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Die
Erfindung betrifft eine Gassack-Einrichtung nach Anspruch 1.
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Viele
Gassackmodule weisen ein Abdeckelement auf, welches aus Richtung
der Insassen des Fahrzeuges sichtbar ist. Dies ist insbesondere
bei Frontgassackmodulen für den Fahrer und den Beifahrer
der Fall. Im Fall eines Fahrergassackmodules ist das genannte Abdeckelement
meist der Nabenbereich des Lenkrades. Häufig gibt es hierbei
einen umlaufende Spalt oder mehrere voneinander getrennte Spalte,
welche das Abdeckelement des Gassackmodules von der umliegenden
Oberfläche des Fahrzeuges – bei einem Fahrer-Gassackmodul
insbesondere die Oberflächen der Speichen des Lenkrades – abtrennt.
Das Abdeckelement kann am Gehäuse des Gassackmodules oder
an einem fahzeugfesten Bauelement befestigt sein.
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Im
Falle eines Fahrer-Gassackmodules ist es häufig so, dass
das Abdeckelement in axialer Richtung – bezogen auf die
Lenksäule – gegen den Lenkradkörper niederdrückbar
ist, um einen Hupenschalter schließen zu können.
Hierbei ist es zum einen bekannt, das Abdeckelement starr mit dem
Gehäuse des Gassackmoduls zu verbinden und das gesamte
Gehäuse gegen die Kraft von Federn axial beweglich am Lenkradkörper
zu halten (floating module). Eine andere Möglichkeit besteht
darin, das Gehäuse des Gassackmoduls starr mit dem Lenkradkörper
zu verbinden und das Abdeckelement über Federn axial beweglich
mit dem Lenkradkörper zu verbinden (floating cover).
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Es
ist erwünscht, dass das Spaltmaß zwischen Abdeckelement
und umgebender Oberfläche möglichst klein und
möglichst gleichmäßig ist. Hierzu ist
es bekannt, Nichtaxial-Positionierungselemente zwischen einem Bauteil
des Gassackmoduls und einem fahrzeugfesten Bauteil vorzusehen. Diese Nichtaxial-Positionierungs elemente
können insbesondere aus Zapfen und dazu passenden Löchern bestehen.
Die axiale Positionierung des Abdeckelementes bezüglich
des fahrzeugfesten Bauteiles kann hierbei von separaten Bauelementen übernommen werden.
Hierdurch muss durch die Zapfen und passenden Löcher eine
Positionierung bezüglich drei Freiheitsgraden, nämlich
zwei Translationsfreiheitsgraden und einem Rotationsfreiheitsgrad
erreicht werden. Dazu genügen grundsätzlich zwei
Zapfen und zwei Löcher. Um unterschiedliche Kontraktionen bzw.
Ausdehnungen zwischen fahrzeugfestem Bauteil und Abdeckelement des
Gassackmoduls aufgrund von Alterungs-, Umwelt- (insbesondere Temperatur)
und Herstellungseinflüssen (insbesondere Schrumpfungsvariationen
bei Kunststoffteilen unterschiedlicher Chargen) ausgleichen zu können,
ist es bekannt, eines der Löcher als Langloch auszubilden, wie
dies in 13 dargestellt ist:
Die 13 zeigt
ein Lenkrad 30 mit einem Gassackmodul in einer Draufsicht.
Das Gassackmodul weist ein Abdeckelement 16 auf, welches
nahezu den gesamten Nabenbereich überdeckt und direkt oder
indirekt mit einem Lenkradkörper (fahrzeugfestes Bauteil)
verbunden ist. Zur Positionierung des Abdeckelementes 16 bezüglich
des Lenkradkörpers dienen zwei starr mit dem Abdeckelement
verbundene Zapfen 17 und 18. Diese Zapfen 17, 18 sind
beispielsweise als Zylinder ausgeführt und haben einen
kreisförmigen Querschnitt. Der erste Zapfen 17 ist
hierbei in einem runden Loch gehalten und definiert die Lage des
Abdeckelementes 16 bezüglich des Lenkradkörpers
in den beiden Translationsfreiheitsgraden, nämlich in den
Richtungen X und Y. Somit muss der zweite Zapfen 18 nur
noch einen Freiheitsgrad, nämlich den Rotationsfreiheitsgrad
definieren, so dass er in einem Langloch 20 gehalten ist.
Zwischen dem Abdeckelement 16 und den Speichen des Lenkradkörpers
befinden sich Spalte S1, S2 und S3.
