DE10033743A1 - Lenksäulen-Schalteinheit für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Eine Lenksäulen-Schalteinheit umfaßt einen Rahmen (2), der für verschiedene Klassen (a, b) von Kraftfahrzeugen gleich ist, sowie Betätigungsorgane (3a, 4a, 5a; 3b, 4b), die entsprechende Hebel (41a; 41b) aufweisen, die in entsprechenden Blöcken (40) scharnierartig gelagert sind, die mit dem Rahmen (2) verbunden sind, wobei der Rahmen (2) Sitze (25, 26 und 27) zur Befestigung der Blöcke (40) der Betätigungsorgane (3a, 4a, 5a, 3b, 4b) verschiedener Klassen (a, b) von Kraftfahrzeugen aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenksäulen-Schalteinheit für Kraftfahrzeuge.

Lenksäulen-Schalteinheiten sind Betätigungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge, die Hebel zur Betätigung von Hilfseinrichtungen von Kraftfahrzeugen aufweisen, wobei die Hebel der Lenksäulen-Schalteinheit insbesondere zur Betätigung von Fahrtrich­ tungsanzeigern und Scheibenwischern dienen.

Heutzutage ist jedes Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Lenksäulen-Schaltein­ heit ausgerüstet, die dem Lenkrad zugeordnet ist und einen Trägerrahmen sowie min­ destens zwei Betätigungshebel aufweist: einen Hebel zur Betätigung der Fahrtrich­ tungsanzeiger und einen Hebel zur Betätigung der Scheibenwischer.

Im allgemeinen werden die Kraftfahrzeuge je nach ihrem Verwendungszweck in ver­ schiedene Kategorien eingeteilt, wobei zum Beispiel die bekanntesten Kategorien die der Lastkraftwagen, der Autobusse und der Personenkraftwagen sind. Jede Kategorie von Kraftfahrzeugen wird wiederum in Klassen eingeteilt; so umfaßt zum Beispiel die Kategorie der Personenkraftwagen eine große Zahl von Klassen, die von der Klasse der Kleinwagen bis zur Klasse der Luxuswagen reichen. Jede Klasse von Per­ sonenkraftwagen ist, außer durch die spezielle Motorisierung und bestimmte Innen­ ausstattungen, durch bestimmte Hilfseinrichtungen gekennzeichnet, deren Zahl von der Klasse der Kleinwagen bis hin zur Klasse der Luxuswagen beträchtlich zunimmt.

Allgemein sind die Lenksäulen-Schalteinheiten an die Klasse von Personenkraftwa­ gen angepaßt, die damit ausgerüstet werden sollen; daher sind die Lenksäulen- Schalteinheiten für die Klasse der Kleinwagen lediglich für die Betätigung der Grundfunktionen, wie die Betätigung der Fahrtrichtungsanzeiger und die Ein-/Aus- Betätigung der Scheibenwischer ausgelegt, während die Lenksäulen-Schalteinheiten für die Klasse der Luxuswagen neben der Betätigung der Grundfunktionen auch zur Betätigung anderer Einrichtungen ausgelegt sind, wie etwa zur Änderung der Ge­ schwindigkeit der Scheibenwischer, zur Betätigung der Beleuchtung, zum Einstellen des Fahrtmanagementsystems (cruise control), etc.

Aufgrund der Typenvielfalt der Klassen von Personenkraftwagen muß allerdings für jede Klasse von Personenkraftwagen eine spezielle Lenksäulen-Schalteinheit konstru­ iert und gebaut werden.

Diese Situation bringt es ihrerseits mit sich, daß für sämtliche Bauteile der Lenksäu­ len-Schalteinheiten jeder Klasse spezielle Formen hergestellt werden müssen, auch wenn die Produktionsvolumina einer speziellen Klasse keine Garantie dafür darstel­ len, daß sich die Kosten des Entwurfs und der industriellen Fertigung solcher Bautei­ le in adäquater Weise bezahlt machen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenksäulen-Schalteinheit anzuge­ ben, welche die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.

