-
Die Erfindung betrifft eine Lenkradeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Im Nabenbereich eines Lenkrades nahezu jeden modernen Kraftfahrzeuges ist eine Gassack-Einheit angeordnet. Dabei weist die Gassack-Einheit ein Gehäuse, in welches der Gassack eingefaltet ist, und eine Gehäuseabdeckung, welche das Gehäuse nach außen hin abschließt, auf. Häufig ist hierbei die Oberfläche der Gehäuseabdeckung gleichzeitig ein Teil der Oberfläche des Lenkrades und dient auch als Betätigungsfläche für die Hupe. In diesem Fall ist es notwendig, dass sich zwischen Abdeckung und Lenkradkörper ein Spalt befindet, so dass die Abdeckung beispielsweise in axialer Richtung niedergedrückt werden kann. Um eine hohe Funktionssicherheit zu erzielen und auch aus ästhetischen Gründen ist es hierbei zu bevorzugen, dass der verbleibende Spalt hierbei einerseits klein und andererseits sehr regelmäßig verläuft. Dies wiederum macht eine sehr genaue Positionierung der Gassack-Einheit im Lenkradkörper notwendig.
-
Zur Befestigung der Gassack-Einheit im Lenkrad dient eine Trägerplatte, welche die Bestandteile der Gassack-Einheit, insbesondere den Gasgenerator, mittelbar oder unmittelbar trägt und welche, beispielsweise mittels Schrauben, starr mit dem Lenkradkörper verbunden ist. Die Trägerplatte kann hierbei ein separates Bauteil oder ein integraler Bestandteil des Gehäuses sein.
-
Es ist aus der Technik bekannt, Positionierungseinrichtungen vorzusehen, mit deren Hilfe die Trägerplatte vor der Befestigung im Lenkradkörper positioniert wird. Diese Positionierungseinrichtungen können beispielsweise an der Trägerplatte befestigte Stifte sein, welche in Positionierungsbohrungen im Lenkradkörper ragen.
-
Aus der gattungsbildenden
US 6 959 943 B2 ist eine Lenkradeinheit bekannt, in deren Nabenbereich eine Gassack-Einheit mittels einer Trägerplatte angeordnet ist. Um zu verhindern, dass sich Toleranzen in axialer Richtung (bezogen auf die Lenksäule) addieren und somit große Toleranzen in der axialen Position der Gehäuseabdeckung auftreten, weist die Trägerplatte deformierbare Befestigungslaschen auf, welche beim Festziehen der Befestigungsschrauben derart deformiert werden, dass die Trägerplatte eine definierte axiale Position einnimmt. Die Befestigungslaschen sind einstückig mit der übrigen Trägerplatte verbunden und werden in der Regel durch einen Stanzprozess der aus Metall bestehenden Trägerplatte gefertigt.
-
Die Befestigungslaschen sind zwar in axialer Richtung deformierbar, können jedoch in axialer Richtung Kräfte, insbesondere Zugkräfte, auf die übrige Trägerplatte übertragen. Hierdurch kann es passieren, dass beim Festziehen der Befestigungsschrauben die Position der Trägerplatte in Bezug auf den Lenkradkörper verändert wird. Dies schließt den Gebrauch von Positionierungsstiften aus, da diese bei einer nachträglichen, auch nur geringfügigen Lageänderung oder beim Auftreten von Deformationen brechen und somit die exakte Positionierung der Trägerplatte im Lenkradkörper verloren geht.
-
In der
US 5,228,362 ist ein Lenkrad mit einer Gassack-Einheit beschrieben. Die Gassack-Einheit weist ein im Nabenbereich eines Lenkradkörpers angeordnetes Gehäuse, in welchem der Gassack aufgenommen ist, auf. Zur Betätigung der Hupe kann das gesamte Gehäuse im wesentlichen axial gegen den Lenkradkörper niedergedrückt werden. Zur Befestigung des Gehäuses am Lenkradskörper erstrecken sich vom Gehäuse Schrauben durch Durchbrechungen im Lenkradkörper, wobei die Durchmesser der Durchbrechungen größer als die Durchmesser der Schrauben sind. Zwischen den Schraubenköpfen dieser Schrauben und dem Lenkradkörper erstreckt sich jeweils eine Schraubenfeder, welche die notwendige Kraft aufbauen, um das Gehäuse im Lenkradkörper zu halten. Bei Betätigung der Hupe, also bei Niederdrücken des Gehäuses, wird jeweils mindestens eine Schraube in der zugeordneten Durchbrechung ausgelenkt.
