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1. (WO2019042744) SPRING ELEMENT FOR FASTENING AN AIR BAG MODULE TO A VEHICLE STEERING WHEEL, AND STEERING WHEEL ASSEMBLY COMPRISING SUCH A SPRING ELEMENT
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Federelement zur Befestigung eines Gassackmoduls an einem

Fahrzeuglenkrad sowie Lenkradbaugruppe mit einem solchen Federelement

Die Erfindung betrifft ein Federelement zur Befestigung eines Gassackmoduls an einem Fahrzeuglenkrad mit einem ersten Federabschnitt, der sich von einem Werkzeugangriffspunkt über eine erste Lagerstelle bis zu einem ersten freien Federende erstreckt, sowie einem zweiten Federabschnitt, der sich vom Werk-zeugangriffspunkt über eine zweite Lagerstelle bis zu einem zweiten freien Federende erstreckt, wobei der Werkzeugangriffspunkt von einer Verbindungsstrecke zwischen den beiden freien Federenden beabstandet und in einer Betätigungsrichtung zur Verbindungsstrecke hin verschieblich ist.

Ferner betrifft die Erfindung auch eine Lenkradbaugruppe mit einem solchen Federelement.

Um ein Gassackmodul an einem Fahrzeuglenkrad zu montieren, sind in der Kraftfahrzeugindustrie derzeit Rastverbindungen weit verbreitet, bei denen beispielsweise dem Gassackmodul starre Rasthaken und einem Lenkradskelett des Fahrzeuglenkrads elastische Federbügel zugeordnet sind. Mit Bezug auf eine Lenkradachse kann das Gassackmodul dabei durch axialen Druck in Richtung zum Lenkradskelett hin schnell und einfach am Fahrzeuglenkrad verrastet werden, wodurch eine sehr zuverlässige und widerstandsfähige Modulbefestigung entsteht.

Bei einem gewünschten Austausch des Gassackmoduls sowie bei Wartungsoder Reparaturarbeiten am Fahrzeuglenkrad muss das eingebaute Gassackmodul allerdings zunächst wieder demontiert werden, was sich bisher aus unterschiedlichen Gründen als problematisch erweist. Beispielsweise ist die Demontage nur mit Spezialwerkzeug möglich, mit einem unerwünscht großen Bauraumbedarf im Fahrzeuglenkrad und/oder einem hohen Kraft- oder Zeitaufwand für den Monteur verbunden.

So ist zum Beispiel in der EP 1 179 457 A1 ein gattungsgemäßes Federelement zur Befestigung eines Gassackmoduls an einem Fahrzeuglenkrad offenbart, mit einem Mittelarm zum Betätigen des Federelements und zwei gegenüberliegenden Seitenarmen zum Verrasten des Federelements mit zugeordneten Rasthaken, wobei die Seitenarme jeweils ein schräges Teilstück aufweisen, das an eine Anschlagoberfläche angrenzt. Bei einer Demontage des Gassackmoduls führt das gesamte Federelement eine translatorische Bewegung aus, wobei die schrägen Teilstücke gegen die Anschlagoberflächen beaufschlagt werden und an diesen entlang gleiten. Dabei wird das Federelement so verformt, dass sich die Seiten-arme zur Freigabe der Rasthaken voneinander weg oder aufeinander zu bewegen. Um die translatorische Bewegung des gesamten Federelements zu ermöglichen, ist jedoch innerhalb der Lenkradbaugruppe ein unerwünscht großer Bauraum in der Betätigungsrichtung nötig. Ferner sind aufgrund der Reibung und notwendigen Verformung des Federelements ein besonders hoher Kraftaufwand des Monteurs sowie sehr robuste Anschlagoberflächen erforderlich, um die Rasthaken in der oben beschriebenen Weise freizugeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Federelement zu schaffen, mit dem ein Gassackmodul über eine Rastverbindung schnell und zuverlässig an einem Fahrzeuglenkrad montiert, aber auch wieder mit geringem Aufwand vom Fahrzeuglenkrad demontiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Federelement der eingangs genannten Art, bei dem die Federabschnitte so geformt sind, dass sich die freien Federenden bei einer Verschiebung des Werkzeugangriffspunkts in der Betätigungsrichtung voneinander weg oder aufeinander zu bewegen, wenn die erste Lagerstelle und die zweite Lagerstelle im Wesentlichen unverschieblich in Betätigungsrichtung gehalten sind. Aufgrund der in Betätigungsrichtung weitgehend unverschieblich gehaltenen Lagerstellen erfolgt zwischen den Lagerstellen und den freien Federenden keine translatorische Bewegung des Federelements in Betätigungsrichtung, sodass sich ein Bauraumbedarf für das Federelement deutlich verringert. Eine solche Translation ist im Übrigen funktional auch nicht notwendig, da zur Freigabe von Rasthaken eine Bewegung der freien Federenden voneinander weg oder aufeinander zu ausreicht.

