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Beschrieben werden eine Lenksäulenanordnung eines Kraftfahrzeugs, ein Torsionsdämpferelement sowie ein Kraftfahrzeug.
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Lenksäulenanordnungen eines Kraftfahrzeugs, Torsionsdämpferelemente sowie Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt.
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Bei Lenksäulen ist es notwendig, aus dem Fahrwerk eingeleitete Schwingungen und Geräusche in Richtung Lenkrad abzukoppeln, da diese zu Vibrationen des Lenkrades und zu Geräuschübertragung führen können, was den Fahrkomfort mindert. Die Entkopplung geschieht mittels eines Torsionsdämpfers, der in der Lenksäule angeordnet ist. Zur spielfreien Drehmomentübertragung zwischen dem Abtrieb Lenksäule und dem Antrieb Lenkgetriebe werden zur Aufnahme von Schwingungen, Stößen und Kräften ein Typ Torsionsdämpfer verbaut, der zurzeit die Anforderungen an die Dämpfungs- und Entkopplungseigenschaften nicht zufriedenstellend erfüllt.
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Verwendete Torsionsdämpfer bestehen in der Regel aus einem aufvulkanisierten Elastomer in bearbeiteten Trägergeometrien. Zur sicheren Anhaftung des Elastomers sind als Vorprozesse Strahlen und Primern erforderlich, wobei letzteres eine potenziell gesundheitsschädliche Fertigungsprozessstufe ist, und das Vorgehen insgesamt einen hohen Fertigungsaufwand bedingt.
Aus der
DE 10 2012 005 836 A1 ist eine Lenksäulenanordnung mit einer Schiebehülse und einer Kreuzgelenkgabel, die einen Aufnahmeabschnitt aufweist, in dem die Schiebehülse zumindest abschnittsweise und koaxial umfasst ist, wobei die Mantelaußenfläche der Schiebehülse und die Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts Formelemente zur formschlüssigen Verbindung aufweisen, und wobei zwischen der Schiebehülse und dem Aufnahmeabschnitt der Kreuzgelenkgabel ein Torsionsdämpferelement angeordnet ist, wobei das Torsionsdämpferelement eine Ringanordnung ist, die einen inneren Trägerring, einen äußeren Trägerring und einen dazwischen angeordneten Elastomerring umfasst, wobei der innere Trägerring und der äußere Trägerring in radialer Richtung elastisch und in axialer Richtung steif ausgeführt sind.
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Nachteilig hieran ist der hohe Montageaufwand, da eine Vielzahl von Bauteilen montiert werden müssen.
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Somit stellt sich die Aufgabe, Lenksäulenanordnungen eines Kraftfahrzeugs, Torsionsdämpferelemente sowie Kraftfahrzeuge der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine einfachere Montage möglich ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lenksäulenanordnung eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1, ein Torsionsdämpferelement gemäß dem nebengeordneten Anspruch 9 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 10. Weiterführende Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Beschrieben wird eine Lenksäulenanordnung mit einer Schiebehülse und einer Kreuzgelenkgabel, die einen Aufnahmeabschnitt aufweist, in dem die Schiebehülse zumindest abschnittsweise und koaxial umfasst ist, wobei eine Mantelaußenfläche der Schiebehülse und eine Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts Formelemente zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung aufweisen, wobei zwischen der Schiebehülse und dem Aufnahmeabschnitt der Kreuzgelenkgabel ein Torsionsdämpferelement angeordnet ist, wobei das Torsionsdämpferelement einen Käfig aufweist, der ein Elastomerelement zumindest teilweise umgibt, wobei der Käfig eine formschlüssige Anlagefläche zur Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts bildet, wobei das Elastomerelement eine formschlüssige Anlagefläche zur Mantelaußenfläche der Schiebehülse bildet, wobei das Torsionsdämpferelement einen Sicherungsring aufweist, der Rastmittel zum Verrasten in entsprechende Gegenrastmittel an der Schiebehülse aufweist, wobei der Sicherungsring vor Montage als Montageeinheit einstückig mit dem Torsionsdämpferelement ausgebildet ist einstückig mit dem Käfig ausgebildet ist, wobei Sicherungsring und Käfig im montierten Zustand voneinander getrennt sind.
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Der Sicherungsring dient dazu, das Elastomerelement korrekt in der Lenksäulenanordnung zu positionieren. Der Sicherungsring rastet an der Schiebehülse in einer definierten Position ein und begrenzt damit die axiale Ausdehnung des Elastomerelements.
