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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkspindel einer Lenksäule für eine Kraftfahrzeuglenkung
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung
betrifft außerdem
ein Verfahren zum Montieren einer derartigen Lenkspindel in einem
Kraftfahrzeug.
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Üblicherweise
umfasst eine Lenkspindel einen Zylinderkörper und einen darin teleskopierbar eingesteckten
Kolbenstangenkörper.
Dabei ist die Lenkspindel einenends mit einem Lenkrad und anderenends über eine
Lenkungskupplung mit einem Lenkgetriebe verbindbar. Die Montage
der Lenkspindel erfolgt üblicherweise
so, dass zunächst
ein Lenkgetriebe mit Lenkungskupplung auf einer Motorraumseite einer
Stirnwand, die einen Motorraum von einem Fahrerraum trennt, am Fahrzeug
angeordnet wird. Üblicherweise
erfolgt der Einbau des Lenkgetriebes gleichzeitig mit dem Einbau
der Brennkraftmaschine in den Motorraum. Auf der Fahrerraumseite
der Stirnwand erfolgt dann der Einbau der Lenkspindel in das Fahrzeug,
wobei die Lenkspindel am Fahrzeug so angeordnet wird, dass ein Lenkspindelende,
das zur Anbindung an die Lenkungskupplung vorgesehen ist, in eine
Lenksäulenöffnung,
die in der Stirnwand ausgespart ist, hinein ragt. Auf diese Weise
kann anschließend
von einem Monteur an der Motorraumseite das besagte Lenkspind elende
ergriffen und in den Motorraum hinein gezogen werden. Dabei fährt der
Kolbenstangenkörper
aus dem Zylinderkörper
teleskopisch aus. Besagtes Lenkspindelende kann dann mit der Lenkungskupplung
verbunden werden.
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Problematisch
ist hierbei die extrem schwierige Zugänglichkeit des Lenkspindelendes,
da in diesem Stadium der Fahrzeugmontage bereits eine Vielzahl von
Komponenten und Aggregaten im Motorraum montiert sind, wie z.B.
die Brennkraftmaschine und deren Abgasanlage. In der Folge herrschen
im Bereich der Lenksäulenöffnung sehr
beengte Raumverhältnisse.
Die erschwerte Zugänglichkeit
des Lenkspindelendes, das aus der Lenksäulenöffnung heraus und in den Motorraum
hinein verstellt werden muss, um es mit der Lenkungskupplung verbinden
zu können,
erschwert somit die Montage der Lenkspindel und macht diese insbesondere
zeitintensiv.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Lenkspindel der eingangs genannten Art einen Weg aufzuzeigen,
der die Montage der Lenkspindel an einem Kraftfahrzeug vereinfacht.
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Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch die Gegenstände
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Lenkspindel zu
auszugestalten, dass der Kolbenstangenkörper durch eine Druckbeaufschlagung
eines Zylinderraums, der im Zylin derkörper durch den Kolbenstangenkörper begrenzt
ist, aus dem Zylinderkörper
ausgefahren werden kann. Bei einer derartigen Lenkspindel muss somit
das für
die Anbindung an die Lenkungskupplung vorgesehene Spindelende nicht
von Hand in den Motorraum hineingezogen werden, vielmehr kann durch
eine entsprechende Druckbeaufschlagung des Zylinderraums dieses
Spindelende in den Motorraum eingefahren werden, ohne dass es hierzu
erforderlich ist, das genannte Spindelende zu berühren. Eine
Zugänglichkeit
des Spindelendes für
einen Monteur ist somit nicht erforderlich. Hierdurch kann die Montage der
Lenkspindel erheblich vereinfacht werden.
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Die
Lenkspindel ist zur Realisierung der Erfindung mit wenigstens einem
Pneumatikanschluss ausgestattet, der mit dem genannten Zylinderraum kommuniziert.