Die vorliegende Erfindung gibt eine Lenksäulen-Schalteinheit für Kraftfahrzeuge an, die einen Trägerrahmen und Betätigungsorgane mit entsprechenden Hebeln aufweist; die Lenksäulen-Schalteinheit ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen für eine Vielzahl von Klassen von Kraftfahrzeugen gleich ist und dazu geeignet ist, Betäti­ gungsorgane, die für verschiedene Klassen von Kraftfahrzeugen charakteristisch sind, aufzunehmen, wobei die Betätigungsorgane entsprechende Blöcke aufweisen und die Hebel in den Blöcken scharnierartig gelagert sind und der Rahmen mit Sitzen zur Be­ festigung der Blöcke der Betätigungsorgane jeder Klasse versehen ist.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel erläutern, das nicht einschrän­ kend ist; es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lenk­ säulen-Schalteinheit;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Reihe von Einzelheiten der Lenksäulen-Schalteinheit von Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung von zwei Details der Lenksäulen- Schalteinheit von Fig. 2 sowie

Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Details von Fig. 2 gemäß den Schnittlinien IV-IV der Lenksäulen-Schalteinheit von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

In Fig. 1 ist mit der Bezugszahl 1 eine Lenksäulen-Schalteinheit zur Betätigung von Hilfseinrichtungen eines - nicht dargestellten - Personenkraftwagens eines bekannten Typs in ihrer Gesamtheit dargestellt.

Die Lenksäulen-Schalteinheit 1 umfaßt einen Rahmen 2, Betätigungsorgane 3a, 4a und 5a, die für eine bestimmte Klasse "a" von Personenkraftwagen charakteristisch sind, metallische Anschlußstreifen 6 für elektrische Anschlüsse, eine für die Klasse "a" von Personenkraftwagen charakteristische Elektronikplatine 7a und eine Vorrich­ tung 8 für elektrischen Anschluß, die üblicherweise als Spiralkabel bezeichnet wird. Die Lenksäulen-Schalteinheit 1 wird von zwei Halbschalen 9 und 10 und einem Dec­ kel 11 teilweise umschlossen, aus denen Abschnitte der Betätigungsorgane 3a, 4a und 5a und der Vorrichtung 8 herausragen.

Der Rahmen 2 weist eine Nabe 12, die koaxial zu einer Achse A liegt und mit einer Öffnung 13 zum Durchgang einer - nicht dargestellten - Lenksäule bekannten Typs versehen ist, sowie eine Platte 14 auf, die sich senkrecht zur Achse A um die Nabe 12 herum erstreckt, mit der Nabe 12 verbunden ist und eine Vorderfläche 15 und eine Hinterfläche 16 aufweist.

Die Platte 14 weist längs der Vorderfläche 15 eine Öffnung 17, die unterhalb der Na­ be 12 hindurchgeht, eine Blindöffnung 18, die neben der Öffnung 17 angeordnet ist, drei Zapfen 19 mit Bohrung, die um die Achse A herum angeordnet sind und zur Aufnahme entsprechender, nicht dargestellter Schrauben dienen, zwei Zentrierstifte 20 sowie einen Rand 21 auf, der senkrecht zur Platte 14 verläuft.

Wie aus Fig. 2 noch besser hervorgeht, weist die Platte 14 längs ihrer Hinterfläche 16 Taschen 22, 23 und 24 auf, die entsprechende Sitze 25, 26 und 27 zur Befestigung der entsprechenden Betätigungsorgane 3a, 4a und 5a am Rahmen 2 vorgeben.

Die Taschen 22 und 23 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten der Nabe 12 angeordnet, während die Tasche 24 unterhalb der Tasche 23 vorgesehen ist.

Unter Bezug auf die Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß die Tasche 22 im wesentli­ chen durch eine obere Wand 28, eine untere Wand 29 und eine rückseitige Wand 30 definiert ist, die in Übereinstimmung mit der Nabe 12 angeordnet ist. Die Wände 28, 29 und 30 erstrecken sich senkrecht zur Platte 14 auf deren Hinterfläche.