-
Die
DE 100 06 893 A1 zeigt eine Gassack-Einheit für das Lenkrad eines Kraftfahrzeuges, wobei ein Gasgeneratorträger an einem Haltebügel befestigt ist. Die exakte Position des Generatorträgers bezüglich des Haltebügels wird durch mehrere Zapfen und Positionierungselemente definiert. Weiterhin sind Gasgeneratorträger und Haltebügel miteinander verschraubt. Der Haltebügel
16 ist mittels Schraubenfedern mit einer Lenkradgrundplatte verbunden, so dass die gesamte Gasgeneratoreinheit gegen die Kraft dieser Schraubenfedern zur Betätigung einer Hupe niedergedrückt werden kann.
-
Aus der
DE 696 07 077 T2 ist eine Gassack-Einheit bekannt, welche ohne Zuhilfenahme eines Werkzeugs über Rastelemente an einem Lenkradkörper angeordnet werden kann. Die Rastelemente weisen Bolzen mit unteren Rastvorsprüngen und eine den Bolzen umlaufende Feder auf, wobei im montierten Zustand die Feder eine Kraft zwischen dem Lenkradkörper und dem Gehäuseboden überträgt.
-
In der
DE 296 21 295 U1 ist eine Schnellbefestigungsvorrichtung zur Befestigung eines Gassackmoduls in einem Lenkrad beschrieben. Es ist hierbei unter anderem eine von einer Feder in einer Axialrichtung vorgespannte Rastnase vorgrsehen, welche in eine entsprechende Ausnehmung eingreift.
-
Die
EP 0926 039 A2 zeigt ein Lenkrad mit einem an einem Lenkradskelett gehaltenen Gassackmodul. Hierbei erstreckt sich vom Gassackmodul eine in Radialrichtung deformierbare Lasche, welche in einen Rasthaken des Lenkradskeletts eingreift.
-
Die
US 5,267,486 zeigt eine unmittelbare Verschraubung zwischen Gassackmodul und Lenkradkörper.
-
Die
DE 690 17 119 T2 zeigt unter anderem die Verwendung einer deformierbaren Unterlagscheibe bei der Verbindung eines Lenkradkörpers mit einem Kugellager.
-
Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Lenkradeinheit dahingehend weiterzubilden, dass eine Lageveränderung oder eine Deformation der Trägerplatte bei deren Befestigung im Lenkradkörper ausgeschlossen oder auf einen extrem kleinen Wert beschränkt wird.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Lenkradeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Zur Befestigung der Trägerplatte am Lenkradkörper sind Befestigungsmittel vorhanden, welche wenigstens ein Verbindungselement aufweisen, welches sich zwischen Lenkradkörper und Trägerplatte erstreckt. Dieses Verbindungselement kann beispielsweise in Form einer Schraube ausgebildet sein. Erfindungsgemäß erfolgt die Kraftübertragung zwischen diesem Verbindungselement und der Trägerplatte nicht direkt, sondern mittels eines separaten, deformierbaren Ausgleichselements. Durch Verwendung eines solchen Ausgleichselementes wird die Kraft, welche in axialer Richtung – in Richtung des zumeist als Bolzen oder einer Schraube ausgebildeten Verbindungselements – in die Trägerplatte eingeleitet wird, begrenzt. Durch Wahl eines geeigneten Ausgleichselements, welches vorzugsweise als im wesentlichen elastisch deformierbares Element ausgebildet ist, kann somit eine Deformation der Trägerplatte in dieser axialen Richtung vermieden werden. Da das Verbindungselement in keinem direkten Kontakt zur Trägerplatte steht, können Radialkräfte vom Verbindungselement auf die Trägerplatte nur über das Ausgleichselement übertragen werden. Da dieses jedoch deformierbar ist und die axiale Kraftübertragung begrenzt ist, ist auch die radiale Kraftübertragung begrenzt. Je nach Ausgestaltung kann sogar nahezu überhaupt keine radiale Kraftübertragung stattfinden.
-
Das Ausgleichselement verhindert somit, dass die Position der Trägerplatte in Bezug auf den Lenkradkörper durch das Verbindungselement verändert wird. Mit anderen Worten: Das Ausgleichselement sorgt für eine schwimmende Verbindung und die mittels Positionierungseinrichtungen erfolgende Positionierung und die Befestigung sind vollständig voneinander entkoppelt. Hierdurch wird eine statische Überbestimmung des Systems beim Vorhandensein von Positionierungseinrichtungen verhindert und ein Bruch von beispielsweise vorhandenen Positionierungsstiften ist ausgeschlossen.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den nun mit Bezug auf die Figuren näher dargestellten Ausführungsbeispielen. Hierbei zeigen:
-
1 Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lenkradeinheit im Querschnitt und
-
2 einen Teil einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lenkradeinheit im Querschnitt.
