DE102010015656A1

DE102010015656A1 - Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010015656A1
Application number: DE102010015656A
Authority: DE
Inventors: Rainer Lipfert; Enrico Raimondo; Karl Simonis; Bernd Binder; Martin Hasch; Dirk Schmidt
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-10-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lenksäulenmodul (1) für ein Kraftfahrzeug mit mindestens zwei elektrischen Funktionseinheiten (10, 20), welche über mindestens eine elektrische Verbindung mit einander verbunden sind. Um eine Montage des Lenksäulenmoduls (1) zu erleichtern und zu vereinfachen ist an einer ersten Funktionseinheit (20) mindestens ein Verbindungselement (22) zur Herstellung mindestens einer flexiblen elektrischen Steckverbindung befestigt, und an einer zweiten Funktionseinheit (10) ist mindestens ein korrespondierendes Verbindungselement (12) zur Herstellung mindestens einer flexiblen elektrischen Steckverbindung befestigt, wobei mindestens eines der Verbindungselemente (12, 22) der mindestens einen flexiblen elektrischen Steckverbindung beweglich befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
In der Kraftfahrzeugtechnik werden im Bereich des Lenkrades bzw. des Lenkstockes immer mehr elektrische Funktionsbaugruppen bzw. elektrische Funktionseinheiten verbaut, welche durch entsprechende Verbindungstechniken elektrisch miteinander verbunden sind. Diese Funktionsbaugruppen können beispielsweise als Schaltereinheit mit mindestens einem elektrischen Schalter oder als Elektronikeinheit zur Auswertung von Schaltsignalen der Schaltereinheit ausgeführt werden.
Aus dem Stand der Technik sind Lenksäulenmodule bekannt, welche als integriertes Modul ausgeführt sind. Das bedeutet, dass Auswerteelektronik und Schalter in einer Einheit angeordnet sind, wobei die einzelnen Komponenten nicht getrennt werden können. Hier werden die elektrischen Schaltsignale der elektrischen Schalter über Kabelsätze mit der Auswerteelektronik verbunden, wobei die elektrischen Verbindungen beim Einbau ins Fahrzeug, d. h. beim Kunden nicht getrennt werden können.
Bei einem modularen Lenksäulenmodul lassen sich Schalter und Auswerteelektronik separieren. Bei dieser Ausführungsform werden die Schalter und Hebel über Kabelsätze mit dem Schaltermodul verbunden. Die Verbindung zwischen Schalter und Auswerteelektronik erfolgt dann entweder über eine starre elektrische Steckverbindung oder über einen weiteren Kabelsatz mit entsprechenden Steckern, welche extra gesteckt werden müssen. Die Modularität des Lenksäulenmoduls bleibt nur erhalten, wenn der Kunde die „losen” Kabelsätze beim Einbau ins Fahrzeug selbst steckt.
In der Patentschrift EP 0 853 022 B1 wird beispielsweise ein Funktionsmodul mit mehreren im Bereich der Lenksäule eines Kraftfahrzeugs angeordneten Funktionseinheiten beschrieben, die sich aus einer über einen Träger am Mantelrohr der Lenksäule kraft- und/oder formschlüssig befestigten Basisfunktionseinheit und zumindest einer weiteren am Träger befestigten Satellitenfunktionseinheit zusammensetzen. Die zur elektrischen Kontaktierung der Funktionseinheiten erforderlichen Steckverbindungsteile und Gegensteckverbindungsteile sind direkt an den Funktionseinheiten vorhanden und befestigt, so dass bei der Montage des Funktionsmodules eine starre elektrische Steckverbindung entsteht und ein Hantieren von an biegeschlaffen Leitungen angeschlossenen Steckverbindungsteilen entfällt. Gleichzeitig entsteht über die starre elektrische Steckverbindung eine mechanische Verbindung zwischen den Funktionsmodulen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug anzugeben, welches eine Montage der im Bereich des Lenkstocks bzw. des Lenkrades verbauten Funktionseinheiten erleichtert und vereinfacht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere die Ausführungsformen der Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthalten die Unteransprüche.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass an einer ersten Funktionseinheit mindestens ein Verbindungselement zur Herstellung mindestens einer flexiblen elektrischen Steckverbindung befestigt ist, und an einer zweiten Funktionseinheit mindestens ein korrespondierendes Verbindungselement zur Herstellung mindestens einer flexiblen elektrischen Steckverbindung befestigt ist, wobei mindestens eines der Verbindungselemente der mindestens einen flexiblen elektrischen Steckverbindung beweglich befestigt ist. Dadurch kann die Montage des Lenksäulenmoduls in vorteilhafter Weise erleichtert und vereinfacht werden.
