, sog. Airbags für Kraftfahrzeugfahrer werden normalerweise in der Mitte eines Lenkrades angebracht und oft in einem Airbagmodul untergebracht, das zum Betätigen der Fahrzeughupe niedergedrückt werden kann. Solche Module schwimmen auf einem Federmittel, das schwach genug ist, daß es vom Benutzer mit einem Finger betätigt werden kann. Die Module müssen auch auf einem Trägerteil des Lenkrades gehalten werden, z. B. auf einem Metallrahmen, so daß die beim Aufblähen des Airbags ausgeübten hohen Kräfte, die durch die Berührung zwischen dem sich aufblähenden Airbag und dem umgebenden Lenkrad entstehen, das Modul nicht vom Lenkrad herausreißen.
  • Auch ist es allgemein wünschenswert, solche Airbagmodule relativ preiswert herzustellen, und bei der Herstellung des Kraftfahrzeuges schnell und kostengünstig am Lenkrad befestigen zu können.
  • Es sind schon eine Reihe von Anordnungen für solche Lenkräder vorgeschlagen worden. Ein Lenkrad mit einem Airbag nach dem bisherigen Stand der Technik, das dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 entspricht; ist in der EP 0 754 603 A1 offenbart, wo das Modul von zwei zylindrischen Schenkeln an einem Lenkradrahmen fixiert wird. Der Rahmen hat Öffnungen mit Spiel für die Schenkel, und jeder Schenkel hat vier Zungen oder Widerhaken, die in gleichen Abständen um den Umfang der Schenkel angeordnet sind. Die Widerhaken werden beim Einführen der Schenkel durch die Öffnungen gegen die Oberfläche der Schenkel gedrückt und durch die Öffnungen gezwängt, um dann über die Kanten der Öffnung vorstehend nach außen einzurasten, so daß das Modul im Lenkradrahmen festgehalten wird.
  • Bei derartigen Lenkrädern nach dem Stand der Technik sind Probleme festgestellt worden. Zwar kann das Airbagmodul bei der Herstellung des Kraftfahrzeuges schnell in dem Rahmen verrastet werden, aber die Erfordernis von Spiel zwischen den Schenkeln und den Öffnungen, so daß die Schenkel und Widerhaken durch die Öffnung dringen können, bedeutet, daß in der Befestigung des Moduls am Lenkradrahmen Spiel in Querrichtung vorhanden ist. Dieses Spiel hat eine Reihe von unerwünschten Konsequenzen. Das Airbagmodul wird oft von einem Kunststoffdeckel abgedeckt, der von ähnlichen Kunststoffabdeckungen im restlichen Lenkrad umgeben ist. Wenn die Hupe durch Niederdrücken des Moduls betätigt wird, muß verhindert werden, daß das Modul und die umgebende Abdeckung sich gegenseitig stören, und das Spiel in Querrichtung bedeutet, daß der Spalt zwischen dem Modul und der umgebenden Abdeckung im Lenkrad bis zu 2 mm breit sein muß, was unansehnlich sein kann. Ein weiteres Problem ist, daß das Modul bei durch die Lenksäule übertragenen Vibrationen in Querrichtung klappern kann.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Lenkrad zu stellen, das diese Probleme in Angriff nimmt.
  • Der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Lenkrad-Airbag-Einheit für ein Kraftfahrzeug gestellt, die folgendes aufweist: einen Airbag-Trägerteil mit mehreren Öffnungen darin; ein an dem Trägerteil befestigtes Fahrer-Airbagmodul mit mehreren Schenkeln, wobei jeder Schenkel in eine entsprechende Öffnung reicht und darin gleitend verschiebbar ist, so daß das Modul einen Grad an Bewegungsfreiheit zum Trägerteil hin und von ihm weg hat; zwischen jedem Schenkel und dem Trägerteil vorgesehene Eingriffsmittel zur Begrenzung des Bewegungsgrades und zur festen Halterung des Moduls am Trägerteil; Federspannmittel zwischen dem Modul und dem Trägerteil, mit welchen das Modul unter Federspannung vom Trägerteil hinweg vorgespannt wird; dadurch gekennzeichnet, daß ein Schenkel ein erstes Paar nach außen weisender Gegenflächen hat, die eine lose Gleitpassung mit der Öffnung bilden, und ein zweites Paar nach außen weisender Gegenflächen, die eine stramme Gleitpassung mit den entsprechenden Flächen der besagten Öffnung bilden, so daß das Modul in Querrichtung auf dem Trägerteil positioniert ist, wenn das Modul zum Trägerteil hin bzw. von ihm wegbewegt wird.
