European Patent Office Office européen des brevets (19)
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EP 1 623 884 A2
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EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
(43) Veröffentlichungstag:
08.02.2006 Patentblatt 2006/06 (21) Anmeldenummer: 05014165.4 (22) Anmeldetag: 30.06.2005
(51) Int Cl.:
B60R 21/20(2006.01) B60Q 5/00(2006.01) C25D 5/56(2006.01) H05K 3/18(2006.01)
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR Benannte Erstreckungsstaaten:
AL BA HR LV MK YU
(30) Priorität: 03.08.2004 DE 102004037462 (71) Anmelder: TRW Automotive Safety Systems
GmbH
63743 Aschaffenburg (DE)
(72) Erfinder:
• Heil, Andreas
63743 Aschaffenburg (DE)
• Schneider, Michael, Dr.
63834 Sulzbach (DE) (74) Vertreter: Sulzbach, Werner
Prinz & Partner GbR Manzingerweg 7 81241 München (DE)
(54) Baugruppe mit Lenkrad und Gassackmodul (57) Eine Baugruppe mit einem Lenkrad (10) und ei- nem mit dem Lenkrad (10) verbundenen Gassackmodul (16) umfaßt einen aus Kunststoff gebildeten Generator- träger (20) zur Befestigung eines Gasgenerators (34).
Die Baugruppe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ge-
neratorträger (20) in einem vorbestimmten Bereich mit einer durch eine elektrolytische Metallabscheidung in ei- ner zur Erhöhung der Festigkeit des Generatorträgers (20) ausreichenden Schichtdicke gebildeten Metall- schicht verstärkt ist und die Metallschicht mindestens ein elektrisch leitendes Kontaktelement (28) bildet.
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Beschreibung
[0001] Die Erfindung betrifft eine Baugruppe mit einem Lenkrad und einem mit dem Lenkrad verbundenen Gas- sackmodul, wobei das Gassackmodul ein aus Kunststoff gebildetes Trägerteil zur Befestigung eines Gasgenera- tors umfaßt.
[0002] Gassackmodule sind ein Bestandteil von Fahr- zeuginsassen-Rückhaltesystemen und können zum Schutz des Fahrers beispielsweise im Lenkrad angeord- net sein. Dabei ergeben sich aber Probleme bezüglich der räumlichen Anordnung der Kontakte für die Auslö- sung eines Hornsignals, da separate Betätigungshebel für den Fahrer oft unzugänglich sind und in kritischen Situationen nicht aufgefunden werden. Nach dem soge- nannten "Floating Horn"-Prinzip werden die Gassackmo- dule daher so an dem Lenkrad angeordnet, daß durch einen von dem Fahrer ausgeübten Druck auf das Gas- sackmodul das Hornsignal auslösbar ist. An dem Gas- sackmodul und dem Lenkrad ist dabei jeweils ein Kontakt angeordnet, und das Gassackmodul ist über elastische Distanzelemente mit dem Lenkrad verbunden. Dadurch können die Kontakte bei einem auf das Gassackmodul ausgeübten Druck durch eine Bewegung des Gassack- moduls zum Lenkrad hin kurzgeschlossen und so das Horn oder ein anderes elektrisches Funktionselement ausgelöst werden.
[0003] Aus der DE 199 27 032 A1 ist eine nach diesem Prinzip arbeitende Baugruppe mit einem Lenkrad und einem Gassackmodul bekannt. Das Gassackmodul um- faßt einen im Spritzgußverfahren aus Kunststoff herge- stellten Generatorträger, in den ein Drahtelement einge- spritzt ist. Das Drahtelement hat bügelförmige Abschnit- te, die zur elektrischen Isolation mit Kunststoffbuchsen versehen sind, und die zur Befestigung des Gassackmo- duls in am Lenkrad angeordnete Rasthaken eingreifen.
Der Generatorträger weist ferner eine oder mehrere Aus- sparungen auf, in denen das Drahtelement zugänglich und nicht elektrisch isoliert ist. In diesen Aussparungen bildet das Drahtelement einen Kontakt für die Hornaus- lösung, der mit einem elektrisch leitenden Gegenkontakt am Lenkrad zusammenwirkt. Wenn der Kontakt mit dem Gegenkontakt durch einen Druck auf das Gassackmodul zum Lenkrad hin kurzgeschlossen wird, wird das elektri- sche Horn ausgelöst.
