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Title:
STEERING COLUMN ARRANGEMENT WITH TORSION DAMPER ELEMENT, AND ASSEMBLY METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/139411
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention provides a steering column arrangement, and an assembly method therefor. The steering column arrangement has a sliding sleeve (1) and a universal joint yoke, which has a receiving portion (4), in which the sliding sleeve (1) is encompassed at least in sections and coaxially. The outer lateral surface of the sliding sleeve (1) and the inner lateral surface of the receiving portion (4) have shaped elements for form-fitting connection. A torsion damper element (2) is arranged between the sliding sleeve (1) and the receiving portion (4) of the universal joint yoke. Said torsion damper element is a ring arrangement (2), which comprises an inner support ring (12), an outer support ring (13) and an elastomer ring (14) arranged therebetween, wherein the inner support ring (12) and the outer support ring (13) are resilient in the radial direction and are rigid in the axial direction.

Inventors:
HANSEN DETLEF (DE)
HARMS TORSTEN (DE)
HARTMANN HORST (DE)
ROHWER FRANK (DE)
SCHWIEGER MARCO (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/000158
Publication Date:
September 26, 2013
Filing Date:
January 19, 2013
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER AG (DE)
International Classes:
B62D7/22; F16F1/38
Domestic Patent References:
WO2010102611A12010-09-16
WO2012095319A12012-07-19
WO2006045516A12006-05-04
Foreign References:
EP1260725A22002-11-27
DE102009034337A12011-01-27
DE102008038029A12009-08-13
DE102010049106A12011-06-09
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Claims:
Patentansprüche

1. Lenksäulenanordnung mit einer Schiebehülse (1 ) und einer Kreuzgelenkgabel, die einen Aufnahmeabschnitt (4) aufweist, in dem die Schiebehülse (1 ) zumindest abschnittsweise und koaxial umfasst ist, wobei die Mantelaußenfläche der Schiebehülse (1 ) und die Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts (4) Formelemente zur formschlüssigen Verbindung aufweisen, und wobei zwischen der Schiebehülse (1) und dem Aufnahmeabschnitt (4) der Kreuzgelenkgabel ein Torsionsdämpferelement (2) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Torsionsdämpferelement (2) eine Ringanordnung (2) ist, die einen inneren Trägerring (12), einen äußeren Trägerring (13) und einen dazwischen angeordneten Elastomerring (14) umfasst, wobei der innere Trägerring (12) und der äußere Trägerring (13) in radialer Richtung elastisch und in axialer Richtung steif ausgeführt sind.

2. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schiebehülse (1 ) an ihrem Außenmantel einen Anschlag (8) aufweist, der bevorzugt als Ringbund, Zapfen oder Nasen ausgebildet ist,

und dass

die Lenksäulenanordnung ein Sicherungselement (3) umfasst, das an dem von dem Anschlag (8) abgewandten Ende der Ringanordnung (2) auf der Schiebehülse (1 ) angeordnet ist, wobei das Sicherungselement (3) bevorzugt eine Tellerfeder oder ein Sprengring ist,

wobei der Anschlag (8) nahe einer Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts (4) innerhalb des Aufnahmeabschnitts (4) oder nahe dem in den Aufnahmeabschnitt (4) aufgenommenen Ende der Schiebehülse (1 ) vorgesehen ist

3. Lenksäulenanordnung Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Aufnahmeabschnitt (4) der Kreuzgelenkgabel an dem von der Aufnahmeöffnung abgewandten Ende zumindest einen radial nach innen gerichteten stufenartigen Vorsprung (7,9) aufweist, der einen Anschlag für die Ringanordnung (2) und über die Ringanordnung (2) für die Schiebehülse (1 ) bereitstellt.

4. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Lenksäulenanordnung ein zweites Sicherungselement (5), das bevorzugt ein Sicherungsring (5) ist, umfasst, der in der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts (4) angeordnet ist, wobei der nahe der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts (4) vorgesehene Anschlag (8) der Schiebehülse (1) an dem Sicherungselement (5) anschlägt, und wobei an der Aufnahmeöffnung ein umgeformter Materialüberstand (15) des Aufnahmeabschnitts (4) einen festen Sitzes des Sicherungselements (5) bereitstellt.

5. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schiebehülse (1) an ihrem Außenmantel eine Ringnut (17) und der innere Trägerring (12) an seinem Innenmantel zumindest ein korrespondierendes

Rastelement (17'), umfassend einen Ringbund oder zumindest eine Rastnase, aufweist, wobei das Rastelement (17') in die Ringnut (17) eingreift, und dass der äußere Trägerring (13) nahe einer Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts (4) mit einem radial nach außen kragenden Ringbund (18) ausgebildet ist, der an einer radial nach innen abgesetzten Stufe (18') auf der Mantelinnenfläche des

Aufnahmeabschnitts (4) nahe der Aufnahmeöffnung zur Anlage kommt,

wobei die Lenksäulenanordnung ein Sicherungselement (5), das bevorzugt ein Sicherungsring (5) ist, umfasst, der in der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts (4) angeordnet ist, wobei der äußere Trägerring (13) mit dem Ringbund (18) an dem Sicherungselement (5) anschlägt und dadurch fixiert wird.

6. Lenksäulenanordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Elastomerring (14) axiale Langlöcher, Sacklöcher (17) und/oder Durchgangslöcher aufweist, und/oder wobei der äußere und der innere Trägerring (12,13) aus Kunststoff gefertigt sind.

7. Lenksäulenanordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Mantelaußenfläche der Schiebehülse (1 ), die Ringanordnung (2) und die Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts (4) aufeinander abgestimmte Konturen haben, die die Formelemente zur formschlüssigen Verbindung bilden und

bevorzugt von einer Kreisform abweichen, besonders bevorzugt eine poly- oder sechskantige oder sternförmige oder verzahnte Kontur bilden.

8. Lenksäulenanordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schiebehülse (1 ) an ihrer Mantelaußenfläche zumindest einen sich radial auswärts erstreckenden Vorsprung (11) aufweist, oder

bevorzugt zwei oder mehr an einem Umfang der Mantelaußenfläche sich radial auswärts erstreckende Vorsprünge (11) aufweist, wobei die zumindest zwei Vorsprünge (11 ) paarweise einander entgegengesetzt oder gleichmäßig verteilt angeordnet sind,

und wobei der Vorsprung (11 ) oder die Vorsprünge (11 ) mit Spiel in einer korrespondierende Ausnehmung (10) der Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts (4) aufgenommen ist/sind.

9. Lenksäulenanordnung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schiebehülse (1 ) an ihrer Mantelinnenfläche zumindest zwei gegenüberliegende axiale Nuten (18) zum Eingriff mit jeweils einer Feder, die an einem in die Schiebehülse einzuschiebenden Lenkspindelteil vorliegt, aufweist.

10. Montageverfahren für eine Lenksäulenanordnung nach zumindest einem der

Ansprüche 1 bis 9,

umfassend die Schritte

- Bereitstellen der Schiebehülse (1 ) und der Kreuzgelenkgabel mit dem Aufnahmeabschnitt (4) für die Schiebehülse (1 ),

- Einsetzen des Elastomerrings (14) zwischen den inneren Trägerring (12) und den äußeren Trägerring (13), die in radialer Richtung elastisch und in axialer Richtung steif ausgeführt sind, dabei Herstellen der Ringanordnung (2),

- Aufpressen der Ringanordnung (2) auf die Schiebehülse (1 ), - Einpressen der Schiebehülse (1 ) mit der Ringanordnung (2) in den Aufnahmeabschnitt (4),

- Verbinden eines Gabelabschnitts (4') der Kreuzgelenkgabel mit einem lenkrad- seitigen Gegenelement und Aufnehmen der Lenkspindel in der Schiebehülse (1 ).

11. Montageverfahren nach Anspruch 10,

umfassend zumindest einen der Schritte:

- axial Positionieren der Ringanordnung (2) auf der Schiebehülse (1 ) beim Aufpressen der Ringanordnung (2) an dem Anschlag (8) und axial Positionieren der Schiebehülse (1 ) mit der Ringanordnung (2) in dem Aufnahmeabschnitt (4) beim Einpressen an dem stufenartigen Vorsprung (7), und/oder

- Aufpressen eines ersten Sicherungselements (3) auf die Schiebehülse (1 ) an dem von dem Anschlag (8) abgewandten Ende der Ringanordnung, und/oder

- Einpressen eines zweiten Sicherungselements (5) in der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts (4) und Umformen eines Materialüberstands (15) des Aufnahmeabschnitts (4) an der Aufnahmeöffnung, dabei Bilden eines festen Sitzes des Sicherungselements (5)

oder

- axial Positionieren der Ringanordnung (2) auf der Schiebehülse (1 ) beim Aufpressen der Ringanordnung (2) durch Einrasten des Rastelements (17') des inneren Trägerrings (12) in die Ringnut (17) der Schiebehülse (1 ), und

- axial Positionieren der Schiebehülse (1 ) mit der Ringanordnung (2) in dem

Aufnahmeabschnitt (4) beim Einpressen durch zur Anlage Kommen des nach außen kragenden Ringbunds (18) des äußeren Trägerrings (13) an der radial nach innen abgesetzten Stufe (18') auf der Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts (4) nahe der Aufnahmeöffnung, und

- Einpressen eines Sicherungselements (5) in der Aufnahmeöffnung des

Aufnahmeabschnitts (4), dabei Einrollieren des Ringbunds (18) und Fixieren in dem Aufnahmeabschnitt (4) an der Aufnahmeöffnung.