  • Die stramme Gleitpassung ermöglicht dem Airbagmodul, sich je nach Bedarf in Längsrichtung in einer von den Schenkeln definierten Richtung zu bewegen, z. B. zur Herstellung eines Kontaktes zur Aktivierung einer Hupe oder einer anderen Vorrichtung im Kraftfahrzeug.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung definiert die lose Gleitpassung der Schenkel eine Spielachse der Öffnung, wobei die Spielachse allgemein in Richtung auf einen mittigen Abschnitt des Lenkrades gerichtet ist. Das Spiel zwischen dem Schenkel und der Öffnung kann daher maßliche Schwankungen zwischen dem Modul und dem Trägerteil aufnehmen, die über die Gesamtausdehnung des Moduls und des Trägerteils deutlicher bemerkbar sind als über kurze Strecken.
  • Die Eingriffsmittel können ein oder mehrere Widerhaken beim Ende eines Schenkels sein, die mit einer oder mehreren Rändern einer Öffnung in Eingriff treten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat ein Schenkel vier Seiten, z. B. mit einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, wobei die ersten und zweiten äußeren Gegenflächen von den vier Seiten gebildet werden, und wobei die Widerhakenmittel an wenigstens einer dieser Seiten ausgebildet sind. Aus Festigkeitsgründen sollten die Widerhaken vorzugsweise an jeweils zwei gegenüberliegenden Seiten liegen.
  • Je ein Paar Widerhaken ist vorzugsweise an jeder Fläche des besagten zweiten Paares nach außen weisender Gegenflächen vorgesehen. Da dieses Flächenpaar in enger Gleitpassung mit der Öffnung steht, können die Widerhaken nicht leicht in die Öffnung zurückrutschen und so das Modul von dem Trägerteil lösen. Das Modul ist daher sicher an dem Trägerteil befestigt.
  • Das Lenkrad kann so aufgebaut sein, daß das Modul in einem Einpreßvorgang mit dem Trägerteil zusammengesetzt werden kann, wobei die Eingriffsmittel derart verrasten, daß das Modul am Trägerteil befestigt wird. Damit läßt sich vermeiden, daß ein Monteur hinter das Lenkrad greifen muß, z. B. um das Modul dort mittels Schrauben zu befestigen. Die Anordnung kann so sein, daß das Einrasten deutlich hörbar ist, so daß eine eindeutige Bestätigung gegeben wird, daß das Modul tatsächlich am Trägerteil befestigt ist.
  • Zur Erleichterung der Einführung der Schenkel in die Öffnungen bei der Montage des Lenkrades kann das Ende eines oder mehrerer der Schenkel verjüngt sein, um so die Einführung des besagten Schenkels in die Öffnungen zu unterstützen. Die Eingriffsmittel können dann derart sein, daß dadurch eine weitere Einführung des besagten Schenkels verhindert wird, bis ein ausreichender Druck aufgebracht wird, die Einführung zu vollenden und so die Eingriffsmittel zu verrasten. Da ein Lenkrad-Airbagmodul normalerweise glatt mit dem umgebenden Lenkrad abschließt, ergibt sich hieraus der Vorteil, daß, wenn ein Arbeiter die Montage nicht vollständig abschließt, weil er das Modul nicht vollständig in den Trägerteil einpreßt, dieses Modul über seine Umgebung hervorsteht und damit ein klares sichtbares Signal gibt, daß das Airbagmodul nicht richtig im Lenkrad sitzt.
  • Der Grad der von der strammen Gleitpassung der Schenkel in den Öffnungen zugelassenen Bewegungsfreiheit erlaubt vorzugsweise eine Über-Einführung eines Schenkels in eine Öffnung bei der Montage des Moduls in der Trägereinheit, um zu gewährleisten, daß die Eingriffsmittel wie Widerhaken richtig eingerastet sind.
  • Die durch die enge Anlage zwischen dem zweiten Flächenpaar und der Öffnung gegebene Positionierung in Querrichtung neigt dazu, die Genauigkeit der Querausrichtung des Moduls in Bezug auf den Rest des Lenkrades zu erhöhen, so daß Verbesserungen der Art und Weise möglich werden, wie das Modul in das Lenkrad hineinpaßt. Die Verbesserung kann z. B. eine Senkung der Spaltbreite zwischen dem Modul und der Umgebung von 2 mm auf etwa 1 mm oder weniger ermöglichen.