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Dadurch, dass der Sicherungsring und der Käfig eine Montageeinheit bilden, die während der Montage voneinander getrennt werden, kann der Montageaufwand reduziert werden, da der Sicherungsring zusammen mit dem Käfig positioniert und montiert werden kann. Während der Montage kann die Verbindung von Sicherungsring und Käfig aufgetrennt werden. Dies kann beispielsweise mithilfe eines speziellen Werkzeugs oder durch in die Verbindung zwischen Sicherungsring und Käfig eingebrachte Sollbruchstellen, beispielsweise in Form von Perforationen oder dünnen Stegen, erreicht werden.
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Wenn der Sicherungsring und der Käfig getrennt werden, kann darüber hinaus ein Kurzschluss des Elastomerelements über Sicherungsring und Käfig vermieden werden und eine gute Vibrations- und Geräuschdämpfung erreicht werden.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Elastomerelement geschäumt ist und/oder dass der Käfig aus einem thermoplastischen Material oder einem faserverstärkten thermoplastischen Material.
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Als Material für den Käfig kommt insbesondere ein glasfaserverstärktes thermoplastisches Material infrage. Auf diese Weise ist der Käfig sehr robust und langlebig.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Sicherungsring wenigstens einen radialen Vorsprung aufweist, der in wenigstens eine radiale Nut der Schiebehülse eingreift.
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Auf diese Weise kann eine einfache Positionierung des Torsionsdämpferelements erreicht werden, da dieses in verschiedenen Ausrichtungen auf die Schiebehülse aufgeschoben werden kann, wodurch eine Verrastung der radialen Nut und des radialen Vorsprungs in mehreren Positionen möglich ist. Die radiale Nut kann insbesondere umlaufend ausgebildet sein.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Mantelaußenfläche und/oder Mantelinnenfläche sowie die dazugehörigen Anlageflächen polygonförmig sind.
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Eine mögliche Polygonform ist beispielsweise eine Sternform. Hierdurch kann ein guter Formschluss zwischen Schiebehülse und Torsionsdämpferelement einerseits und zwischen Torsionsdämpferelement und Aufnahmeabschnitt andererseits erreicht werden.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Sicherungsring und Käfig als Montageeinheit über wenigstens einen trennbaren Steg miteinander verbunden sind.
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Hierdurch ist es möglich, die Montageeinheit einstückig beispielsweise in einem Urformprozess wie Spritzgießen herzustellen.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Käfig wenigstens eine radial nach außen weisende Öffnung aufweist, die von dem Elastomerelement durchragt wird.
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Hierdurch können die Dämpfungseigenschaften des Elastomerelements verbessert werden und das Elastomerelement kann besser im Käfig gehalten werden.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Käfig einen umlaufenden, radial nach außen stehenden Kragen aufweist, der mittels einer Abdeckplatte einrolliert ist und zur Abstützung an der Kreuzgelenkgabel dient.
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Die Abdeckplatte kann den Sicherungsring in Bezug auf das Elastomerelement diametral gegenüberliegend angeordnet sein und somit eine Ausdehnung des Elastomerelements andererseits begrenzen.
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In einer weiteren weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Sicherungsring eine Anlagefläche für das Elastomerelement bildet.
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Dies erlaubt eine exakte Positionierung des Elastomerelements und verhindert Geräuschentwicklung durch einen klappernden Sicherungsring, da dieser durch die Anlage am Elastomerelement ebenfalls gedämpft ist.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand betrifft ein Torsionsdämpferelement einer Lenksäulenanordnung der zuvor beschriebenen Art.
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Ein entsprechendes Torsionsdämpferelement lässt sich günstig herstellen und schnell montieren.
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Ein weiterer unabhängiger Gegenstand betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Lenksäulenanordnung der zuvor beschriebenen Art.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen schematisch:
- 1 eine Schnittdarstellung durch eine Lenksäulenanordnung;
- 2 eine perspektivische Ansicht auf einen Schnitt durch die Lenksäulenanordnung aus 1;
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Schiebehülse mit montiertem Torsionsdämpferelement;
- 4 eine perspektivische Ansicht einer Montageeinheit aus einem ersten Blickwinkel, sowie
- 5 eine perspektivische Ansicht einer Montageeinheit aus einem zweiten Blickwinkel.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Lenksäulenanordnung 2.
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Die Lenksäulenanordnung 2 weist eine Schiebehülse 4 auf, die mittels einer Innenverzahnung 6 mit einem Lenkgestänge verbindbar ist. Die Schiebehülse 4 ist mit einer Kreuzgelenkgabel 8 über einen an der Kreuzgelenkgabel 8 angeordneten Aufnahmeabschnitt 10 mittels eines Torsionsdämpferelements 12 verbunden.
