DE19942818A1

DE19942818A1 - Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19942818A1
Application number: DE1999142818
Authority: DE
Inventors: Klaus Hirschfeld; Hubert Hille; Benno Wessendorf; Matthias Renner; Volker Heite; Martin Deitmerg
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2001-03-22
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: DE19942818B4

Abstract

Ein Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Lenkrad 2, wenigstens einem Funktionsmodul 7, etwa einer Lenkstockschaltereinheit, einer drehbar gelagerten Lenkspindel 3 und einem die Lenkspindel 3 konzentrisch umgebenden, gegenüber Drehbewegung der Lenkspindel 3 ortsfesten Mantelrohr 4, wobei das Lenkrad 2 an dem freien Ende der Lenkspindel 3 befestigt und das zumindest eine Funktionsmodul 7 im Bereich des Mantelrohrs 4 dieses zumindest partiell umschließend angeordnet ist, ist dadurch bestimmt, daß das Lenkrad 2 drehbeweglich mit dem Funktionsmodul 7 ein Montagemodul bildend dergestalt verbunden ist, daß zwischen dem Funktionsmodul 7 und dem Lenkrad 2 bis auf eine Drehbewegung des Lenkrades 2 eine starre Kopplung hergestellt ist und daß das Montagemodul über das Lenkrad 2 an der Lenkspindel 3 befestigt und das wenigstens eine Funktionsmodul 7 drehfest zum Mantelrohr 4 gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug beste hend aus einem Lenkrad, wenigstens einem Funktionsmodul, einer dreh bar gelagerten Lenkspindel und einem die Lenkspindel konzentrisch um gebenden, gegenüber Drehbewegung der Lenkspindel ortsfesten Mantel rohr, wobei das Lenkrad an dem freien Ende der Lenkspindel befestigt und das zumindest eine Funktionsmodul im Bereich des Mantelrohrs die ses zumindest partiell umschließend angeordnet ist.

Lenksäulenmodule von Kraftfahrzeugen werden nach herkömmlicher Art durch Montieren der einzelnen Komponenten am Montageband des Au tomobilherstellers zusammengesetzt. Die in einem Mantelrohr gelagerte Lenkspindel wird in einem ersten Schritt kraftfahrzeugseitig eingebaut. An dem Mantelrohr werden in einem weiteren Montageschritt ein oder mehre re Funktionsmodule koachsial zum Mantelrohr angebracht. Ein solches Funktionsmodul trägt den oder die Lenkstockschalter, enthält eine Wic kelfederkassette zur Übertragung von elektrischem Strom und/oder Daten von der Fahrzeugseite auf die Lenkradseite und kann weitere Funktions systeme, wie beispielsweise eine Lenkwinkelsensorik enthalten. Die zum freien Ende der Lenkspindel weisende Seite des Funktionsmoduls trägt Steckverbinderteile, in die nach einer Montage des Lenkrades entspre chende, dem Lenkrad zugeordnete Gegen-Steckverbinderteile zur Her stellung 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 Drehmit nahme des Rotors des Funktionsmoduls ermöglichen. Ein solches Lenk säulenmodul ist nach Art einer Zweipunktbefestigung an der Lenksäule befestigt. Dabei ist zum einen das Lenkrad an der Lenkspindel und zu mindest ein Funktionsmodul am Mantelrohr befestigt.

Beim Aufstecken des Lenkrades bildet das am Mantelrohr befestigte Funktionsmodul das notwendige Widerlager, damit die gewünschte Zu sammenführung der Steckverbinderteile beim Aufstecken des Lenkrades erfolgen kann. Herstellungs- und Montagetoleranzen in achsialer Richtung sowohl der Lenkspindel sowie des Funktionsmoduls oder auch des Lenk rades machen es notwendig, zwischen dem Lenkrad und dem Funktions modul einen Toleranzausgleich vorzusehen. Ein solcher Toleranzaus gleich 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 me chanischen oder elektrischen Verbindung von diesem Montageteil entrie gelt wird, so daß der gebildete Steckverbinder nur an einem der beiden Montageteile befestigt ist.

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 einset zen 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 Mon tageband eines Kraftfahrzeugherstellers wird dann die gesamte Lenksäu leneinheit mit der Lenksäule, dem Mantelrohr und sämtlichen darauf an geordneten 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.

