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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Lenksäuleneinheit für ein Kraftfahrzeug,
bei der mehrere einzelne für
eine Lenksäuleneinheit
benötigte
Bestandteile ein Lenksäulenmodul
darstellen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Lenksäulenmodul
für ein Kraftfahrzeug
mit einer in einem Mantelrohr angeordneten Lenkspindel, mit einem
Lenkrad, welches durch Eingreifen einer dem Lenkrad zugeordneten Verzahnung
in eine gegenstückig
ausgebildete, der Lenkspindel zugeordnete Verzahnung drehfest an dem
freien Ende an der Lenkspindel befestigt ist, und mit einem konzentrisch
das Mantelrohr umgebenden Funktionsmodul, welchem Lenkrad und welchem Funktionsmodul
Mittel zur Übertragung
von elektrischer Energie und/oder Daten von dem Funktionsmodul zum
Lenkrad und umgekehrt zugeordnet sind, wobei das Lenkrad dergestalt
an dem freien Ende der Lenkspindel befestigt gehalten ist, daß achsiale
Relativbewegungen zwischen dem Lenkrad und der Lenkspindel, die
zu einem Abziehen des Lenkrades von der Lenkspindel führen könnten, verhindert
sind.
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Lenksäuleneinheiten
von Kraftfahrzeugen werden nach herkömmlicher Art durch Montieren
der einzelnen Komponenten am Montageband des Automobilherstellers
zusammengesetzt. Die in einem Mantelrohr gelagerte Lenkspindel wird
in einem ersten Schritt kraftfahrzeugseitig eingebaut. An dem Mantelrohr
werden in einem weiteren Montageschritt ein oder mehrere Funktionsmodule
koachsial zum Mantelrohr angebracht. Ein solches Funktionsmodul trägt den oder
die Lenkstockschalter, enthält
eine Wickelfederkassette zur Übertragung
von elektrischem Strom und/oder Daten von der Fahrzeugseite (Stator)
auf die Lenkradseite (Rotor) und kann weitere Funktionssysteme,
wie beispielsweise eine Lenkwinkelsensorik enthalten. Die zum freien
Ende der Lenkspindel weisende Seite des Funktionsmoduls trägt Steckverbinderteile,
in die nach einer Montage des Lenkrades entsprechende, dem Lenkrad
zugeordnete Gegen-Steckverbinderteile
zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Lenkrad
und dem Funktionsmodul eingreifen. Ferner sind dieser Seite des
Funktionsmoduls Mittel zugeordnet, die nach einer Montage des Lenkrades
eine Drehmitnahme des Rotors des Funktionsmoduls ermöglichen. Zur
Befestigung des Lenkrades an dem freien Ende der Lenkspindel dient
ein Abschnitt mit einer Vielverzahnung, an den zum freien Ende der
Lenkspindel hin ein Befestigungsabschnitt grenzt. Das Lenkrad weist
zu seiner Befestigung eine komplementäre, nach innen gerichtete Verzahnung
tragendes Ringstück
sowie eine Verriegelungsvorrichtung auf. Der Sitz des Lenkrades
auf dem freien Ende der Lenkspindel ist exakt vorbestimmt, was entweder
durch einen Montageanschlag, wie beispielsweise in
DE 197 23 430 A1 gezeigt,
und/oder durch eine Konturierung des Befestigungsabschnittes erreicht
wird. Die Kontur eines solchen Befestigungsabschnittes ist durch eine
sich verjüngende
Nut gekennzeichnet, in die zur Verriegelung des Lenkrades ein Kulissenstein
eingreift. Dabei ist die Dimensionierung der Nut hinsichtlich ihrer
Weite sowie die jeweilige des Kulissensteins dergestalt aufeinander
abgestimmt, daß eine
Zentrierung des Kulissensteins in der Nut beim Verriegeln des Lenkrades
erfolgt. Eine bestimmungsgemäße Verriegelung
des Lenkrades kann somit ausschließlich in der vorbestimmten
Lenkradposition erfolgen.