-
Die 1 zeigt eine Lenkradeinheit im Querschnitt. Die Lenkradeinheit besteht aus einem Lenkradkörper 10 und einer im Nabenbereich des Lenkradkörpers 10 aufgenommenen Gassack-Einheit. Der Lenkradkörper 10 ist hier einstückig dargestellt, häufig besteht er jedoch ebenfalls aus mehreren Bestandteilen, beispielsweise aus einem Metallskelett und einem Kunststoffkörper, der um das Metallskelett gespritzt ist.
-
Die Gassack-Einheit in diesem Ausführungsbeispiel weist ein Gehäuse 20, in welchem der Gassack 22 und der Gasgenerator 24 aufgenommen sind, und eine Trägerplatte 30 auf, welche das Gehäuse 20 trägt und welche starr mit dem Lenkradkörper 10 verbunden ist. Die Gehäuseabdeckung 21 dient hier auch als Betätigungsfläche für die Hupe, wobei hier eine Konstruktion dargestellt ist, bei der das gesamte Gehäuse 20 gegen den Lenkradkörper 10 und somit auch gegen die Trägerplatte 30 heruntergedrückt werden kann. Aus diesem Grunde ist das Gehäuse 20 über Hupenkontakt-Federn 28 mit der Trägerplatte 30 verbunden. Um das Gehäuse 20 gegen den Lenkradkörper 10 hinunterdrücken zu können, ist ein Spalt S zwischen Gehäuseabdeckung 21 und Lenkradkörper 10 vorgesehen. Dieser Spalt S soll so klein und gleichmäßig wie möglich sein.
-
Um eine möglichst exakte Positionierung der Gassack-Einheit im Lenkradkörper 10 zu erreichen, sind am Boden 10a der für die Gassack-Einheit vorgesehenen Ausnehmungen im Lenkradkörper 10 und auf der Unterseite der Trägerplatte 30 Positionierungseinrichtungen vorgesehen. Diese Positionierungseinrichtungen umfassen Auflageabschnitte 14 des Lenkradkörpers 10, durch welche die vertikale Position der Trägerplatte 30 definiert wird. Weiterhin weist die Trägerplatte 30 Positionierungsstifte 36 und der Boden 10a des Lenkradkörpers 10 Positionierungsbohrungen 16 auf, in die sich die Positionierungsstifte 36 erstrecken. Durch die Positionierungsstifte 36 und die Positionierungsbohrungen 16 ist die radiale Lage der Trägerplatte 30 definiert. Die eben dargestellten Positionierungseinrichtungen definieren die Lage der Trägerplatte 30 bezüglich des Lenkradkörpers 10 vollständig, d. h. hinsichtlich aller Freiheitsgrade. Die Positionierungseinrichtungen schaffen jedoch keine starre Befestigung zwischen Trägerplatte 30 und Lenkradkörper 10, hierfür dienen die nun beschriebenen Befestigungsmittel:
Die Befestigungsmittel umfassen hier zwei als Verbindungselemente dienende Schulterschrauben 40, welche sich zwischen Lenkradkörper 10 und Trägerplatte 30 erstrecken. Die Schulterschrauben 40 treten jeweils von außen durch eine Durchbrechung 19 im Lenkradkörper 10 und durch eine Bohrung 32 in der Trägerplatte 30. Der Durchmesser der Bohrung 32 ist hierbei größer als der Durchmesser des Stiftes 40a der Schulterschraube 40. Die Befestigungsabschnitte 30a der Trägerplatte 30, welche die Bohrungen 32 aufweisen, stehen schräg, d. h. nicht parallel bezüglich der Positionierungsstifte 36 und der Richtung L der Lenksäule 60, welche im Verbindungsabschnitt 18 des Lenkradkörpers 10 aufgenommen ist. Im montierten Zustand liegen jeweils die Köpfe 42 der Schulterschrauben 40 am Lenkradkörper 10 an.
-
Die Gewinde 46 der Schulterschrauben 40 sind jeweils in eine Mutter 48 eingeschraubt, welche mittels einer als Druckfeder ausgestalteten Schraubenfeder 50 mit der Trägerplatte 30 verbunden ist. Die Kraftübertragung zwischen den als Verbindungselementen dienenden Schulterschrauben 40 und der Trägerplatte 30 erfolgt somit ausschließlich über die als deformierbare Ausgleichselemente dienenden Schraubenfedern 50. Solange die Schraubenfedern 50 nicht vollständig gestaucht sind, ist die axiale Kraftübertragung zwischen Schulterschraube 40 und Trägerplatte 30 begrenzt und errechnet sich in üblicher Weise aus der Kraft-Weg-Kennlinie der Schraubenfeder 50. Eine radiale Kraftübertragung findet bei einer Schraubenfeder nur in sehr geringem Umfang statt.
