DE102012025505B4

DE102012025505B4 - Vorrichtung zur Halterung einer Lenksäule an einem Querträger in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012025505B4
Application number: DE201210025505
Authority: DE
Inventors: Uwe Reske
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-11-06
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: DE102012025505A1

Abstract

Vorrichtung zur Halterung einer Lenksäule (4) an einem Querträger (2) in einem Fahrzeug mit folgenden Merkmalen: – die Lenksäule (4) ist mit einer Konsole (5) verbunden, – die Konsole (5) ist mit dem Querträger (2) verbunden, – die Lenksäule (4) umfasst eine elektrische Maschine (10), eine Welle (11) sowie ein Getriebe (12), – die Konsole (5) weist an der Seite, welche der Lenksäule (4) zugewandt ist, über einen ersten Abschnitt (A) ihrer Längserstreckung entlang der Lenksäule (4) eine Krümmung auf, so dass die Welle (11) räumlich von der Konsole (5) umfasst wird, – die Krümmung ist derart ausgeführt, dass sich die Krümmung über einen Winkel von mehr als 90 Grad um die Welle (11) herum erstreckt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – an dem Querträger (2) ist ein Tragarm (3) angeordnet, – die Konsole (5) ist mit dem Querträger (2) und dem Tragarm (3) verbunden, – das in Richtung der Front des Fahrzeuges gerichtete Ende der Konsole (5) weist eine Breite (B1) auf und das in Richtung des Hecks des Fahrzeuges gerichtete Ende der Konsole (5) weist eine Breite (B2) auf, – die Breite (B2) des in Richtung des Hecks des Fahrzeuges gerichteten Endes der Konsole (5) ist größer als die Breite (B1) des in Richtung der Front des Fahrzeuges gerichteten Endes der Konsole (5).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung einer Lenksäule an einem Querträger in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Beispielsweise gemäß der DE10253959A1 ist eine Vorrichtung zur Halterung einer Lenksäule an einem Querträger eines Fahrzeuges vorbekannt. Die Lenksäule umfasst einen Lenksäulenhalter. Der Lenksäulenhalter weist einen plattenartigen Grundkörper auf, der sich in Längsrichtung der Lenksäule erstreckt. Der Grundkörper ist an der Oberseite der Lenksäule angeordnet. Der Grundkörper weist einen entlang der Längserstreckung der Lenksäule in Fahrtrichtung des Fahrzeuges liegenden Endbereich und einen entlang der Längserstreckung der Lenksäule entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeuges liegenden Endbereich auf. Der Grundkörper ist in beiden Endbereichen mit der Lenksäule fest verbunden, beispielsweise mittels Schrauben. Der Grundkörper umfasst auf der Seite, welche der Lenksäule abgewandt ist, einen hakenförmigen Zentrierzapfen. Der Grundkörper umfasst weiterhin zwei Haltearme in dem entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeuges liegenden Endbereich. Der Querträger umfasst Ausnehmungen, in welche sowohl der Zentrierzapfen, als auch die beiden Haltearme eingreifen, wobei die Ausnehmungen derart ausgebildet sind, dass der Grundkörper und die daran befestigte Lenksäule gegenüber dem Querträger positioniert und gehalten wird. Die Montage der Lenksäule an dem Querträger erfolgt dadurch, dass in einem ersten Schritt die zwei Haltearme in zwei Ausnehmungen des Querträgers eingeführt werden und anschließend der Zentrierzapfen in eine weitere Ausnehmung des Querträgers eingeführt wird. Auf diese Weise werden der Grundkörper und die daran befestigte Lenksäule zunächst an dem Querträger hängend gehalten, ohne fest mit dem Querträger verbunden zu sein. In einem weiteren Schritt erst werden der Grundkörper und die daran befestigte Lenksäule fest mit dem Querträger verbunden, beispielsweise mittels Schrauben. Auf diese Weise wird die Montage vereinfacht, da eine Haltevorrichtung entfallen kann und das Montagepersonal entlastet wird. Von Nachteil bei dieser Vorrichtung ist es jedoch, dass der Verbund aus Grundkörper, Lenksäule und Querträger nur eine vergleichsweise geringe Steifigkeit aufweist, so dass störende Vibrationen am Lenkrad unvermeidbar sind. Mit anderen Worten werden durch die Bildung des Verbundes aus Grundkörper und Lenksäule die genannten Vorteile zu Lasten der Steifigkeit erreicht.