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Wenn
sich nun das Abdeckelement 16 (oder ein anderes Bauteil
des Gassackmoduls) beispielsweise aufgrund von Temperaturerhöhung
ausdehnt (gestrichelt dargestellt), so kann sich der zweite Zapfen 18 in
seinem Langloch 20 translatorisch, nämlich in
Richtung der Längserstreckung des Langloches 20 (hier:
y-Richtung) bewegen, so dass die Ausdehnung des Abdeckelementes 16 nicht
be hindert wird. Eine derart verschobene Position 18' des
zweiten Zapfens ist in 13 gestrichelt eingezeichnet.
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Da
unter dem mittleren Bereich des Abdeckelementes 16 (z-Richtung)
der Gassack positioniert ist, müssen sich die Zapfen 17, 18 im
wesentlichen am Rand des Abdeckelementes 16 befinden. Dies hat
jedoch zur Folge, dass die obere Kante 16a des Abdeckelementes 16 praktisch
an ihrem Platz bleibt, während die untere Kante 16b stark
verschoben wird, da sich hier die gesamte Längenänderung
in Y-Richtung auf die Bewegung der unteren Kante 16b aufsummiert.
Man sieht, dass sich die Position des zweiten Zapfens 18 in
dieser Richtung im wesentlichen doppelt so stark ändert
wie die Position des Mittelpunktes M. Dies hat zur Folge, dass sich
die Größe des unteren Spaltes S3 stärker ändert
als die Größe der seitlichen Spalte S1, S2. Die Änderungen
der Spaltgrößen ΔS1, ΔS2, ΔS3
sind in 9 ebenso eingezeichnet, wie
die Lageänderung des Mittelpunktes des (M, M') des Abdeckelementes 16.
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Aus
der
US 6,422,594 B2 ist
es bekannt, zur Positionierung eines Abdeckelementes drei Zapfen und
drei Langlöcher vorzusehen und die Zapfen derart konisch
zu formen, dass sie nach oben hin breiter werden, so dass diese
keine definierte Breite in Bezug auf die Breite der Langlöcher
haben. Es ist eine spezielle Geometrie vorgesehen, nämlich
dahingehend, dass die geometrische Längsachse eines Langloches
die Verbindungslinien der Mittelpunkte der jeweils beiden anderen
Langlöcher im rechten Winkel schneidet. Hierdurch soll
erreicht werden, dass das mittels Federn am Lenkradkörper
gehaltene Abdeckelement entlang von drei Achsen gekippt werden kann,
wodurch die Betätigbarkeit der Hupenschalter verbessert
werden soll. Zur Kompensation einer Ausdehnung des Abdeckelementes
(oder eines anderen Bauteils des Gassackmoduls) ist die hier beschriebene
Geometrie ungeeignet.
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In
der
DE 10 2006
005 642 A1 ist ein Gassackmodul beschrieben, das mittels
Zapfen am Boden des Gassackmoduls und zugeordneten Löchern im
Lenkradkörper am Lenkradkörper positioniert und nach
erfolgter Positionierung starr mit diesem verschraubt wird. Die
Zapfen sind in nicht-axialer Richtung verschieblich am Gehäuseboden
gehalten und werden vor der Endmontage am Lenkradkörper
am Gehäuseboden arretiert. Für die Justierung
dient eine Lehre. Da das Gehäuse im endmontierten Zustand
starr mit dem Lenkradkörper verbunden ist, können
die Zapfen nicht einem Ausgleich von Schrumpfungs- oder Expansionsprozessen
dienen.
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Hiervon
ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine
Gassack-Einrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen,
bei der insgesamt ein kleines und gleichmäßiges
Spaltmaß zwischen dem Abdeckelement des Gassackmoduls und
der das Abdeckelement umgebenden Oberfläche erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Gassack-Einrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Insbesondere
bei Lenkrädern nach dem floating-module-Konzept kann es
aufgrund der Aufaddierung von Toleranzen der beteiligten Einzelteile
dazu kommen, dass das Spaltmaß zwischen Abdeckelement und
fahrzeugfestem Bauteil, also Lenkradkörper, auch ohne umwelt-
oder alterungsbedingte Ausdehnungs- oder Schrumpfungsprozesse relativ
ungleichmäßig ist, wenn nicht extrem geringe Einzeltoleranzen
gefordert werden. Extrem geringe Einzeltoleranzen erhöhen
den Produktionsaufwand und damit die Kosten beträchtlich.
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Erfindungsgemäß weisen
die Positionierungsmittel, welche das erste Bauteil bezüglich
des zweiten Bauteils positionieren, deshalb einen an einem Bauteil
(beispielsweise dem Gassackmodul) angeordneten Zapfen mit einer
Zapfenlänge und einer Zapfenbreite und ein zugeordnetes,
am anderen Bauteil (beispielsweise dem Lenkradkörper) angeordnetes,
sich entlang einer Längsachse erstreckendes Langloch mit
einer Lochbreite und einer die Lochbreite überschreitenden
Lochlänge auf. Hierbei entspricht die Zapfenbreite im wesentlichen
der Lochbreite und die Zapfenlänge ist geringer als die Lochlänge,
so dass bei Ausdehnung oder Schrumpfung des positionierten Bauteils
des Gassackmoduls aufgrund von Umwelteinflüssen, Alterungsprozessen oder
Herstellungseinflüssen der Zapfen ausschließlich
entlang der Längsachse des Langloches verschoben wird.