Vorzugsweise sind die beiden Federabschnitte bezüglich einer durch den Werkzeugangriffspunkt verlaufenden Federachse im Wesentlichen symmetrisch

ausgebildet, insbesondere wobei die Betätigungsrichtung mit einer Axialrichtung der Federachse übereinstimmt.

Gemäß einer Ausführungsform des Federelements ist zwischen den beiden Lagerstellen mindestens ein schraubenförmig gewickelter Federabschnitt vorge-sehen. Über das Material, die Materialdicke, die Wicklungszahl und/oder den Wicklungsdurchmesser des schraubenförmig gewickelten Federabschnitts lässt sich die Elastizität des Federelements beeinflussen und damit beispielsweise eine gewünschte Betätigungskraft einstellen.

Der Werkzeugangriffspunkt kann dabei an dem mindestens einen gewickelten Federabschnitt vorgesehen sein. Alternativ ist auch denkbar, dass zwischen den beiden Lagerstellen zwei schraubenförmig gewickelte Federabschnitte vorgesehen sind, wobei der Werkzeugangriffspunkt zwischen diesen beiden Federabschnitten, insbesondere im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Federabschnitten angeordnet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform überkreuzen sich der erste Federabschnitt und der zweite Federabschnitt. Dadurch werden die freien Federenden bei einer Betätigung des Federelements am Werkzeugangriffspunkt in Betätigungsrichtung aufeinander zu bewegt, wodurch sich eine kompakte Bauweise des Federelements in Radialrichtung ergibt. Ferner ergeben sich aufgrund der Überkreuzung längere Hebelarme zwischen der Lagerstelle und dem jeweils zugeordneten freien Federende.

Vorzugsweise ist das Federelement als einstückiges Bauteil aus gebogenem Federdraht hergestellt. Draht ist zum Beispiel über seinen Querschnitt oder seine Materialzusammensetzung in seinen Eigenschaften einfach anpassbar sowie mit geringem Aufwand individuell formbar und preiswert herstellbar.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Federelements erstreckt sich zwischen der Lagerstelle und dem zugeordneten freien Federende der Federabschnitte jeweils ein Federschenkel, der einen Rastabschnitt aufweist. Der Rastabschnitt des Federschenkels grenzt vorzugsweise unmittelbar an das freie Feder-ende an und kann sich darüber hinaus im Wesentlichen parallel zur Federachse erstrecken. Da das Federelement gleich hinter den Rastabschnitten endet, ergibt sich in vorteilhafter Weise ein besonders geringer Bauraumbedarf.

Vorzugsweise ist in dieser Ausführungsform ein Abstand zwischen der Lagerstelle und dem zugeordneten Rastabschnitt größer, insbesondere wenigstens dreimal größer, als ein Abstand zwischen der Lagerstelle und dem Werkzeugangriffspunkt. Bei einer Betätigung des Federelements zur Demontage des Gas-sackmoduls vom Fahrzeuglenkrad ist folglich ein Betätigungsweg am Werkzeugangriffspunkt kleiner, insbesondere deutlich kleiner als ein Entriegelungsweg der Rastabschnitte.

Die Federschenkel des Federelements sind beispielsweise im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet. Dadurch wird ein zentraler Nabenbereich des Fahrzeuglenk-rads nicht vom Federelement gekreuzt, sodass in diesem Bereich ungestört ein Gasgenerator sowie dessen elektrische Zuleitungen vorgesehen werden können.