Diese Situation wird dadurch verschärft, dass heute Fahrzeuge häufig eine elektromechanische Servolenkung (EPS) umfassen. Eine solche Servolenkung umfasst insbesondere im Bereich der Befestigung der Lenksäule an den Querträger eine elektrische Maschine, eine Welle sowie ein Getriebe, jeweils mit den dafür erforderlichen Gehäusen, so dass der Verbund aus Grundkörper und Lenksäule noch weiter zerklüftet wird.
Die Patentanmeldung EP 2 388 176 A2 offenbart einen Multifunktionsstützensatz für eine Lenksäule, bei der die Lenksäule über ein Getriebe und eine Welle eines Elektromotors für eine Servolenkung mit einer Befestigungsvorrichtung, im Folgenden Konsole genannt, an einem Querträger befestigt ist. Die Konsole funktioniert dabei als Multifunktionsstützensatz und ermöglicht neben der Befestigung der Lenksäule unter anderem ein Drehen der Lenksäule und die Anordnung eines Lenkradschlosses, eines energieabsorbierenden Systems im Fall eines Unfalls sowie weiterer Elemente um die Lenksäule. Die Welle des Elektromotors wird dabei teilweise räumlich von der Konsole umfasst. Der Anmeldegegenstand weist ebenfalls den Nachteil auf, das der Verbund von Lenksäule, Konsole und Querträger eine vergleichsweise geringe Steifigkeit aufweist, was durch die beabsichtigten zusätzlichen Aufnahmen weiterer Funktionsträger und Elemente verschärft wird.
Das Patent DE 100 40 824 B4 beschreibt eine Querträgerstruktur in einem Fahrzeug, die Befestigung der Querträgerstruktur an fahrzeugseitigen Tragbalken sowie mehrerer an der Querträgerstruktur angeordnete Tragstützen, auch Tragarme genannt, zum Befestigen der Lenksäule.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenksäule an einem Querträger eines Kraftfahrzeuges mit einer elektromechanischen Servolenkung einerseits möglichst steif anzuordnen und andererseits eine leichte Montage sicherzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Eine Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie die damit verbundenen Vorteile und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den jeweils abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
Hierbei zeigen:
1: eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2: eine Darstellung eines Details der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In 1 ist ein allgemein bekannter Modulträger 1 in einer Ansicht von der Fahrerseite eines Fahrzeuges gezeigt. Der Modulträger 1 umfasst einen Querträger 2. An dem Querträger 2 ist ein Tragarm 3 angeordnet. An dem Querträger 2 und dem Tragarm 3 ist eine Lenksäule 4 befestigt. Die Lenksäule 4 ist dazu zunächst mit einer Konsole 5 verbunden. Die Verbindung zwischen der Lenksäule 4 und der Konsole 5 erfolgt mittels einer ersten Schraubverbindung 6. Die erste Schraubverbindung 6 ist in dem Bereich der Konsole 5 angeordnet, welcher in Richtung der Front des Fahrzeuges weist. Die erste Schraubverbindung 6 erstreckt sich quer zur Längsachse der Lenksäule 4. Die Verbindung zwischen der Lenksäule 4 und der Konsole 5 kann weiterhin zusätzlich mittels einer zweiten Schraubverbindung 7 erfolgen. Vorläufig zusammengefasst, wird zunächst eine Baugruppe gebildet, umfassend die Lenksäule 4 und die Konsole 5. Diese Baugruppe wird dann an dem Querträger 2 mittels einer dritten Schraubverbindung 8 und an dem Tragarm 3 mittels einer vierten Schraubverbindung 9 befestigt. Die dritte Schraubverbindung 8 ist in dem Bereich der Konsole 5 angeordnet, welcher in Richtung des Hecks des Fahrzeuges weist. Die vierte Schraubverbindung 9 ist wiederum in dem Bereich der Konsole 5 angeordnet, welcher in Richtung der Front des Fahrzeuges weist. Die dritte Schraubverbindung 8 umfasst bevorzugt zwei Schrauben, wie in 2 näher erläutert ist. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Lenksäule 4 eine elektrische Maschine 10, eine Welle 11 sowie ein Getriebe 12, d. h. es handelt sich hier um eine elektromechanische Servolenkung (EPS). Die elektrische Maschine 10 ist in 1 durch die Konsole 5, die Welle 11 und das Getriebe 12 verdeckt und daher nicht sichtbar. Erfindungsgemäß ist die Konsole 5 im Bereich der Welle 11 und des Getriebes 12 der Lenksäule 4 derart geformt, dass die Welle 11 von der Konsole 5 räumlich umfasst wird.