An diesen Pneumatikanschluss kann eine entsprechende Druckversorgung,
z.B. eine Druckluftversorgung, die im Bereich einer Montagestraße ohnehin
stets vorhanden ist, ohne weiteres angeschlossen werden. Auf diese
Weise kann das Ausfahren des Kolbenstangenkörpers aus dem Zylinderkörper und
somit das Einfahren des betreffenden Lenkspindelendes in den Motorraum
ferngesteuert werden.
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Die
Lenkspindel kann gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
mit einem Anschlag ausgestattet sein, der das Ausfahren des Kolbenstangenkörpers aus
dem Zylinderkörper
auf eine maximale Ausfahrlänge
begrenzt. Auf diese Weise kann eine Fehlbedienung bei der Druckbeaufschlagung
nicht dazu führen,
dass der Kolbenstangenkörper
vollständig
aus dem Zylinderkörper
ausfährt.
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Die
Montage der Lenkspindel kann auch dadurch verbessert werden, dass
die Lenkspindel und die Lenkungskupplung vor der Druckbeaufschlagung des
Zylinderraums relativ zueinander ausgerichtet werden, derart, dass
das besagte Lenkspindelende bei der Druckbeaufschlagung des Zylinderraums
automatisch bis in die Lenkungskupplung einfährt. Auf diese Weise ist auch
das Einführen
des Lenkspindelendes in die Lenkungskupplung bei reduzierter Zugänglichkeit
ohne weiteres möglich,
da der jeweilige Monteur weder die Lenkungskupplung noch das Lenkspindelende
anfassen muss.
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Insbesondere
kann die Montage dadurch auch weitgehend automatisiert werden, indem
beispielsweise das Ausrichten von Lenkspindel und Lenkungskupplung
sowie die anschließende
Druckbeaufschlagung des Zylinderraums automatisiert bzw. selbsttätig durchgeführt werden.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche
oder ähnliche
Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
stark vereinfachte, teilweise geschnittene Seitenansicht auf eine
Lenksäule
vor der Verbindung einer Lenkspindel mit einer Lenkungskupplung,
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2 eine
Ansicht wie in 1, jedoch nach dem Verbinden
der Lenkspindel mit der Lenkungskupplung.
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Entsprechend
den 1 und 2 umfasst eine Lenksäule 1 einer
Lenkung 2 eines nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeugs 3 eine
Lenkspindel 4 und eine Lenkungskupplung 5. Die
Lenksäule 1 dient zur
Verbindung eines Lenkrads 6 mit einem Lenkgetriebe 7.
Hierzu ist die Lenksäule 1 einerseits
mit dem Lenkrad 6 und andererseits über eine Gelenkkupplung 8 mit
dem Lenkgetriebe 7 verbunden. Die Lenkspindel 4 ist
mit einem Lenkspindelende 9 im montierten Zustand der Lenksäule 1 mit
der Lenkungskupplung 5 verbunden. An ihrem andere Ende 10 ist die
Lenkspindel 4 mit dem Lenkrad 6 verbunden. Desweiteren
ist die Lenkungskupplung 5 über die Gelenkkupplung 8 mit
dem Gelenkgetriebe 7 verbunden.
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Die
Lenkspindel 4 umfasst einen Zylinderkörper 11 und einen
Kolbenstangenkörper 12,
der teleskopierbar in den Zylinderkörper 11 eingesteckt
ist. Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist der Zylinderkörper 11 mit
dem Lenkrad 6 verbunden, während der Kolbenstangenkörper 12 mit der
Lenkungskupplung 5 verbindbar bzw. verbunden ist. Dementsprechend
ist das der Lenkungskupplung 5 zugeordnete Lenkspindelende 9 im
vorliegenden Fall am Kolbenstangenkörper 12 ausgebildet.
Grundsätzlich
ist jedoch auch eine andere Ausführungsform
möglich,
bei welcher der Zylinderkörper 11 zur Anbindung
an die Lenkungskupplung 5 ausgestaltet ist, während der
Kolbenstangenkörper 12 mit
dem Lenkrad 6 verbindbar ist. Bei einer solchen Ausführungsform
wäre das
der Lenkungskupplung 5 zugeordnete Lenkspindelende 9 dann
am Zylinderkörper 11 ausgebildet.