  • Es sind vorzugsweise drei oder mehr Schenkel vorgesehen, wovon wenigstens einer ein erstes und ein zweites Paar nach außen weisender Gegenflächen aufweist, die entsprechenden Paaren der anderen Schenkel gegenüber so angewinkelt sind, daß die enge Gleitpassung des zweiten Paares nach außen weisender Gegenflächen der besagten drei oder mehr Schenkel das Modul in orthogonalen Querrichtungen auf dein Trägerteil positioniert. Es können z. B. drei solche Schenkel vorgesehen sein, wovon zwei einander ähnlich ausgerichtete, nach außen weisende Gegenflächen aufweisen, und der dritte Schenkel in einem Winkel von 90° zu den beiden anderen Schenkeln angestellt ist. Die beiden ähnlich ausgerichteten Schenkel positionieren daher das Modul jeweils in einer Querrichtung, während der dritte Schenkel das Modul in einer dazu orthogonalen Querrichtung ausrichtet, und zusammen verhindern alle drei Schenkel eine Drehung des Moduls um eine zwischen allen drei Schenkeln hindurchgehende Längsachse.
  • Im allgemeinen kann die enge Gleitpassung eine gewisse Haftreibung mit sich bringen, die verhindert, daß sich das Modul von dem Tragteil hinweg bewegt. Daher können die Federspannmittel vorzugsweise eine Federspannung bieten, die stark genug ist, diese Haftreibung zu überwinden.
  • Ein Weg, die Federspannmittel zu stellen, ist, eine um einen oder mehrere Schenkel gewickelte Schraubenfeder vorzusehen. Jeder Schenkel hält somit die Schraubenfeder in ihrer Lage.
  • Das Lenkrad hat in der Regel zwei elektrische Kontakte für eine Hupe. Einer dieser Kontakte kann an dem Modul vorgesehen sein, und der andere Kontakt kann am Trägerteil angebracht sein. Die Kontakte werden dann geschlossen, wenn das Modul in Richtung auf den Trägerteil bewegt wird.
  • Optional dazu kann das Trägerteil auch eine Hupenplatte aufweisen. Die Hupenplatte braucht dabei keine strukturelle Festigkeit zu bieten, sondern kann zwischen einem Strukturrahmen des Trägerteiles und dem Modul angeordnet werden. Dann kann der eine der beiden Kontakte an dem Modul vorgesehen sein, und der andere Kontakt kann auf der Hupenplatte liegen; auch hier werden die beiden Kontakte geschlossen, wenn das Modul relativ in Richtung auf den Trägerteil bewegt wird.
  • Die Hupenplatte kann mehrere Öffnungen haben, durch welche die Schenkel ragen, wenn das Modul am Trägerteil befestigt wird. Da das Modul in bezug auf die Öffnungen im Trägerteilrahmen positioniert wird, braucht die Hupenplatte nicht auch Öffnungen aufzuweisen. Sollte die Hupenplatte aber Öffnungen haben, so kann jede derselben genügend Spiel für die freie Bewegbarkeit der Schenkel relativ zur Hupenplatte haben, wenn das Modul auf den Trägerteil zu und von ihm wegbewegt wird.
  • Eine Art, eine stramme Gleitpassung zu realisieren, ist, wenn die maßlichen Toleranzen der Schenkel, Öffnungen und Abstände zwischen den Schenkeln und Öffnungen sehr genau unter Kontrolle gehalten werden. In der Praxis kann dies aber mit annehmbarem Kostenaufwand nur schwer zu erreichen sein. Deshalb wird vorgezogen, daß ein oder mehrere der Schenkel in wenigstens einer Richtung senkrecht zum zweiten Paar nach außen weisender Gegenflächen komprimierbar ist/sind. Der Abstand zwischen dem zweiten Paar Oberflächen kann dann größer sein als der Abstand zwischen den entsprechenden Öffnungsoberflächen, so daß die stramme Gleitpassung dadurch hergestellt wird, daß das zweite Oberflächenpaar von den entsprechenden Öffnungsflächen einwärts zusammengedrückt wird.
  • Wenn Eingriffsmittel wie Widerhaken am zweiten Oberflächenpaar ausgebildet sind, dann wird die Kombination aus strammer Gleitpassung und Rasteingriff der Schenkel in den Öffnungen dadurch unterstützt, daß die Schenkel kompressibel sind. Es ist daher nicht nötig, die Schenkel mit einer Aussparung zu versehen, um die Widerhaken flach gegen. die Oberfläche der. Schenkel pressen zu können, wenn die Widerhaken beim Zusammensetzen des Moduls mit dem Trägerteil durch die Öffnungen im Trägerteil eingeführt werden.
