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Die Erfindung betrifft ein auf einem Mantelrohr befestigbares Lenksäulenmodul mit einer Lagerhülse.
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Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Lenksäulenmodule zum Beispiel mittels Schellen, Keilen oder ähnlichen Mitteln an einem Mantelrohr einer Lenksäule befestigt werden. Bei diesen bekannten Befestigungsmethoden wird durch die Befestigung das Spiel zwischen Lenksäulenmodul und Lenksäule ausgeglichen, wofür aber eine Schraubverbindung notwendig ist. Das Anschrauben beziehungsweise Festschrauben der Schelle ist mit einem gewissen Zeitaufwand und somit Kostenaufwand verbunden.
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Aus der
DE 197 00 175 A1 ist bereits ein Lenksäulenmodul mit einem Träger bekannt, der mit einer Lagerhülse auf ein Mantelrohr einer Lenksäule aufschiebbar und dort befestigbar ist. Der Träger ist dabei einstückig mit einer Aufnahme für einen Zündanlassschalter ausgebildet und mit Wischer-Blinker und Fahrlichtschalter als vormontierte modulare Einheit am Mantelrohr befestigbar.
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Ferner ist aus der
DE 699 02 610 T2 ein Zusammenbau mit einer Bedieneinheit und einer Kraftfahrzeuglenksäule bekannt, bei dem die Bedieneinheit unter Zwischenschaltung eines Ringes an der Lenksäule befestigbar ist. Um eine winkelgenaue Montage der edieneinheit an der Lenksäule sicherzustellen, ist sind Ring und Bedieneinheit mit korrespondierenden Formbereichen versehen, die im montierten Zustand in einander eingreifen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lenksäulenmodul bereitzustellen, welches spielfrei und schnell und daher kostengünstig am Mantelrohr einer Lenksäule befestigbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Lenksäulenmodul dadurch gelöst, dass das Mantelrohr an seinem freien Ende und an seiner Außenseite zumindest über einen Langenabschnitt und zumindest über einen Umfangsabschnitt eine Verzahnung aufweist und dass die auf das Mantelrohr aufzuschiebende Lagerhülse mit einer ausfahrbaren, in die Verzahnung eingreifenden Gegenverzahnung versehen ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Mantelrohrs und des Lenksäulenmoduls, nämlich mit einer Verzahnung und einer in diese Verzahnung eingreifenden Gegenverzahnung wird sichergestellt, dass das Lenksäulenmodul verschiebesicher mit dem Mantelrohr verbunden wird. Ein Aufschieben beziehungsweise ein Abziehen wird dadurch ermöglicht, dass die Gegenverzahnung einfahrbar ist, wobei sie im ausgefahrenen Zustand in die Verzahnung eingreift und im eingefahrenen Zustand von der Verzahnung frei kommt, so dass das Lenksäulenmodul auf das Mantelrohr aufsetzbar ist. Auf diese Weise kann eine schnelle Verbindung von Lenksaulenmodul und Mantelrohr ohne eine Verschraubung hergestellt werden, die zudem spielfrei ist.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Verzahnung und die Gegenverzahnung in Umfangsrichtung verlaufende Rillen aufweisen. Die Rillen können in einem feinen Raster angeordnet sein und zum Beispiel von einem Feingewinde gebildet werden. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Lenksäulenmodul positionsgenau befestigt werden kann.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Gegenverzahnung an einem Stift vorgesehen ist, der einen unrunden, insbesondere ovalen, Querschnitt aufweist. Dabei sind die Bereiche des Stiftes, die einen kleineren Abstand zur Achse des Stiftes aufweisen, verzahnungsfrei ausgebildet. Hierdurch wird eine einfache Einrichtung geschafft, mit der die Gegenverzahnung leicht ausgefahren beziehungsweise eingefahren werden kann. Dies erfolgt durch Drehen des Stiftes, wobei zum Beispiel eine Viertelumdrehung genügt, um die Gegenverzahnung in die Verzahnung des Mantelrohrs einzufahren.