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 er heblich einfacher ausgestaltet sein kann, sondern das als montierbare Einheit ohne die Lenkspindel und das Mantelrohr vormontiert an das Montageband eines Kraftfahrzeugherstellers geliefert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Lenkrad drehbeweglich mit dem Funktionsmodul ein Montagemodul bildend derge stalt verbunden ist, daß zwischen dem Funktionsmodul und dem Lenkrad bis auf eine Drehbewegung des Lenkrades eine starre Kopplung herge stellt ist, und daß das Montagemodul über das Lenkrad an der Lenkspin del befestigt und das wenigsten eine Funktionsmodul drehfest zum Man telrohr gehalten ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Lenksäulenmodul ist vorgesehen, daß das Lenkrad mit Ausnahme der Drehbewegung des Lenkrades starr mit dem oder den angrenzenden Funktionsmodulen verbunden ist. Dieses Lenk säulenmodul wird in Abkehr von dem vorbekannten Stand der Technik nach Art einer Einpunktbefestigung an der Lenksäule durch Befestigen des Lenkrades an der Lenkspindel fixiert. Das dem erfindungsgemäßen Lenksäulenmodul zugehörige zumindest eine Funktionsmodul umgibt zu mindest partiell das Mantelrohr der Lenkspindel und ist bezüglich diesem lediglich drehfest gehalten, so daß eine Drehmitnahme des Funktionsmo duls bei Ausüben einer Drehbewegung des Lenkrades verhindert ist. Ge tragen werden somit das oder die Funktionsmodule maßgeblich durch das Lenkrad. Dies hat zum Vorteil, daß Toleranzbewegungen des Lenkrades in axialer und auch in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Lenkra des bzw. der Lenkspindel nicht durch elektrische Steckverbinder an der Schnittstelle zwischen dem Lenkrad und dem zumindest einen Funkti onsmodul kompensiert werden müssen. An dieser Schnittstelle können daher entsprechend einfach aufgebaute elektrische Steckverbinder einge setzt sein. Aus diesem Grunde eignet sich das erfindungsgemäße Lenk säulenmodul insbesondere auch zum Einsatz drahtloser Übertragungsy steme zum Übertragen von elektrischer Energie und/oder Daten von dem Funktionsmodul in das Lenkrad und umgekehrt, da eine exakte Positionie rung von Rotor und Stator auch bei Bewegungen des Lenkrades innerhalb seiner Bewegungstoleranzen gegeben ist. Als solche drahtlos arbeitende Systeme können induktive, kapazitive oder auch optische Systeme in fra ge kommen.

Von besonderem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Lenksäulenmodul stellt sich insbesondere die Möglichkeit dar, das Lenksäulenmodul soweit vorzumontieren, daß eine Einheit aus Lenkrad und dem zumindest einen Funktionsmodul gebildet ist, welches dann an das Montageband eines Automobilherstellers zu seiner Montage auf der im Kraftfahrzeug ange ordneten Lenksäule angeliefert werden kann. Durch die bis auf die Dreh bewegung des Lenkrades starre Kopplung zwischen dem Lenkrad und dem zumindest einen Funktionsmodul werden auch keine besonderen Transportgestelle benötigt, um die Einzelelemente der vormontierten Ein heit in ihrer bestimmungsgemäßen Anordnung zueinander zu halten. Ent sprechend kann eine solche Einheit bezüglich ihrer Funktion auch vor kontrolliert angeliefert werden.

Zur drehbeweglichen Kopplung zwischen dem Lenkrad und dem zumin dest einen Funktionsmodul ist zweckmäßigerweise ein Lager eingesetzt. Dieses Lager kann beispielsweise das Lager einer Übertragungseinheit zum Übertragen von Strom und/oder elektrischen Daten von dem Kraft fahrzeug zum Lenkrad, beispielsweise eine Wickelfederkassette sein. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das zur drehbewegli chen Kopplung zwischen dem Lenkrad und dem zumindest einen Funkti onsmodul eingesetzte Lager dasjenige ist, mit dem die Lenkspindel im Bereich des Lenkrades im Mantelrohr gelagert ist.

Die drehfeste Anordnung zwischen dem zumindest einen Funktionsmodul und dem Mantelrohr kann beispielsweise durch zwei von dem Mantelrohr diametral gegenüberliegend abragende Stifte realisiert sein, die in ent sprechende, dem Funktionsmodul zugeordnete Aufnahmen eingreifen.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Bestandteil von weiteren Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht nach Art einer Explosionsdar stellung eines Lenksäulenmoduls,

Fig. 2 eine aus Lenkrad und Funktionsmodulen vormontierte Ein heit vor ihrer Montage auf einer Lenksäule und

Fig. 3 das aus Lenkrad, Funktionsmodulen und Lenksäule beste hende Lenksäulenmodul in einer dreidimensionalen Ansicht.