Die Wände 28 und 29 sind mit entsprechenden Nuten 31 und 32 versehen, die sich senkrecht zur Achse A erstrecken und als Führungsschienen dienen. Die obere Wand 28 ist ferner mit einer Durchgangsöffnung 33 versehen.

Analog zur Tasche 22 weisen die Taschen 23 und 24 obere Wände 34 und 35, untere Wände 36 und 37 sowie rückseitige Wände 38 und 39 auf. Die oberen Wände 34 und 35 sind mit entsprechenden Nuten 31 und entsprechenden Öffnungen 33 versehen, während zwischen den unteren Wänden 36 und 37 in entsprechender Weise Nuten 32 ausgebildet sind.

Die Betätigungsorgane 3a, 4a und 5a umfassen entsprechende Blöcke 40 und entspre­ chende Hebel 41a, die in bekannter Weise in den entsprechenden Blöcken 40 schar­ nierartig gelagert sind. Jeder Block 40 weist im wesentlichen die Form eines Würfels auf und besitzt eine Seitenwand 42, in welcher der entsprechende Hebel 41a gelagert ist, und eine obere Wand 43, längs deren in integraler Verbindung mit der Wand 43 eine Rippe 44, die zur Aufnahme in der Nut 31 ausgebildet ist, und ein Zahn 45 vor­ gesehen sind, den eine flexible Lasche 46 trägt, die mit der Wand 43 integriert ist, parallel zur Rippe 44 verläuft, an einem Ende mit der Wand 43 verbunden und von der Wand 43 beabstandet ist. Der Zahn 45 ist dementsprechend von der Wand 43 weg und zu ihr hin beweglich und so ausgebildet, daß er in der Öffnung 33 einrasten kann. Der Block 40 ist darüber hinaus mit einer unteren Wand 47 versehen, längs derer eine Rippe 48 in integraler Verbindung angeordnet ist, die zur Passung in der Nut 32 aus­ gebildet ist, wie noch besser aus Fig. 3 hervorgeht.

Gemäß Fig. 4 weist jeder Block 40 eine Seitenwand 49, die so unterbrochen ist, daß eine Öffnung vorgegeben wird, sowie eine Elektronikplatine 50a auf, die für die Klasse "a" und die Funktion charakteristisch ist, die mittels Betätigung eines der ent­ sprechenden Betätigungsorgane 3a, 4a und 5a zu realisieren ist, im Inneren des Blocks 40 angeordnet ist und so mit der Wand 49 verbunden ist, daß ein Teil der Pla­ tine 50a mit der Öffnung übereinstimmt. Die Platine 50a besitzt eine Fläche 51, die eine - nicht dargestellte - gedruckte Schaltung trägt, sowie eine Fläche 52, die teil­ weise mit der Wand 49 in Kontakt steht und Kontaktstreifen trägt, die an die oben erwähnte, nicht dargestellte gedruckte Schaltung der Platine 50a angeschlossen sind.

Gemäß den Fig. 1 und 4 ist die Elektronikplatine 7a im wesentlichen U-förmig ausgebildet und erstreckt sich im Einbauzustand um die Nabe 12 herum; die Platine 7a weist eine Fläche 54, die eine gedruckte Schaltung 55a trägt, und eine Fläche 56 auf, die elektrische Kontaktstifte 57 und ein Elektronikmodul 58a trägt, das im Ein­ bauzustand über der Öffnung 17 liegt. Die Platine 7a weist zwei Bohrungen 59, in die im Einbauzustand die Zentrierstifte 20 eingreifen, und zwei Bohrungen 60 auf, in die im Einbauzustand die Zapfen 19 mit Bohrung eingreifen.