  • Eine Art und Weise, wie die Schenkel komprimierbar gemacht werden können, ist, wenn ein Schenkel Wände aus federnd flexiblem Material um einen hohlen Kern hat. Ein anderer Weg besteht darin, die Schenkel aus kunststoffbeschichtetem dünnem Blech herzustellen, und ihnen einen U-förmigen Querschnitt um einen hohlen Kern zu geben. Insbesondere Stahl hat eine hohe Zugfestigkeit, was nützlich ist, um das Modul auf dem Trägerteil fixiert zu halten, selbst unter starker Beanspruchung aufgrund der gegenwärtigen hohen Kräfte, die bestrebt sind, das Airbagmodul beim Aufblähen des Airbags aus dem Trägerteil heraus zu reißen.
  • Eine Art und Weise, wie eine sanfte und doch straffe Gleitpassung erzielt werden kann, ist, wenn das zweite Paar nach außen weisender Gegenflächen aus einem Kunststoff hergestellt sind, und die entsprechenden Flächen der Öffnungen aus Metall sind. Der Kunststoff kann z. B. ein Nylon-Werkstoff sein. Es hat sich gezeigt, daß die Passung des Kunststoffmaterials nach den ersten paar Malen besser wird, wenn das Modul in Längsrichtung bewegt wird, weil ein Poliereffekt des Kunststoffes durch das härtere Metall entsteht. Die Bewegung wird deshalb im Gebrauch leichgängiger, z. B. nach den ersten paar Hupenbetätigungen. Der Poliereffekt führt ganz natürlich zu einer engen strammen Passung, und dies, zusammen mit der Verwendung eines leicht gleitenden Kunststoffes, wirkt dahingehend, Spiel in Querrichtung auszuschalten, und ermöglicht gleichzeitig einen quietsch- und klapperfreien Betrieb.
  • Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beispielartig näher erläutert werden; dabei zeigt 1 eine schematische Seitenansicht einer Lenkrad-Airbag-Einheit gemäß der Erfindung.
  • 1 zeigt schematisch einen Teil einer Lenkrad- und Airbag-Einheit 1 für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Airbagmodul 2 und einem allgemein flachen bzw. ebenen Trägerabschnitt 4. Der ebene Trägerteil 4 wird im allgemeinen mittig auf und parallel zu der Ebene eines Lenkrades angeordnet und ist direkt mit dem Ende einer (nicht dargestellten) Lenksäule verbunden.
  • Das Airbagmodul 2 hat einen Airbag-Behälter 6 mit einem zusammengefalteten Luftsack bzw. Airbag 8 und einem Gasgenerator 10 darin. Das Airbagmodul 2 wird bei der Herstellung des Kraftfahrzeuges in einem durch die Pfeile 12 dargestellten Einpreßvorgang an dem Trägerteil 4 befestigt, wobei drei parallele Schenkel 14, 15, 16, die von dem Airbag-Behälter 6 abstehen, zunächst durch drei Löcher 20 mit gleichem Spiel in einer Hupenplatte 18 und dann in drei passende Löcher 21, 31, 41 im Trägerteil 4 eingeführt werden.
  • Die Löcher 14, 15, 16 sind im Dreieck im Abstand von einander um die Mitte des Airbagmoduls 2 angeordnet, wobei die Schenkel aus einem zähen und federnden Kunststoff wie z. B. Nylon einteilig am Airbag-Behälter 6 angegossen sind.
  • Jeder Schenkel 14, 15, 16 hat beidseitig einen rechtwinkligen Querschnitt von 10,5 mm, ausgenommen die sich verjüngende Spitze 22, die die Einführung der Schenkel durch die Löcher 20 in der Hupenplatte 18 und den Trägerteil 4 erleichtert, sowie zwei Widerhaken 24 auf jeweils gegenüberliegenden Seiten 26, 27 jedes Schenkels 14, 15, 16. Jeder Schenkel ist hohl und hat Außenwände 39 mit einer Stärke von 1,5 mm. Die Wände 39 der Schenkel können daher nach innen zusammengedrückt werden.
  • Gemeinsam können die Schenkel einer axial vom Lenkrad weggerichteten Kraft von 5 kN widerstehen, die beim Aufblähen des Airbags 8 entstehen kann.