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Beim
Aufstecken des Lenkrades bildet das am Mantelrohr befestigte Funktionsmodul
das notwendige Widerlager, damit die gewünschte Zusammenführung der
Steckverbinderteile beim Aufstecken des Lenkrades erfolgen kann.
Herstellungs- und Montagetoleranzen in achsialer Richtung sowohl
der Lenkspindel sowie des Funktionsmoduls oder auch des Lenkrades
machen es notwendig, zwischen dem Lenkrad und dem Funktionsmodul
einen Toleranzausgleich vorzusehen. Ein solcher Toleranzausgleich stellt
insbesondere an die Steckverbinderteile hohe Anforderungen. Es werden
daher Steckverbinderteile eingesetzt, die zunächst an jeder Montageeinheit
fixiert sind und von denen eines nach Erstellen der mechanischen
oder elektrischen Verbindung von diesem Montageteil entrie gelt wird,
so daß der
gebildete Steckverbinder nur an einem der beiden Montageteile befestigt
ist.
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Bei
einer Montage eines Kraftfahrzeuges besteht zunehmend der Wunsch,
nicht mehr einzelne Elemente einer Funktionseinheit am Band zu montieren,
sondern am Band eine komplette Funktionseinheit einsetzen zu können. Daher
ist man dazu übergegangen,
die zu montierende Lenksäule
den Zulieferanten zur Verfügung
zu stellen, die sukzessive die jeweilig hergestellten Module auf
der Lenksäule
montieren. An das Montageband eines Kraftfahrzeugherstellers wird
dann die gesamte Lenksäuleneinheit
mit der Lenksäule,
dem Mantelrohr und sämtlichen
darauf angeordneten Einzelelementen geliefert. Letztlich unterscheidet
sich eine solche Montage jedoch nicht von derjenigen, die zuvor
am Montageband durchgeführt
worden ist. Auch wenn die komplette Lieferung einer solchen Lenksäuleneinheit
für den Kraftfahrzeughersteller
von Vorteil sein kann, so ist jedoch ein Transport einer solchen
Lenksäuleneinheit
insbesondere im Hinblick auf die mitunter sensible Sensorik in dem
Funktionsmodul oder auch im Lenkrad selbst nicht unproblematisch.
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Ausgehend
von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher
die Aufgabe zugrunde, ein Lenksäulenmodul
bereitzustellen, bei dem nicht nur die Schnittstelle zwischen Lenkrad
und Funktionsmodul erheblich einfacher ausgestaltet sein kann, sondern
das als montierbare Einheit ohne die Lenkspindel und das Mantelrohr
vormontiert an das Montageband eines Kraftfahrzeugherstellers geliefert
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der
Befestigungsabschnitt eine zylindrische Mantelfläche in einer Länge aufweist,
die zumindest der größten Montagetoleranz
des Lenksäulenmoduls
in seiner achsialen Richtung entspricht und daß als lenkradseitiges Befestigungsmittel
eine Klemmeinrichtung umfassend zumindest ein gegen die Mantelfläche des
Befestigungsabschnittes wirkendes Druckstück vorgesehen ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Lenksäulenmodul
erfolgt eine Befestigung des Lenkrades an dem freien Ende der Lenkspindel
in Abkehr von der in achsialer Richtung paßgenauen Montage im Bereich
eines sich in achsialer Richtung erstreckenden Befestigungsabschnittes,
in welchem Befestigungsabschnitt eine Lenkradbefestigung an unterschiedlichen
Positio nen möglich
ist. Diese Lenkradbefestigung erlaubt, daß Herstellungs- und Montagetoleranzen
in achsialer Richtung einzelner Elemente in diesem Befestigungsabschnitt
aufgefangen bzw. kompensiert werden können. Folglich braucht die
Schnittstelle zwischen dem Lenkrad und dem Funktionsmodul keine
Toleranzen zu kompensieren, so daß diese bzw. die die Komponenten
verbindenden Einzelteile, wie etwa die Steckerverbinder, erheblich
vereinfacht ausgebildet sein können.
Zur Übertragung
elektrischer Energie und/oder Daten können daher einfach aufgebaute
Steckverbinder eingesetzt sein.
