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Die
Erfindung betrifft ein Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug
bestehend aus einem Lenkrad, wenigstens einem Funktionsmodul, einer
drehbar gelagerten Lenkspindel und einem die Lenkspindel konzentrisch
umgebenden, gegenüber
Drehbewegung der Lenkspindel ortsfesten Mantelrohr, wobei das Lenkrad
an dem freien Ende der Lenkspindel befestigt und das zumindest eine
Funktionsmodul im Bereich des Mantelrohrs dieses zumindest partiell
umschließend
angeordnet ist.
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Lenksäulenmodule
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
koaxial 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 auf
die Lenkradseite 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.
Ein solches Lenksäulenmodul
ist nach Art einer Zweipunktbefestigung an der Lenksäule befestigt.
Dabei ist zum einen das Lenkrad an der Lenkspindel und zumindest ein
Funktionsmodul am Mantelrohr befestigt. Ein solches Lenksäulenmodul
ist aus
DE 44 28 883
C1 bekannt. Das aus diesem Dokument bekannte Lenksäulenmodul
ist in einem Bereich der Lenksäule
angeordnet, in dem dieses das Mantelrohr zumindest partiell umschließt. Nur
in diesen, außerhalb
des Lenkrades befindlichen Bereichen des Lenksäulenmoduls ist ausreichend
Raum vorhanden, um die notwendigen und gewünschten Funktionsmodule unterbringen
zu können.
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Aus
der
DE 195 25 928
A1 ist eine Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Signale – eine Wickelfederkassette – bekannt
geworden, die kein eigenständiges
Bauteil darstellt, sondern im Lenkrad integriert ist. Diese Maßnahme dient
zur Reduzierung des Einbauraums. Das Einsparen von Einbauraum im
Bereich des unterhalb des Lenkrades befindlichen Bereiches des Lenksäulenmoduls
ist angestrebt, da die im Bereich des Mantelrohrs gemäß dem vorbekannten
Stand der Technik zu montierenden Funktionsmodule immer zahlreicher
werden und somit auch mehr Einbauraum benötigen. Der Stator der in dem
Lenkrad integrierten Wickelfederkassette weist Ansätze auf,
in die von der ortsfest am Mantelrohr angeordneten Verkleidung der
Lenkspindel abragende Bolzen eingreifen. Weitere Funktionsmodule,
beispielsweise die Lenkstockschalter sind bei dieser Lenksäule in herkömmlicher
Art und Weise am Mantelrohr befestigt.
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WO
98/13249 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine modulare
Lenksäulenanordnung.
Bei der aus diesem Dokument bekannten Anordnung wird zu Prüfzwecken
das Lenkrad mit einem Funktionsmodul elektrisch in Verbindung gebracht, bevor
dieses an der Lenksäule
montiert wird. Eine Befestigung des Lenkrades erfolgt selbstverständlich an
der Lenkspindel. Das oder die Funktionsmodule sind zwar elektrisch
mit dem Lenkrad zuvor verbunden gewesen, ihre eigentliche mechanische
Befestigung erfolgt jedoch nicht am Lenkrad, sondern an dem Mantelrohr.
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Bei
den Gegenständen
dieses vorbekannten Standes der Technik werden die Funktionsmodule, soweit
es sich um größere Funktionsmodule,
wie beispielsweise Lenkstockschalteranordnungen handelt, vom Mantelrohr
getragen. Folglich erfolgt eine Krafteinleitung in das Lenksäulenmodul
von den Funktionsmodulen über
das Mantelrohr.
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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 axialer Richtung sowohl der Lenkspindel
als auch des Funktionsmoduls oder 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
entriegelt 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
dass darüber
hinaus 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 durch ein
gattungsgemäßes Lenksäulenmodul
gelöst,
bei dem zumindest ein manuell von einem Fahrer zu bedienendes Funktionsmodul
ggf. mit weiteren Funktionsmodulen an dem Lenkrad ein Montagemodul
bildend in einer solchen Art und Weise befestigt ist, dass zwischen
dem Funktionsmodul und dem Lenkrad bis auf eine Drehbewegung des
Lenkrades eine starre Kopplung zum mittelbaren Befestigen des Funktionsmoduls über das
Lenkrad an der Lenkspindel hergestellt ist und das Funktionsmodul
in eine mantelrohrseitig gehaltene Verdrehsicherung eingreift.
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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 Lenksäulenmodul
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 zumindest partiell das Mantelrohr
der Lenkspindel und ist bezüglich
diesem lediglich drehfest gehalten, so daß eine Drehmitnahme des Funktionsmoduls
bei Ausüben
einer Drehbewegung des Lenkrades verhindert ist. Getragen 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 Lenkrades bzw. der Lenkspindel nicht durch elektrische Steckverbinder
an der Schnittstelle zwischen dem Lenkrad und dem zumindest einen Funktionsmodul
kompensiert werden müssen.