Ein Lenksäulenmodul 1 umfaßt ein Lenkrad 2, eine aus einer Lenkspindel 3 und einem Mantelrohr 4 bestehende Lenksäule 5 sowie einem Funkti onsmodul, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Lenkstockschaltereinheit 7 realisiert ist. Zwischen der Lenkstockschal tereinheit 7 und dem Lenkrad 2 ist eine Wickelfederkassette angeordnet, die auch als Lager zur Drehentkopplung des Lenkrades 2 von der Lenkstockschaltereinheit 7 dient. Das Lenkrad 2 ist mittels Schrauben 8 mit dem Rotor 9 der Wickelfederkassette 6 verbunden. Folglich ist zwi schen dem Rotor 9 und dem Lenkrad 2 eine starre drehfeste Kopplung herbeigeführt. In nicht dargestellter Art und Weise erfolgt eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Rotor 9 der Wickelfederkassette 6 und dem Lenkrad 2, wobei für diese elektrische Kontaktierung einfach ausgestal tete Steckverbindungsteile eingesetzt sind. Der Stator 10 der Wickelfeder kassette 6 ist starr mit der Lenkstockschaltereinheit 7 verbunden, wobei zu dieser Verbindung Rast- oder Clipsverbindungsmittel eingesetzt sein können.

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Wic kelfederkassette 6 als Lager, um die Lenkstockschaltereinheit 7 von der Drehbewegung des Lenkrades 2 zu entkoppeln. Anstelle oder auch zu sätzlich zur Wickelfederkassette 6 kann ein Lager eingesetzt sein, um ei ne Drehentkopplung zwischen dem Lenkrad 2 und der Lenkstockschal tereinheit 7 herbeizuführen.

Die Lenkstockschaltereinheit 7 weist unterseitig einen zylindrischen Ringabschnitt 11 auf, in den zwei diametral gegenüberliegende Ein schnitte 12, 13 eingebracht sind. Der Ringabschnitt 11 bildet gleichfalls die untere Mündung einer die Lenkstockschaltereinheit 7 durchquerenden Öffnung 14, durch die die Lenksäule 5 hindurchgeführt werden kann. Zur Montage des aus Lenkrad 2, Wickelfederkassette 6 und Lenkstockschal tereinheit 7 gebildeten Montagemoduls an der Lenksäule 5 ist vorgese hen, daß das Lenkrad 2 mit einer an sich bekannten Verriegelungsein richtung 15 an der Lenkspindel 3 befestigt wird. Das Mantelrohr 4 ragt in die Öffnung 14 der Lenkstockschaltereinheit 7, wobei zwei diametral ein ander gegenüberliegende, von dem Mantelrohr 4 abragende Stifte 16 in die Einschnitte 12, 13 eingreifen. Durch das Eingreifen der Stifte 16 in die Einschnitte 12, 13 ist eine gegenüber Drehbewegungen des Lenkrades 2 fixierte Anordnung der Lenkstockschaltereinheit 7 bezüglich des Mantel rohres 4 hergestellt.

Zur elektrischen Kontaktierung der Lenkstockschaltereinheit 7 weist diese unterseitig ein Steckbuchsenteil 17 und an entsprechender Position das Mantelrohr 4 ein komplementär ausgebildetes Steckverbindungsteil 18 auf.

Ein aus dem Lenkrad 2, der Wickelfederkassette 6 und der Lenkstock schaltereinheit 7 gebildetes Montagemodul 19 ist in Fig. 2 vor seiner Montage auf der Lenksäule 5 gezeigt. Das Montagemodul 19 bildet eine gegenständliche Einheit, wobei die Einzelelemente 2, 6, 7 des Montage moduls 19 mit Ausnahme der Drehbewegung des Lenkrades 2 starr mit einander verbunden sind. Diese starre Anordnung der Einzelelemente 2, 6, 7 zueinander ermöglicht eine Vormontage zur Bildung des Montage moduls 19 dieser Elemente, bevor diese tatsächlich auf der Lenksäule 5 montiert werden. Dabei ist vorteilhaft, daß eine solche Vormontage bereits herstellerseitig erfolgen kann und auch eine Funktionsüberprüfung bereits herstellerseitig vorgenommen werden kann und somit das geprüfte und vormontierte Modul 19 ohne die Gefahr einer Beeinträchtigung der Anord nung der Elemente 2, 6, 7 zueinander verschickt werden kann.