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Der
zwischen dem Lenkrad und dem Funktionsmodul befindlichen Bewegungsspalt
kann nunmehr eine vordefinierte Weite aufweisen, so daß der definierte
Abstand zwischen dem Lenkrad und dem Funktionsmodul geeignet ist,
bei Einsatz eines drahtlosen Übertragungssystems
zum Übertragen
von elektrischer Energie und/oder Daten von dem Funktionsmodul in
das Lenkrad und umgekehrt das Lenkrad selbst als Rotor und die dem
Lenkrad zugewandte Seite des Funktionsmoduls als mit den jeweiligen Übertragungsmitteln
bestückt
zu verwenden. Als solche drahtlos arbeitende Systeme können induktive, kapazitive
oder auch optische Systeme in Frage kommen. Bei vorbekannten Systemen
zum drahtlosen Übertragen
von Energie zwischen diesen beiden Elementen bedurfte es regelmäßig des
Einsatzes einer in dem Funktionsmodul enthaltenen Kassette, in dem
der Rotor und der Stator sich in einem definierten Abstand zueinander
befanden. Gleichwohl mußte auch
bei einem solchen Übertragungssystem
eine Verbindung zwischen dem Rotor im Funktionsmodul und dem Lenkrad
hergestellt werden, wobei diese mechanische und elektrische Schnittstelle
ebenfalls dem Toleranzausgleich diente.
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Infolge
der im Rahmen der Toleranzen variablen Befestigung des Lenkrades
auf dem Befestigungsabschnitt der Lenkspindel kann nunmehr ein Lenksäulenmodul,
bestehend aus dem Lenkrad und dem Funktionsmodul vormontiert an
das Band eines Automobilherstellers geliefert werden, welches Lenksäulenmodul
dann nur noch auf die vormontierte Lenksäule aufgesetzt und befestigt
werden muß.
Der Transport einer solchen aus Lenkrad und Funktionsmodul bestehenden
Einheit läßt sich
auf wesentlich einfachere Weise bewerkstelligen als der Transport einer
solchen Einheit, die wie beim vorbekannten Stand der Technik bereits
auf der relativ schweren Lenksäule
mit dem Mantelrohr fixiert ist. Zum Transport eines solchen Lenksäulenmoduls
kann beispielsweise ein Transport- und Montagegestell dienen, auf
dem das Lenksäulenmodul
befestigt gehalten ist, so daß die
empfindlichen Komponenten dieses Moduls den größtmöglichen Schutz erfahren. Bei Verwendung
eines solchen Transport- und Montagegestells besteht überdies
der Vorteil, daß das
Lenkrad mit dem Funktionsmodul vormontiert transportiert werden
kann und diese aus Lenkrad und Funktionsmodul bestehende Einheit
bezüglich
der auftretenden Toleranzen an einer lediglich zur Montage und Vorprüfung verwendeten
Lenksäule
eingestellt ist. Diese Voreinstellung bleibt beim Einsatz eines
solchen Transport- und Montagegestells bis zu einer Montage dieser
Einheit auf der bereits im Kraftfahrzeug vormontierten Lenksäule erhalten.
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In
einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Befestigungsabschnitt
der Lenkspindel eine zylindrische Mantelfläche aufweist, deren achsiale
Erstreckung zumindest der größten Montagetoleranz des
Lenksäulenmoduls
entspricht. Als Mittel zum Befestigen des Lenkrades an diesem Abschnitt
kann beispielsweise eine Klemmeinrichtung vorgesehen sein, die Spannmittel
sowie ein Druckstück,
das mit Hilfe der Spannmittel gegen die Mantelfläche des Befestigungsabschnittes
gedrückt
ist, umfaßt,
so daß das
Lenkrad in achsialer Richtung reibschlüssig auf dem Befestigungsabschnitt
der Lenkspindel gehalten ist. Dabei kann vorgesehen sein, daß der Befestigungsabschnitt
der Teil eines durchmessergleichen Endabschnittes der Lenkspindel
ist oder daß der
Befestigungsabschnitt mit seinem zum Ende der Lenkspindel weisenden
Ende an einen im Durchmesser größeren Lenkspindelabschnitt
grenzt, so daß die Übergangskante
zwischen den beiden Abschnitten einen Sicherungsanschlag für das Druckstück bildet.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen sind Bestandteil der Unteransprüche sowie
der nachfolgenden Beschreibung von Beispielen unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Figuren. Es zeigen:
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1 Ein
auf einem Transport- und Montagegestell befindliches Lenksäulenmodul
in einer zum Teil geschnittenen Seitenansicht,
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2 eine
schematisierte, zum Teil geschnittene Seitenansicht des Lenkrades
der 1, darstellend die Befestigung des Lenkrades auf
der Lenkspindel und
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3 einen
Ausschnitt eines weiteren Lenksäulenmoduls
betreffend die Befestigung des Lenkrades auf der Lenkspindel.