An dieser Schnittstelle können
daher entsprechend einfach aufgebaute elektrische Steckverbinder
eingesetzt sein. Aus diesem Grunde eignet sich das erfindungsgemäße Lenksäulenmodul
insbesondere auch zum Einsatz drahtloser Übertragungsysteme zum Übertragen
von elektrischer Energie und/oder Daten von dem Funktionsmodul in
das Lenkrad und umgekehrt, da eine exakte Positionierung 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 frage kommen.
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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 angeordneten Lenksäule angeliefert
werden kann. Durch die bis auf die Drehbewegung des Lenkrades starre
Kopplung zwischen dem Lenkrad und dem zumindest einen Funktionsmodul
werden auch keine besonderen Transportgestelle benötigt, um
die Einzelelemente der vormontierten Einheit in ihrer bestimmungsgemäßen Anordnung
zueinander zu halten. Entsprechend kann eine solche Einheit bezüglich ihrer
Funktion auch vorkontrolliert angeliefert werden.
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Zur
drehbeweglichen Kopplung zwischen dem Lenkrad und dem zumindest
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 Kraftfahrzeug zum
Lenkrad, beispielsweise eine Wickelfederkassette sein. In einer
weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das zur drehbeweglichen Kopplung
zwischen dem Lenkrad und dem zumindest einen Funktionsmodul eingesetzte
Lager dasjenige ist, mit dem die Lenkspindel im Bereich des Lenkrades
im Mantelrohr gelagert ist.
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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 entsprechende, dem Funktionsmodul
zugeordnete Aufnahmen eingreifen.
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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:
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1 eine dreidimensionale
Ansicht nach Art einer Explosionsdarstellung eines Lenksäulenmoduls,
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2 eine aus Lenkrad und Funktionsmodulen
vormontierte Einheit vor ihrer Montage auf einer Lenksäule und
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3 das aus Lenkrad, Funktionsmodulen und
Lenksäule
bestehende Lenksäulenmodul
in einer dreidimensionalen Ansicht.
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Ein
Lenksäulenmodul 1 umfaßt ein Lenkrad 2,
eine aus einer Lenkspindel 3 und einem Mantelrohr 4 bestehende
Lenksäule 5 sowie
einem Funktionsmodul, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
durch eine Lenkstockschaltereinheit 7 realisiert ist. Zwischen
der Lenkstockschaltereinheit 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 zwischen
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 ausgestaltete Steckverbindungsteile
eingesetzt sind. Der Stator 10 der Wickelfederkassette 6 ist
starr mit der Lenkstockschaltereinheit 7 verbunden, wobei
zu dieser Verbindung Rast- oder Clipsverbindungsmittel eingesetzt sein
können.
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Bei
dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Wickelfederkassette 6 als
Lager, um die Lenkstockschaltereinheit 7 von der Drehbewegung
des Lenkrades 2 zu entkoppeln. Anstelle oder auch zusätzlich zur
Wickelfederkassette 6 kann ein Lager eingesetzt sein, um
eine Drehentkopplung zwischen dem Lenkrad 2 und der Lenkstockschaltereinheit 7 herbeizuführen.
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Die
Lenkstockschaltereinheit 7 weist unterseitig einen zylindrischen
Ringabschnitt 11 auf, in den zwei diametral gegenüberliegende
Einschnitte 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 Lenkstockschaltereinheit 7 gebildeten
Montagemoduls an der Lenksäule 5 ist
vorgesehen, 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 einander
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
Mantelrohres 4 hergestellt.
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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.
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Ein
aus dem Lenkrad 2, der Wickelfederkassette 6 und
der Lenkstockschaltereinheit 7 gebildetes Montagemodul 19 ist
in 2 vor seiner Montage
auf der Lenksäule 5 gezeigt.
Das Montagemodul 19 bildet eine gegenständliche Einheit, wobei die
Einzelelemente 2, 6, 7 des Montagemoduls 19 mit
Ausnahme der Drehbewegung des Lenkrades 2 starr miteinander
verbunden sind. Diese starre Anordnung der Einzelelemente 2, 6, 7 zueinander
ermöglicht
eine Vormontage zur Bildung des Montagemoduls 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 Anordnung der Elemente 2, 6, 7 zueinander
verschickt werden kann.
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Das
auf der Lenksäule 5 montierte
Montagemodul 19 ist in 3 dargestellt,
wobei das Montagemodul 19 durch die Verriegelungseinrichtung 15 an der
Lenkspindel 3 befestigt ist. Die als Funktionsmodule in
dem dargestellten 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.
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Bei
dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Funktionsmodul
eine Lenkstockschaltereinheit 7 vorgesehen. Neben einer
solchen Lenkstockschaltereinheit oder auch anstelle derselben können andere
und auch weitere Funktionseinheiten mit dem Lenkrad verbunden sein.
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- 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