2 zeigt zur genaueren Beschreibung die Konsole 5 herausgelöst aus der komplexen Baugruppe. Die Konsole 5 ist einteilig, also ein Bauteil, das in einem Stück, z. B. als ein Gussbauteil ausgeführt ist und besteht z. B. aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung. Die Konsole 5 umfasst in dem Bereich, welcher in Richtung der Front des Fahrzeuges weist, eine erste Schraubverbindung 6 bzw. eine durchgängige Bohrung 6a. Die Konsole 5 weist weiterhin an der Seite, welche der Lenksäule 4 zugewandt ist, über einen ersten Abschnitt A ihrer Längserstreckung entlang der Lenksäule 4 eine Krümmung auf, so dass die Welle 11 räumlich von der Konsole 5 umfasst wird. Erfindungsgemäß werden dadurch, dass die Konsole 5 diese Krümmung aufweist, die Konsole 5 und die Lenksäule 4, einschließlich der Welle 11, dem Getriebe 12 und der elektrischen Maschine 10, mit einem möglichst geringen Abstand zueinander miteinander verbunden, so dass ein sehr steifer Verbund aus Konsole 5, Lenksäule 4, Welle 11, Getriebe 12 sowie elektrischer Maschine 10 gebildet wird und so störende Vibrationen am Lenkrad vermieden werden bzw. die Eigenfrequenz des Verbunds aus Konsole 5, Lenksäule 4 und letztlich dem Querträger 2 in einen günstigen Bereich verschoben wird. Die Krümmung ist dabei erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass die Konsole 5 im ersten Abschnitt A ihrer Längserstreckung entlang der Lenksäule 4 an der Seite, welche der Lenksäule 4 zugewandt ist, die Welle 11 räumlich derart umfasst, wie insbesondere in 1 gezeigt ist, dass sich die Krümmung über einen Winkel von mehr als 90 Grad um die Welle 11 herum erstreckt. Erfindungsgemäß weist die Konsole 5 weiterhin im Bereich des Abschnittes A auf der Seite, welche der Lenksäule 4 abgewandt ist, eine Erhebung 13 auf. Die Erhebung 13 erstreckt sich in Richtung des Tragarmes 3. Die Konsole 5 weist im Bereich der Erhebung 13 die vierte Schraubverbindung 9 auf. Hierzu ist eine Bohrung 9a vorgesehen, die sich in Richtung der Längserstreckung der Lenksäule 4 bzw. der Konsole 5 erstreckt. D. h. die Bohrungen 6a und 9a sind zueinander im rechten Winkel angeordnet. Die Konsole 5 bzw. der Verbund der Konsole 5 und der Lenksäule 4 wird mittels der vierten Schraubverbindung 9 an dem Tragarm 3 befestigt. Wie in 2 weiterhin gezeigt, weist das in Richtung der Front des Fahrzeuges gerichtete Ende der Konsole 5 eine Breite B1 auf und weist das in Richtung des Hecks des Fahrzeuges gerichtete Ende der Konsole 5 eine Breite B2 auf. Erfindungsgemäß ist die Breite B2 des in Richtung des Hecks des Fahrzeuges gerichteten Endes der Konsole 5 größer als die Breite B1 des in Richtung der Front des Fahrzeuges gerichteten Endes der Konsole 5. Durch die unterschiedlichen Breiten B1 und B2 der beiden Enden der Konsole 5 wird quasi ein trapezförmiges Bauteil geschaffen, das eine hohe Flächensteifigkeit aufweist, so dass der Verbund aus Konsole 5, Lenksäule 4 und Querträger 2 noch steifer wird und so störende Vibrationen am Lenkrad effektiv vermieden werden. Dadurch, dass das in Richtung des Hecks des Fahrzeuges gerichtete Ende der Konsole 5 eine relativ große Breite B2 aufweist, können ferner die in dem Bereich vorgesehenen beiden Bohrungen 7a und 7b der zweiten Schraubverbindung 7 für eine alternative bzw. zusätzliche Verbindung zwischen der Lenksäule 4 und der Konsole 5 mit einem großen Abstand zueinander