Description:
Lenksäulenanordnung mit Torsionsdämpferelement und Montageverfahren

Die Erfindung betrifft eine Lenksäulenanordnung mit einem Torsionsdämpferelement und ein entsprechendes Montageverfahren.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, mittels eines Torsionsdämpfers, der in der Lenksäule angeordnet ist, die aus dem Fahrwerk eingeleiteten Schwingungen und Geräusche in Richtung Lenkrad abzukoppeln. Bei der spielfreien Drehmomentübertragung zwischen dem Abtrieb Lenksäule und dem Antrieb Lenkgetriebe wird zur Aufnahme von Schwingungen, Stößen und Kräften ein Torsionsdämpfer verbaut, der zur Zeit die Anforderungen an die Dämpfungs- und Entkopplungseigenschaften nicht zufriedenstellend erfüllt.

Verwendete Torsionsdämpfer bestehen aus einem aufvulkanisierten Elastomer in bearbeiteten Trägergeometrien. Zur sicheren Anhaftung des Elastomers sind die Vorprozesse Strahlen und Primern erforderlich, wobei letzteres eine potentiell gesundheitsschädliche Fertigungsprozessstufe ist, und das Vorgehen insgesamt einen hohen Fertigungsaufwand bedingt.

Die DE 10 2008 038 029 A1 beschreibt eine Kopplungsvorrichtung für eine Fahrzeuglenkspindel, die zwischen einer Außenwelle und einer Innenwelle eine elastische Schicht aufweist. Dabei fokussiert die DE 10 2008 038 029 A1 den konstruktiven Aufbau, wobei die Mantelaußenfläche der Innenwelle zumindest einen Außenflachbereich und die Mantelinnenfläche der Außenwelle einen korrespondierenden Innenflachbereich aufweist. So wird eine Biegeabstützung und eine Begrenzung des Torsionswinkels bereitgestellt und eine Verdrehsicherheit bei einem Defekt der Zwischenschicht gesichert. Die korrespondierenden Außen- und Innenflachbereiche können auch paarweise an der Mantelaußenfläche der Innenwelle und der Mantelinnenfläche der Außenwelle vorgesehen sein und etwa einen Zweiflach oder einen Sechskant bilden.

Alternativ zu der elastomeren Torsionsdämpferschicht ist der Einsatz von vernieteten Gelenkscheiben mit Zentrierbuchse denkbar, hier werden allerdings häufig die Bauraumanforderungen nicht erfüllt. Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenksäulenanordnung mit verbesserten Dämpfungseigenschaften bereitzustellen und eine gute Drehmomentübertragung zwischen dem Abtrieb der Lenksäule und dem Antrieb des Lenkgetriebes zu gewährleisten, wobei der Torsionsdämpfer einfach und sicher zu montieren sein soll.

Diese Aufgabe wird durch eine Lenksäulenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Ferner wird die Aufgabe der einfachen und sicheren Montage des Torsionsdämpfers unter Vermeidung des gesundheitsschädlichen Primerns und des aufwändigen Handlings während des Fertigungsprozesses durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.

Weiterbildungen der Anordnung und des Verfahrens sind in den Unteransprüchen ausgeführt.

Eine erste Ausführungsform bezieht sich auf eine Lenksäulenanordnung mit einer Schiebehülse und einer Kreuzgelenkgabel, die einen Aufnahmeabschnitt aufweist, in dem die Schiebehülse wenigstens mit einem Abschnitt koaxial umfasst ist. Die Mantelaußenfläche der Schiebehülse und die Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts haben Formelemente wie beispielsweise die aus dem Sand der Technik bekannten Außenflachbereiche der Schiebehülse und Innenflachbereiche des Aufnahmeabschnitts zur formschlüssigen Verbindung. Ferner ist zwischen der Schiebehülse und dem Aufnahmeabschnitt der Kreuzgelenkgabel ein Torsionsdämpferelement angeordnet.

Erfindungsgemäß wird das Torsionsdämpferelement durch eine Ringanordnung aus einem inneren Trägerring und einem äußeren Trägerring und einem dazwischen angeordneten Elastomerring gebildet, wobei die Trägerringe in radialer Richtung elastisch und in axialer Richtung beispielsweise durch geeignete Materialauswahl steif ausgeführt sind.

