DE10114687C2

DE10114687C2 - Lenkrad für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10114687C2
Application number: DE2001114687
Authority: DE
Inventors: Klaus Hirschfeld; Frank Blaesing; Martin Deitmerg; Holger Lettmann; Ralf Boebel; Ruediger Menz; Klaus Nieding
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2021-03-24
Also published as: WO2002076807A1; EP1370454A1; DE10114687A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug mit einem am Lenkrad befestigten elektrische/elektronische Baugruppen tragenden Lenkradmodul.

Lenkräder von Kraftfahrzeugen umfassen mitunter elektrische/elek tronische Baugruppen, wie beispielsweise Schalter, Anzeigeinstrumente und/oder eine Airbag-Einrichtung. Im allgemeinen werden diese Baugrup pen individuell und unabhängig voneinander im bzw. am Lenkrad mon tiert, beispielsweise an den Lenkradspeichen. Zur Vereinfachung einer Montage der elektrischen/elektronischen Baugruppen, insbesondere der Bedienelemente ist bereits vorgeschlagen worden, diese gemeinsam auf einem Tragekörper anzuordnen, so daß diese gemeinsam am Lenkrad befestigt werden können. Ein solches vorbekanntes Lenkradmodul wird in aller Regel von der Lenkradrückseite her am Lenkrad befestigt.

In zunehmendem Maße werden elektrische Lenkkraftunterstützungssy steme in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Für diese Systeme wird als Stellgrö ße das auf das Lenkrad ausgeübte Drehmoment benötigt, so daß anhand des festgestellten Drehmomentes die gewünschte Lenkkraftunterstützung erfolgen kann. Zur Drehmomenterfassung wird ein Torsionsmodul benö tigt, welches einen Drehwinkelversatz zwischen dem Lenkrad und der Lenkspindel bei Anlegen eines Drehmomentes gestattet. Derartige Vor schläge sind beispielsweise bekannt aus DE 197 55 044 C1 oder WO 99/40402 A1. Bei den Gegenständen dieser Dokumente erfolgt eine Montage des Torsionsmoduls zwischen dem Lenkrad und der Lenkspindel unabhängig von dem Lenkrad, insbesondere unabhängig von den elektri schen/elektronischen, dem Lenkrad zugeordneten Baugruppen. Dement sprechend müssen das Torsionsmodul bzw. die zum Erfassen des Dreh versatzes eingesetzten Mittel eigens montiert und elektrisch angeschlos sen werden. Eine vollständige Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Lenkrades einschließlich der Drehmomenterfassungseinrichtung kann aus diesem Grunde erst nach einer Montage der notwendigen Baugruppen im Kraftfahrzeug erfolgen. Dies ist zwar grundsätzlich möglich, bedeutet je doch, daß diese Funktionsüberprüfung durch den Kraftfahrzeughersteller vorgenommen werden muß.

Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Lenkrad mit einem Lenkradmodul dergestalt weiterzubilden, daß eine vollständige Funkti onsüberprüfung der dem Lenkrad zugeordneten elektrischen/elek tronischen Baugruppen einschließlich einer Drehmomenterfassungsein richtung für ein Lenkkraftunterstützungssystem vor einer Montage des Lenkrades an der Lenkspindel einer Lenksäule erfolgen kann, so daß eine Funktionsüberprüfung der dem Lenkrad zugeordneten elektri schen/elektronischen Baugruppen einschließlich der Drehmomenterfas sungseinrichtung nach einer Montage dieser Einheit im Kraftfahrzeug grundsätzlich nicht mehr notwendig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Teil des Lenk radmoduls das Torsionsmodul einer Drehmomenterfassungseinrichtung eines Lenkkraftunterstützungssystems oder eines Lenksystems ist, über das das in das Zentrum des Lenkrades von vorne einsetzbare Lenkrad modul am Lenkrad befestigt und somit das Lenkrad selbst über das Torsi onsmodul mit der Lenkspindel einer Lenksäule verbindbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Lenkrad ist im Gegensatz zum vorbekann ten Stand der Technik Teil des Lenkradmodules das Torsionsmodul einer Drehmomenterfassungseinrichtung. Das Lenkradmodul ist über das Tor sionsmodul am Lenkrad befestigt, so daß auf diese Weise das Lenkrad selbst über das Torsionsmodul mit der Lenkspindel einer Lenksäule ver bindbar ist. Das Lenkradmodul ist ferner von vorne in das Zentrum des Lenkrades einsetzbar, so daß das Lenkradmodul als ganzes einschließ lich seines Torsionsmodules in einem Vorgang am Lenkrad montierbar ist. Das Lenkradmodul ist zweckmäßigerweise vor seiner Montage am Lenk rad bezüglich der Funktionstüchtigkeit seiner Komponenten geprüft, so daß eine solche Funktionalitätsüberprüfung zu einem späteren Zeitpunkt grundsätzlich nicht mehr notwendig ist. Eine Montage des funktionsge prüften Lenkradmodules am Lenkrad kann sowohl vom Lenkradhersteller als auch vom Kraftfahrzeughersteller vorgenommen werden, ohne daß die vorherige Funktionalitätsüberprüfung beeinträchtigt wird, da die in dem Lenkradmodul vereinten elektrischen/elektronischen Baugruppen ein schließlich des Torsionsmodules nicht wieder demontiert werden müssen. Nach Befestigen des Lenkradmodules mit seinem Torsionsmodul am Lenkrad kann anschließend das Torsionsmodul und somit das Lenkrad mit dem Lenkradmodul an der Lenkspindel befestigt werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, das Torsions modul nach Art eines Speichenrades auszubilden, dessen Nabe drehfest mit der Lenkspindel verbindbar ist. Sich radial von der Nabe nach außen erstreckend sind mehrere Biegespeichen vorgesehen, die die Nabe mit einem die Nabe konzentrisch umgebenden Ringkörper verbinden. Die Biegespeichen sind zweckmäßigerweise mit Dehnungsmeßstreifen be stückt, über die eine Erfassung des vom aufgebrachten Drehmoment ab hängigen Biegebetrages möglich ist. Zur Anschlagbegrenzung des mögli chen Biegebetrages der Biegespeichen als Versatz infolge eines aufge brachten Drehmomentes zwischen der Narbe und dem Ringkörper ist es zweckmäßig, wechselweise zu den Biegespeichen Anschlagspeichen an zuordnen, die drehfest an der Nabe angeordnet sind und mit ihrem jeweils freien Ende in einer Anschlaganordnung des Ringkörpers eingreifen. Die Anschlaganordnung kann beispielsweise durch zwei voneinander beab standete Wülste gebildet sein. Eine Erfassung des Biegebetrages der Biegespeichen kann beispielsweise durch Einsatz von sogenannten Deh nungsmeßstreifen erfolgen, die an die Außenseite der Biegespeichen an gebracht sind. In einem solchen Fall ist es zweckmäßig, die Anschlag speichen in eine solche Anschlaganordnung eingreifen zu lassen, die ebenfalls eine Begrenzung einer Relativbewegung des Ringkörpers zur Nabe in axialer Richtung darstellt. Diese in axialer Richtung wirkende An schläge dienen dem Zweck, daß eine Biegung der Biegespeichen in axialer Richtung nicht erfolgt, um Fehlinterpretationen einer Biegung einer Biegespeiche entgegenzuwirken.

Teil des Lenkradmodules kann ebenfalls eine Airbag-Einrichtung sein, die dann gleichfalls bezüglich ihrer Funktionalität vorgeprüft am Lenkrad bzw. im Kraftfahrzeug montiert werden kann. Für den Fall, daß eine solche Air bag-Einrichtung Teil des vorgeprüften Lenkradmodules ist, ist es zweck mäßig, das Torsionsmodul mit dem daran angeordneten Lenkradmodul und dem Lenkrad durch radial wirkende Befestigungsmittel an der Lenk spindel zu befestigen. Anderenfalls kann auch eine axiale Befestigung an der Lenkspindel vorgesehen sein.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Ein Lenkradmodul für das Lenkrad eines Kraftfahrzeuges nach Art einer Explosionsdarstellung und

Fig. 2 Eine Schrägansicht des in ein Lenkrad eingesetzten Lenkrad moduls der Fig. 1 nach Art einer Explosionsdarstellung.

