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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Stützgehäuse für eine Lenksäule, insbesondere
für ein Kraftfahrzeug.
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Die
Kraftfahrzeuge weisen ein Karosseriegehäuse auf, das von außen insbesondere
durch ein Armaturenbrett isoliert ist, die zum Teil die Bodenwand
bildet, wobei eine gewisse Anzahl von Steuerungen des Fahrzeugs
durch dieses Armaturenbrett hindurch verläuft. Dies ist insbesondere
bei den Lenksteuerungen der Fall, bei denen die Lenksäule durch
das Armaturenbrett vom Lenkrad, das sich im Inneren des Karosseriegehäuses befindet,
bis zur außen
liegenden Zahnstange durch ein Durchgangsloch hindurch verläuft; wobei
die Zahnstange mit den Lenkelementen verbunden ist, auf denen die
Räder des
Fahrzeugs befestigt sind.
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Die
Zahnstange befindet sich in der Nähe des Durchgangsloches außerhalb
des Karosseriegehäuses
und von dem Armaturenbrett entfernt, so dass das Stützgehäuse, das
es ermöglicht,
den Raum zu verschließen,
der sich zwischen dem Rand des Durchgangsloches und der Lenksäule befindet und
an die Zahnstange anschließt,
tief genug sein muss. Überdies
befindet sich die Zahnstange nicht unbedingt in der Achse des Durchgangsloches,
so dass das Stützgehäuse, das
an das Armaturenbrett und die Zahnstange anschließen soll,
nicht zur Achse des Durchgangsloches symmetrisch ist, was seine Herstellung
mit einer gezogenen Metallplatte noch schwieriger macht.
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Überdies
sind die für
den Einsatz dieser üblichen
Ziehmittel erforderlichen Werkzeuge relativ kostspielig im Austausch,
um ein Stützgehäuse mit einer
anderen Form herzustellen, das an einen anderen Fahrzeugtyp angepasst
ist.
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Ziel
ist, ein Stützgehäuse aus
einem biegsamen Material, beispielsweise Elastomer, herzustellen, über dessen
Basis ein eine Hülse
bildender Teil montiert ist, der eine Rille aufweist, die es ermöglicht, ihn
am Rand des Durchgangsloches einzusetzen; wobei der die Hülse bildende
Teil dazu bestimmt ist, die Lenksäule zu umgeben.
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Obwohl
eines solches Gehäuse,
das in dem Dokument
GB 2 343
718 beschrieben ist, dazu ausgeführt ist, einfach an die Zahnstange
und das Armaturenbrett in verschiedenen Situationen anzuschließen, ist
es mehr oder weniger gut mit dem Armaturenbrett verbunden, da die
Basis relativ verformbar ist auf Grund des verwendeten biegsamen
Materials, und es besteht eine Gefahr, dass es sich vom Rand des
Durchgangsloches löst.
Ferner muss das Ende der Hülse
an der Zahnstange befestigt sein, um das Gehäuse in Dehnung zu halten. Ferner
ist ein Gehäuse
dieser Art aus dem Dokument
US
5 426 993 bekannt.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Stützgehäuse zu liefern,
das nicht nur dazu ausgeführt
ist, in dem Durchgangsloch befestigt und auf relativ unwiderrufliche
Weise mit seinem Rand verbunden zu werden, sondern das auch in verschiedenen
Formen hergestellt werden kann und dabei starr bleibt.
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Zu
diesem Zweck schlägt
die Erfindung nach einem ersten Gegenstand ein Stützgehäuse für eine Lenksäule vor,
das sich zwischen dem Rand eines Durchgangsloches, das in ein Armaturenbrett
gebohrt ist, und der Lenksäule,
die durch das Durchgangsloch vom Inneren des Armaturenbretts nach außen hindurchgeht,
um sich an eine Zahnstange anzuschließen, die sich in der Nähe des Durchgangsloches
befindet, erstreckt, wobei das Stützgehäuse einen ersten Teil, der
eine Basis bildet, die auf dem Rand montiert werden kann, und einen
zweiten Teil umfasst, der eine Hülse
bildet, die ein mit einer Öffnung
durchbohrtes Ende aufweist, wobei der zweite Teil dazu ausgeführt ist,
die Lenksäule
zu umgeben; wobei der erste Teil von einem nicht verformbaren Ring
gebildet ist, der aus einem ersten Material hergestellt ist, und
wobei der zweite Teil, der über
dem nicht verformbaren Ring angeordnet ist, von einem starren Teil
gebildet ist, der aus einem zweiten Material hergestellt ist, wobei
der nicht verformbare Ring und der starre Teil ein einziges einstückiges Stück bilden.