Um zusätzlich auch Fertigungstoleranzen ausgleichen zu
können, ist die Position des Zapfens bezüglich
des ersten Bauteils in einem nicht-montierten Zustand veränderbar
und erst im montierten Zustand mittels eines Arretierungsmittels arretiert.
Somit hat das Positionierungsmittel eine doppelte Funktion: Zum
einen gleicht es bei der Endmontage Fertigungstoleranzen aus und
zum anderen gleicht es Schrumpfungs- und Ausdehnungsprozesse aus,
die über die gesamte Lebensdauer der Gassackeinrichtung
auftreten können.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des Anspruchs 2 sind
drei Zapfen und drei Langlöcher vorhanden, in welche diese
Zapfen ragen. Somit definiert jedes Zapfen-Langloch-Paar genau einen
Freiheitsgrad. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden,
dass die sich die Spaltbreite bei Ausdehnung/Schrumpfung sehr gleichmäßig ändert.
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In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform treffen sich die
Längsachsen der Langlöcher in einem Schnittpunkt,
welcher weiter vorzugsweise nahe dem Punkt liegt, welcher durch
die Projektion des geometrischen Mittelpunktes des positionierten Bauteils
in die Ebene der Längsachsen definiert ist, wobei die Projektionsrichtung
senkrecht zur Ebene der Längsachsen ist. Im allgemeinen
besteht das zu positionierende Bauteil des Gassackmoduls aus einem
als solchen isotropen Werkstoff, insbesondere aus einem im Spritzgussverfahren
hergestellten Thermoplasten. Ist die Isotropie bezüglich
des Bauteils exakt gegeben, ist deshalb davon auszugehen, dass eine
etwaige Ausdehnung oder Schrumpfung ebenfalls isotrop erfolgt, das
heißt, dass die Längenänderungen bezüglich
des Schwerpunktes/Mittelpunktes des Bauteiles radialsymmetrisch
erfolgt. Treffen sich nun die Längsachsen der Langlöcher zentral-symmetrisch
bezüglich des Bauteils, so erfolgt die daraus resultierende
radiale Auslenkung der Zapfen in ihren Langlöchern um gleiche
Beträge, was weiterhin dazu führt, dass sich auch
die Spaltbreiten zwischen dem zu positionierenden Bauteil und der umliegenden
Oberfläche um gleiche Beträge verändert.
In Praxis ist die Isotropie des Bauteils zumeist jedoch nicht exakt
gegeben, da durch den Spritzgussvorgang eine gewisse Anisotropie
erzeugt wird. Die Art und Weise, wie sich das Bauteil ausdehnt hängt
deshalb auch von der Wahl der Anspritzpunkte ab. Hieraus folgt,
dass sich die Längsachsen der Langlöcher in der
Praxis nicht genau im Mittelpunkt des Bauteils treffen werden.
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In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform handelt es sich
bei der Gassack-Einrichtung um eine Frontgassack-Einrichtung für
den Fahrer eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Gassackmodul in einem Lenkradkörper
angeordnet ist. Hierbei ist es weiter zu bevorzugen, dass die Seitenwände
der Langlöcher und/oder die Zapfen konvex ausgebildet sind.
Hierdurch lässt sich erreichen, dass das Abdeckelement des
Gassackmoduls sich zur Betätigung der Hupe verkippen lässt,
ohne dass hierunter die Maßhaltigkeit der Positionierung
zu leiden hätte.
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Eine
bevorzugte Möglichkeit, den Zapfen am ersten Bauteil anzuordnen,
besteht darin, eine bezüglich des Zapfens exzentrische
Zapfenschraube vorzusehen. Dies ist zum einen mechanisch einfach und
hat den weiteren Vorteil, dass dem Zapfen bei seiner Justierung
nur ein Freiheitsgrad zur Verfügung steht, was die Endmontage
vereinfacht. Die Zapfenschraube kann sich hierbei durch eine exzentrische Bohrung
des Zapfens erstrecken oder vollständig außerhalb
des Zapfens angeordnet sein.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit
Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei
zeigen:
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1 Eine
Draufsicht auf ein Lenkrad,
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2 einen
Schnitt durch das Lenkrad aus 1 entlang
der Achse A1,
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3 das
Detail D aus 2,
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4 eine
Variante zum in 3 Gezeigten,
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5 eine
vergrößerte Darstellung des in 1 Gezeigten,
wobei die Zapfen jeweils in ihrer ausgerichteten und in einer nicht
ausgerichteten Stellung dargestellt sind,
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6 die
in 5 gezeigte Geometrie, wobei sich die Zapfen in
ihrer ausgerichteten Stellung befinden, bei unterschiedlichen Ausdehnungszuständen
des Abdeckelementes,
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7 eine
Alternative zum in 6 Gezeigten,
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8 eine
weitere Alternative zum in 6 Gezeigten,
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9 eine
alternative Ausführungsform,
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10 einen
Schnitt entlang der Ebene II-II in 9,
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11 eine
bevorzugte Form eines Querschnitts I-I aus 1 durch
ein Langloch,
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12a eine alternative Zapfenform in einer der 11 entsprechenden
Darstellung,
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12b das in 12a gezeigte
bei verkipptem Zapfen und
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13 eine
Darstellung des Standes der Technik.