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Erfindungsgemäß ist nun
die Lenkspindel 4 mit wenigstens einem Pneumatikanschluss 13 ausgestattet.
Im vorliegenden Fall sind zwei verschiedene Pneumatikanschlüsse 13a und 13b eingezeichnet,
die rein exemplarisch positioniert sind und die kumulativ oder alternativ
realisierbar sind. Der jeweilige Pneumatikanschluss 13 kommuniziert
mit einem Zylinderraum 14. Dieser Zylinderraum 14 ist
im Inneren des Zylinderkörpers 11 ausgebildet
und dort vom Kolbenstangenkörper 12 axial
begrenzt.
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Der
eine Pneumatikanschluss 13a ist hier exemplarisch unmittelbar
am Zylinderkörper 11 angeordnet,
und zwar so, dass er bei maximal eingefahrenem Kolbenstangenkörper 12 ungehindert
mit dem Zylinderraum 14 kommuniziert. Der andere Pneumatikanschluss 13b ist
beispielsweise am Kolbenstangenkörper 12 ausgebildet
und ist dabei zweckmäßig so angeordnet,
dass er auch bei vollständig
in den Zylinderkörper 11 eingefahrenem
Kolbenstangenkörper 12 außerhalb
des Zylinderkörpers 11 verbleibt. Das
bedeutet, dass dieser Pneumatikanschluss 13b in einem das
Lenkspindelende 9 aufweisenden Endbereich des Kolbenstangenkörpers 12 angeordnet ist.
Zumindest dann, wenn der Pneumatikanschluss 13b am Kolbenstangenkörper 12 angeordnet
ist, enthält
der Kolbenstangenkörper 12 einen
Kanal 15, der den genannten Pneumatikanschluss 13b mit
dem Zylinderraum 14 verbindet.
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Die
Lenkspindel 4 ist außerdem
mit einer balgartigen Manschette 16 ausgestattet, die einen
Balgkörper 17 aufweist.
Der Balgkörper 17 ist
mit einem ersten Flansch 18 am Zylinderkörper 11 befestigt.
Mit einem zweiten Flansch 19 ist der Balgkörper 17 am Kolbenstangenkörper 12 befestigt.
Desweiteren weist die Manschette 16 einen dritten Flansch 20 auf, der
zwischen den beiden anderen Flanschen 18, 19 angeordnet
ist und mit dem der Balgkörper 17 an
einer Stirnwand 21 des Fahr zeugs befestigt werden kann.
In dem hier montierten Zustand der Manschette 16 ist der
dritte Flansch 20 an einem Kragen 22, der eine
in der Stirnwand 21 ausgebildete Lenksäulenöffnung 23 umfasst,
befestigt, insbesondere wie hier eingeknüpft.
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Außerdem ist
die Lenkspindel 4 hier mit einem Anschlag 24 ausgestattet,
der so gestaltet ist, dass er das Ausfahren des Kolbenstangenkörpers 12 aus
dem Zylinderkörper 11 auf
eine maximale Ausfahrlänge
begrenzt. Der Anschlag 24 ist hier rein exemplarisch mit
Hilfe eines Anschlagglieds 25 realisiert, das am Zylinderkörper 11 befestigt
ist und in eine Längsnut 26 eingreift,
die außen
am Kolbenstangenkörper 12 ausgebildet
ist. Da diese Längsnut 26 an
der vom Lenkspindelende 9 entfernten Seite ein Nutende 27 aufweist,
kommt das Anschlagglied 25 bei Erreichen der maximalen
Ausfahrlänge
an diesem Nutende 27 zur Anlage.