Ein Lenkradmodul 1 zum Ausrüsten eines Kraftfahrzeuges umfaßt einen Tragekörper 2 mit einem Gehäuse 3 und von dem Gehäuse 3 nach oben vorspringenden Tragarmanordnungen 4, 5, an denen oberseitig Aufnah men für elektrische Schalter bzw. Schalteranordnungen angeordnet sind. Die Tragarmanordnungen 4, 5 sind ausgelegt, damit die von diesen ge haltenen zu bedienenden Baugruppen seitlich neben der Airbag- Abdeckung eines Lenkrades angeordnet sind. Eingesetzt in das Gehäuse 3 ist eine Platine 6 u. a. mit den zum Betreiben der elektrischen/elek tronischen Baugruppen der Tragarmanordnung 4, 5 benötigten Leistung selektronik. Das Gehäuse 5 ist unterseitig durch eine untere Abdeckung 7 verschlossen. Den unteren Abschluß des Lenkradmoduls 1 bildet ein als Torsionsmodul für eine Drehmomenterfassungseinrichtung eingesetztes Speichenrad 8, welches durch einen Abstandsring 9 von der unteren Ab deckung 7 beabstandet ist. Das Speichenrad 8 umfaßt vier Biegespei chen, die eine Nabe 10 des Speichenrades 8 mit einem die Nabe 10 kon zentrisch umgebenden Ringkörper 11 verbinden. Die Nabe 10 weist einen Montagekanal 12 mit einer Vielverzahnung auf, welcher Montagekanal 12 zur Aufnahme des freien Endes einer Lenkspindel einer Lenksäule dient. Über die Nabe 10 ist das Speichenrad 8 drehfest mit der Lenkspindel ver bunden. Im Wechsel mit den Biegespeichen B erstrecken sich radial von der Nabe 10 zusätzlich Anschlagspeichen A, die mit ihrem jeweils freien Ende in eine aus jeweils zwei Wülsten W₁, W₂ bestehende Anschlag anordnung eingreifen. Die Anschlagspeichen A dienen zur Begrenzung des maximalen Drehwinkelversatzes zwischen dem Ringkörper 11 und der Nabe 10. Die Biegespeichen B sind in nicht dargestellter Art und Wei se jeweils mit Dehnungsmeßstreifen bestückt über die eine Erfassung des Biegebetrages und somit eines relativen Drehwinkelversatzes zwischen dem Ringkörper 11 und der Nabe 10 erfolgt. Die Dehnungsmeßstreifen sind angeschlossen an eine Auswerteeinrichtung, die ebenfalls Teil des Lenkradmodules 1 ist.

Der Abstandsring 9 weist im Bereich seiner an die durch die Wülste W₁, W₂ gebildeten Anschlaganordnungen anliegenden Bereichen jeweils nach innen weisende Vorsprünge V auf, die an der Oberseite der Wülste W₁, W₂ jeweils anliegen und den durch die Wülste W₁, W₂ gebildeten An schalgspalt überdecken. Entsprechend eingefaßt ist das freie Ende der Abstandsspeichen A auch unterseitig, entweder durch einen weiteren Ring entsprechend dem Abstandsring 9 oder durch ein anderes Element, beispielsweise der Bodenplatte eines Lenkrades. Durch diese Einfassung der freien Enden der Abstandsspeichen A ist eine Relativbewegung zwi schen der Nabe 10 und dem Ringkörper 11 in axialer Richtung behindert, so daß bei Einwirken derartiger Kräfte auf das Speichenrad 8 eine Bie gung der Biegespeiche B nicht erfolgt. Dies dient um Fehlinterpretationen der einer Biegespeiche B zugeordneten Dehnungsmeßstreifen zu vermei den, die aus einer Verbiegung einer Biegespeiche in axialer Richtung re sultieren könnte.

Sämtliche Elemente des Lenkradmodules - der Tragekörper 2, die Platine 6, die untere Abdeckung 7, der Abstandsring 9 und das Speichenrad 8 weisen vier miteinander jeweils fluchtende Bohrungen auf, so daß diese Elemente gemeinsam durch vier Befestigungsbolzen miteinander verbun den werden können. Eine dieser vier Befestigungsachsen ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen BA gekennzeichnet. Bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel durchgreifen die Befestigungsbolzen die einzelnen Ele mente des Lenkradmoduls 1 und sind mit ihrem Gewinde im Zentrum ei nes Lenkrades festgesetzt. Somit dient das dem Lenkradmodul 1 zuge ordnete Speichenrad 8 zum Koppeln des Lenkrades an die Lenkspindel.

