DE19913120A1 - Lenkrad für Fahrzeuge - Google Patents
Lenkrad für FahrzeugeInfo
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- B60R21/20—Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components
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Abstract
Bei einem Kraftfahrzeuglenkrad mit Airbagmodul ist das Airbagmodul zumindest dessen Gasgenerator, federnd am Lenkrad gelagert, so daß im Betrieb des Fahrzeugs am Lenkrad auftretende Störvibrationen getilgt werden können. Zu diesem Zweck sind die Elastizität der Federn und die Masse des Gasgenerators bzw. der anderen leichteren Teile des Airbagmoduls so abgestimmt, daß die Resonanzfrequenz des so verfügbaren Tilgersystems im Störvibrationsbereich der Lenkradvibrationen liegt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für Fahrzeuge.
Trotz aller Fortschritte bei der Dämmung und Dämpfung von
Störschwingungen und Vibrationen im Kraftfahrzeug bleibt das
Ausschalten der Vibrationen im Lenkrad ein bislang nur ungenügend
gelöstes Problem.
So ist es zwar aus der Praxis bekannt, Lenkradvibrationen durch Tilger
zu unterdrücken, jedoch ist deren Integration in ein Lenkrad
herstellungsbedingt so aufwendig, daß solche Systeme bislang fast nur
in Dieselfahrzeugen der gehobenen Preisklasse zu finden sind.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das
technische Problem zugrunde, Mittel und Wege zu finden, die ein
Unterdrücken der Lenkradvibrationen selbst in Serienfahrzeugen der
unteren Preisklasse ermöglichen.
Unabhängig von dem vorstehend formulierten technischem Problem
führt das Auftreten von Vibrationen am Lenkrad eines Kraftfahrzeugs
auch dann zu größeren Problemen, wenn bei der mittlerweile üblichen
Integration eines Airbagmoduls im Lenkrad ein solches Airbagmodul mit
einer Kappe abgedeckt ist, die relativ zum Lenkrad schwimmend
gelagert ist. Während das Lenkrad infolge der starren Kupplung mit der
Längsspindel schwingt, treten an einer solchen Kappe des Airbagmoduls
keine oder zumindest verringerte Vibrationen auf. Aus diesem Grunde
muß zwischen der Kappe und dem Lenkrad ein relativ großer Spalt
vorhanden sein, um bei Betrieb des Kraftfahrzeugs ein Reiben und
Schlagen zwischen Kappe und Lenkrad und damit das Auftreten lästiger
Geräusche durch Lenkradvibrationen zu vermeiden.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 31 314 A1 ist es zur
Lösung dieses Problems bekannt, das Airbagmodul und die
Abdeckkappe für dieses Modul voneinander zu trennen, die Kappe starr
mit dem Lenkradskelett zu verbinden und das Airbagmodul über
mindestens ein Entkopplungselement separat mit dem Lenkrad zu
verbinden. Als Entkopplungselement dient mindestens ein aus Gummi
bestehendes elastisches Element. Die elastischen Elemente aus Gummi
sind dabei in ihrer Härte auf die Masse des schwingenden Airbagmoduls
so abgestimmt, daß durch eine Phasenverschiebung der Schwingung
des Airbagmoduls die Eigenfrequenz des Gesamtsystems, das
insbesondere aus dem Airbagmodul, der Kontaktbrücke, den
Verbindungsblechen und der Kappe besteht, in Bereiche verschoben
wird, die im Kraftfahrzeug unkritisch sind. Bei dieser Anordnung nach
dem Stand der Technik ist also das Airbagmodul durch die Verwendung
des Entkopplungselements vom Lenkrad schwingungsentkoppelt. Bei
einer Vibration des Lenkrades schwingt die an der Lenkradoberseite
getrennt vom Airbagmodul gehalterte Kappe zusammen mit dem
Lenkrad, so daß zwischen diesen beiden Elementen keine
Relativbewegung vorhanden ist, während das Airbagmodul entkoppelt
und unabhängig vom Lenkrad mit einer solcherart eingestellten
Eigenresonanz schwingt, daß deren Auftreten im Kraftfahrzeug
unkritisch ist.
Schließlich ist aus dem landläufigen Stand der Technik weiterhin
bekannt, das Auftreten von Vibrationen an einem Airbag-Lenkrad
dadurch unwirksam werden zu lassen, daß unmittelbar am Lenkrad
selbst Zusatzmassen angebracht sind, durch deren Wirken die
Eigenresonanz der Lenkrad-Airbag-Baugruppe ebenfalls in Bereiche
verschoben wird, die im Kraftfahrzeug als unkritisch gelten.
Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Versuchen des
Standes der Technik, ein Airbag-Lenkrad durch Verschieben von
Eigenresonanzen zu beruhigen und zu diesem Zweck auch das gesamte
Airbagmodul vom Lenkrad zu entkoppeln, geht die Erfindung zur Lösung
des eingangs beschriebenen technischen Problems gerade von einer
Ankopplung des Airbag-Schwingungssystems an das vibrierende
Lenkrad aus, und zwar unter Zwischenschaltung eines Federelements
dergestalt, daß die im unerwünschten Bereich auftretende
Eigenresonanz des Lenkrades durch Ausnutzung und unter Einsatz der
Masse des Gasgenerators des Airbags getilgt wird. Durch die gezielte
Abstimmung der Gasgeneratormasse auf die Eigenresonanz des
Lenkrades wird ein abgestimmtes Tilgersystem wirksam. Die durch die
starre Ankopplung des Lenkrades an die Lenksäule unvermeidbare
Vibration des Lenkrades beim Betrieb des Kraftfahrzeugs wird also
gemäß der Erfindung nicht mit aufwendigen Mitteln und Maßnahmen in
irgendwelche als "unkritisch" angesehenen Frequenzbereiche
verschoben, sondern unter Benutzung der ohnehin vorhandenen Masse
des Gasgenerators des Airbagmoduls unmittelbar am Ort des Auftretens
getilgt.
Zur Verwirklichung des solcherart aufgebauten Tilgersystems im Airbag-
Lenkrad kann die Tilgerfeder, vorzugsweise eine Elastomerfeder, sowohl
zwischen dem Lenkradskelett und dem Trägerblech des Airbag-Moduls
als auch, alternativ, zwischen diesem Trägerblech und dem
Gasgenerator eingefügt sein.
Das Federelement des Tilgersystems ist aus Gründen auch der
akustischen Isolation vorzugsweise ein Elastomer-Federelement, das bei
Einfügen zwischen dem Lenkrad und dem Trägerblech des
Airbagmoduls vorzugsweise als Einknüpflager, und beim Einfügen
zwischen dem Trägerblech und dem Gasgenerator vorzugsweise als
Stützring oder Trägerring für die Masse des Gasgenerators ausgebildet
ist.
Unabhängig davon, wo die Tilgerfeder eingefügt und wie sie ausgebildet
ist, bleibt der Kern der Erfindung jedoch stets der gleiche, und beruht im
Gegensatz zu allen aus dem Stand der Technik bekannten Versuchen
zum Umgang mit der Lenkradvibration darauf, die ohnehin und
notwendigerweise vorhandene vergleichsweise große Masse des
Gasgenerators für den Airbag als Tilgermasse für ein Tilgersystem zum
Tilgen von Lenkradvibration zu verwenden.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 im Axialschnitt ein Lenkrad mit den Merkmalen der
Erfindung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 2 im Axialschnitt ein Lenkrad mit den Merkmalen der
Erfindung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Das in Fig. 1 gezeigte Lenkrad 1 besteht im wesentlichen aus einem
Lenkradskelett 2, das mit einem Hartschaum 3 verkleidet ist. Zentral im
Lenkrad 1 ist ein Airbagmodul 4 integriert, das nach außen mit einer
Kappe 5 abgedeckt ist.
Das Airbagmodul 4 besteht im wesentlichen aus einem Gasgenerator 6,
einem Gassack 7, einem Begrenzungsblech 8 für den Faltraum sowie
einer Abdeckung 9, die unterhalb der Kappe 5 angeordnet ist. Das
Begrenzungsblech 8 und die Abdeckung 9 umschließen den gefalteten
Gassack 7. Das Begrenzungsblech 8, die Abdeckung 9 und der Gassack
7 sind mittels Schrauben 10 auf einem Trägerblech 11 des Airbagmoduls
4 befestigt. Im Gegensatz zu diesen Elementen ist der Gasgenerator 6
jedoch nicht starr mit dem Trägerblech 11 verbunden, sondern über
einen Federring 12 aus einem Elastomer, auf dem ein ringförmiger
Trägerflansch 17 des Gasgenerators 6 aufliegt, dreidimensional frei
schwingfähig gelagert.
Das Trägerblech 11 des Airbagmoduls ist seinerseits über drei
gleichmäßig auf den Umfang des Trägerblechs 11 verteilt angeordnete
feste Schraubverbindungen 15 über Zwischenbleche 13, 14 und
Schrauben 16 starr mit dem Lenkradskelett 2 verbunden.