[0004] Die Erfindung schafft demgegenüber eine ein- fach aufgebaute und mechanisch belastbare Baugruppe mit einem Lenkrad und einem mit dem Lenkrad verbun- denen Gassackmodul, wobei das Gassackmodul einen aus Kunststoff gebildeten Generatorträger zur Befesti- gung eines Gasgenerators umfaßt. Erfindungsgemäß ist der Generatorträger in einem vorbestimmten Bereich mit einer durch eine elektrolytische Metallabscheidung ge- bildeten Metallschicht in einer zur Erhöhung der Festig- keit des Generatorträgers ausreichenden Schichtdicke verstärkt, wobei die Metallschicht mindestens ein elek- trisch leitendes Kontaktelement bildet.
[0005] Die Erfindung vereint somit die Funktionen ei-
nes elektrischen Kontakts und der mechanischen Ver- stärkung des Kunststoffgeneratorträgers in einem Bau- teil. Damit ist es möglich, den Generatorträger mit gerin- geren Wandstärken zu fertigen und gleichzeitig die me- chanische Belastbarkeit auch in Grenzbereichen bei ho- her oder tiefer Temperatur zu gewährleisten. Der Gas- generator kann außerdem mit einer weniger komplexen Geometrie hergestellt werden, da die Metallschichten auch die Aufgabe elektrischer Zuleitungen übernehmen und somit keine zusätzlichen Bauteile integriert werden müssen. Die Beschichtung mit Metall verbessert darüber hinaus die Hitzebeständigkeit und die mechanischen Ei- genschaften des Generatorträgers. Schließlich führt die Verwendung von metallbeschichteten Kunststoffen auch zu einer Gewichtseinsparung.
[0006] Besonders bevorzugt ist das aus der Metall- schicht gebildete elektrisch leitende Kontaktelement Teil einer auf dem Generatorträger angeordneten Leiter- bahn. Damit können auch die Gegenkontakte am Lenk- rad variabel ausgestaltet werden. Bei diesen Gegenkon- takten kann es sich um ein feststehendes Kontaktele- ment, z.B. einen Kontaktniet, oder einen Federkontakt handeln. Das elektrische Kontaktelement dient bevor- zugt zur Auslösung eines elektrischen Hornes, indem es mit dem Gegenkontakt am Lenkrad nach dem sogenann- ten "Floating Horn"-Prinzip zusammenwirkt.
[0007] Des weiteren ist bevorzugt, daß der Generator- träger ein Rastelement aufweist, mit dem der Generator- träger am Lenkrad festgelegt ist. Das Rastelement kann insbesondere einen an den Generatorträger angeform- ten Rasthaken aus Kunststoff umfassen, der in eine ent- sprechende Ausnehmung im Lenkrad bzw. Lenkradske- lett einschnappt. Erfindungsgemäß ist der Rasthaken ebenfalls mit einer durch eine elektrolytische Metallab- scheidung gebildeten Metallschicht verstärkt. Die Metall- schicht am Rasthaken und die das elektrische Kontakt- element bildende Metallschicht können in einem Verfah- rensschritt aufgebracht werden. Sie können eine Funk- tionseinheit bilden, sind jedoch bevorzugt elektrisch von- einander isoliert. Schließlich kann auch der Gasgenera- tor ein Außengehäuse aus Kunststoff aufweisen, wel- ches zur Erhöhung der Festigkeit des Gehäuses zumin- dest teilweise mit einer im Wege der elektrolytischen Metallabscheidung gebildeten Metallschicht verstärkt sein kann. Die elektrisch leitende Metallschicht kann be- sonders vorteilhaft als Kontakt für die Erdung dienen.