angeordnet werden, was wieder die Steifigkeit und Robustheit der Baugruppe umfassend die Konsole 5 und Lenksäule 4 zur Befestigung am Querträger 2 erhöht. Dadurch, dass das in Richtung des Hecks des Fahrzeuges gerichtete Ende der Konsole 5 eine relativ große Breite B2 aufweist, können ferner die in dem Bereich vorgesehenen beiden Bohrungen 8a und 8b der dritten Schraubverbindung 8 für die Verbindung der Baugruppe, umfassend die Lenksäule 4 und die Konsole 5, an dem Querträger 2, mit einem großen Abstand zueinander angeordnet werden, was wieder die Steifigkeit und Robustheit des Verbundes umfassend die Konsole 5, Lenksäule 4 und den Querträger 2 erhöht. Ferner umfasst die Konsole 5 einen Zentrierhaken 14. Der Zentrierhaken 14 dient dazu, bei der Montage der Baugruppe, umfassend die Konsole 5 und die Lenksäule 4, diese Baugruppe vor der Verbindung mit dem Querträger 2 mittels einer dritten Schraubverbindung 8 und dem Tragarm 3 mittels einer vierten Schraubverbindung 9, diese Baugruppe zunächst gegenüber dem Querträger 2 zu halten und zu zentrieren, so dass die anschließende Verschraubung leicht durchführbar ist. Zum gleichen Zweck weist die Konsole 5 ferner im Bereich der Erhebung 13 einen in Richtung der Front des Fahrzeuges gerichteten Durchbruch 15 auf, in den ein an dem Tragarm 3 befestigter Zentrierbügel 16 eingreift.

Claims

Vorrichtung zur Halterung einer Lenksäule (4) an einem Querträger (2) in einem Fahrzeug mit folgenden Merkmalen: – die Lenksäule (4) ist mit einer Konsole (5) verbunden, – die Konsole (5) ist mit dem Querträger (2) verbunden, – die Lenksäule (4) umfasst eine elektrische Maschine (10), eine Welle (11) sowie ein Getriebe (12), – die Konsole (5) weist an der Seite, welche der Lenksäule (4) zugewandt ist, über einen ersten Abschnitt (A) ihrer Längserstreckung entlang der Lenksäule (4) eine Krümmung auf, so dass die Welle (11) räumlich von der Konsole (5) umfasst wird, – die Krümmung ist derart ausgeführt, dass sich die Krümmung über einen Winkel von mehr als 90 Grad um die Welle (11) herum erstreckt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – an dem Querträger (2) ist ein Tragarm (3) angeordnet, – die Konsole (5) ist mit dem Querträger (2) und dem Tragarm (3) verbunden, – das in Richtung der Front des Fahrzeuges gerichtete Ende der Konsole (5) weist eine Breite (B1) auf und das in Richtung des Hecks des Fahrzeuges gerichtete Ende der Konsole (5) weist eine Breite (B2) auf, – die Breite (B2) des in Richtung des Hecks des Fahrzeuges gerichteten Endes der Konsole (5) ist größer als die Breite (B1) des in Richtung der Front des Fahrzeuges gerichteten Endes der Konsole (5).
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – die Konsole (5) ist einteilig ausgeführt.
Vorrichtung nach Patentanspruch 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: – die Konsole (5) ist als ein Gussbauteil ausgeführt.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – die Konsole (5) weist weiterhin im Bereich des Abschnitts (A) auf der Seite, welche der Lenksäule (4) abgewandt ist, eine Erhebung (13) auf, – die Erhebung (13) erstreckt sich in Richtung des Tragarms (3), – die Konsole (5) weist im Bereich der Erhebung (13) eine vierte Schraubverbindung (9) auf, – die Konsole (5) oder der Verbund der Konsole (5) und der Lenksäule (4) wird mittels der vierten Schraubverbindung (9) an dem Tragarm (3) befestigt.