Erfindungsgemäß wird die obengenannte Aufgabe im Übrigen auch durch ein Federelement zur Befestigung eines Gassackmoduls an einem Fahrzeuglenkrad gelöst, mit einem ersten Federabschnitt, der sich von einem Werkzeugangriffs-punkt über eine erste Lagerstelle bis zu einem ersten Federende erstreckt, sowie einem zweiten Federabschnitt, der sich vom Werkzeugangriffspunkt über eine zweite Lagerstelle bis zu einem zweiten Federende erstreckt, wobei sich die Federabschnitte zwischen dem Werkzeugangriffspunkt und ihren Federenden, insbesondere zwischen ihren Lagerstellen und ihren Federenden, überkreuzen. Aufgrund der Überkreuzung ergibt sich zwischen der Lagerstelle und dem jeweils zugeordneten freien Federende ein besonders langer Hebelarm, sodass aus geringen Betätigungswegen am Werkzeugangriffspunkt in vorteilhafter Weise vergleichsweise große Entriegelungswege am freien Federende resultieren.

Die Erfindung umfasst ferner eine Lenkradbaugruppe eines Fahrzeugs, mit einem oben beschriebenen Federelement sowie einer Baugruppenkomponente, an der das Federelement befestigt ist, wobei die Baugruppenkomponente ein an die erste Lagerstelle angrenzendes Federlager und ein an die zweite Lagerstelle angrenzendes, weiteres Federlager aufweist. Die Federlager sind bevorzugt als Drehlager oder Radiallager ausgeführt, die ausschließlich eine Rotation des Federele-ments erlauben. Insbesondere sind keine Gleitlager vorgesehen, die eine translatorische Bewegung des gesamten Federelements in Betätigungsrichtung erlauben würden.

In einer Ausführungsform der Lenkradbaugruppe ist die Baugruppenkomponente ein Lenkradskelett, ein Gassackmodul oder ein separates Befestigungselement, welches am Lenkradskelett oder am Gassackmodul fest montierbar ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen-den Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigt:

- Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Federelements zur Befestigung eines Gassackmoduls an einem Fahrzeuglenkrad;

- Figur 2 eine Draufsicht sowie Seitenansichten des Federelements gemäß Figur 1 ;

- Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Lenkradbaugruppe mit einem montierten Federelement gemäß den Figuren 1 und 2;

- Figur 4 eine Draufsicht der Lenkradbaugruppe gemäß Figur 3;

- Figur 5 eine Draufsicht eines Werkzeugs und der Lenkradbaugruppe gemäß Figur 3 in einem verriegelten Zustand;

- Figur 6 eine Draufsicht eines Werkzeugs und der Lenkradbaugruppe gemäß Figur 3 in einem entriegelten Zustand;

- Figur 7 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs und der Lenkradbaugruppe gemäß Figur 5;

- Figur 8 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Lenkradbaugruppe mit einem montierten Federelement gemäß den Figuren 1 und 2; und

- Figur 9 einen Detailausschnitt der Figur 8 im Bereich eines Werkzeugangriffspunkts.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Federelement 10 zur Befestigung eines Gassackmoduls 12 an einem Fahrzeuglenkrad 14 (siehe auch Figuren 8 und 9), mit einem ersten Federabschnitt 16, der sich von einem Werkzeugangriffspunkt P über eine erste Lagerstelle 18 bis zu einem ersten freien Federende 20 erstreckt, sowie einem zweiten Federabschnitt 22, der sich vom Werkzeugangriffspunkt P über eine zweite Lagerstelle 24 bis zu einem zweiten freien Federende 26 erstreckt, wobei der Werkzeugangriffspunkt P von einer Verbindungsstrecke 28 zwischen den beiden freien Federenden 20, 26 beabstandet und in einer

Betätigungsrichtung x zur Verbindungsstrecke 28 hin verschieblich ist. Dabei sind die Federabschnitte 16, 22 so geformt sind, dass sich die freien Federenden 20, 28 bei einer Verschiebung des Werkzeugangriffspunkts P in der Betätigungsrichtung x aufeinander zu oder voneinander wegbewegen, wenn die erste Lagerstelle 18 und die zweite Lagerstelle 24 im Wesentlichen unverschieblich in Betätigungsrichtung x gehalten sind.

Das Federelement 10 ist hier ein einstückiges Bauteil aus einem gebogenen Federdraht und folglich einfach und preiswert herstellbar.

Die beiden Federabschnitte 16, 22 sind bezüglich einer durch den Werkzeug-angriffspunkt P verlaufenden Federachse A im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet, wobei die Betätigungsrichtung x mit einer Axialrichtung der Federachse A übereinstimmt.