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So
besteht ein Merkmal der Erfindung im Einsatz eines Stützgehäuses, das
von einem einzigen starren Stück
gebildet ist, das zwei Teile aus unterschiedlichen Materialien aufweist.
Auf bevorzugte weise ist das zweite Material ein Kunststoff, wobei der
starre Teil durch Formguss des Kunststoffes erhalten wird.
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Auf
diese Weise bildet durch die Auswahl eines Kunststoffes vom Typ
Polymer, beispielsweise Polyethylen oder Polyamid, nicht nur der
zweite starre Teil mit dem ersten Teil ein global starres Gehäuse, sondern
auch der zweite Teil, der eine Hülse
bildet, kann nach Belieben in Abhängigkeit von den Positionen
und Ausrichtungen in Bezug zur Zahnstange und zum Armaturenbrett
ausgebildet werden.
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Ferner
haben die Materialien den Vorteil, dass sie wesentlich leichter
als Stahl sind und in Abhängigkeit
von den Temperatur- und Umgebungsbedingungen ausgewählt werden
können,
unter denen sei montiert werden; beispielsweise in einer ölhaltigen
Umgebung, wenn der Hauptzylinder der Servobremse nahe ist.
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Überdies
ist es wesentlich einfacher, den zweiten Teil, der zylindrisch sein
kann, durch Formguss eines Kunststoffes als durch Ziehen eines Stückes aus
Stahl herzustellen, bei dem weniger günstige Freiwinkel und folglich
eine eher kegelstumpfartige als zylindrische Hülse erhalten werden.
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Vorzugsweise
wird das Stützgehäuse durch Überformen
des starren Teils auf den nicht verformbaren Ring erhalten. Auf
diese Weise kann das Stützgehäuse an verschiedene
Ausführungen
angepasst werden, beispielsweise verschiedene Fahrzeugtypen, wobei
ein Abschnitt des Abdrucks der Form, der dem zweiten Teil entspricht,
verändert
wird.
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Auf
bevorzugte Weise ist das erste Material ein metallisches Material,
so dass der nicht verformbare Ring somit perfekt an die Wand des
Armaturenbretts, die selbst metallisch ist, angepasst werden kann,
um angeklebt, angeschweißt
oder angenietet zu werden.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsart weist
der nicht verformbare Ring einen Kragen auf, der derart ausgeführt ist,
dass er sich an den Umfang des Durchgangsloches des Armaturenbretts
anlegt. Auf diese Weise kann das Stützgehäuse gehalten werden, wobei
der Kragen flach an der wand des Armaturenbretts um den Rand des
Durchgangsloches anliegt, während
ein Nieten, Schweißen
oder Kleben des nicht verformbaren Ringes an das Armaturenbrett
vorgenommen wird. Vorzugsweise wird das Stützgehäuse in das Innere des Armaturenbretts durch
das Durchgangsloch eingeführt,
so dass die Außenfläche des
nicht verformbaren Ringes an der Innenwand des Armaturenbretts zur
Anlage kommt, und eine Kleberschnur wird kreuzweise auf der Kehle des
nicht verformbaren Ringes und auf den Rand des diesen umgebenden
Durchgangsloches aufgebracht, um das Stützgehäuse und das Armaturenbrett
miteinander zu verbinden.
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Nach
einer ersten besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung
ist der starre Teil im Wesentlichen zylindrisch und koaxial über dem nicht
verformbaren Ring montiert. So ist es keineswegs erforderlich, ein
Durchgangsloch mit großem Durchmesser
vorzusehen, um das Stützgehäuse zu montierten,
und ferner sind seine Abmessungen vom Abstand zwischen der Zahnstange.
und dem Armaturenbrett unabhängig,
wobei die Axialab messungen des starren Teils folglich angepasst
werden.
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Nach
einer zweiten bevorzugten Ausführungsvariante
der Erfindung erstreckt sich der starre Teil vom nicht verformbaren
Ring, wobei er einen Knick bildet, um sich an die Zahnstange anzuschließen, wenn
sie in exzentrischer Position und in einem Abstand zum Durchgangsloch
gehalten wird.