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Die 1 und 2 zeigen
eine Lenkrad-Einheit mit einer Gassack-Einrichtung. Es handelt sich
hierbei um eine Fahrer-Gassack-Einrichtung nach dem sogenannten ”floating
module” Prinzip. Hierbei ist das gesamte, einen Gasgenerator 10,
einen Gassack 12, ein Gehäuse 14 und
ein das Gehäuse abdeckendes Abdeckelement 16 aufweisende Gassackmodul
mittels Federn 24 mit dem Lenkrad verbunden, so dass das
gesamte Gassackmodul gegen die Kraft dieser Federn 24 gegen
den Lenkradkörper 23 im wesentlichen in axialer
Richtung niedergedrückt werden kann, um durch Schließen
eines Hupenkontaktes 26 die Hupe des Kraftfahrzeugs zu betätigen.
Hierbei ist in der Regel auch ein verkipptes Niederdrücken
möglich. Da die Federn 24, in der Regel Spiralfedern,
das Gassackmodul weder in axialer noch in nicht-axialer Richtung
bezüglich des Lenkradkörpers exakt positionieren
können, müssen Positionierungsmittel vorhanden
sein, welche diese Aufgabe übernehmen. Hierbei sind die
Axial-Positionierungsmittel und die Nichtaxial-Positionierungsmittel vollständig
voneinander getrennt. Als Nichtaxial-Positionierungsmittel dienen
hierbei Zapfen 17, 18, 19 und zugeordnete
Langlöcher 20, 21, 22.
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Die 1 zeigt
ein Lenkrad in einer Draufsicht, wobei die jeweils aus einem Zapfen 17, 18, 19 und
einem Langloch 20, 21, 22 bestehenden
Nichtaxial-Positionierungselemente dargestellt sind, obwohl sie
in dieser Ansicht nicht sichtbar wären. Die übrigen
nicht sichtbaren Bestandteile wie Gassackgehäuse, Gassack
und Gasgenerator sind der Übersichtlichkeit halber nicht
dargestellt.
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Die
Zapfen 17, 18, 19 sind zylindrisch mit
einem kreisrunden Durchmesser, so dass die Zapfen durch ihren Durchmesser
d charakterisiert werden können (Das heißt, die
Länge und die Breite der Zapfen sind identisch). Dieser
Durchmesser d der Zapfen ist geringfügig kleiner als die
Breite bL der Langlöcher, jedoch
nur so wenig kleiner, dass die Zapfen 18 in den Langlöchern 20 bewegt
werden können. Die Länge lL der
Langlöcher ist indessen größer als der Durchmesser
d der Zapfen. Hierdurch hat ein Zapfen 18 in seinem Langloch, 20 in
der Ebene, welche senkrecht zur Lenksäule steht (x-y-Ebene),
dies ist in 1 die Zeichenebene, nur genau
ein Freiheitsgrad, nämlich einen translatorischen Freiheitsgrad entlang
der Längsachse A1, A2, A3 des jeweiligen Langloches 20, 21, 22.
Dies ändert sich auch nicht bei axialer Bewegung des Abdeckelements 16 oder eines
Teiles desselben in z-Richtung.
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Im
in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind
die Achsen A1, A3 der beiden Langlöcher 20, 22 deckungsgleich.
Wie man der 1 entnimmt, treffen sich die
Achsen A1, A2, A3 bezogen auf die Zeichenebene im wesentlichen im
Mittelpunkt M des Abdeckelementes 16.
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Die 2 zeigt
einen Schnitt durch den Nabenbereich des in 1 gezeigten
Lenkrades entlang der Achse A1. Diese Lenkradeinheit weist einen Lenkradkörper 23 auf,
welcher im Nabenbereich eine Ausnehmung 28 hat. Vom Nabenbereich
erstrecken sich Speichen 30. Etwa zentral vom Nabenbereich erstreckt
sich die Längssäule 32. Die Erstreckungsrichtung
der Lenksäule 32 definiert für das folgende die
Axialrichtung oder Z-Richtung. Die Ebene, welche senkrecht auf dieser
Z-Richtung steht (diese Ebene ist also auch die Zeichenebene der 1)
ist die XY-Ebene.
