DE102006037941A1

DE102006037941A1 - Lenksäulenmodul

Info

Publication number: DE102006037941A1
Application number: DE200610037941
Authority: DE
Inventors: Michael Langs; Stefan Thomeier; Norbert Bendicks
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2006-08-12
Filing date: 2006-08-12
Publication date: 2008-02-14

Abstract

Beschrieben wird ein Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug, mit einem drehfest mit einer Lenksäule verbindbaren Trägerteil und mit einem am Trägerteil angeordneten Lagerring zur Lagerung eines durch eine Lenkspindel drehbaren Rotors, wobei das Trägerteil aus Metall besteht und wobei der Lagerring mittels einer Kunststoffanbindung mit dem Trägerteil verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug, mit einem drehfest mit einer Lenksäule verbindbaren Trägerteil und mit einem am Trägerteil angeordneten Lagerring zur Lagerung eines durch eine Lenkspindel drehbaren Rotors.
Ein derartiges Lenksäulenmodul ist aus der DE 102 42 252 A1 bekannt. Des weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 41 29 468 A1 ein durch Kunststoffspritz- oder -gießtechnik hergestelltes Gleitlager bekannt, das an eine metallene Lagerplatte angeformt ist.
Die gegeneinander beweglichen Teile eines Lenksäulenmoduls, und zwar das drehfest mit einer Lenksäule verbindbare Trägerteil als Stator und das dagegen drehbeweglich angeordnete Rotorteil, sind jeweils zumeist einstückig aus Kunststoff gefertigt. Daher ergibt sich auch die Drehlagerstelle als eine Verbindung zweier Kunststoffelemente. Derartige, an sich vorteilhafte, weil besonders kostengünstig herstellbare Lenksäulenmodule weisen Nachteile auf, wenn besonders präzise, robuste und gleichzeitig kleinbauende und geräuscharme Lenksäulenmodule benötigt werden. Die hierfür erforderliche Präzision, insbesondere bei der Herstellung gegeneinander drehbeweglicher Teile, ist in Kunststofftechnik nicht oder nur mit hohem Aufwand zu realisieren.
Es bestand somit die Aufgabe, ein Lenksäulenmodul zu schaffen, welches mit geringem Aufwand besonders präzise und robust und dabei gleichzeitig kleinbauend und geräuscharm ausführbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Trägerteil aus Metall besteht und dass der Lagerring über eine Kunststoffanbindung mit dem Trägerteil verbunden ist.
Hierbei sind wesentliche Elemente des Lenksäulenmoduls in sogenannter „Outserttechnik" hergestellt. Bei der Outserttechnik werden Funktionselemente aus Kunststoff wie etwa Spreizdorne, Zentrierdome oder sogar bewegliche Hebel auf einen Metallträger aufgespritzt und über Hinterschneidungen und Durchbrüche verankert (vgl. http://www.outsert.com/seiten/3-1-definition.html).
Zentrales Element ist hier das Trägerteil aus Metall, das besonders einfach und kostengünstig aus einem verzinkten Stahlblech herstellbar ist. Alternativ kann das Trägerteil als ein Druckgußteil (z. B. aus Zinkdruckguß) ausgeführt sein. Das Trägerteil weist eine Vielzahl von Ausnehmungen auf, durch die ein Kunststoffmaterial formschlüssig an das Trägerteil anspritzbar oder angießbar ist.
Der Lagerring kann kostengünstig als ein separat geformtes Kunststoffteil oder vorzugsweise durch ein besonders toleranzarm herstellbares Metallteil gebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es, den Lagerring mit einer Teflonbeschichtung zu versehen, da sich ein derartig beschichteter Lagerring durch eine hohe Lagerpräzision und besonders geringe Lagergeräusche auszeichnet.
Ebenso kann auch das Rotorteil als Kunststoff-, Metall- oder Outsertteil gefertigt sein, und insbesondere auch mit einer Beschichtung versehen sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Lagerring und das Rotorteil aus dem gleichen Material bestehen und damit die gleiche thermische Ausdehnungscharakteristik aufweisen. Da somit das thermische Ausdehnungsverhalten nicht speziell berücksichtigt werden muß, können diese Elemente besonders toleranzarm gefertigt werden, wodurch die Präzision des Lagers noch weiter erhöht wird.
Durch das in Outserttechnik an das Trägerteil angefügte Kunststoffmaterial können vorteilhaft gleichzeitig weitere Funktionselemente ausgebildet sein, beispielsweise elektrische oder mechanische Verbindungselemente oder auch Gehäuseteile der am Lenksäulenmodul angeordneten Lenkwinkelsensorik.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutern. Es zeigen
1 und 2 jeweils eine Ansicht eines drehfest angeordneten Teils eines Lenksäulenmoduls,
3 eine vergrößerte Schnittansicht durch die 2.
Die 1 zeigt eine Ansicht auf ein Teil eines Lenksäulenmoduls, das im montierten Zustand fest mit der Lenksäule eines Kraftfahrzeugs verbunden ist und zusammen mit weiteren, hier nicht dargestellten Teilen, einen Lenkwinkelsensor zur Erfassung der Drehstellung eines Lenkrads ausbildet.