Jeder metallische Anschlußstreifen 6 besitzt einen geraden Abschnitt 61, eine Steck­ buchse 62, die an einem Ende des Abschnitts 61 vorgesehen ist, und einen haken­ förmig ausgebildeten schmalen Abschnitt 63, der sich an dem dem Abschnitt 61 ge­ genüberliegenden Ende befindet. Die metallischen Anschlußstreifen 6 sind an den rückseitigen Wänden 30, 38 und 39 der entsprechenden Taschen 22, 23 und 24 ange­ bracht und gehen durch die Platte 14 hindurch, so daß die Steckbuchsen 62 längs der Fläche 15 der Platte 14 mit den Steckverbindern 57 der Platine 7a fluchten, während jeder Abschnitt 63 so angeordnet ist, daß er mit einem entsprechenden Kontaktstrei­ fen 53 einer Platine 50 übereinstimmt.

In dem Beispiel von Fig. 4 sind die Abschnitte 61 in den rückseitigen Wänden 30, 38 und 39 eingelassen, während die Abschnitte 63 mit der oben angeführten Öffnung der Wand 49 übereinstimmen und direkt mit den entsprechenden Kontaktstreifen 53 in Kontakt stehen. Die Steckbuchsen 62 sind mit den Kontaktstiften 57 verbunden; im praktischen Einsatz bilden die Leitungen 6 eine elektrische Verbindung zwischen der Platine 50a und der Platine 7a, welche die von den Neben-Platinen 50a stammen­ den Informationen verwaltet und gegebenenfalls an ein - nicht dargestelltes - CAN- Netzwerk zum Kraftfahrzeugmanagement angeschlossen ist.

Die Vorrichtung 8 weist drei Flansche 64 mit Bohrung auf, die zur Befestigung an den mit Bohrung versehenen Zapfen 19 mittels - nicht dargestellter - Schrauben vor­ gesehen sind. Die Halbschalen 9 und 10 werden mit Schrauben 65 zusammengefügt, um den Rahmen 2 zu verschließen; der Deckel 11 wird mit bekannten - und nicht dargestellten - Mitteln an der Platte 14 befestigt.

In Fig. 1 sind, in Entsprechung zu den Betätigungsorganen 3a und 4a, Betätigungs­ organe 3b und 4b einer Klasse "b" von Personenkraftwagen eingezeichnet, die unter der mit "a" bezeichneten Klasse liegt und bei der kein Betätigungsorgan für das Fahrtmanagementsystem vorgesehen ist.

Die Betätigungsorgane 3b und 4b weisen Blöcke 40 und entsprechende Hebel 41b auf, die in bekannter Weise mit den entsprechenden Blöcken 40 scharnierartig ver­ bunden und gegenüber den Hebeln 41a einfacher gestaltet sind. Das Betätigungsor­ gan 3b ist in Bezug auf den Sitz 25 im wesentlichen um 180° um den entsprechenden Hebel 41b herum gedreht.

Jeder Block 40 der Klasse "b" ist von gleichem Aufbau wie die Blöcke 40 der Klasse "a", wobei der Block mit einer Platine 50b ausgerüstet ist, die sich von der Platine 50a lediglich darin unterscheidet, daß sie eine vereinfachte gedruckte Schaltung auf­ weist.

In Fig. 1 ist, in Entsprechung zur Platine 7a, eine Elektronikplatine 7b eingezeich­ net, die für die Klasse "b" charakteristisch ist und ein Elektronikmodul 58b aufweist, das in Zuordnung zu einem Winkel der Platine 7b angeordnet ist und im Einsatzfall in die Öffnung 18 eingesteckt wird. Die Platine 7b unterscheidet sich darin von der Pla­ tine 7a, daß sie eine - nicht dargestellte - gedruckte Schaltung aufweist, die gegenüber der gedruckten Schaltung 55a vereinfacht ist und eine im wesentlichen L-förmige Form besitzt, was bedeutet, daß die Platine 7b lediglich einen Teil des von der Platine 7a eingenommenen Raums einnimmt. Daher weist die Platine 7b nur eine einzige Zentrieröffnung 59 auf.