Gemäß den Figuren 1 und 2 sind zwischen den beiden Lagerstellen 18, 24 des Federelements 10 zwei schraubenförmig gewickelte Federabschnitte 30 vorge-sehen, wobei der Werkzeugangriffspunkt P zwischen diesen beiden gewickelten Federabschnitten 30 angeordnet ist.

Im Allgemeinen ist zwischen den beiden Lagerstellen 18, 24 vorzugsweise mindestens ein schraubenförmig gewickelter Federabschnitt 30 vorhanden, um bei einer vorbestimmten Betätigungskraft in Betätigungsrichtung x eine gewünschte elastische Verformung des Federelements 10 sicherzustellen. Dementsprechend sind alternativ zum dargestellten Ausführungsbeispiel auch Ausführungsformen des Federelements 10 denkbar, bei denen der Werkzeugangriffspunkt P an dem mindestens einen gewickelten Federabschnitt 30 vorgesehen ist.

In Figur 2 ist im Übrigen gut zu erkennen, dass sich der erste Federabschnitt 16 und der zweite Federabschnitt 22 des Federelements 10 überkreuzen. Diese Überkreuzung ermöglicht aufgrund der entstehenden Hebelverhältnisse bereits bei geringen Verschiebungen des Werkzeugangriffspunkts P in Betätigungsrichtung x vergleichsweise große Bewegungen der freien Federenden 20, 26.

Aufgrund dieser vorteilhaften Konstruktion ist ein Federelement 10 mit einem ersten Federabschnitt 16, der sich von einem Werkzeugangriffspunkt P über eine erste Lagerstelle 18 bis zu einem ersten Federende 20 erstreckt, sowie einem zweiten Federabschnitt 22, der sich vom Werkzeugangriffspunkt P über eine zweite Lagerstelle 24 bis zu einem zweiten Federende 26 erstreckt, wobei sich die beiden Federabschnitte 16, 22 zwischen dem Werkzeugangriffspunkt P und ihren Federenden 20, 26, insbesondere zwischen ihren Lagerstellen 18, 24 und ihren Federenden 20, 26, überkreuzen, bereits für sich genommen erfinderisch.

Anhand der Seitenansichten gemäß Figur 2 wird außerdem deutlich, dass sich das Federelement 10 im Wesentlichen in einer Federebene E erstreckt, wobei eine Lenkachse S des Fahrzeuglenkrads 14 (siehe Figur 8) im Wesentlichen senkrecht zu dieser Federebene E verläuft. Quer zur Federebene E entspricht eine Abmessung des Federelements 10 überwiegend einem Durchmesser des Federdrahts. Lediglich im Bereich der Überkreuzung und des wenigstens einen schraubenförmig gewickelten Federabschnitts 30 entspricht die Abmessung quer zur Federebene E etwa dem doppelten Durchmesser des Federdrahts. Mit Bezug auf die Lenkachse S ist der Bauraumbedarf des Federelements 10 in axialer Richtung folglich minimal.

Die Figuren 3 und 4 zeigen Ansichten einer Baugruppenkomponente für eine Lenkradbaugruppe 32 gemäß den Figuren 8 und 9, wobei ein Federelement 10 gemäß den Figuren 1 und 2 an der Baugruppenkomponente montiert ist. Die Baugruppenkomponente ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein separates Befestigungselement 34, welches mit dem Gassackmodul 12 oder mit einem Lenkradskelett 36 der Lenkradbaugruppe 32 fest verbunden, beispielsweise ver-schraubt werden kann. Alternativ ist jedoch auch denkbar, dass das Befestigungselement 34 einstückig in das Gassackmodul 12 oder Lenkradskelett 36 integriert ist, das Federelement 10 also direkt am Gassackmodul 12 oder Lenkradskelett 36 befestigt wird.

Zwischen der Lagerstelle 18, 24 und dem zugeordneten freien Federende 20, 26 der Federabschnitte 16, 22 erstreckt sich jeweils ein Federschenkel 38, 40, der einen Rastabschnitt 42, 44 aufweist. Der Rastabschnitt 42, 44 grenzt an das freie Federende 20, 26 an und erstreckt sich im vorliegenden Fall im Wesentlichen parallel zur Federachse A. Das Federelement 10 greift im Bereich der Rastabschnitte 42, 44 in Rasthaken 56 des Gassackmoduls 12 (siehe Figur 8) oder des Fahrzeuglenkrads 14 ein, um eine Rastverbindung zwischen dem Gassackmodul 12 und dem Fahrzeuglenkrad 14 herzustellen.