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1 zeigt
ein Lenksäulenmodul 1 in
einer schematisierten Seitenansicht, welches Lenksäulenmodul 1 aus
einem Lenkrad 2, einem Funktionsmodul 3 und einer
aus einer Lenkspindel 4 und einem Mantelrohr 5 bestehenden
Lenksäule 6 besteht.
Die Lenksäule 6 ist
in nicht näher
dargestellter Weise in einem Kraftfahrzeug montiert. Das Lenkrad 2 und das
Funktionsmodul 3 sind vormontiert auf einem Transport-
und Montagegestell 7 zueinander eingerichtet angeordnet.
Die aus Lenkrad 2 und Funktionsmodul 3 bestehende
Einheit ist in seiner voreingerichteten Stellung auf dem Transport-
und Montagegestell 7 durch Positionierstangen 8, 9, 10 gehalten. Die
voreingerichtete Einheit 2, 3 ist mit den Positionierstangen 8, 9, 10 verschraubt.
Zwischen dem Lenkrad 2 und dem Funktionsmodul 3 ist
ein offener Abstandsring 11 eingesetzt, so daß die eingerichtete Anordnung
zwischen dem Lenkrad 2 und dem Funktionsmodul 3 insbesondere
auch bezüglich
des sich zwischen dem Lenkrad 2 und dem Funktionsmodul 3 befindlichen
Bewegungsspaltes 12 in seiner voreingerichteten Anordnung
auf die Lenksäule 6 bzw.
auf die Lenkspindel 4 montierbar ist.
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Auf
dem Mantelrohr 5 ist ein Anschlag 13 angeordnet,
wodurch die Befestigungstiefe der Einheit 2, 3 auf
dem Mantelrohr 5 vorbestimmt ist. An dem Anschlag 13 ist
ein Steckverbinderteil 14 gehalten, welches Steckverbinderteil 14 zur
elektrischen Kontaktierung der elektrischen/elektronischen Komponenten
der Einheit 2, 3 dient.
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Dem
Transport- und Montagegestell 7 ist ein Hebelgestänge 15 zugeordnet,
mit dem durch Betätigung
eines Bedienhebels 16 ein Steckeranschlag 17 hinter
das Steckverbinderteil 14 verschwenkt wird, so daß durch
den Steckeranschlag 17 das Steckerverbindungsteil 14 an
dem Gegen-Steckverbinderteil eingerastet
ist.
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Die
Lenkspindel 4 weist – wie
aus 2 ersichtlich – an ihrem befestigungsseitigen
Ende zum Befestigen des Lenkrades 2 eine umlaufende Vielverzahnung 18 auf,
die zum Ende der Lenkspindel 4 hin an einen Be festigungsabschnitt 19 grenzt.
Der Befestigungsabschnitt 19 ist ein im Durchmesser gleichbleibender
zylindrischer Abschnitt der Lenkspindel 4 und bildet gleichzeitig
den Endabschnitt der Lenkspindel 4. Zum Befestigen des
Lenkrades 2 an diesem Ende der Lenkspindel 4 ist
dem Lenkrad 1 ein eine komplementäre Innenverzahnung tragender Vielverzahnungsring 20 zugeordnet,
der in die Verzahnung 18 der Lenkspindel 4 eingreift.
Die achsiale Erstreckung der Vielverzahnung 18 entspricht
etwa der achsialen Erstreckung des Befestigungsabschnittes 19.