Das Lenksäulenmodul ist vergleichsweise kleinbauend und dabei gleichzeitig mechanisch präzise und geräuscharm ausgeführt. Um die hierzu erforderliche Robustheit und Steifheit zu erreichen, ist das Trägerteil (1), welches ein wesentliches Gehäuseteil des Lenksäulenmoduls bildet, aus Metall und zwar vorzugsweise aus einem geprägten oder gegossenen Zinkblech oder aus einen verzinkten Stahlblech gefertigt.
Das Trägerteil (1) weist in seinem zentralen Bereich einen Durchbruch (4) auf, der durch einen eingefügten Lagerring (3) begrenzt ist. Der Lagerring (3) hat die Funktion, ein nicht dargestelltes, drehbewegliches Teil des Lenksäulenmoduls, im folgenden kurz als Rotor bezeichnet, möglichst spielarm zu führen und zu lagern.
Im endmontierten Zustand ist durch den Durchbruch (4) und durch den Lagerring (3) der drehbewegliche Rotor des Sensors geführt, wobei der Rotor durch die drehbewegliche Lenkspindel der Lenksäule angetrieben wird. Der Rotor, der einen Teil des Lenkwinkelsensors bildet, ist dabei nicht an der Lenkspindel, sondern wie bereits erwähnt, am Lagerring (3) gelagert. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da so das Lenksäulenmodul vor dem Einbau in ein Kraftfahrzeug weitgehend vormontiert werden kann und bezüglich seiner mechanischen Eigenschaften weitgehend unabhängig von der Lenksäule ist.
Vorteilhaft ist es, die zwischen dem Rotor und dem Lagerring (3) entstehende Lagergeräusche weitgehend zu dämpfen und von den weiteren Teilen des Lenksäulenmoduls, insbesondere dem Trägerteil (1) zu entkoppeln. Auch soll der durch Reibung entstehende Schall nicht auf die metallene Lenksäule übertragen werden. Um eine derartige akustische Entkopplung zu erreichen, muß eine sich berührende Anordnung von Metallteilen soweit wie möglich vermieden werden.
Daher erfolgt die Anbindung des Lagerrings (3) an das Trägerteil (1) durch eine Kunststoffanspritzung oder einen Kunststoffverguß in sogenannter „Outsert-Technik". Der aufgebrachte Kunststoff greift hierbei in eine Vielzahl von kleinen Ausnehmungen (8) im Trägerteil (1) ein und umschließt außerdem einen Randbereich (9) des Lagerrings (3). Vor dem Umspritzen werden das Trägerteil (1) und der Lagerring (3) im Spritzwerkzeug exakt zueinander positioniert. Da die genaue Lage der beiden Elemente durch die präzise Werkzeuggeometrie (2) vorgegeben wird, entsteht so eine hochpräzise und geräuscharme Lagerstelle für den Rotor. Darüber hinaus sorgt die Kunststoffanspritzung (2) für eine akustische Entkopplung des Lagerrings (3) vom Trägerteil (1).
Zusätzlich vorteilhaft ist es, dass der Lagerring (3) zunächst als ein separates Einzelteil gefertigt ist. Im Vergleich zu einem direkt an das Trägerteil (1) angeformten Lagerring (3), ist dieser so wesentlich toleranzärmer herstellbar. Der Lagerring (3) kann besonders kostengünstig aus einem Kunststoff oder besonders präzise aus einem Metall gefertigt sein. Darüber hinaus kann eine Beschichtung des Lagerrings (3) mit Polytetrafluorethylen (Handelsname: Teflon) vorgesehen werden, um besonders günstige Reibeigenschaften des Lagers zu erzielen.
Vorteilhafterweise sind bei der Herstellung der Kunststoffanspritzung zwischen dem Lagerring (3) und dem Trägerteil (1) im gleichen Arbeitsgang weitere Funktionselemente an das Trägerteil (1) anspritzbar. Dieses können beispielsweise Befestigungselemente (5) sein, elektrisch isolierte Bereiche zur Aufnahme eines Schaltungsträgers oder sogenannte Quetschdome (6).
Als Befestigungselemente (5) sind in den 1 und 2 an das Trägerteil (1) angeformte Schraublaschen erkennbar. Quetschdome (6) sind Anformungen, die aus wenigstens einer Fläche des Trägerteils (1) hervorstehen und die durch in Ausnehmungen (8) des Trägerteils (1) eingefügtes Kunststoffmaterial gebildet sind. Hierdurch kommen sie beim Anfügen des Trägerteils (1) an einen Lenksäulenabschnitt als Abstandshalter zur Wirkung, die das direkte Aufliegen von Metall auf Metall bei der Anbindung des Lenksäulenmoduls an die Lenksäule verhindern. Damit tragen auch die Quetschdome (6), ebenso wie die Befestigungselemente (5), wesentlich zur akustischen Entkopplung des Lenksäulenmoduls bei.
Zur Verdeutlichung der Verbindung zwischen dem Trägerteil (1) und dem Lagerring (3) zeigt die 3 einen Schnitt durch die 2, welcher durch zwei Verbindungspunkte (10a, 10b) verläuft. Die Verbindungspunkte (10a, 10b) sind durch Kunststoffmaterial gebildet, das in Ausnehmungen (8) im Trägerteil (1) eingespritzt ist. An der Oberfläche des Trägerteils (1) erstrecken sich die Verbindungspunkte (10a, 10b) jeweils über den Randbereich der Ausnehmungen (8) heraus, so dass die Verbindungspunkte (10a, 10b) etwa die Form einer gespritzten Nietverbindung aufweisen. Gleichzeitig umfassen die Verbindungspunkte (10a, 10b), von denen mehrere um den Lagerring (3) herum angeordnet sind, jeweils einen Randbereich (9) des Lagerrings (3) und zwar vorzugsweise entlang des gesamten Umfangs des Lagerrings (3), der so fest mit dem Trägerteil (1) verbunden ist.
Des weiteren ist in der 3 ein Schnitt durch einen angespritzten flächigen Abschnitt (7) erkennbar, der beispielsweise als Montagefläche für einen nichtdargestellten Schaltungsträger vorgesehen sein kann.