[0008] Die Ausbildung von verstärkenden Metall- schichten auf Kunststoffen durch elektrolytische Metall- abscheidung ist flexibel einsetzbar und kann auf einfache Weise zur Bildung von separaten, elektrisch voneinander isolierten Metallschichten in beliebiger Form und auf be- liebigen Stellen des Generatorträgers oder sonstiger Kunststoffteile des Gassackmoduls verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe mit einem Lenkrad und einem mit dem Lenkrad verbundenen Gassackmodul, bei dem die Oberfläche des Generatorträgers aus Kunst- stoff in einem vorbestimmten Bereich zur Erzeugung ei-
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[0009] Die Dicke der auf den Generatorträger bzw. das Kunststoffgehäuse des Gasgenerators aufgebrachten Metallschichten richtet sich nach der zu erwartenden me- chanischen Belastung der jeweiligen Bauteile und ist über die Verfahrensparameter des elektrolytischen Ab- scheidungsverfahrens, wie Abscheidungsdauer, Strom- stärke und Elektrolytkonzentration in weiten Bereichen einstellbar. Bevorzugt sind die Metallschichten zwischen 100 Pm und etwa 2 mm dick. Bei Schichtdicken unterhalb von 100 Pm ist keine Verbesserung der Festigkeit des Generatorträgers zu erwarten. Schichtdicken von über etwa 2 mm werden aus Kostengründen nicht zu empfeh- len sein. Die elektrisch leitende Metallschicht kann auf beliebige Kunststoffe aufgebracht werden. Bevorzugt sind thermoplastische Kunststoffe, und wegen ihrer gu- ten Festigkeitseigenschaften hier insbesondere glasfa- serverstärkte oder kohlefaserverstärkte Thermoplasten.
[0010] Das Vorbehandeln der Kunststoffoberfläche umfaßt vorzugsweise ein chemisches Ätzen und/oder ein Plasmaätzen, damit Hinterschneidungen für das me- chanische Verklammern der Metallschicht auf der Kunst- stoffoberfläche entstehen. Anschließend wird die vorbe- handelte Kunststoffoberfläche in den zur Beschichtung vorgesehenen Bereichen, beispielsweise mit kolloidem Palladium, bekeimt und zur Erzeugung einer ausreichen- den elektrischen Leitfähigkeit mit einer außenstromlos abgeschiedenen Metallschicht versehen. Die Schicht- dicke der außenstromlos abgeschiedenen Metallschicht kann bis zu 10 Pm betragen. Die so erzeugte Metall- schicht wird dann durch elektrolytische Abscheidung von Metall aus einem geeigneten Elektrolyten auf die end- gültige Schichtdicke verstärkt.
[0011] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeich- nungen. In den Zeichnungen zeigen:
- Figur 1 einen Teilschnitt durch die erfindungsgemä- ße Baugruppe;
- Figur 2 eine Draufsicht auf die Unterseite eines Ge- neratorträgers aus der Baugruppe gemäß Figur 1;
und
- Figur 3 eine schematische Schnittansicht des Ge- neratorträgers aus Figur 2.
[0012] In Figur 1 ist ein Lenkrad 10 dargestellt, mit ei- ner äußeren Verkleidung 12 aus Kunststoff und einem Lenkradskelett 14 aus Metall. Auf einem zentralen Ab- schnitt des Lenkradskeletts 14 ist ein Gassackmodul 16 angeordnet. Das Gassackmodul 16 umfaßt eine fahrer-
seitige Abdeckung 18 und einen lenkradseitig angeord- neten Generatorträger 20, der in bekannter Weise im Be- reich einer Seitenwand mit der Abdeckung 18 verbunden ist. Am Boden des Generatorträgers 20, der aus Kunst- stoff, insbesondere einem glasfaserverstärkten oder kohlefaserverstärkten Thermoplast, gebildet ist, sind ein oder mehrere Rasthaken 22 angeformt, die in ein ent- sprechendes Widerlager 24 am Lenkradskelett ein- schnappen und so den Generatorträger 20 bzw. das Gassackmodul 16 am Lenkradskelett festlegen.
[0013] Zwischen dem Boden des Generatorträgers 20 und dem Lenkradskelett 14 sind ferner ein oder mehrere elastische Distanzelemente 26, beispielsweise eine Spi- ralfeder, angeordnet, mit denen ein Abstand zwischen dem Lenkradskelett 14 und dem Boden des Generator- trägers 20 eingestellt wird. Darüber hinaus ist am Boden des Generatorträgers 20 ein elektrisches Kontaktele- ment 28 vorgesehen, welches mit einem gegenüberlie- genden, am Lenkradskelett 14 angeordneten Gegenkon- takt 30, beispielsweise einem Kontaktniet, zusammen- wirkt.