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Nach
einem zweiten Gegenstand schlägt
die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Lenkeinheit vor, umfassend
eine Zahnstange, aus der eine Übertragungswelle
vorspringt, und ein erfindungsgemäßes Stützgehäuse, wobei das Verfahren folgende Schritte
umfasst: Montage des Stützgehäuses nach außen vorspringend
in Bezug auf das Armaturenbrett am Rand des Durchgangsloches; von
außerhalb
des Armaturenbrettes Anlegen der Zahnstange, die mit einer Dichtung
um die Übertragungswelle
versehen ist, am Ende des zweiten Teils, wobei die Übertragungswelle
durch die Öffnung
hindurchgeht; und Zusammendrücken
der Dichtung, wobei die Zahnstange in fester Position nahe dem Stützgehäuse gehalten
wird.
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Dank
der vorherigen nach außen
vorspringenden Montage des erfindungsgemäßen Stützgehäuses auf dem Armaturenbrett
ist es einfach, dann die Zahnstange von außerhalb des Armaturenbretts zu
montieren und sie in fester Position an dem starren Teil des Stützgehäuses zu
halten, wobei sich die Übertragungswelle
oder der Ritzelendteil in diesem starren Teil erstreckt, wobei sie
durch die Öffnung hindurchgeht.
Die Übertragungswelle
wird dann an die Lenksäule
angeschlossen, die ihrerseits von innerhalb des Armaturenbretts
eingeführt
wird.
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Weitere
Besonderheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der Studie der
nachfolgenden Beschreibung einer besonderen Ausführungsart der Erfindung hervor,
die als nicht einschränkendes
Beispiel dient und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht,
wobei:
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1 eine
schematische Axialansicht im Aufriss von einem Stützgehäuse nach
einer Ausführungsvariante
gemäß der Erfindung
ist;
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2 eine
schematische Axialschnittansicht des in 1 dargestellten
Stützgehäuses entlang der
Ebene II-II ist; und
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3 eine
schematische Axialschnittansicht ist, die das Stützgehäuse darstellt, das ein Armaturenbrett
und eine Zahnstange eines Kraftfahrzeugs verbindet.
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Die 1 und 2 zeigen
in zwei aufeinander senkrechten Darstellungen ein erfindungsgemäßes Stützgehäuse 10,
das dazu ausgeführt
ist, zwischen einem Armaturenbrett 12 des Bodens eines
Kraftfahrzeugs und der Zahnstange 14 des Fahrzeugs angeordnet
zu werden, wie in 3 dargestellt.
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Das
Stützgehäuse 10 ist
aus einem Stück hergestellt,
wobei ein Ring 16 aus einem metallischen Material mit einem
Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, überformt wird, um einen starren
Abschnitt 18 in Form einer Glocke zu bilden.
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Auf
diese Weise ist der Ring 16 perfekt mit dem starren Abschnitt 18 verbunden,
wobei der Kunststoff während
des Überformens
am metallischen Material zum Anhaften gebracht wird.
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Der
Ring 16 weist einen kragenartigen Teil 20, der
eine Mittelebene P, wie in 2 dargestellt, definiert,
und einen kranzförmigen
Teil 22 auf, über dem
der die Hülse
bildende starre Teil 18 montiert ist; der kragenartige
Teil 20 und der kranzförmige
Teil 22 sind miteinander durch einen eine Kehle 23 bildenden
Teil verbunden, so dass der Ring 16 leicht durch Ziehen
hergestellt werden kann.
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Der
starre Abschnitt 18 erstreckt sich im Wesentlichen in der
Verlängerung
der zylindrischen Form, die der kranzförmige Teil 22 definiert,
und er weist ein Ende 24, das einen Absatz 26 bildet,
und eine Axialbohrung 28 auf; wobei der Absatz 26 eine zweite
Mittelebene definiert, die im Wesentlichen zur Ebene P parallel
und von dieser entfernt ist.
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Es
wird nun unter Bezugnahme auf 3 die Einsatzart
des erfindungsgemäßen Stützgehäuses beschrieben.
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In
dieser 3 ist das Armaturenbrett, in das ein im Wesentlichen
kreisförmiges
Durchgangsloch 34 gebohrt ist, gegenüber der Zahnstange 14 dargestellt,
dessen Rand einen freien kreisförmigen
Umfang 35 definiert. Eine Übertragungswelle 36,
allgemeiner Ritzelendstück
genannt, springt aus der Zahnstange 14 in Richtung des
Durchgangsloches 34 vor. Diese Übertragungswelle 36 hat
ein freies Ende 38, das dazu bestimmt ist, an die Welle
der Lenksäule,
die nicht dargestellt ist, anzuschließen.