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Die
erfindungsgemäße Lenkspindel 4 kann im
Fahrzeug 3 wie folgt montiert werden:
Zunächst wird
das Lenkgetriebe 7 mit der Lenkungskupplung 5 auf
einer Motorraumseite 28 der Stirnwand 21 in einem
Motorraum 29 des Fahrzeugs 3 angeordnet. Die Stirnwand 21 trennt
dabei den genannten Motorraum 29 von einem Fahrerraum 30 des Fahrzeugs 3. Üblicherweise
wird das Lenkgetriebe 7 zusammen mit einer Brennkraftmaschine
und weiteren Komponenten in den Motorraum 29 eingebaut. Beispielsweise
sind hierzu Brennkraftmaschine und Lenkgetriebe 7 auf einem
gemeinsamen Integralträger
(nicht gezeigt) montiert.
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Desweiteren
wird die Lenkspindel 4 auf einer Fahrerraumseite 31 der
Stirnwand 21 im Fahrerraum 30 am Fahrzeug 3 angeordnet.
Hierzu befindet sich die Lenkspindel 4 gemäß 1 in einem
eingefahrenen Zustand, d.h., der Kolbenstangenkörper 12 ist weitgehend
in den Zylinderkörper 11 eingefahren. Die
Anordnung und Positionierung der Lenkspindel 4 im Fahrerraum 3 erfolgt
dabei so, dass das zur Anbindung an die Lenkungskupplung 5 vorgesehene Lenkspindelende 9 in
die Lenksäulenöffnung 23 hineinragt.
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Anschließend kann
nun über
den Pneumatikanschluss 13, also über den Pneumatikanschluss 13a oder über den
Pneumatikanschluss 13b, der Druck im Zylinderraum 14 erhöht werden.
Hierzu wird eine entsprechende Druckversorgung, wie z.B. eine Druckluftversorgung,
an den jeweiligen Pneumatikanschluss 13 angeschlossen.
Dazu eignet sich beispielsweise eine Druckluftpistole, die bei einer
Montagestraße
ohnehin vorhanden ist. Die Druckluftbeaufschlagung des Zylinderraums 14 führt dazu,
dass der Kolbenstangenkörper 12 aus
dem Zylinderkörper 11 ausfährt. Das
bedeutet hier, dass das Lenkspindelende 9 durch die Lenksäulenöffnung 23 hindurch
in den Motorraum 29 einfährt. Beachtenswert ist hierbei,
dass zum Einfahren des Lenkspindelendes 9 in den Motorraum 29 der
Kolbenstangenkörper 12 nicht manuell
betätigt
oder angefasst werden muss. Insoweit ist eine gute Zugänglichkeit
des Lenkspindelendes 9 für das Ausfahren des Kolbenstangenkörpers 12 nicht
erforderlich. Desweiteren kann das Ausfahren des Kolbenstangenkörpers 12 über die
Druckversorgung quasi ferngesteuert werden, was den Vorgang zusätzlich vereinfacht.
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Nach
dem Einfahren des Lenkspindelendes 9 in den Motorraum 29 kann
dieses gemäß 2 besonders
einfach mit der Lenkungskupplung 5 verbunden werden. Die
Verbindung ist hier mittels einer Schraube 32 realisiert,
die hierzu mit einer Mutter 33 zusammenwirkt. Das Lenkspindelende 9 kann
zur Übertragung
von Drehmomenten in üblicher
Weise als Zweiflach ausgestaltet sein, während die Lenkungskupplung 5 dann
dementsprechend komplementär
gestaltet ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform erfolgt
vor der Druckbeaufschlagung des Zylinderraums 14 eine Ausrichtung
der Lenkungskupplung 5 relativ zur Lenkspindel 4,
derart, dass die Lenkungskupplung 5 und der Kolbenstangenkörper 12 koaxial zueinander
fluchten. Hierdurch wird erreicht, dass beim anschließenden Druckbeaufschlagen
des Zylinderraums 14 das Lenkspindelende 9 selbstständig die
Lenkungskupplung 5 trifft und gegebenenfalls nach einer
Korrektur der Drehlage in diese Einfahren kann. Auf diese Weise
kann das Montageverfahren weitgehend automatisiert werden. Insbesondere
können
die Ausrichtung von Lenkspindel 4 und Lenkungskupplung 5 sowie
das anschließende
Druckbeaufschlagen des Zylinderraums 14 vollautomatisch durchgeführt werden.