Das auf der Lenksäule 5 montierte Montagemodul 19 ist in Fig. 3 darge stellt, wobei das Montagemodul 19 durch die Verriegelungseinrichtung 15 an der Lenkspindel 3 befestigt ist. Die als Funktionsmodule in dem darge stellten Ausführungsbeispiel eingesetzte Wickelfederkassette 6 und die Lenkstockschaltereinheit 7 sind zur Drehentkopplung von dem Lenkrad 2 durch Eingreifen der Stifte 16 in die Einschnitte 12, 13 des Ringkörpers 11 drehfest am Mantelrohr 4 gehalten. Zwischen dem Mantelrohr 4 und der lichten Weite der Öffnung 14 der Lenkstockschaltereinheit 7 und einer entsprechenden Öffnung in der Wickelfederkassette 6 ist ein ausreichend groß dimensionierter Ringspalt belassen, so daß Lenkradbewegungen innerhalb der durch das Lager der Lenkspindel 3 in dem Mantelrohr 4 be dingten Toleranzen von den Funktionsmodulen 6, 7 mitgemacht werden können, ohne daß dies die starre Kopplung zwischen dem Lenkrad 2, der Wickelfederkassette 6 und der Lenkstockschaltereinheit 7 beeinträchtigen würde.

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Funkti onsmodul eine Lenkstockschaltereinheit 7 vorgesehen. Neben einer sol chen Lenkstockschaltereinheit oder auch anstelle derselben können ande re und auch weitere Funktionseinheiten mit dem Lenkrad verbunden sein.

Zusammenstellung der Bezugszeichen

1

Lenksäulenmodul

2

Lenkrad

3

Lenkspindel

4

Mantelrohr

5

Lenksäule

6

Wickelfederkassette

7

Funktionsmodul, Lenkstockschaltereinheit

8

Schraube

9

Rotor der Wickelfederkassette

10

Stator der Wickelfederkassette

11

Ringabschnitt

12

Einschnitt

13

Einschnitt

14

Öffnung

15

Verriegelungseinrichtung

16

Stift

17

Steckbuchsenteil

18

Steckverbindungsteil

19

Montagemodul

Claims

1. Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug bestehend aus einem Lenk rad (2), wenigstens einem Funktionsmodul (7), einer drehbar gela gerten Lenkspindel (3) und einem die Lenkspindel (3) konzentrisch umgebenden, gegenüber Drehbewegung der Lenkspindel (3) orts festen Mantelrohr (4), wobei das Lenkrad (2) an dem freien Ende der Lenkspindel (3) befestigt und das zumindest eine Funktions modul (7) im Bereich des Mantelrohrs (4) dieses zumindest partiell umschließend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkrad (2) drehbeweglich mit dem Funktionsmodul (7) ein Monta gemodul (19) bildend dergestalt verbunden ist, daß zwischen dem Funktionsmodul (7) und dem Lenkrad (2) bis auf eine Drehbewe gung des Lenkrades (2) eine starre Kopplung hergestellt ist, und daß das Montagemodul (19) über das Lenkrad (2) an der Lenk spindel (3) befestigt und das wenigsten eine Funktionsmodul (7) drehfest zum Mantelrohr (4) gehalten ist.

2. Lenksäulenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbewegliche Kopplung zwischen dem Lenkrad (2) und dem Funktionsmodul (7) durch ein Lager bereitgestellt ist.

3. Lenksäulenmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß zur drehbeweglichen Kopplung zwischen dem Lenk rad (2) und dem Funktionsmodul (7) durch ein weiteres Funktions modul, nämlich eine elektrische Übertragungseinheit, etwa eine Wickelfederkassette (6) zum Übertragen von Strom und/oder elek trischen Daten von dem Kraftfahrzeug zum Lenkrad (2) eingesetzt ist.

4. Lenksäulenmodul nach Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das zur drehbeweglichen Kopplung zwischen dem Lenk rad und dem Funktionsmodul vorgesehene Lager dasjenige ist, mit dem die Lenkspindel im Bereich des Lenkrades im Mantelrohr ge lagert ist.

5. Lenksäulenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß dem Mantelrohr (4) diametral abragend zwei Stifte (16) zugeordnet sind, die zur drehfesten Anordnung des Funktionsmoduls (7) zum Mantelrohr (4) in jeweils eine Aufnahme (12, 13) des Funktionsmoduls (7) eingreifen.

6. Lenksäulenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Funktionsmodul eine Lenkstockschal tereinheit (7) ist.