Somit ermöglichen Ausführungsformen der Erfindung in vorteilhafter Weise eine direkte elektrische Kontaktierung bzw. Verbindung von zwei Funktionsbaugruppen bzw. Funktionseinheiten bei der Montage, ohne dass der Kunde lose Kabelsätze und Stecker bzw. Gegenstecker montieren muss. Durch die bewegliche Befestigung von mindestens einem der Verbindungselemente der flexiblen elektrischen Steckverbindung können in vorteilhafter Weise Montagetoleranzen und ein vorhandenes Spiel zwischen den beiden Funktionseinheiten ausgeglichen werden. Dadurch können Beschädigungen von Lötverbindungen bzw. Einpressverbindungen der Verbindungselemente innerhalb der Funktionsbaugruppe bzw. Funktionseinheit durch mechanische Kräfte vermieden werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls ist die erste Funktionseinheit als Schaltereinheit mit mindestens einem Schaltelement und die zweite Funktionseinheit als Elektronikeinheit zur Auswertung von Schaltsignalen der Schaltereinheit ausgeführt, wobei die Schaltsignale über die mindestens eine flexible elektrische Steckverbindung von dem mindestens einen Schaltelement der Schaltereinheit zur Elektronikeinheit übertragbar sind. Das mindestens eine Schaltelement ist beispielsweise als Schalthebel ausgeführt, welcher mindestens ein primäres Schaltelement, das am lenksäulennahen Ende angeordnet ist und durch Verschwenken des Schalthebels betätigt wird, und/oder mindestens ein sekundäres Schaltelement aufweist, welches am lenksäulenfernen Ende des Schalthebels angeordnet ist und durch dort angeordnete Bedienelemente angesteuert wird. Das mindestens eine primäre Schaltelement und/oder das mindestens eine sekundäre Schaltelement werden über korrespondierende Kabelsätze mit dem an der Schaltereinheit befestigten Verbindungselement elektrisch verbunden. Dadurch kann die Elektronikeinheit ohne zusätzliche Steckermontage auf die Schaltereinheit gesteckt werden, so dass das mindestens eine Schaltelement bei der Montage über die flexible Steckverbindung und die Kabelsätze direkt mit der Elektronikeinheit elektrisch verbunden wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls ist das mindestens eine beweglich befestigte Verbindungselement elastisch gelagert, um die erforderliche Beweglichkeit zum Toleranzausgleich bei der Herstellung der flexiblen Steckverbindung zu ermöglichen. Des Weiteren kann das beweglich befestigte Verbindungselement in vorteilhafter Weise über mindestens einen flexiblen Kabelsatz mit dem mindestens einen Schaltelement und/oder mit einer Leiterplatte elektrisch verbunden sein. Ein unbeweglich befestigtes Verbindungselement kann über mindestens eine Lötverbindung und/oder Einpressverbindung mit dem mindestens einen Schaltelement und/oder einer Leiterplatte elektrisch verbunden sein.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls umfasst die mindestens eine flexible Steckverbindung ein als Stecker ausgeführtes Verbindungselement und ein als korrespondierender Gegenstecker ausgeführtes Verbindungselement. Das als Stecker ausgeführte Verbindungselement und das als Gegenstecker ausgeführte Verbindungselement weisen jeweils miteinander korrespondierende Steckkontaktelemente auf, die entweder als Kontaktpins oder als Kontaktöffnungen ausgeführt sind. Des Weiteren kann das Verbindungselement mit den Kontaktpins einen umlaufenden Kragen aufweisen, welcher die Kontaktpins umgibt, wobei die Kontaktöffnungen des korrespondierenden Verbindungselements in einem Kontaktblock angeordnet sind, dessen Geometrie so auf die Geometrie des Kragens abgestimmt ist, dass eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige mechanische Verbindung zwischen den beiden Verbindungselementen herstellbar ist. So können beispielsweise die Außenabmessungen des Kontaktblocks so an die Innenabmessungen des umlaufenden Kragens angepasst werden, dass der Kontaktblock unter Erzeugen eines Formschlusses und/oder Kraftschlusses in den Kragen einfährt. Alternativ kann am Kontaktblock eine umlaufende Vertiefung angeordnet werden, in welche der Kragen unter Erzeugen eines Formschlusses und/oder Kraftschlusses einfährt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls ist das als Stecker ausgeführte Verbindungselement beweglich an der als Schaltereinheit ausgeführten Funktionseinheit befestigt und das als Gegenstecker ausgeführte Verbindungselement ist unbeweglich an der als Elektronikeinheit ausgeführten Funktionseinheit befestigt. Alternativ kann das als Stecker ausgeführte Verbindungselement unbeweglich an der als Schaltereinheit ausgeführten Funktionseinheit befestigt werden und das als Gegenstecker ausgeführte Verbindungselement kann beweglich an der als Elektronikeinheit ausgeführten Funktionseinheit befestigt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert.