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Eine optimale Anordnung des Stiftes wird dadurch ermöglicht, dass der Stift in einer koaxial zur Achse des Mantelrohrs ausgerichteten Bohrung drehbar gelagert aber in axialer Richtung fixiert ist. Diese Bohrung ist zur Innenoberfläche der Lagerhülse hin offen ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, dass die das Gegengewinde tragenden Bereiche des Stiftes ausgefahren, d. h. in den Innenraum der Befestigungshülse ausgeschwenkt werden können, so dass sie in die Verzahnung des Mantelrohrs eingreifen können.
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Bei einem derart angeordneten Stift durchsetzt die Gegenverzahnung im Bereich der Bohrung die virtuelle zylindrische Innenoberfläche radial nach innen und kämmt mit der Verzahnung des Mantelrohres.
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Um das Lenksäulenmodul nun gegen ein Abziehen vom Mantelrohr zu sichern, ist der Stift in axialer Richtung in der Lagerhülse fixiert. Über diese Fixierung werden die am Lenksäulenmodul angreifenden Axialkräfte sicher auf das Mantelrohr übertragen.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Stift über eine zum Lenksäulenmodul koaxial ausgerichtete, auf die Lenksäule aufzuschiebende Steuerscheibe betätigbar. Diese Steuerscheibe wird entweder über das Lenkrad oder über eine zwischen dem Lenksäulenmodul und dem Lenkrad angeordnete Lenkwinkelmesseinrichtung, insbesondere eine Wickelfederkassette angetrieben wird. Die Steuerscheibe wird also durch Drehen des Lenkrads betätigt.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Stift über ein Federelement in Drehrichtung vorgespannt ist. Durch Drehen des Stifts wird, wie bereits oben erwähnt, die Gegenverzahnung aus- beziehungsweise eingefahren. Die Vorspannung des Federelements ist dabei so gewählt, dass der Stift beim Betätigen beziehungsweise beim Lösen des Federelements so gedreht wird, dass die Gegenverzahnung ausfährt und in die Verzahnung des Mantelrohrs eingreift.
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Erfindungsgemäß ist das Federelement über die Steuerscheibe derart fixiert, dass der Stift vor der Montage des Lenksäulenmoduls in seiner Ruhelage gehalten wird, in welcher die Gegenverzahnung die virtuelle zylindrische Innenoberfläche nicht durchsetzt. Die Steuerscheibe dient dabei als Rückhalteelement für das Federelement, so dass das Lenksäulenmodul auf das Mantelrohr aufgesetzt werden kann.
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Die Steuerscheibe ist zwar drehbar gelagert, aber in axialer Richtung fixiert, so dass sich beim Handhaben des Lenksäulenmoduls ihre axiale Position nicht verändert.
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Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Federelement als Schenkelfeder ausgebildet ist und die Steuerscheibe eine Radialnut zur Aufnahme eines Schenkels der Schenkelfeder aufweist. Über diese Radialnut ist nunmehr sichergestellt, dass die Steuerscheibe auch in Drehrichtung gehalten wird, so dass sie sich nicht ungewollt beziehungsweise selbsttätig verdreht, wodurch der Schenkel der Schenkelfeder von der Steuerscheibe frei kommt, den Stift verdreht und durch Verdrehen des Stiftes die Gegenverzahnung ausfährt.
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Eine Entkopplung von Gegenverzahnung und Verzahnung kann auf einfache Weise, zum Beispiel zur Demontage des Lenksäulenmoduls vom Mantelrohr, dadurch bewirkt werden, dass der Stift mit einer Werkzeugangriffsfläche oder mit einem Werkzeugeingriff versehen ist. So kann zum Beispiel mittels eines Schraubendrehers, oder eines anderen geeigneten Werkzeugs, der unter der Vorspannung der Schenkelfeder stehende Stift entgegen der Federkraft verdreht werden, so dass die Gegenverzahnung aus der Verzahnung des Mantelrohrs ausfährt. Das Lenksäulenmodul kann nun vom Mantelrohr abgezogen werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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In der Zeichnung zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht auf ein auf einem Mantelrohr angeordnetes Lenksäulenmodul;
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2 eine perspektivische Seitenansicht des Lenksäulenmoduls gemäß 1;
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3 einen Längsschnitt durch das auf das Mantelrohr montierte Lenksäulenmodul;
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4 eine perspektivische Ansicht des Lenksäulenmoduls, teilweise aufgebrochen;
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5 eine perspektivische Ansicht einer Lagerhülse des Lenksäulenmoduls;
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6 eine perspektivische Ansicht des Mantelrohrs ohne Lenksäulenmodul; und
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7 eine perspektivische Seitenansicht des teilweise aufgebrochenen Lenksäulenmoduls mit eingefahrener Gegenverzahnung.