Durch achsiale Erstreckung von Vielverzahnung 18 und Befestigungsabschnitt 19 ist
es möglich,
das Lenkrad 2 an unterschiedlichen Stellen entlang der
Längserstreckung
des Befestigungsabschnittes 19 bzw. der Vielverzahnung 18 befestigen zu
können.
Als Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Lenkrades 2 ist
eine Klemmvorrichtung 21 vorgesehen, die ein Druckstück 22 und
eine Klemmschraube 23 umfaßt. Die zum Befestigungsabschnitt 19 weisende
Seite des Druckstückes 22 ist
komplementär
zur Kontur des Befestigungsabschnittes 19 ausgebildet.
Die Klemmschraube 23 ist in einem im Lenkrad 2 befindlichen
Gewinde gehalten, so daß bei Einschrauben
der Klemmschraube 23 das Druckstück 22 zunächst zur
Mantelfläche
des Befestigungsabschnittes 19 hin bewegt und anschließend unter
Druckbeaufschlagung den Befestigungsabschnitt 19 in der
zentralen Montageöffnung 24 des Lenkrades
verklemmt. Ein Abziehen des Lenkrades 2 ist durch die bewirkte
Klemmung verhindert.
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Aus
der in 1 gezeigten Darstellung wird deutlich, daß das Lenkrad 2 mit
beliebiger Aufstecktiefe an der Lenkspindel 4 befestigbar
ist, so lange das Druckstück 22 vollflächig auf
dem Befestigungsabschnitt 19 aufliegt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung einer derartigen Befestigung bildet
der Befestigungsabschnitt 25, wie in 3 gezeigt,
eine nach Art einer umlaufenden Nut ausgebildete Vertiefung in dem
Endabschnitt der Lenkspindel 26. Das Druckstück 27 der
Klemmvorrichtung 28 greift zur Befestigung des Lenkrades 29 an
der Lenkspindel 26 in die Nut ein. Zum Ende der Lenkspindel 26 hin
grenzt der Befestigungsabschnitt an einen die Nut diesseitig begrenzenden
verdickten Lenkspindelabschnitt 30, so daß die Übergangsfläche zwischen
dem Befestigungsabschnitt 25 und dem Lenkspindelabschnitt 30 einen Anschlag 31 zur
Sicherung des Lenkrades 29 gegenüber einem Abziehen bildet.
Damit selbst bei einem unbeabsichtigten Lösen der Klemmschraube 32 das Druckstück 27 dennoch
in der Nut des Befestigungsabschnittes 25 verbleibt, ist
eine Druckfeder 33 vorgesehen, die das Druckstück 27 zum
Befestigungsabschnitt 25 hin drückt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 3 ist erkennbar, daß eine Befestigung des Lenkrades 29 auf
der Lenkspindel 26 an beliebigen Positionen erfolgen kann,
solange das Druckstück 27 in
die Nut des Befestigungsabschnittes 25 eingreift.
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- 1
- Lenksäulenmodul
- 2
- Lenkrad
- 3
- Funktionsmodul
- 4
- Lenkspindel
- 5
- Mantelrohr
- 6
- Lenksäule
- 7
- Transport-
u. Montagegestell
- 8
- Positionierstange
- 9
- Positionierstange
- 10
- Positionierstange
- 11
- Abstandsring
- 12
- Bewegungsspalt
- 13
- Anschlag
- 14
- Steckverbinderteil
- 15
- Hebelgestänge
- 16
- Bedienhebel
- 17
- Steckeranschlag
- 18
- Vielverzahnung
- 19
- Befestigungsabschnitt
- 20
- Vielverzahnungsring
- 21
- Klemmvorrichtung
- 22
- Druckstück
- 23
- Klemmschraube
- 24
- Montageöffnung
- 25
- Befestigungsabschnitt
- 26
- Lenkspindel
- 27
- Druckstück
- 28
- Klemmvorrichtung
- 29
- Lenkrad
- 30
- Lenkspindelabschnitt
- 31
- Anschlag
- 32
- Klemmschraube
- 33
- Druckfeder