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Das
Stützgehäuse ist
zwischen der Zahnstange 14 und dem Armaturenbrett 12 montiert,
wobei der kragenartige Teil 20 am kreisförmigen Umfang 35 durch
Schweißpunkte
angelegt gehalten wird, wobei es eine Kleberschnur 39,
die kreuzweise auf der Kehle 23 des nicht verformbaren
Ringes und auf dem freien Kreisumfang 35, der ihn umgibt,
aufgebracht ist, ermöglicht,
die Verbindung abzudichten, und wobei sich der starre Abschnitt 18 bis
zur Zahnstange 14 erstreckt. Das Ende 24 des starren
Abschnitts 18 wird hermetisch dich an die Zahnstange 14 angeschlossen,
wobei es die Übertragungswelle 36,
die durch die Axialbohrung 28 hindurchgeht, mit Hilfe einer
Dichtung des Armaturenbretts 40, die um die Übertragungswelle 36 zwischen
dem Ende 24 und der Zahnstange 14 zusammengedrückt gehalten wird,
umgibt.
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Auf
diese Weise sind die Zahnstange 14 und das Armaturenbrett 12 dicht
miteinander verbunden, obwohl voneinander entfernt und obwohl sich
die Lenksäule
des Fahrzeugs vom Inneren des Fahrzeugs bis zur Zahnstange 14 erstreckt.
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Der
kranzförmige
Teil 22 des Ringes 16 weist eine Axiallänge auf,
die in Abhängigkeit
von der Dicke des Armaturenbretts 12 bestimmt wird, und
zwar so, dass die Kleberschnur nur auf metallische Teile und nicht
auf den starren Teil 18 aufgetragen werden kann, um eine
bessere Verbindung zu gewährleisten.
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Dank
des Stützgehäuses 10,
das durch Überformen
eines nicht verformbaren Ringes mit einem Kunststoff hergestellt
wird, um den die Hülse
bildenden Teil zu bilden, kann nicht nur eine sehr dicke Armaturenbrettdichtung,
die dazu ausgeführt
ist, die geringe Tiefe der zur Gänze
metallischen und gezogenen Stützgehäuse auszugleichen,
weggelassen werden, sondern kann auch der Durchmesser des Durchgangsloches
der Lenksäule
dank weniger zwingenden Freiwinkelwerten als bei den zur Gänze metallischen
Stützgehäusen verringert
werden.
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Nach
einem weiteren Gegenstand betrifft die vorliegende Erfindung ein
Verfahren zur Montage einer Lenksäuleneinheit mit einem erfindungsgemäßen Stützgehäuse. Das
Verfahren besteht zuerst darin, das Stützgehäuse nach außen zum Armaturenbrett vorspringend
auf dem Rand des Durchgangsloches zu montieren. Dann wird von außerhalb
des Armaturenbretts die Zahnstange, die vorher mit der Dichtung
auf ihrer Stützfläche um die Übertragungswelle
versehen wurde, am Ende des zweiten Teils angelegt. Schließlich wird
die Dichtung zusammengedrückt,
wobei die Zahnstange am Ende des starren Abschnitts angelegt gehalten
wird.
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Um
das Scheren der Dichtung zu vermeiden, wird die Zahnstange an das
Ende des starren Abschnitts mitgenom men, damit die Stützfläche der Zahnstange,
auf der die Dichtung liegt, zur zweiten Mittelebene parallel ist,
die von dem Absatz des Endes des starren Abschnitts definiert ist.
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Bei
manchen Ausführungen
ist es unmöglich,
die Zahnstange senkrecht auf die Ebene des Armaturenbretts anzunähern und
die Übertragungswelle
in der Achse der Lenksäule
zu halten. Um somit die Montage zu erleichtern, ist der starre Abschnitt
einerseits von einem Knick gebildet, um sich an die Zahnstange und
das Armaturenbrett anzuschließen,
und ist andererseits die Übertragungswelle,
die nicht mehr in der Achse der Lenksäule ausgerichtet ist, mit diesem
durch ein Kardangelenk bildende Mittel verbunden.