[0014] In der Ruheposition drückt das Distanzelement 26 den Rasthaken 22 gegen das Widerlager 24, so daß das elektrische Kontaktelement 28 von dem Gegenkon- takt 30 definiert beabstandet ist. Durch einen Druck auf die Abdeckung 18 in Richtung auf das Lenkrad wird das Distanzelement 26 zusammengedrückt und das elektri- sche Kontaktelement 28 mit dem Gegenkontakt 30 zu- sammengeschlossen. Dadurch kann ein elektrisches Funktionselement, beispielsweise ein elektrisches Horn, ausgelöst werden.
[0015] Das elektrische Kontaktelement 28 am Boden des Generatorträgers 20 ist durch eine elektrolytische Metallabscheidung aufgebracht. Bei der in Figur 2 dar- gestellten Ausführungsform ist das elektrische Kontakt- element 28 beispielsweise als Teil einer aus mehreren Leiterbahnen bestehenden gedruckten Schaltung ange- führt. Hierdurch können die Gegenkontakte 30 auf dem Lenkradskelett 14 variabel plaziert werden. Die Schicht- dicke des elektrischen Kontaktelements 28 und der Lei- terbahnen beträgt bis zu etwa 2 mm und ist so bemessen, daß die Festigkeit des dünnwandigen Generatorträgers 20 den unter Einsatzbedingungen auftretenden Bela- stungen genügt.
[0016] Figur 3 zeigt, daß auch die Rasthaken 22 mit einer elektrolytisch abgeschiedenen Metallschicht 32 verstärkt sein können. Die Metallschicht 32 und das elek- trische Kontaktelement 28 sind bei dieser Ausführungs- form elektrisch voneinander isoliert. Die Schichtdicke des auf den Rasthaken 22 abgeschiedenen Metalls be- trägt ebenfalls bis zu etwa 2 mm.
[0017] Schließlich kann auch der in Figur 1 schema- tisch dargestellte Gasgenerator 34 ein Außengehäuse aus Kunststoff aufweisen, welches zumindest in Teilbe- reichen mit einer elektrolytisch abgeschiedenen Metall- schicht (hier nicht gezeigt) in einer Dicke von bis zu 2 mm verstärkt sein kann, mit der die Festigkeit des Kunst- stoffgehäuses erhöht wird und die zugleich die Funktion
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einer elektrischen Zuleitung bzw. eines Erdungskontakts übernehmen kann.
[0018] Zur Herstellung des elektrischen Kontaktele- ments 28 auf dem Boden des Generatorträgers 20 und ggf. der Metallschicht 32 auf den Rasthaken 22 wird die Kunststoffoberfläche des Generatorträgers 20 in den Be- reichen, in denen später die elektrolytische Metallab- scheidung erfolgen soll, durch chemisches Ätzen vorbe- handelt, um eine ausreichende Oberflächenrauhigkeit einzustellen und Hinterschneidungen für das mechani- sche Verklammern der Metallschicht mit der Kunststof- foberfläche zu erzeugen. Anstelle des chemischen Ät- zens kann auch ein Plasmaätzen oder eine Kombination beider Verfahren durchgeführt werden. Durch die Vor- behandlung der Oberfläche werden außerdem reakti- onshemmende Oxidschichten und Verunreinigungen entfernt.
[0019] Im Anschluß an die Oberflächenvorbehandlung werden die aufgerauhten Bereiche zur Vorbereitung der elektrolytischen Metallabscheidung beispielsweise durch Eintauchen in eine Lösung von kolloidem Palladi- um bekeimt, gespült und in einem außenstromlosen Pro- zeß mit einer leitenden Metallschicht versehen. Hierzu wird die vorbehandelte und bekeimte Kunststoffoberflä- che in ein Bad eingetaucht, welches sowohl ein Metall- salz als auch ein Reduktionsmittel enthält. Geeignet sind beispielsweise Kombinationen von Nickelsalzen mit Hy- pophosphit oder Kupfersalzen und organischen Reduk- tionsmitteln, wie Formaldehyd. Auf diese Weise entste- hen leitfähige Metallschichten in einem gewünschten Muster mit Schichtdicken von bis zu 10 Pm. Auf den nicht gerauhten und bekeimten Kunststoffoberflächen ist kei- ne Metallabscheidung zu beobachten.