Wird bei dieser Ausgestaltung der Erfindung das Lenkrad 1 aus der starr
angekoppelten Lenksäule (in den Figuren nicht dargestellt) mit
Vibrationen beaufschlagt, so beginnt das Masse-Feder-Tilgersystem 6,
12 gegenzuschwingen und die aufgeprägten Störschwingungen zu
tilgen. Dabei ist die Resonanzfrequenz dieses Tilgersystems für das
gesamte Lenkrad im wesentlichen über die Masse des Gasgenerators 6
abgestimmt.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 2 gezeigt.
Dabei sind in den Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen wie in der Fig. 1
verwendet, soweit gleiche Teile bezeichnet sind.
Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedoch
bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Gasgenerator 6
über den Trägerflansch 17 und die Schraube 10 ebenfalls starr mit dem
Trägerblech 11 verbunden. Statt dessen ist das Trägerblech 11 über
drei Elastomer-Einknüpflager 18 und eine Bolzenverschraubung 19, 20
federnd schwingfähig über die Bleche 13, 14 mit dem Lenkradskelett 2
verbunden. Das gesamte Airbagmodul 4 bildet also die Tilgermasse, die
über die Tilgerfeder 18, nämlich das Einknüpflager, zum Tilgen der
Lenkradvibrationen am Lenkradskelett 2 angekoppelt ist. Wegen seiner
Masse wird aber auch bei diesem Aufbau des Vibrationstilgers für ein
Lenkrad die Gesamtmasse des Tilgers ganz überwiegend durch die
Masse des Gasgenerators bestimmt.
Die beiden in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele der
Erfindung zeigen Möglichkeiten, wie nach dem Kerngedanken der
Erfindung der Gasgenerator 6 eines Airbagmoduls 4 als Tilgermasse in
Verbindung mit geeignet angeordneten und ausgelegten Federn
zusammen mit diesen als Tilger zum aktiven Tilgen der
Lenkradvibrationen eingesetzt werden kann. In diesem Rahmen hat der
Fachmann zur Ausbildung der Tilgerfedern in erkennbarer Weise sehr
viel mehr Möglichkeiten zur Verfügung als es vorliegend sinnvoll wäre,
in weiteren Abänderungen zu den vorstehend erläuterten beiden
Grundmodellen der Anordnung der Tilgerfeder erschöpfend
abzuhandeln. Wichtig ist lediglich, daß gemäß der Erfindung keine
zusätzlichen Massen benötigt werden, um Eigenresonanzen des
Lenkrad-Airbag-Gesamtsystems in "unschädliche" Frequenzbereiche zu
verlagern, sondern daß eine ohnehin unvermeidbare und vorhandene
Masse, nämlich primär die Masse des Gasgenerators des Airbagmoduls,
als aktiv tilgende Tilgermasse auszunutzen und einzusetzen.
Claims (8)
1. Lenkrad für Kraftfahrzeuge, die mit einem federnd am Lenkrad
gelagerten Airbagmodul ausgrüstet sind,
gekennzeichnet durch
eine Abstimmung des Airbagmoduls (4) als Tilgermasse zum Tilgen
von Lenkradvibrationen.
2. Lenkrad nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine Abstimmung des Airbagmoduls (4) durch eine Abstimmung der
Masse des Gasgenerators (6) des Airbagmoduls.
3. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
ein Elastomerfederelement (12; 18) als Tilgerfeder.
4. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
eine Anordnung des Elastomerfederelements (18) zwischen einem
Airbagträgerblech (11) und dem Lenkrad, bzw. einem
Lenkradskelett (2).
5. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
eine Anordnung des Elastomerfederelements (12) zwischen dem
Airbagträgerblech (11) und dem Gasgenerator (6) des
Airbagmoduls (4).
6. Lenkrad nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch
ein Einknüpflager (18, 19, 20) als Elastomerfederelement.
7. Lenkrad nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch
einen Elastomerstützring (12) auf oder in dem Airbagträgerblech
(11), auf oder in dem der Gasgenerator (6) des Airbagmoduls (4)
gelagert ist.
8. Verwendung der Masse eines in einem Kraftfahrzeuglenkrad
integrierten Airbag-Gasgenerators als Tilgermasse zum Tilgen von
Lenkradvibrationen und am Lenkrad auftretender Schwingungen.
Priority Applications (2)
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ID=7902113
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- 1999-03-23 DE DE1999113120 patent/DE19913120A1/de not_active Withdrawn
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Owner name: WOCO FRANZ JOSEF WOLF & CO.GMBH, 63628 BAD SODEN-S |
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