Das in Fig. 2 gezeigte zusammengesetzte Lenkradmodul 1 ist axial fluchtend zu einem Lenkrad 13 angeordnet, in dem dieses im Zentrum 15 des Lenkrades 13 befestigt wird. Das Lenkradmodul 1 dient ebenfalls zur Aufnahme einer nicht dargestellten Airbag-Einrichtung, die im montierten Zustand zwischen den beiden Tragarmanordnungen 4, 5 mit den elektri schen Schaltern angeordnet ist. Die Airbag-Einrichtung wird aufgenom men zwischen den einzelnen Schaltern der Tragarmanordnungen 4, 5. An den jeweiligen äußeren Enden der Tragarmanordnungen 4, 5 ist jeweils ein Drucktaster angeordnet, auf dem die Unterseite der Airbag-Einrichtung aufliegt. Diese Drucktaster dienen als Hubkontakte, da mit der Airbag- Einrichtung ebenfalls die Hupe beträgt wird. Das Anordnen der Hupkon takte an den Tragarmanordnungen 4, 5 ist zweckmäßig, da diese dann unmittelbar mit der Leistungselektronik auf der Platine 6 elektrisch in Ver bindung gestellt werden können. Das Zentrum 15 ist gebildet durch eine kreisförmige Vertiefung 16 mit einer zentralen Durchbrechung 17, durch die die Nabe 10 des Lenkradmodules 1 hindurchgreift. Erkennbar sind ferner Gewindebohrungen zum Einsetzen der Befestigungsbolzen zur Montage des Lenkradmodules 1 an dem Lenkrad 13. Die Oberseite der Vertiefung 16 liegt an der Unterseite des Ringkörpers 11 des Speichenra des 8 an, so daß durch diese Fläche der untere Anschlag für die Ab standsspeichen A des Speichenrades dargestellt wird.

Bezugszeichenliste

1

Lenkradmodul

2

Tragekörper

3

Gehäuse

4

Tragarmanordnung

5

Tragarmanordnung

6

Platine

7

untere Abdeckung

8

Speichenrad

9

Abstandsring

10

Nabe

11

Ringkörper

12

Montagekanal

13

Lenkrad

15

Zemtrum

16

Vertiefung

17

Durchbrechung
A Anschlagspeiche
B Biegespeiche
BA Befestigungsachse
V Vorsprung
W₁

, W₂

Wulst

Claims

1. Lenkrad für ein Kraftfahrzeug mit einem am Lenkrad (13) befestig ten elektrische/elektronische Baugruppen tragenden Lenkradmodul (1), dadurch gekennzeichnet, daß Teil des Lenkradmoduls (1) das Torsionsmodul (8) einer Drehmomenterfassungseinrichtung ei nes Lenkkraftunterstützungssystems oder eines Lenksystems ist, über das das in das Zentrum (15) des Lenkrades (13) von vorne einsetzbare Lenkradmodul (1) am Lenkrad (13) befestigt und somit das Lenkrad (13) selbst über das Torsionsmodul (8) mit der Lenk spindel einer Lenksäule verbindbar ist.

2. Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Torsionsmodul ein Speichenrad (8) mit einer mit der Lenkspindel verbindbaren Nabe (10) ist, die über mehrere Biegespeichen (B) mit einem die Nabe (10) konzentrisch umgebenden Ringkörper (11) verbunden ist.

3. Lenkrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ringkörper (11) parallel zur Achse der Nabe (10) Befestigungsboh rungen eingebracht sind, in die zum Befestigen des Speichenrades (8) an dem Lenkradmodul (1) einerseits und dem Lenkrad (13) im Bereich seines Zentrums (15) andererseits Befestigungsbolzen eingreifen.

4. Lenkrad nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichenrad (8) wechselweise zu den Biegespeichen (B) an geordnete und drehfest mit der Nabe (10) verbundene Anschlags peichen (A) aufweist, die jeweils mit ihrem von der Nabe (10) weg weisenden freien Ende in eine dem Ringkörper (11) zugeordnete Anschlaganordnung angreifen.

5. Lenkrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschlaganordnung durch jeweils zwei radial nach innen weisende Anschlagwülste (W₁, W₂) des Ringkörpers (11) gebildet ist.

6. Lenkrad nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß zum Erfassen des Drehmomentes die Biegespei chen (B) des Speichenrades (8) mit Dehnungsmeßstreifen bestückt sind.

7. Lenkrad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die An schlagspeichen (A) des Speichenrades (8) in axialer Richtung an schlagbegrenzt sind, um dieser Richtung eine Relativbewegung zwischen der Nabe (10) und dem Ringkörper (11) zu verhindern.

8. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Auswertelektronik zum Auswerten des über das Torsionsmodul (8) erfaßten, auf das Lenkrad ausgeübten Drehmo mentes Teil des Lenkradmoduls (1) ist.

9. Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß Teil des Lenkradmodules eine Airbag-Einrichtung ist.