  • Die Schenkel 14, 15, 16 sind im Abstand von einander im Dreieck um den Mittelpunkt des Airbagmoduls 2 herum angeordnet, wobei zwei Schenkel 14, 16 ähnlich ausgerichtet sind, so daß jedes Paar mit Widerhaken versehener Seiten 26, 27 koplanar zu den entsprechenden, mit Widerhaken versehenen Seiten 26, 27 des andern Schenkels liegt. Wenn eine zwischen den beiden ähnlichen Schenkeln 14, 16 gezogene Linie die Basis eines Dreiecks bildet, dann ist der dritte Schenkel 15 die Spitze des Dreiecks. Der dritte Schenkel 15 hat mit Widerhaken versehene Seiten 26, 27, die um 90° zu den beiden anderen Schenkeln 14, 16 verdreht sind.
  • Wenn die Schenkel in die drei lose gepaßten Löcher 20 der Hupenplatte eingeführt werden, wird jeder Widerhaken 24 nach innen gegen die entsprechende Seite 26, 27 des Schenkels 14, 15, 16 gedrückt. Die Seiten 28, 29 der Schenkel zwischen den mit Widerhaken versehenen Seiten 26, 27 greifen ebenfalls leicht und mit Spiel durch die Löcher 20 in der Hupenplatte.
  • Die Öffnungen 21, 31, 41 in dem Trägerteil 4 haben ähnliche rechteckige Profile und sind 15 mm lang und 10 mm breit. Die Länge der Öffnungen 21, 31, 41 ist daher um 3,5 mm größer als die Querschnittsbreite der Schenkel 14, 15, 16 und bildet so eine Spielachse 50 zwischen den Spielseiten 33 der Öffnung in der Ebene des Trägerteiles 4. In ähnlicher Weise ist die Breite der Öffnungen um 0,5 mm kleiner als die Breite der Schenkel und bildet daher eine Preßachse 60 zwischen den eng anliegenden Seiten 32 der Öffnung, in rechtem Winkel zur Spielachse 50 und in der Ebene des Trägerteils 4.
  • Die Öffnungen 21, 41 für die ähnlich ausgerichteten Schenkel 14, 16 sind selbst ähnlich ausgerichtet, wobei die Spielachse 50 der Öffnungen 21, 41 in der Ebene der Zeichnung liegt. Die andere Öffnung 31 ist so ausgerichtet, daß ihre Spielachse 50 um 90° zu derjenigen der anderen Öffnungen versetzt ist, d. h. senkrecht zur Ebene der Zeichnung liegt. Die Anordnung der Öffnungen ist derart, daß die Spielachsen 50 allgemein in Richtung auf die Mittelachse 70 gerichtet sind, die durch die Mitte des Trägerteils 4 und senkrecht dazu verläuft.
  • Wenn die Schenkel 14, 15, 16 in die entsprechenden Öffnungen 21, 31, 41 eingepreßt werden, dann legen sich die Widerhaken 24 an den eng anliegenden Seiten 32 an. Beim weiteren Einpressen des Moduls 2 in Richtung auf den Trägerteil 4 werden die Widerhaken 24 von den eng anliegenden Seiten 32 nach innen gedrückt, bis der Druck die Schenkelseiten 26, 27 nach innen zusammendrückt, woraufhin die Widerhaken die Öffnungen 21, 31, 41 passieren und elastisch wieder nach außen zurückfedern, wo sie hinter eine Unterseite 38 des Lenkrad-Trägerteiles 4 greifen. Die Widerhaken 24 und die Unterseite 38 bilden somit Eingriffsmittel, die die Bewegung der Schenkel 14, 15, 16 einschränken und das Modul 2 am Trägerteil 4 fixiert halten.
  • Die Seiten 28, 29 der Schenkel zwischen den Widerhaken 24 sind mit weniger Abstand als die losen Seiten 33 der Öffnungen ausgebildet, so daß sich die Schenkelseiten 28, 29 entlang der Spielseiten 33 leicht in die Öffnungen fügen, auch wenn das Zusammendrücken der Schenkel auf den beiden anderen Seiten 26, 27 eine geringfügige Wölbung der Schenkelseiten 28, 29 nach außen bewirkt. Auf diese Weise schaffen die Spielseiten 33 der Öffnungen das gewünschte Spiel 30, und die eng anliegenden Seiten 32 der Öffnungen bilden eine stramme Gleitpassung für die mit Widerhaken versehenen Seiten 28, 29 jedes Schenkels 14, 15, 16. Die Schenkelseiten 28, 29 bilden daher ein erstes Paar nach außen weisender Gegenflächen, die eine lose Gleitpassung mit der Öffnung bilden, und die Schenkelseiten 26, 27 bilden ein zweites Paar nach außen weisender Gegenflächen, die eine stramme Gleitpassung mit den entsprechenden Flächen 32 der Öffnung bilden. Der Gleitkontakt zwischen den Öffnungsflächen 32 und den Schenkelseiten 26, 27 der beiden gleich ausgerichteten Schenkel 21, 41 positioniert das Modul 2 in einer Querrichtung auf dem Trägerteil 4, wenn das Modul in Richtung auf den Trägerteil oder von diesem hinweg bewegt wird, und in ähnlicher Weise positioniert derselbe Gleitkontakt zwischen dem dritten Schenkel 15 und der Öffnung 31 das Modul in einer dazu orthogonalen Querrichtung.