In der Darstellung zeigt:
1 eine schematische perspektivische Darstellung von Einzelkomponenten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls vor der Montage,
2 eine schematische perspektivische Darstellung einer Elektronikeinheit für das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls aus 1, und
3 eine schematische perspektivische Darstellung einer Schaltereinheit für das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls aus 1.
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls 1 für ein Kraftfahrzeug eine als Schaltereinheit 20 ausgeführte erste Funktionseinheit mit mindestens einem Schaltelement 24 und eine als Elektronikeinheit 10 ausgeführte zweite Funktionseinheit zur Auswertung von Schaltsignalen der Schaltereinheit 20. Die Schaltsignale werden von dem mindestens einen Schaltelement 24 der Schaltereinheit 20 über mindestens eine elektrische Verbindung zur Elektronikeinheit 10 übertragen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei als Schalthebel ausgeführte Schaltelemente 24 vorgesehen, welche jeweils mindestens ein primäres Schaltelement, das am lenksäulennahen Ende angeordnet ist und durch Verschwenken des Schalthebels 24 betätigt wird, und mindestens ein sekundäres Schaltelement aufweist, welches am lenksäulenfernen Ende des Schalthebels 24 angeordnet ist und durch dort angeordnete Bedienelemente angesteuert wird.
Erfindungsgemäß ist an der ersten Funktionseinheit 20 mindestens ein Verbindungselement 22 zur Herstellung mindestens einer flexiblen elektrischen Steckverbindung befestigt, und an der zweiten Funktionseinheit 10 ist mindestens ein korrespondierendes Verbindungselement 12 zur Herstellung mindestens einer flexiblen elektrischen Steckverbindung befestigt, wobei mindestens eines der Verbindungselemente 12, 22 der mindestens einen flexiblen elektrischen Steckverbindung beweglich befestigt ist. Zur Erzielung der erforderlichen Beweglichkeit kann das mindestens eine beweglich befestigte Verbindungselement 12, 22 elastisch gelagert sein.
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die mindestens eine flexible Steckverbindung ein als Stecker 22 ausgeführtes Verbindungselement und ein als korrespondierender Gegenstecker 12 ausgeführtes Verbindungselement. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei flexible Steckverbindungen zwischen der Schaltereinheit 20 und der Elektronikeinheit 10 vorgesehen.
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, weisen die jeweiligen als Stecker 22 ausgeführten Verbindungselemente und die jeweils als Gegenstecker 12 ausgeführten Verbindungselemente miteinander korrespondierende Steckkontaktelemente 12.1, 22.1 auf, die entweder als Kontaktpins 12.1 oder als Kontaktöffnungen 22.1 ausgeführt sind.
Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, weist das Verbindungselement 12 mit den Kontaktpins 12.1 einen umlaufenden Kragen 12.2 auf, welcher die Kontaktpins 12.1 umgibt. Wie aus 1 und 3 ersichtlich ist, weist das korrespondierende Verbindungselement 22 einen Kontaktblock 22.2 auf, in welchem die Kontaktöffnungen 22.1 angeordnet sind. Die Geometrie des Kontaktblocks 22.2 ist so auf die Geometrie des Kragens 12.2 abgestimmt, dass eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige mechanische Verbindung zwischen den beiden Verbindungselementen 12, 22 herstellbar ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das als Stecker 22 ausgeführte Verbindungselement beweglich an der als Schaltereinheit 20 ausgeführten Funktionseinheit befestigt und das als Gegenstecker 12 ausgeführte Verbindungselement ist unbeweglich an der als Elektronikeinheit 10 ausgeführten Funktionseinheit befestigt. Daher sind die als Stecker 22 ausgeführten beweglich befestigte Verbindungselemente über korrespondierende Kabelsätze 28 jeweils mit mindestens einem Schaltelement 24 der Schaltereinheit 20 elektrisch verbunden. Die als Gegenstecker 12 ausgeführten unbeweglich befestigten Verbindungselemente sind jeweils über mindestens eine Lötverbindung und/oder Einpressverbindung mit einer nicht dargestellten Leiterplatte der Elektronikeinheit 10 elektrisch verbunden, wobei auf der Leiterplatte eine nicht dargestellte Auswerteschaltung angeordnet ist.
Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls ist das als Stecker 22 ausgeführte Verbindungselement unbeweglich an der als Schaltereinheit 20 ausgeführten Funktionseinheit befestigt und das als Gegenstecker 12 ausgeführte Verbindungselement ist beweglich an der als Elektronikeinheit 10 ausgeführten Funktionseinheit befestigt.