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Am
Boden der Ausnehmung 28 ist eine Befestigungsplatte 34 mittels
Schrauben 36 mit dem Lenkradkörper 23 verschraubt,
also starr verbunden. Es ist auch möglich, dass die Befestigungsplatte
ein integraler Teil des Lenkradkörpers ist; diese Möglichkeit
kann dabei helfen, Toleranzen und Herstellungskosten zu reduzieren.
Gemäß der in dieser Anmeldung gewählten
Definitionen wird die Befestigungs platte 34 und alle Bauteile,
welche sich von dieser erstrecken, als zum Lenkrad gehörend
betrachtet.
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In
der Ausnehmung 28 ist ein Gassackmodul 5 aufgenommen.
Dieses weist ein Gehäuse 14, einen im Gehäuse 14 aufgenommenen
Gassack 12 und einen Gasgenerator 10 auf. Über
die Austrittsöffnung 14a des Gehäuses 14 erstreckt
sich ein ebenfalls zum Gassackmodul gehörendes Abdeckelement 16, welches
in bekannter Art und Weise vom expandierenden Gassack geöffnet
wird.
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Der
Gehäuseboden 14b des Gehäuses 14 ist über
Federn 24 mit der Befestigungsplatte 34 verbunden,
so dass das Gassackmodul 5, also insbesondere auch das
Gehäuse 14, gegen die Kraft dieser Federn 24 in
axialer Richtung gegen das Lenkrad niedergedrückt werden
kann. Wird das Gassackmodul 5 weit genug niedergedrückt,
so werden die Hupenkontakte 26 geschlossen.
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Lenkradkörper,
Gassackmodul und die zwischen diesen Bauteilen wirkenden Federn
bilden zusammen die Lenkradeinheit.
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Die
Federn 24 können natürlich die Position des
Gassackmoduls 5 bezüglich des Lenkrades nicht genau
definieren, so dass Positionierungsmittel vorgesehen sein müssen.
Insgesamt hat das Gassackmodul 5 Freiheitsgrade bezüglich
des Lenkrades (drei Translationsfreiheitsgrade und zwei Rotationsfreiheitsgrade),
so dass die Positionierungsmittel entsprechend ausgestaltet sein
müssen. Sieht man für jede mögliche Bewegungsrichtung
genau ein Positionierungsmittel vor, so benötigt man in
der Regel 6 Positionierungsmittel. Jedes Positionierungsmittel
besteht aus zwei Teilen, nämlich einem lenkradseitigen Teil
und einem modulseitigen Teil. Die 2 zeigt zwei
Positionierungsmittel, welche jeweils der axialen Positionierung,
also der Positionierung in z-Richtung dienen, und zwei Positionierungsmittel,
welche der nicht-axialen Positionierung des Gassackmoduls dienen.
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Jedes
der Axialpositionierungsmittel weist einen Axialpositionierungshaken 40 als
lenkradseitiges Axialpositionierungsmittel und einen Axialpositionierungsabsatz 42 als
modulseitiges Axialpositionierungsmittel auf. Gezeigt sind durch
die Schnittdarstellungen nur zwei Axialpositionierungsmittel. In Praxis
sind hiervon jedoch in der Regel drei vorhanden. Die Federn 24 drücken
das Gehäuse 14 nach oben und somit die sich vom
Gehäuse erstreckenden Axialpositionierungsabsätze 42 von
unten gegen die Axialpositionierungshaken 40, so dass hierdurch
die axiale Position (Z-Position) des Moduls vollständig bestimmt
ist. Das Gassackmodul 5 kann zur Betätigung der
Hupe exakt axial niedergedrückt werden, oder es kann auch
verkippt niedergedrückt werden.
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Die
Aufgabe der Axialpositionierungsmittel liegt ausschließlich
in der axialen Positionierung, sie müssen keine sehr großen
Kräfte aufnehmen. Hieraus folgt unter anderem, dass die
betreffenden Bauteile aus Kunststoff gefertigt sein können
und insbesondere die modulseitigen Axialpositionierungsmittel einstückig
mit dem Gehäuse gefertigt sein können.
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Bei
Betätigung des Gasgenerators treten jedoch erhebliche Kräfte,
auch in Axialrichtung auf. Es sind deshalb zusätzliche
Rückhaltemittel vorhanden, welche das Gassackmodul auch
dann am Lenkrad halten, wenn aufgrund der hohen auftretenden Kräfte die
Axialpositionierungsmittel versagen, beispielsweise brechen. Die
Rückhaltemittel beinhalten lenkradseitige Rückhaltemittel,
hier nämlich Rückhaltehaken 44 und modulseitige
Rückhaltemittel, hier nämlich Rückhalteabsätze 46.