-
Die Geometrie ist so gewählt, dass die Mutter 48 in Anlage mit der Schulter 44 der Schulterschraube 40 kommt, bevor die Schraubenfeder 50 vollständig gestaucht ist, so dass immer sichergestellt ist, dass die axiale Kraftübertragung begrenzt und die radiale Kraftübertragung äußerst gering ist. Die Geometrie und die Federkonstante der Schraubenfedern 50 sind weiterhin so gewählt, dass die maximale Axialkraft nicht für eine Deformation des Befestigungsabschnitts 30a der Trägerplatte 30 ausreicht, oder um trotz der Schrägstellung der Verbindungsabschnitte keine so große Kraft auf die Positionierungsstifte 36 zu übertragen, dass diese brechen könnten.
-
Die Muttern 48 sind mit den Schraubenfedern 50 verbunden, welche wiederum mit der Trägerplatte verbunden sind. Hierdurch werden die Muttern 48 so in Position gehalten, dass sie beim Einstecken der Schulterschrauben 40 von deren Gewinden 46 getroffen werden.
-
Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, wobei jedoch nur der Bereich einer Schulterschraube 40 dargestellt ist, die übrigen Bestandteile der Lenkradeinheit sind wie in 1 dargestellt. Hier ist die Druckfeder nicht als Schraubenfeder, sondern als Kalotte 52 mit einem zentralen Loch 53 ausgebildet. Durch dieses zentrale Loch 53 erstreckt sich die Schulterschraube 40, wobei der Durchmesser des Stiftes 40a der Schulterschraube 40 kleiner als der Durchmesser des Loches 53 ist. Auf dieser Kalotte 52 befindet sich die Mutter 48, welche nicht mit der Kalotte 52 verbunden ist. Somit ist eine radiale Kraftübertragung zwischen Mutter 48 (und damit Schulterschraube 40) und Kalotte 52 nur mittels Reibungskräften möglich. Kalotte 52 und Mutter 48 sind in einem mit der Trägerplatte 30 verbundenen Käfig 34 aufgenommen, welcher die beiden eben genannten Bauteile vor der Montage in Position hält.
-
Die 2 zeigt die Situation vor vollständigem Anziehen der Schulterschraube 40. Wird diese vollständig angezogen, so wird die Mutter 48 von der Oberseite des Käfigs 34 weggezogen, bis die Mutter 48 auf die Schulter 44 der Schulterschraube 40 drückt. Somit ist die als Verbindungselement dienende Schulterschraube 40 wieder nur über ein deformierbares Ausgleichselement, nämlich hier die Kalotte 52 mit der Trägerplatte 30 verbunden. Auch hier ist die Axialkraft durch die elastischen Eigenschaften der Kalotte 52 begrenzt. Die maximale Radialkraft errechnet sich als Produkt zwischen maximaler Axialkraft und einem entsprechenden Reibungskoeffizienten, ist also ebenfalls begrenzt. Zudem steht die theoretische erreichbare maximale Radialkraft erst nach vollständigem Festziehen der Schulterschraube zur Verfügung. Eine eventuelle Verschiebung der Mutter bezüglich der Kalotte geschieht jedoch schon während des Festziehens. Zu diesem Zeitpunkt ist die zwischen Schulterschraube und Trägerplatte übertragbare Radialkraft aufgrund der geringeren Axialkraft natürlich geringer.
-
Man sieht an diesem Ausführungsbeispiel, dass das Ausgleichselement selbst nicht radial verformbar sein muss, es genügt hier eine axiale, elastische Deformierbarkeit.
-
Man sieht, dass jeweils eine schwimmende Lagerung zwischen den Schrauben und der Trägerplatte erreicht wird. Es ist klar, dass als deformierbare Ausgleichselemente nicht nur Druckfedern, sondern beispielsweise auch Zugfedern oder auch Elastomere etc. dienen können. In der Regel ist es zu bevorzugen, dass die Ausgleichselemente zumindest auch elastische Eigenschaften, insbesondere in axialer Richtung bezüglich des Verbindungselementes, aufweisen, es sind jedoch auch Ausgleichselemente mit ausschließlich oder überwiegend plastischer Verformbarkeit denkbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Lenkradkörper
- 14
- Auflageabschnitt
- 16
- Positionierungsbohrung
- 18
- Verbindungsabschnitt für Lenksäule
- 19
- Durchbrechung
- 20
- Gehäuse
- 21
- Gehäuseabdeckung
- 22
- Gassack
- 24
- Gasgenerator
- 28
- Hupenkontakt-Federn
- 30
- Trägerplatte
- 30a
- Befestigungsabschnitt
- 32
- Bohrung
- 34
- Käfig
- 36
- Positionierungsstift
- 40
- Schulterschraube
- 42
- Kopf
- 44
- Schulter
- 46
- Gewinde
- 48
- Mutter
- 50
- Druckfeder
- 52
- Kalotte
- 53
- Loch
- 60
- Lenksäule