1: Trägerteil (Trägerblech)
2: Kunststoffanbindung (Kunststoffanspritzung)
3: Lagerring
4: Durchbruch
5: Befestigungselemente
6: Quetschdome (geräuschdämpfendes Element)
7: flächiger Abschnitt
8: Ausnehmungen
9: Randbereich (des Lagerrings)
10a, 10b: Verbindungspunkte

Claims

Lenksäulenmodul für ein Kraftfahrzeug, mit einem drehfest mit einer Lenksäule verbindbaren Trägerteil und mit einem am Trägerteil angeordneten Lagerring zur Lagerung eines durch eine Lenkspindel drehbaren Rotors, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (1) aus Metall besteht und dass der Lagerring (3) über eine Kunststoffanbindung (2) mit dem Trägerteil (1) verbunden ist.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffanbindung (2) durch Anspritzen oder Angießen hergestellt ist.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (1) aus einem verzinktem Stahlblech besteht.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (1) aus einem geprägten oder gegossenen Zinkblech besteht.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (3) aus Metall besteht.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (3) aus Kunststoff besteht.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (3) eine Gleitbeschichtung aufweist.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres funktionales Element durch die Kunststoffanbindung (2) ausgebildet ist.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Befestigungselement (5) durch die Kunststoffanbindung (2) ausgebildet ist.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein geräuschdämpfendes Element (6) durch die Kunststoffanbindung (2) ausgebildet ist.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das geräuschdämpfende Element (6) als Abstandshalter zwischen der Lenksäule und dem Lenksäulenmodul angeordnet ist.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Rotors aus einem Metall besteht.
Lenksäulenmodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Rotors aus einem umspritzten Metall besteht.