Wie man der 2 entnimmt, sind die Rückhaltemittel
im normalen Betriebszustand, das heißt, wenn von Außen
keine Kraft auf das Gassackmodul einwirkt, oder wenn das Gassackmodul
zur Betätigung der Hupe niedergedrückt wird funktionslos,
das heißt, die lendradseitigen Rückhaltemittel
(Rückhaltehaken 44) und die modulseitigen Rückhaltemittel
(Rückhalteabsätze 46) berühren
einander nicht. Das wiederum heißt, dass die Rückhaltemittel
nicht in Konkurrenz zu den Axialpositionierungsmittel treten und
an ihre Maßhaltigkeit geringe Anforderungen gestellt werden
müssen. Insbesondere wird es jedoch auch möglich,
die Rückhaltemittel ganz oder teilweise aus Metall zu fertigen.
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Zur
nicht-axialen Positionierung des Abdeckelementes 16 bezüglich
des Lenkradkörpers 23 dienen drei Paare von Zapfen 17, 18, 19 und
Langlöchern 20, 21, 22. Die
Zapfen erstrecken sich vom Gassackmodul, im gezeigten Ausführungsbeispiel vom
Gehäuse in die Langlöcher 20, 21, 22 welche dem
Lenkradkörper 23 zugeordnet sind. Es wäre
jedoch insbesondere auch möglich, dass sich die Zapfen
vom Abdeckelement erstrecken.
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Die
Zapfen sind, wie man insbesondere der 3, welche
das Detail D aus 2, also den Zapfen 17 zeigt,
entnimmt, nicht einstückig mit dem Gehäuse 14 ausgebildet,
sondern mittels einer Zapfenschraube 50 mit diesem verbunden,
wozu das Gehäuse eine Mutter 52 und der Zapfen 17 eine
Durchgangsbohrung 54 aufweist. Der Zapfen 17 ist
ein Rotationskörper, im Ausführungsbeispiel der 3 ein Zylinder
mit angefaster Unterkante. Die Durchgangsbohrung 54 erstreckt
sich parallel zur Achse R des Rotationskörpers, aber neben
dieser, ist also exzentrisch angeordnet. Ist die Zapfenschraube 50 gelockert,
so kann man den Zapfen 17 um diese Zapfenschraube 50 drehen
und aufgrund der Exzentrizität der Schraube in Bezug auf
die Rotationsachse des Zapfens ändert sich bei einer Drehung
die Position der Mantelfläche des Zapfens in Bezug auf
das Gehäuse und somit auch mit Bezug auf das Abdeckelement
des Gassackmoduls. Der Zapfen 17 hat in diesem Zustand
also genau einen Freiheitsgrad bezüglich des Gehäuses 14.
Durch Festziehen der Zapfenschraube 50 wird die Position
des Zapfens bezüglich des Gehäuses festgelegt
und der Zapfen 17 ist dann starr bezüglich des
Gehäuses 14 angeordnet. Die Zapfenschraube dient
somit als Drehachse und als Arretierungsmittel.
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Die 4 zeigte
eine alternative Ausführungsform zu dem in 3 Gezeigten.
Hier weist das Gehäuse einen Konus auf, welcher in die
Durchgangsbohrung ragt, welche hierzu einen konischen Abschnitt
aufweist. Hierdurch kann bei festgezogener Schraube eine verbesserte
Klemmkraft erzielt werden. Im Übrigen gilt das oben mit
Bezug auf die 3 gesagte.
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Die
beiden anderen Zapfen 18 und 19 sind identisch
zum Zapfen 17 aufgebaut und am Gehäuse 14 befestigt.
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Die
Position der Zapfen bezüglich des Gehäuses wird
in einem letzten Montageschritt bei der Herstellung des Gassackmoduls
festgelegt. Hierbei wird das Gas sackmodul in eine Lehre eingebracht, welche
Langlöcher aufweist, welche exakt der Position der Langlöcher
des Lenkradtyps entsprechen, in welches das Gassackmodul eingebaut
werden soll, und eine Schablone, welche die Idealposition des Abdeckelements
festlegt. Hierbei ist die Geometrie zwischen der Schablone und den
Langlöchern genau definiert. Durch Anwendung dieser Lehre
werden die Zapfen jeweils in eine Position gedreht, welche eventuelle
Fertigungstoleranzen ausgleicht. In dieser Position werden die Zapfenschrauben 50 festgezogen, so
dass eine starre Verbindung zwischen den Zapfen und dem Gehäuse
entsteht. Die Tatsache, dass den Zapfen bei der Justierung in der
Lehre nur jeweils ein Freiheitsgrad, nämlich ein Rotationsfreiheitsgrad,
zur Verfügung steht, erleichtert die Justierung. Das heißt, die
Position der Zapfen liegen nach Abschluss der Endmontage des ersten
Bauteils – hier des Gassackmoduls – fest. In diesem
Zustand erfolgt die Montage im Lenkradkörper.