  • Die Toleranzen der Querschnittsabmessungen jedes einzelnen Schenkels bzw. jeder Öffnung lassen sich bei der Herstellung leicht unter Kontrolle halten, im typischen Falle bei unter ±0,1 mm, und bleiben im wesentlichen unbeeinträchtigt von Temperaturänderungen oder Alterung des Kunststoffes. Maßliche Toleranzen über die gesamte Ausdehnung des Trägerteiles 4 oder Moduls 2 sind bei der Herstellung sehr viel schwerer unter Kontrolle zu halten und können sich wegen Wärmedehnung ändern, die Verschiebungen bis zu 1 mm bei einer maximalen Konstruktionsgrenze von 100°C mit sich bringen kann.
  • Da die Spielachsen 50 global in Richtung auf die Mittelachse 70 der Einheit 1 ausgerichtet sind, können die Spielachsen auch die maßlichen Schwankungen aufnehmen, die durch Herstellungsgenauigkeit und Wärmedehnung entstehen.
  • Nach dem Einbau wird das Airbagmodul 2 in bekannter Weise mit einer Kunststoffabdeckung 40 abgedeckt.
  • Die Länge der Schenkel 14, 15, 16 ist ausreichend groß, eine gewisse Bewegung des Airbagmoduls 2 entlang der Länge der Schenkel zu erlauben, nachdem das Modul an dem Trägerteil 4 befestigt worden ist, so daß zwei elektrische Kontakte, ein Kontakt 34 auf der Hupenplatte 18 und der andere Kontakt 35 an der Unterseite 36 des Airbag-Behälters 6, zusammengebracht werden können, so daß sie eine (nicht dargestellte) Fahrzeughupe betätigen. Jeder Schenkel 14, 15, 16 ist von einer Schraubenfeder 19 umgeben, die gegen die Hupenplatte 18 und die Unterseite 36 des Airbag-Behälters drückt. Gemeinsam stellen die Schraubenfedern 19 eine Kraft von etwa 12 N, die ausreicht, das Airbagmodul 2 von der Hupenplatte wegzudrücken, so daß die Verbindung zwischen den Kontakten 34, 35 unterbrochen wird, wenn ein Benutzer aufhört, die Hupe zu betätigen.
  • Die von dem Hupenmechanismus zugelassene Bewegung reicht auch aus, die Einführung jedes Schenkels 14, 15, 16 in die zugehörigen Öffnungen 21, 31, 41 im Trägerteil so weit zu erlauben, daß jeder Widerhaken 24 über die Kante der entsprechenden Öffnung 21, 31, 41 gleiten und in Eingriff mit der Unterseite 38 des Trägerteiles 4 des Lenkrades verrasten kann.
  • Der enge Kontakt zwischen den Seiten 26, 27 der Schenkel 14, 15, 16 und den eng anliegenden Flächen 32 der Öffnungen 21, 31, 41 in dem Trägerteil dient dazu, Spiel herauszunehmen, und das Airbagmodul 2 gleichzeitig in zueinander orthogonalen Querrichtungen auszurichten. Die beiden gleichartig ausgerichteten Schenkel 14, 16 richten das Modul 2 in Bezug auf den Trägerteil 4 in einer Ebene aus, die senkrecht zu derjenigen der 1 verläuft, und der dritte Schenkel 15 richtet dann das Modul 2 in einer Richtung in der Ebene der 1 aus. Zusammen verhindern die Schenkel 14, 15, 16 auch eine Drehung um eine zur Richtung der drei Schenkel parallelen Achse.
  • Der enge Gleitkontakt zwischen den Schenkeloberflächen 26, 27 und der inneren Fläche 32 des Loches 21 im Trägerteil ergibt eine statische Reibung oder Haftreibung. Die inneren Flächen 33 der Löcher sind aus Metall, z. B. aus einer Druckguß-Aluminiumlegierung, und können mit einer Rauhigkeit geformt werden, die ausreichend hoch ist, den Kunststoff der Schenkelflächen 26, 27 zu polieren, ohne jedoch ein Abschleifen der Kunststoffoberfläche zu bewirken, und dadurch mit der Zeit die straffe Gleitpassung zwischen den Schenkeln 14, 15, 16 und den Öffnungen 21, 31, 41 in dem Trägerteil zu lockern. Bei einer geeigneten Wahl von Werkstoffen und Abmessungen kann die Haftreibung so eingestellt werden, daß sie anfänglich auf einen Wert von etwa 3 N sinkt. Das Polieren einer gut gleitenden Kunststoffoberfläche wie Nylon erlaubt auch einen quietschfreien Betrieb der Hupe.