Zum praktischen Einsatz ist für die Klassen "a" und "b" von Personenkraftwagen nur ein einziger Rahmen 2 vorgesehen, der eine Platte 14, die so ausgebildet ist, daß sie entweder Platinen 7a oder Platinen 7b aufnimmt, und Sitze 22, 23, 24 besitzt, die so ausgebildet sind, daß sie Betätigungsorgane 3a, 4a und 5a der Klasse "a" oder Betäti­ gungsorgane 3b und 4b der Klasse "b" aufnimmt.

Anders ausgedrückt stellt die Lenksäulen-Schalteinheit 1 eine modulare Lenksäulen- Schalteinheit dar, mit der je nach dem Typ von Betätigungsorganen 3a, 4a und 5a oder 3b und 4b, die am Rahmen 2 angebracht werden, und dem Typ der Elektronik­ platinen 7a, 7b, 50a und 50b entweder Personenkraftwagen der Klasse "a" oder der Klasse "b" ausgerüstet werden können.

Aus Gründen der Kürze und Vereinfachung der Darstellung wurde das beschriebene Beispiel auf zwei Klassen "a" und "b" von Personenkraftwagen beschränkt, wobei das Konzept des modularen Aufbaus der Lenksäulen-Schalteinheit 1 sich wohlver­ standen auch auf eine größere Anzahl von Klassen erstreckt.

Neben der Überwindung der Nachteile des oben erläuterten Standes der Technik bie­ tet die Lenksäulen-Schalteinheit 1 den weiteren Vorteil, daß sie für raschen Zusam­ menbau ausgelegt ist. Die Schritte beim Zusammenbau werden im folgenden unter Bezug auf die Betätigungsorgane 3a, 4a und 5a und die Platine 7a erläutert, wobei wohlgemerkt die gleichen Schritte für die Betätigungsorgane 3b und 4b und die Plati­ ne 7b vorgesehen sind.

Die Blöcke 40 werden in die Sitze 25, 26 und 27 so hineingesteckt, daß die Rippen 44 und 48 in Übereinstimmung mit den entsprechenden Nuten 31 und 32 zu liegen kommen, und in Richtung gegen die Achse A eingeschoben. Beim Einstecken der Blöcke 40 in die Sitze 25, 26 und 27 werden die Zähne 45 in Richtung auf die ent­ sprechenden oberen Wände 28, 34, 35 nach unten gedrückt, bis die Zähne 45 in den entsprechenden Öffnungen 33 zu liegen kommen und dank der elastischen Rückfede­ rung die Öffnungen 33 einnehmen, so daß die Blöcke 40 in einer vorgegebenen Posi­ tion in den entsprechenden Taschen 22, 23 und 24 festgelegt sind.

Durch das Einführen jedes der Blöcke 40 in die entsprechenden Sitze 25, 26 und 27 werden die Kontaktstreifen 53 in Übereinstimmung mit dem Abschnitt 63 der Lei­ tungen 6 gebracht und der elektrische Kontakt zwischen der Platine 50a und den Leitungen 6 hergestellt.

Wenn die Betätigungsorgane 3a, 4a und 5a im Rahmen 2 festgelegt sind, wird die Platine 7a und Platte 14a verbunden, indem das Elektronikmodul 58a, das Sicherun­ gen trägt, in der Öffnung 17 angebracht wird und die Zentrierstifte 20 in die Löcher 59 und die mit Löchern versehenen Zapfen 19 in die entsprechenden Löcher 60 ein­ gesetzt werden. Während des Verbindens der Platine 7a mit der Platte 14 werden die Kontaktstifte 57 in die Steckbuchsen 62 eingesteckt, wodurch eine elektrische Ver­ bindung zwischen den Leitungen 6 und der Platine 7a und demzufolge zwischen der Platine 5a und den Platinen 50a erzielt wird.