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In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 insgesamt ein Lenksäulenmodul bezeichnet, welches auf einem Mantelrohr 12 befestigt ist. Dieses Mantelrohr 12 umgibt das obere, freie Ende einer Lenksäule 14, auf welches ein (nicht dargestelltes) Lenkrad aufmontiert wird. Das Lenksäulenmodul 10 dient zur Aufnahme diverser Aggregate, die ebenfalls nicht dargestellt sind. Um das Lenksäulenmodul 10 spielfrei und einfach am Mantelrohr 12 befestigen zu können, weist das Lenksäulenmodul 10 eine Lagerhülse 16 auf, die auf das freie, obere Ende des Mantelrohrs 12 aufgesetzt ist. An der Lagerhülse 16 sind über Radialstege 18 und 19 Teile des Lenksäulenmoduls 10 befestigt. Die Lagerhülse 16 besitzt im Bereich der Lenksäule 14 einen Radialwulst 22, der mit einer zur Lenksäule 14 koaxialen Bohrung 24 (5) versehen ist, in welcher ein Stift 26 drehbar gelagert ist. Außerdem ist im oberen Bereich der Lagerhülse 16 eine Steuerscheibe 28 vorgesehen, welche von der Lenksäule 14 durchgriffen ist. Die Steuerscheibe 28 wird entweder direkt vom Lenkrad oder von einem über das Lenkrad angetriebenen Bauteil in Drehung versetzt.
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Die 2 zeigt eine Seitenansicht der Lagerhülse 16 und das obere Ende des in der Bohrung 24 drehbar gelagerten Stifts 26. Das freie Ende des Stifts 26 ist geschlitzt ausgeführt, wobei im Schlitz 30 (siehe auch 4) ein vom Stift 26 radial abragender Dorn 32 gelagert ist. Dieser Dorn 32 durchgreift die Lagerhülse 16 über einen in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz 34 und greift in eine Umfangsnut 35 der Steuerscheibe 28 ein, was in 4 dargestellt ist.
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Die 2 und 4 zeigen außerdem, dass das freie Ende des Stiftes 26 als Lager für ein als Schenkelfeder 36 ausgebildetes Federelement 38 dient, wobei der eine Schenkel 40 der Schenkelfeder 36 die Lagerhülse 16 über einen in Umfangsrichtung verlaufenden zweiten Schlitz 42 durchgreift und an der Steuerscheibe 28 angreift, was in 4 dargestellt ist. Hierfür weist die Steuerscheibe 28 eine Radialnut 44 auf, in welcher der Schenkel 40 der Schenkelfeder 36 ruht. Die Radialnut 44 geht über zwei Rampen 46 und 48 in eine in Umfangsrichtung der Steuerscheibe 28 verlaufende axiale Gleitfläche 50 über, wobei die Gleitfläche 50 mit dem zweiten Schlitz 42 der Lagerhülse 16 korrespondiert. Dieser zweite Schlitz 42 endet, wie aus 2 ersichtlich, in einer Kulisse, die von einem rechtwinklig vom zweiten Schlitz 42 abgehenden dritten Schlitz 52 gebildet wird. Dieser dritte Schlitz 52 korrespondiert mit der Radialnut 44, was bedeutet, dass der Schenkel 40 gleichzeitig den dritten Schlitz 52 und die Radialnut 44 durchgreift und dadurch an einer Auslenkung gehindert wird. Die Schenkelfeder 36 steht unter Vorspannung, und der zweite Schenkel 54 liegt unter der Vorspannkraft an der Außenoberfläche der Lagerhülse 16 an.
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Aus der 3 ist ersichtlich, dass über den Dorn 32 die Steuerscheibe 28 gegen Verlagerung in radialer Richtung gesichert ist. Auf diese Weise wird die Steuerscheibe 28 verliersicher im Lenksäulenmodul 10 gehalten, wie in der 1 dargestellt.