  • Die oben beschriebene Einheit eignet sich besonders gut für den Einsatz in Verbindung mit einem Lenkrad mit drei Speichen, weil dann jede der drei Öffnungen in einem Teil des Trägerteiles angeordnet werden kann, der sich längs einer Speiche erstreckt. Wenn ein Lenkrad vier Speichen hat, können vier Schenkel und Öffnungen verwendet werden, und in diesem Falle würden dann die Spielachsen jeder Öffnung höchstwahrscheinlich in einer Richtung längs jeder Speiche zur Mittelachse des Lenkrades weisend angeordnet.
  • Die Erfindung ermöglicht eine rasche und wirtschaftliche Montage eines Lenkrades für ein Kraftfahrzeug mit einem Luftsack bzw. Airbag bei gleichzeitiger Einhaltung enger Toleranzen ohne übermäßiges Spiel in Querrichtung. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Spaltbreite bei das Airbagmodul abdeckenden und dieses umgebenden Gußteilen und verhindert auch Klappern durch von der Lenksäule übertragene Vibrationen. Die Verwendung von Rastverbindungen zwischen dem Airbagmodul und dem Trägerteil im Lenkrad ist besonders bequem und vermeidet die Notwendigkeit eines Zuganges hinter dem Lenkrad, z. B. zum Einbauen von Schrauben oder Muttern.

Claims (16)

  1. Lenkrad- und Airbag-Einheit (1) für ein Kraftfahrzeug, folgendes aufweisend: einen Airbag-Trägerteil (4, 18) mit mehreren Öffnungen (21, 31, 41) darin; ein an dem Tägerteil (4, 18) befestigtes Fahrer-Airbag-Modul (2) mit mehreren Schenkeln (14, 15, 16), wobei jeder Schenkel (14, 15, 16) in eine entsprechende Öffnung (21, 31, 41) reicht und darin gleitend verschiebbar ist, so daß das Modul (2) einen Grad an Bewegungsfreiheit zu dem Trägerteil (4, 18) hin und von ihm weg hat; zwischen jedem Schenkel (14, 15, 16) und dem Trägerteil (4, 18) vorgesehene Eingriffsmittel (24, 38) zur Begrenzung des Bewegungsgrades und zur festen Halterung des Moduls (2) am Trägerteil (4, 18); Federspannmittel (19) zwischen dem Modul (2) und dem Trägerteil (4, 18), mit welchen das Modul (2) unter Federspannung von dem Trägerteil (4, 18) hinweg vorgespannt wird; dadurch gekennzeichnet, daß ein Schenkel (14, 15, 16) ein erstes Paar nach außen weisender Gegenflächen (28, 29) hat, die eine lose Gleitpassung mit der Öffnung (21, 31, 41) bilden, und ein zweites Paar nach außen weisender Gegenflächen, die eine stramme Gleitpassung mit den entsprechenden Flächen (32} der besagten Öffnung (21, 31, 41) bilden, so daß das Modul (2) in Querrichtung (60) auf dem Trägerteil (4, 18) positioniert wird, wenn das Modul (2) zum Trägerteil (4, 18) hin bzw. von ihm wegbewegt wird.
  2. Einheit (1) nach Anspruch 1, worin die lose Gleitpassung der Schenkel (14, 15, 16) eine Spielachse (50) der Öffnung definiert, wobei die Spielachse (50) allgemein in Richtung auf den Mittelteil des Lenkrades gerichtet ist.
  3. Einheit (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Eingriffsmittel ein oder mehrere Widerhaken (24) am Ende eines Schenkels sind, die hinter eine oder mehrere entsprechende Kanten (38) einer Öffnung (21, 31, 41) greifen.
  4. Einheit (1) nach Anspruch 3, worin je ein Widerhaken eines Paares Widerhaken (24) an jeder Fläche des zweiten Paares (26, 27) nach außen weisender Gegenflächen vorgesehen ist.
  5. Einheit (1) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, in welchem das Modul (2) in einem Einpreßvorgang (12) mit dem Trägerteil (4, 18) zusammengefügt wird, bei dem die Eingriffsmittel (24, 38) in Eingriff schnappen, so daß das Modul (2) am Trägerteil (4, 18) befestigt wird.