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Die 5 ist
im wesentlichen eine leicht vergrößerte Darstellung
der 1. In durchgezogenen Linien sind die Zapfen in
ihrer Idealposition eingezeichnet, die sie durch die Benutzung der
oben beschriebenen Lehre erhalten haben. In gestrichelten Linien
sind (übertrieben) ihre Positionen dargestellt, welche
sie haben könnten, wenn ihre Position nicht einstellbar
wäre. Die Zapfenschrauben 50 sind ebenfalls dargestellt.
Es ist offensichtlich, dass sich im unjustierten Fall ein ungleichmäßiges
Maß der Spalte SP ergeben würde. Durch die Einstellbarkeit
der Zapfen ergibt sich zum Zeitpunkt der Montage ein sehr gleichmäßiges
Spaltmaß.
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Dafür
dass dieses gleichmäßige Spaltmaß auch über
die Lebensdauer der Gassack-Einrichtung erhalten bleibt, selbst
dann, wenn aufgrund von Umwelteinflüssen oder Alterungsprozessen
Expansionen oder Schrumpfungen auftreten, sorgt die Geometrie der
Langlöcher im Zusammenspiel mit den ab dem Zeitpunkt der
Endmontage starr mit dem Gehäuse verbundenen Zapfen:
Die 6 zeigt
die Geometrie der 2, wobei die Zapfen 17, 18, 19 jeweils
in einer justierten Ausgangsposition und in einer ausgedehnten Position 17', 18', 19' dargestellt
sind. Man sieht hier, dass der Schnittpunkt S etwas außerhalb
des exakten Mittelpunktes M des Abdeckelementes 16 liegt,
jedoch nicht weit von die sem entfernt. Man erkennt, dass sich beim
Ausdehnen des Abdeckelementes 16 die Zapfen in den jeweiligen
Achsrichtungen ihrer Langlöcher verschieben, wobei diese
Verschiebungen im wesentlichen jeweils den gleichen Betrag haben. Stimmt
der Schnittpunkt S nicht genau mit dem Mittelpunkt M überein,
so verschiebt sich der Mittelpunkt M des Abdeckelementes 16 leicht.
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7 zeigt
eine Alternative zum in 6 Gezeigten. Hier sind alle
Längsachsen A1, A2, A3 der Langlöcher 20, 21, 22 voneinander
verschieden und schneiden sich auch hier in einem Schnittpunkt S,
welcher unmittelbar neben dem Mittelpunkt M des Abdeckelementes 16 liegt.
Die Mittelpunkte der Langlöcher 20, 21, 22 bilden
ein gleichschenkliges Dreieck. Durch diese Anordnung kann erreicht
werden, dass sich der Mittelpunkt M des Abdeckelementes 16 bei
Ausdehnen oder Zusammenziehen desselben überhaupt nicht
verschiebt. Der Versatz zwischen Schnittpunkt S und Mittelpunkt
M ist der nicht vollständigen Isotropie des Bauteils geschuldet.
Würde man eine solche Geometrie bei einem vollständig isotropen
Bauteil wählen, würde sich bei Expansion oder
Kontraktion des Bauteils der Schnittpunkt nicht, der Mittelpunkt
jedoch geringfügig verschieben.
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Wie
man der 8 entnimmt, kann das dritte Langloch 20'' auch
asymmetrisch angeordnet sein.
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Die 9 und 10 zeigen
ein zweites Ausführungsbeispiel, wobei die 10 eine
der 1 entsprechende Ansicht, jedoch stark schematisiert
ist. Die 10 zeigt einen Schnitt entlang
der Linie II-II 9, jedoch in größerem
Detail. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel erstreckt sich
die Zapfenschraube 50 nicht durch eine asymmetrische Bohrung
des Zapfens 17, 18, 19, sondern liegt
vollständig außerhalb des Zapfens 17, 18, 19, welcher
auch hier rotationssymmetrisch, nämlich in Form eines Zylinders
mit angefaster Unterkante, ist. Die außerhalb des Zapfens
liegende Zapfenschraube 50 ist auch hier parallel zur Rotationsachse
R des Zapfens, ist also ebenfalls exzentrisch angeordnet. Zur Verbindung
zwischen Zapfen und Gehäuse 14 dient ein sich
zu einer Schraubverbindung 60 aufweitender Steg 60.