Zur Vereinfachung der Montage sind an einer Trägereinheit 16 der als Elektronikeinheit 10 ausgeführten Funktionseinheit zwei Führungsaussparungen 16.1 angeordnet, welche mit zwei an einer Trägereinheit 26 der als Schaltereinheit 20 ausgeführten Funktionseinheit angeordneten Führungsdome 26.1 korrespondieren, um die Positionierung der beiden Funktionseinheiten 10, 20 zueinander zu erleichtern. Aus dem gleichen Grund sind an der Trägereinheit, 16 der Elektronikeinheit 10 zwei Führungszapfen 16.1 angeordnet, die zur Führung bei der Montage entsprechend mit zwei Führungsaufnahmen 26.2 der Trägereinheit 26 der Schaltereinheit 20 zusammenwirken.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise eine vereinfachte Montage des erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls mit Kabelsätzen und flexiblen Steckverbindungen zur Herstellung von direkten elektrischen Verbindungen von der Schalteinheit zur Elektronikeinheit, ohne dass der Kunde lose Kabelsätze und Stecker bzw. Gegenstecker montieren muss. Außerdem gleichen die flexiblen Steckverbindungen Montagetoleranzen und Spiel zwischen der Schaltereinheit und der Elektronikeinheit aus. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Beschädigung der Lötverbindungen und/oder Einpressverbindungen des Gegensteckers in der Elektronikeinheit durch mechanische Kräfte vermieden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0853022 B1 [0005]

Claims

Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug mit mindestens zwei elektrischen Funktionseinheiten (10, 20), welche über mindestens eine elektrische Verbindung mit einander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einer ersten Funktionseinheit (20) mindestens ein Verbindungselement (22) zur Herstellung mindestens einer flexiblen elektrischen Steckverbindung befestigt ist, und an einer zweiten Funktionseinheit (10) mindestens ein korrespondierendes Verbindungselement (12) zur Herstellung mindestens einer flexiblen elektrischen Steckverbindung befestigt ist, wobei mindestens eines der Verbindungselemente (12, 22) der mindestens einen flexiblen elektrischen Steckverbindung beweglich befestigt ist.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktionseinheit als Schaltereinheit (20), mit mindestens einem Schaltelement (24) und die zweite Funktionseinheit als Elektronikeinheit (10) zur Auswertung von Schaltsignalen der Schaltereinheit (20) ausgeführt ist, wobei die Schaltsignale über die mindestens eine flexible elektrische Steckverbindung von dem mindestens einen Schaltelement (24) der Schaltereinheit (20) zur Elektronikeinheit (10) übertragbar sind.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine beweglich befestigte Verbindungselement (12, 22) elastisch gelagert ist.
Lenksäulenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das beweglich befestigte Verbindungselement (22) über mindestens einen flexiblen Kabelsatz (28) mit dem mindestens einen Schaltelement (24) und/oder mit einer Leiterplatte elektrisch verbunden ist.
Lenksäulenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein unbewegliche befestigtes Verbindungselement (12) über mindestens eine Lötverbindung und/oder Einpressverbindung mit dem mindestens einen Schaltelement (24) und/oder einer Leiterplatte elektrisch verbunden ist.
Lenksäulenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine flexible Steckverbindung ein als Stecker (22) ausgeführtes Verbindungselement und ein als korrespondierender Gegenstecker (12) ausgeführtes Verbindungselement umfasst.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das als Stecker (22) ausgeführte Verbindungselement und das als Gegenstecker (12) ausgeführte Verbindungselement jeweils miteinander korrespondierende Steckkontaktelemente (12.1, 22.1) aufweisen, die entweder als Kontaktpins (12.1) oder als Kontaktöffnungen (22.1) ausgeführt sind.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (12) mit den Kontaktpins (12.1) einen umlaufenden Kragen (12.2) aufweist, welcher die Kontaktpins (12.1) umgibt, wobei die Kontaktöffnungen (22.1) des korrespondierenden Verbindungselements (22) in einem Kontaktblock (22.2) angeordnet sind, dessen Geometrie so auf die Geometrie des Kragens (12.2) abgestimmt ist, dass eine formschlüssige mechanische Verbindung zwischen den beiden Verbindungselementen (12, 22) herstellbar ist.
Lenksäulenmodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das als Stecker (22) ausgeführte Verbindungselement beweglich an der als Schaltereinheit (20) ausgeführten Funktionseinheit befestigt ist und das als Gegenstecker (12) ausgeführte Verbindungselement unbeweglich an der als Elektronikeinheit (10) ausgeführten Funktionseinheit befestigt ist.
Lenksäulenmodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das als Stecker (22) ausgeführte Verbindungselement unbeweglich an der als Schaltereinheit (20) ausgeführten Funktionseinheit befestigt ist und das als Gegenstecker (12) ausgeführte Verbindungselement beweglich an der als Elektronikeinheit (10) ausgeführten Funktionseinheit befestigt ist.