  6. Einheit (1) nach Anspruch 5, worin sich das Ende eines Schenkels (14, 15,16) verjüngt (22), um die Einführung des besagten Schenkels in die Öffnung (21, 31, 41) bei der Montage des Lenkrades zur unterstützen, wobei die Eingriffsmittel (24, 38) ein weiteres Einführen des besagten Schenkels (14, 15, 16) verhindern, bis ein ausreichend hoher Druck aufgebracht wird, die Einführung zu vollenden, und die Eingriffsmittel (24, 38) in Eingriff verrasten zu lassen.
  7. Einheit (1) nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, worin besagter Grad Bewegungsfreiheit eine Über-Einführung eines Schenkels (14, 15, 16) in eine Öffnung erlaubt, so daß das Einrasten der Eingriffsmittel (24, 38) gewährleistet wird.
  8. Einheit (1) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin drei oder mehr besagte Schenkel (14, 15, 16) vorliegen, wobei wenigstens einer davon erste und zweite nach außen weisende Gegenflächen (28, 29; 26, 27) aufweist, welche zu entsprechenden Paaren an den anderen Schenkeln (14, 15, 16) angewinkelt sind, so daß die stramme Gleitpassung des zweiten Paares (26, 27) von nach außen gerichteten Gegenflächen der besagten drei oder mehr Schenkel (14, 15, 16) das Modul (2) auf dem Trägerteil (4, 18) in orthogonalen Querrichtungen (50, 60) positioniert.
  9. Einheit (1) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin die stramme Gleitpassung eine Haftreibung verursacht, die bestrebt ist, eine Bewegung des Moduls (2) von dem Trägerteil (4, 18) hinweg zu verhindern, wobei die Federspannmittel (19) eine Federkraft liefern, die ausreichend stark ist, diese Haftreibung zu überwinden.
  10. Einheit (1) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin die Federspannmittel von einer Schraubenfeder (19) gebildet werden, die um einen oder mehrere Schenkel (14, 15, 16) gewunden ist.
  11. Einheit nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, mit zwei elektrischen Kontakten (34, 35) für eine Hupe, wobei einer der Kontakte (35) am Modul (2) vorgesehen ist, und der andere der beiden Kontakte am Trägerteil (4, 18) vorgesehen ist, und worin die Kontakte geschlossen werden, wenn das Modul (2) in Richtung auf den Trägerteil (4, 18) bewegt wird.
  12. Einheit (1) nach Anspruch 11, worin der Trägerteil (4, 18) einen Rahmen (4) und eine Hupenplatte (18) beinhaltet, wobei die Hupenplatte zwischen dem Rahmen (4) und dem Modul (2) angeordnet ist, und die Öffnungen (21, 31, 41} wenigstens im Rahmen (4) vorgesehen sind, wobei einer der besagten Kontakte (34) auf der Hupenplatte (18) angeordnet ist.
  13. Einheit (1) nach Anspruch 12, worin die Hupenplatte (18) eine Anzahl von Öffnungen (20) aufweist, durch welche die Schenkel (14, 15, 16) reichen, wenn das Modul (2) am Trägerteil (4, 18) befestigt wird, wobei jede besagte Hupenplattenöffnung (20) Spiel aufweist, so daß sich die Schenkel (14, 15, 16) der Hupenplatte (18) gegenüber bewegen können, wenn das Modul (2) zum Trägerteil (4) hin und von diesem wegbewegt wird.
  14. Einheit (1) nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin ein Schenkel (14, 15, 16) wenigstens in einer zu dem zweiten Paar (26, 27) nach außen weisender Gegenflächen senkrechten Richtung komprimierbar ist, wobei der Abstand zwischen besagtem zweitem Paar Oberflächen größer als der Abstand zwischen den entsprechenden Öffnungsflächen (32) ist, so daß die stramme Gleitpassung durch ein Zusammendrücken des besagten zweiten Flächenpaares (26, 27) durch die entsprechenden Öffnungsoberflächen (32) bewirkt wird.
  15. Einheit (1) nach Anspruch 14, worin besagter komprimierbarer Schenkel (14, 15, 16) Wände aufweist, die aus einem um einen hohlen Kern geformten, federnd flexiblen Material bestehen.
  16. Einheit nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin das zweite Paar (26, 27) nach außen weisender Gegenflächen (26, 27) aus Kunststoff besteht, und die entsprechenden Flächen (32) der Öffnung aus Metall sind.
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