In die Schraubverbindung 60 ragt ein konusförmiger
Abschnitt 64 des Gehäuses 14, welcher
eine Mutter 52 trägt. Auch hier weist jeder Zapfen 17, 18, 19 genau
einen Freiheitsgrad auf; es kann sinnvoll sein, den Schwenkwinkel
der Zapfen zu begrenzen.
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Die
beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen sogenannte ”floating
module”-Konzepte. Das heißt, dass das Abdeckelement
mittels Federn am Lenkradkörper abgestützt ist
und vom Fahrer gegen die Kraft dieser Federn niedergedrückt
werden kann, um eine Hupe zu betätigen. Hierbei wird das
Abdeckelement häufig nicht in exakt axialer Richtung, sondern
leicht schräg niedergedrückt. Um dies zu ermöglichen,
ohne hierdurch größere Toleranzen vorsehen zu
müssen, sind entweder, wie dies in 11 dargestellt
ist, die Seitenwände der Langlöcher, oder, wie
in den 12a und 12b dargestellt,
die Seitenwände der Langlöcher und die Zapfen
konvex ausgebildet. Konvex ausgebildet heißt bei den Zapfen,
dass sie eine tonnenförmige Form haben. Man entnimmt den 7 bis 8b, dass die Position der Zapfen bezüglich
der Langlöcher auch beim Niederdrücken genau definiert
bleiben. Ist eine solche Geometrie der Langlöcher und/oder
der Zapfen gewählt, so ist der maßgebliche Durchmesser
des Zapfens sein Maximaldurchmesser und der die maßgebliche Breite
des Langloches ihre Minimalbreite.
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In
den gezeigten Ausführungsbeispielen dient als Arretierungsmittel
jeweils eine Schraube und eine Mutter. Diese Ausgestaltung des Arretierungsmittels
ist auch bevorzugt. Es wäre jedoch beispielsweise auch
möglich, statt einer Schraube einen Bolzen vorzusehen und
die Arretierung durch Verkleben, Verschweißen, Vernieten
oder dergleichen zu erreichen.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Zapfen
vor der Endmontage des ersten Bauteils – in den gezeigten
Ausführungsbeispielen des Gassackmoduls – jeweils
um eine Achse schwenkbar. In diesem Fall ist es meist zwingend oder
zumindest vorteilhaft, dass die Zapfen rotationssymmetrisch sind.
Wird die Positionsveränderlichkeit der Zapfen jedoch auf
andere Weise erreicht, wäre es auch möglich, nicht-rotationssymmetrische
Zapfen, beispielsweise mit einem ovalen Querschnitt, vorzusehen.
Aufgrund der zumeist sehr kleinen Schwenkwinkel, welche in der zweiten
Ausführungsform auftreten, kann es in manchen An wendungen
auch hier möglich sein, nicht-rotationssymmetrische Zapfen einzusetzen.
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Es
sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass
die Positionierung eines Bauteiles eines Gassackmodules mittels
Zapfen und Langlöchern an einem fahrzeugfesten Bauteil – hier
dem Lenkradkörper, oder auch einer Hupenplatte – nicht auf
solche floating-module-Systeme beschränkt ist, sondern
insbesondere auch auf sogenannte floating-cover-Konzepte angewendet
werden kann, bei denen das gesamte Gehäuse axial gegen
den Lenkradkörper niedergedrückt werden kann.
Es sind auch Anwendungsfälle denkbar, bei denen das zu
positionierende Bauteil nicht axial niederdrückbar ist.
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- 5
- Gassackmodul
- 10
- Gasgenerator
- 12
- Gassack
- 14
- Gehäuse
- 14a
- Austrittsöffnung
- 14b
- Gehäuseboden
- 16
- Abdeckelement
- 17,
18, 19
- Zapfen
- 20,
21, 22
- Langloch
- 23
- Lenkradkörper
- 24
- Feder
- 26
- Hupenkontakt
- 28
- Ausnehmung
- 30
- Speichen
- 32
- Lenksäule
- 34
- Befestigungsplatte
- 36
- Schrauben
- 40
- Axialpositionierungshaken
- 42
- Axialpositionierungsabsatz
- 44
- Rückhaltehaken
- 46
- Rückhalteabsatz
- 50
- Zapfenschraube
- 52
- Mutter
- 54
- Durchgangsbohrung
- 60
- Schraubverbindung
- 62
- Steg
- 64
- konusförmiger
Abschnitt
- A1, A2, A3
- Achse
- lL
- Länge
des Langlochs
- bL
- Breite
des Langlochs
- d
- Durchmesser
des Zapfens
- S1,
S2, S3
- Spalt
- M
- Mittelpunkt
- R
- Achse
des Rotationskörpers
- S
- Schnittpunkt
- SP
- Spalt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6422594
B2 [0007]
- - DE 102006005642 A1 [0008]