Die Montage wird durch aufeinanderfolgendes Aufschrauben der Vorrichtung 8 auf die Zapfen 19 und das Zusammenfügen der Halbschalen 9 und 10 und Anbringen des Deckels 11 abgeschlossen.

Der Zusammenbau der Lenksäulen-Schalteinheit 1 bringt ferner den Vorteil mit sich, daß die elektrische Verbindung zwischen den verschiedenen Bauteilen gleichzeitig mit dem mechanischen Zusammenfügen dieser Bauteile erfolgt. Darüber hinaus ist es bei Ausfall eines Betätigungsorgans, beispielsweise des Betätigungsorgans 3a, nicht erforderlich, die gesamte Lenksäulen-Schalteinheit 1 auszutauschen; es genügt viel­ mehr lediglich der Austausch des Betätigungsorgans 3a.

Claims (10)

1. Lenksäulen-Schalteinheit für Kraftfahrzeuge, die einen Trägerrahmen (2) und Betätigungsorgane (3a, 4a, 5a; 3b, 4b) mit entsprechenden Hebeln (41a; 41b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (2) für eine Vielzahl von Klassen (a, b) von Kraftfahrzeugen gleich ist und dazu geeignet ist, Betätigungs­ organe (3a, 4a, 5a; 3b, 4b), die für verschiedene Klassen (a, b) von Kraftfahrzeu­ gen charakteristisch sind, aufzunehmen, wobei die Betätigungsorgane (3a, 4a, 5a; 3b, 4b) entsprechende Blöcke (40) aufweisen, die Hebel (41a; 41b) in den Blöc­ ken (40) scharnierartig gelagert sind und der Rahmen (2) mit Sitzen (25, 26, 27) zur Befestigung der Blöcke (40) der Betätigungsorgane (3a, 4a, 5a; 3b, 4b) jeder Klasse (a; b) versehen ist.

2. Lenksäulen-Schalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (2) dazu geeignet ist, selektiv Haupt-Elektronikplatinen (7a; 7b) entspre­ chender Klassen (a; b) von Kraftfahrzeugen aufzunehmen.

3. Lenksäulen-Schalteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block (40) dazu geeignet ist, selektiv Neben- Elektronikplatinen (50a; 50b) aufzunehmen, wobei jede Neben-Elektronikplatine (50a; 50b) für eine entsprechende Klasse (a; b) von Kraftfahrzeugen charakteris­ tisch ist.

4. Lenksäulen-Schalteinheit nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (2) elektrische Leitungen (6) aufweist, die mit dem Rahmen (2) fest verbunden sind und zur Verbindung der Haupt-Elektronikplatine (7a; 7b) mit den entsprechenden Neben-Elektronikplatinen (50a; 50b) dienen.

5. Lenksäulen-Schalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sit­ ze (25, 26, 27) durch entsprechende Taschen (22, 23, 24) vorgegeben sind, wobei jede Tasche (22; 23; 24) und jeder Block (40) verbindbare Mittel (31, 32, 44, 48) zur Führung aufweisen.

6. Lenksäulen-Schalteinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tasche (22; 23; 24) und jeder Block (40) verbindbare Mittel (33, 45) zum Einras­ ten aufweisen.

7. Lenksäulen-Schalteinheit nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß jede Tasche (22, 23, 24) Nuten (31, 32) aufweist, wobei die Blöcke (40) Rippen (44, 48) aufweisen, die in die Nuten einschiebbar sind.

8. Lenksäulen-Schalteinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tasche (22, 23, 24) eine Öffnung (33) aufweist, wobei jeder Block (40) einen entsprechenden Zahn (45) besitzt, der in die Öffnung (33) einschiebbar ist.

9. Lenksäulen-Schalteinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahn (45) mittels einer flexiblen Lasche (46) mit einem entsprechenden Block (40) verbunden ist.

10. Lenksäulen-Schalteinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt-Elektronikplatine (7a, 7b) an ein CAN-Netz des Kraftfahrzeugs ange­ schlossen ist.