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Die 5 zeigt eine perspektivische Ansicht in die Lagerhülse 16 von unten, wobei deutlich erkennbar ist, dass die Bohrung 24 innenseitig offen ist, so dass der in der 5 nicht dargestellte Stift 26 von innen frei zugänglich ist. Außerdem ist erkennbar, dass an der Innenoberfläche der Lagerhülse 16 eine in Axialrichtung verlaufende Feder 56 vorgesehen ist, die in eine am Mantelrohr 12 vorgesehene Nut 58 eingreift, und dadurch das Lenksäulenmodul 10 lagerichtig positioniert und gegen Verdrehen sichert.
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Die 6 zeigt, dass die Außenoberfläche des Mantelrohrs 12 in einem Umfangsabschnitt 60 und in einem Längenabschnitt 62 mit einer Verzahnung 64 versehen ist, deren Rillen 66 in Umfangsrichtung verlaufen. Die Verzahnung 64 ist außerdem in der 4 erkennbar.
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Wird die Steuerscheibe 28, wie sie in der 4 dargestellt ist, zum Beispiel durch Drehen eines Lenkrads aus der in der 4 dargestellten Position herausbewegt, dann wird der Schenkel 40, der aufgrund des dritten Schlitzes 52 ausschließlich in axialer Richtung bewegt werden kann, aus der Radialnut 44 ausgehoben und über eine der Rampen 46 und 48 in Richtung des zweiten Schlitzes 42 bewegt. Sobald der Schenkel 40 mit dem zweiten Schlitz 42 fluchtet, entspannt sich die vorgespannte Schenkelfeder 36 und der Schenkel 40 tritt aus dem zweiten Schlitz 42 aus, und dreht dabei den Stift 46, den der Schenkel 40 im Schlitz 30 durchgreift, um etwa 90° in Richtung des Uhrzeigersinns, was in 7 dargestellt ist. Gleichzeitig tritt der Dorn 32 aus der Umfangsnut 35 der Steuerscheibe 28 aus.
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Durch Drehung des Stiftes 26 greift eine Gegenverzahnung 68, die bei der Ansicht des Stiftes in 4 auf dessen Rückseite vorgesehen ist, in die Verzahnung 64 ein, wie es in der 7 dargestellt ist. Da der Stift 26 über eine Nase 70, die in einen Ausbruch 72 (5) in der Lagerhülse 16 eingreift, in Axialrichtung festgelegt ist, wird durch Ausfahren der Gegenverzahnung 68 und Eingreifen dieser in die Verzahnung 64 das Lenksäulenmodul 10 spielfrei am Mantelrohr 12 fixiert. Die Fixierung in Drehrichtung erfolgt über die nach wie vor vorgespannte Schenkelfeder, wobei die Ruhelage, wie bereits erwähnt, über den Eingriff der Feder 56 in die Nut 58 sichergestellt wird, und die Fixierung in Axialrichtung durch Kämmen der Gegenverzahnung 68 mit der Verzahnung 64 erfolgt. Das Ausfahren der Gegenverzahnung 68 geschieht dadurch, dass der Stift 26 unrund ausgebildet ist, so dass lediglich die Gegenverzahnung 38 aus der in der 5 dargestellten, an der Innenseite der Lagerhülse 16 frei zugänglichen Bohrung 24 austritt und dadurch in die Verzahnung 64 des Mantelrohrs eingreifen kann. Die Gegenverzahnung 38 ist lediglich an den distalen Abschnitten des Stiftes 26 vorgesehen.
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Ein Lösen des Lenksäulenmoduls 10 vom Mantelrohr 12 erfolgt dadurch, dass ein geeignetes Werkzeug in den Schlitz 30 des Stifts 26 eingesetzt und der Stift 26 entgegen der Kraft der Schenkelfeder 36 so weit verdreht wird, bis der Schenkel 40 der Schenkelfeder 36 in den dritten Schlitz 52 eintritt und wieder in der Radialnut 44 (bei entsprechend angeordneter Steuerscheibe 28) zu Liegen kommt. Die Gegenverzahnung 68 ist dann wieder außer Eingriff zur Verzahnung 64.