Die Federschenkel 38, 40 sind jeweils im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet.

Mit Bezug auf einen Federabschnitt 16, 22 ist gemäß Figur 4 ein Abstand 46 zwischen der Lagerstelle 18, 24 und dem zugeordneten Rastabschnitt 42, 44

größer, insbesondere wenigstens dreimal größer, als ein Abstand 48 zwischen der Lagerstelle 18, 24 und dem Werkzeugangriffspunkt P. Bei einer Betätigung des Federelements 10 zur Demontage des Gassackmoduls 12 vom Fahrzeuglenkrad 14 ist folglich ein Betätigungsweg am Werkzeugangriffspunkt P deutlich kleiner als ein Entriegelungsweg der Rastabschnitte 42, 44.

Die Figuren 5 und 6 zeigen die Baueinheit gemäß den Figuren 3 und 4, wobei am Werkzeugangriffspunkt P des Federelements 10 jeweils ein Werkzeug 50 angreift. In Figur 5 wird noch keine Kraft in Betätigungsrichtung x auf das Werkzeug 50 ausgeübt, sodass sich das Federelement 10 in seiner unbetätigten, entspannten Ruhestellung befindet, in der das Gassackmodul 12 beispielsweise sicher am Fahrzeuglenkrad 14 befestigt, insbesondere verrastet ist. In Figur 6 ist der Werkzeugangriffspunkt P über eine auf das Werkzeug 50 aufgebrachte Kraft in Betätigungsrichtung x verschoben.

Das Befestigungselement 34 weist ein an die erste Lagerstelle 18 angrenzen-des Federlager 52 und ein an die zweite Lagerstelle 24 angrenzendes, weiteres Federlager 54 auf, wobei jedes Federlager 52, 54 als Drehlager ausgeführt ist. Dies bedeutet, dass sich das Federelement 10 im Bereich der Federlager 52, 54 nicht in Betätigungsrichtung x verschieben, sondern lediglich um das jeweilige Federlager 52, 54 verdrehen kann. Insbesondere ist im Bereich der Federlager 52, 54 überhaupt keine translatorische Verschiebung des Federelements 10 möglich.

Dementsprechend wird das Federelement 10 in Figur 6 durch die Bewegung des Werkzeugangriffspunkts P in Betätigungsrichtung x gespannt und elastisch so verformt, dass sich die freien Federenden 20, 26 aufeinander zu bewegen. Dabei können die Rastabschnitte 42, 44 gemäß Figur 8 beispielsweise Rasthaken 56 des Gassackmoduls 12 freigeben, sodass das Gassackmodul 12 von dem am Lenkradskelett 36 fixierten Befestigungselement 34 gelöst werden kann. Wird auf das Werkzeug 50 in Betätigungsrichtung x keine Kraft mehr ausgeübt, so entspannt sich das Federelement 10 und nimmt wieder seine Position gemäß Figur 5 ein.

Eine perspektivische Ansicht der Baueinheit gemäß Figur 5 ist in Figur 7 dargestellt, wobei die beiden Federlager 52, 54 der als Befestigungselement 34 ausgeführten Baugruppenkomponente gut zu erkennen sind.

Die Figur 8 zeigt die Lenkradbaugruppe 32 eines Fahrzeugs, mit einem Gassackmodul 12, einem Fahrzeuglenkrad 14 und einer Baueinheit gemäß den Figuren 5 bis 7, wobei das Befestigungselement 34 der Baueinheit fest mit dem Lenkradskelett 36 des Fahrzeuglenkrads 14 verbunden ist. Das Gassackmodul 12 ist über die Rasthaken 56 und die Rastabschnitte 42, 44 des Federelements 10 am Fahrzeuglenkrad 14 befestigt.

In Figur 9 ist ein Detail der Lenkradbaugruppe 32 gemäß Figur 8 dargestellt. Hier wird deutlich, dass der Werkzeugangriffspunkt P bei einer vollständig zusammengebauten Lenkradbaugruppe 32 mit dem Werkzeug 50 problemlos erreichbar ist und durch einfachen Druck in Betätigungsrichtung x verschieblich ist, sodass das Gassackmodul 12 mit geringem Aufwand vom Fahrzeuglenkrad 14 demontiert werden kann.