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Das Torsionsdämpferelement 12 dient zum Dämpfen von Vibrationen, die andernfalls über die Verbindung von Schiebehülse 4 und Kreuzgelenkgabel 8 übertragen werden könnten. Das Torsionsdämpferelement 12 ist so gestaltet, dass ein Drehmoment spielfrei über das Torsionsdämpferelement 12 übertragen werden kann.
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Das Torsionsdämpferelement 12 weist eine Anlagefläche 14 auf, die zur Anlage an einer Mantelaußenfläche 16 der Schiebehülse 4 ausgebildet ist. Andererseits weist das Torsionsdämpferelement 12 eine Anlagefläche 18 auf, die zur Anlage an einer Mantelinnenfläche 20 des Aufnahmeabschnitts 10 ausgebildet ist.
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Das Torsionsdämpferelement 12 weist einen Käfig 22 aus einem glasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff auf. In dem Käfig 22 ist ein Elastomerelement 24 angeordnet. Das Elastomerelement 24 besteht aus einem geschäumten Elastomer.
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Käfig 22 und Elastomerelement 24 bilden die Anlagefläche 18, wohingegen die Anlagefläche 14 vom Elastomerelement 24 allein gebildet wird. Der Käfig 22 liegt ausschließlich an den Aufnahmeabschnitt 10 der Kreuzgelenkgabel 8 an.
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Zur Begrenzung der Ausdehnung des Elastomerelements 24 und zur Positionierung des Torsionsdämpferelements 12 ist einerseits ein Sicherungsring 26 vorgesehen. Der Sicherungsring 26 weist einen umlaufend ausgebildeten Rastvorsprung 28 auf, der in eine umlaufend ausgebildete Rastnut 30 der Schiebehülse 4 eingreift und dadurch axial in korrekter Position positioniert ist.
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Zur Begrenzung der Ausdehnung des Elastomerelements 24 und zur Positionierung des Torsionsdämpferelements 12 ist andererseits eine Abdeckplatte 32 vorgesehen, die in den Aufnahmeabschnitt 10 ein rolliert ist. Durch Abdeckplatte 32 und Sicherungsring 26 ist die axiale Position des Torsionsdämpferelements 12 in der Lenksäulenanordnung 2 präzise bestimmt.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Schnitt durch die Lenksäulenanordnung 2 ohne Aufnahmeabschnitt.
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Schiebehülse 2, Elastomerelement 24 sowie Käfig 22 sind im Wesentlichen im Querschnitt sternförmig ausgebildet, um hohe Drehmomente zwischen Schiebehülse 2 und Kreuzgelenkgabel 8 übertragen zu können.
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Der Käfig 22 weist Öffnungen 34 auf, die von dem Elastomerelement 24 durchragt werden.
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An dem Käfig 22 sind Stegabschnitte 36.1 angeordnet. An den Sicherungsring 26 sind Stegabschnitte 36.2 angeordnet. Die Stegabschnitte 36.1, 36.2 sind Überbleibsel eines Stegs, der vor der Montage des Torsionsdämpferelements 12 Käfig 22 und Sicherungsring 26 miteinander verband.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Schiebehülse 2 mit montiertem Torsionsdämpferelement 12.
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An den Käfig 22 ist ein Kragen 38 ausgebildet, der zur Positionierung des Käfigs 22 im Aufnahmeabschnitt 10 dient.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Montageeinheit 40 aus einem ersten Blickwinkel.
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Die Montageeinheit 40 besteht aus Käfig 22 und Sicherungsring 26, die über einen Steg 36 miteinander verbunden sind. Der Steg 36 ist so gestaltet, dass er bei der Montage des Torsionsdämpferelements 12 leicht reißt.
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5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Montageeinheit 40 aus einem zweiten Blickwinkel.
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An den Kragen 38 sind mehrere Einschnitte 42 ausgebildet, die ein Verrasten mit dem Aufnahmeabschnitt 10 ermöglichen.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa einer weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Lenksäulenanordnung
- 4
- Schiebehülse
- 6
- Innenverzahnung
- 8
- Kreuzgelenkgabel
- 10
- Aufnahmeabschnitt
- 12
- Torsionsdämpferelement
- 14
- Anlagefläche
- 16
- Mantelaußenfläche
- 18
- Anlagefläche
- 20
- Mantelinnenfläche
- 22
- Käfig
- 24
- Elastomerelement
- 26
- Sicherungsring
- 28
- Rastvorsprung
- 30
- Rastnut
- 32
- Abdeckplatte
- 34
- Öffnung
- 36
- Steg
- 36.1, 36.2
- Stegabschnitt
- 38
- Kragen
- 40
- Montageeinheit
- 42
- Einschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012005836 A1 [0004]