[0020] Die so erzeugten leitfähigen Metallschichten werden anschließend in einem geeigneten Elektrolyten als Kathode geschaltet und durch elektrolytische Metall- abscheidung bis zur gewünschten Schichtdicke ver- stärkt. Auf diese Weise lassen sich verschiedene elek- trisch leitende Metalle, wie beispielsweise Nickel, Kupfer, Chrom oder Silber und Kombinationen davon aufbrin- gen. Die Gesamtschichtdicke kann bei guter Haftfestig- keit bis zu 2 mm betragen. Die in dieser Dicke vorliegen- den elektrisch leitenden Metallschichten erhöhen die Fe- stigkeit des zugrundeliegenden Kunststoffbauteils und lassen sich gleichzeitig als elektrische Kontaktelemente und Zuleitungen dafür verwenden.
Patentansprüche
1. Baugruppe mit einem Lenkrad (10) und einem mit dem Lenkrad (10) verbundenen Gassackmodul (16), wobei das Gassackmodul (16) einen aus Kunststoff gebildeten Generatorträger (20) zur Befestigung ei- nes Gasgenerators (34) umfaßt, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Generatorträger (20) in einem vorbestimmten Bereich mit einer durch eine elektro- lytische Metallabscheidung in einer zur Erhöhung
der Festigkeit des Generatorträgers ausreichenden Schichtdicke gebildeten Metallschicht verstärkt ist und die Metallschicht mindestens ein elektrisch lei- tendes Kontaktelement (28) bildet.
2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Metallschicht eine Leiterbahn bil- det und das elektrische Kontaktelement (28) Teil der Leiterbahn ist.
3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß das elektrische Kontaktelement (28) zur Auslösung eines elektrischen Funktionsele- ments, insbesondere eines elektrischen Hornes, mit einem Gegenkontakt (30) am Lenkrad (10) zusam- menwirkt.
4. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner gekennzeichnet durch ein am Generatorträger (20) angeordnetes Rastelement (22) aus Kunststoff, wobei das Rastelement (22) mit einer weiteren, durch elektrolytische Metallabscheidung gebildeten Metallschicht (32) verstärkt ist.
5. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- durch gekennzeichnet, daß das Gassackmodul (16) einen Gasgenerator (34) mit einem Gehäuse aus Kunststoff umfaßt und das Kunststoffgehäuse mit einer weiteren, durch eine elektrolytische Metall- abscheidung gebildeten Metallschicht verstärkt ist.
6. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da- durch gekennzeichnet, daß die Metallschichten zwischen 100 Pm und 2 mm dick sind.
7. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da- durch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Thermoplast, insbesondere ein glasfaserverstärkter oder kohlefaserverstärkter Thermoplast, ist.
8. Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe mit ei- nem Lenkrad (10) und einem mit dem Lenkrad (10) verbundenen Gassackmodul (16), wobei das Gas- sackmodul (16) einen aus Kunststoff gebildeten Ge- neratorträger (20) zur Befestigung eines Gasgene- rators (34) umfaßt, und wobei das Verfahren die fol- genden Schritte umfaßt:
Vorbehandeln einer Oberfläche des Generator- trägers (20) aus Kunststoff in einem vorbe- stimmten Bereich zur Erzeugung einer Oberflä- chenrauhigkeit und
elektrolytisches Abscheiden von Metall auf der vorbehandelten Oberfläche unter Bildung einer haftfesten elektrisch leitenden Metallschicht in einer zur Erhöhung des Generatorträgers aus- reichenden Schichtdicke.
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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Vorbehandeln der Oberfläche ein chemisches Ätzen und/oder Plasmaätzen umfaßt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge- kennzeichnet, daß vor dem elektrolytischen Ab- scheiden von Metall eine außenstromlose Metallab- scheidung durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da- durch gekennzeichnet, daß die Metallschicht min- destens ein elektrisches Kontaktelement (28) aus- bildet.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, da- durch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (32) auf einem am Generatorträger (20) angeordneten Rastelement (22) abgeschieden wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, da- durch gekennzeichnet, daß die Metallschicht in ei- ner Schichtdicke von zwischen 100 Pm und 2 mm abgeschieden wird.