Die erfindungsgemäße Lenksäulenanordnung zeichnet sich durch das als Ringelement ausgebildete Torsionsdämpfungselement aus, das durch die geeignete Werkstoffauswahl und das Fertigungskonzept als Einheit verbaut werden kann. Damit kann auf das Primern verzichtet werden und das Handling im Fertigungsprozess wird vereinfacht. Die Trägerrin- ge gestatten eine weniger aufwändige Montage des Dämpferelements, darüber hinaus werden die Dämpfungseigenschaften verbessert.

Die Ringanordnung ist auf der Schiebehülse aufgepresst, und die Schiebehülse ist mit der Ringanordnung in den Aufnahmeabschnitt eingepresst.

Zur lagegenauen axialen Positionierung der Ringanordnung kann die Schiebehülse an ihrem Außenmantel einen Anschlag aufweisen, der durch einen Ringbund, durch Zapfen oder Nasen gebildet werden kann. Der auf der Schiebehülse vorliegende Anschlag kann dabei nahe einer Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts innerhalb des Aufnahmeabschnitts oder nahe dem in den Aufnahmeabschnitt aufgenommenen Ende der

Schiebehülse vorgesehen sein. An dem von dem Anschlag abgewandten Ende der Ringanordnung ist zur Sicherung der Ringanordnung ein Sicherungselement wie beispielsweise eine Tellerfeder oder ein Sprengring auf der Schiebehülse angeordnet, bzw. auf die Schiebehülse aufgepresst.

In dem Aufnahmeabschnitt der Kreuzgelenkgabel ist an dem von der Aufnahmeöffnung abgewandten Ende zumindest ein radial nach innen gerichteter stufenartiger Vorsprung als Anschlag für die Ringanordnung bzw. über die Ringanordnung für die Schiebehülse beim Einpressen vorgesehen.

Ferner kann die Lenksäulenanordnung ein weiteres Sicherungselement wie einen Sicherungsring umfassen, der in der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts angeordnet, bevorzugt eingepresst ist. Hieran kann der nahe der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts vorgesehene Anschlag der Schiebehülse anschlagen. Ein fester Sitz des Sicherungselements kann durch einen an der Aufnahmeöffnung umgeformten Materialüberstand des Aufnahmeabschnitts bereitgestellt werden.

In einer anderen Ausführungsform der Lenksäulenanordnung kann die Schiebehülse derselben an ihrem Außenmantel eine Ringnut haben und der innere Trägerring kann an seinem Innenmantel zumindest ein korrespondierendes Rastelement, das einen Ringbund oder zumindest eine Rastnase hat, aufweisen. Dabei greift das Rastelement in die Ringnut ein. Der äußere Trägerring hat in der Nähe der Aufnahmeöffnung des

Aufnahmeabschnitts einen radial nach außen kragenden Ringbund, der an einer radial nach innen abgesetzten Stufe auf der Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts nahe der Aufnahmeöffnung zur Anlage kommt. Die Lenksäulenanordnung umfasst dann ferner ebenfalls ein Sicherungselement wie bevorzugt einen Sicherungsring, der in der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts angeordnet ist, so dass der äußere Trägerring mit dem Ringbund an dem Sicherungselement anschlägt und dadurch vorteilhaft fixiert wird.

Zur Gewichtsreduktion und/oder zur Steifigkeitseinstellung kann der Elastomerring axiale Langlöcher als Sacklöcher und/oder Durchgangslöcher aufweisen. Für den äußeren und den inneren Trägerring kann als Material bevorzugt ein Kunststoff gewählt werden, der in axialer Richtung die steife Ausführung derselben und in radialer Richtung die elastische Ausführung bereitstellt.

Um den Formschluss zwischen der Schiebehülse und dem Aufnahmeabschnitt zu bilden, können die Mantelaußenfläche der Schiebehülse, die Ringanordnung und die Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts Konturen aufweisen, die zur Bildung der den Formschluss bereitstellenden Formelemente von einer Kreisform abweichen. Die Formelemente können etwa eine mehrkantige, beispielsweise eine sechskantige Kontur oder eine sternförmige oder verzahnte Kontur zeigen und besonders bevorzugt etwa mit sechs Ecken oder Zähnen ausgestattet sein.

Die Schiebehülse kann ferner an ihrer Mantelaußenfläche zumindest einen sich radial auswärts erstreckenden Vorsprung wie einen Arm, einen Nocken oder einen Steg aufweisen, der mit Spiel in eine korrespondierende Ausnehmung in der Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts aufgenommen ist, um einen Überlastschutz bei überhöhten Lenkmomenten bereitzustellen. Dabei erfolgt die Drehmomentübertragung zwischen Kreuzgelenkgabel und Schiebehülse bei Anschlag des Vorsprungs in der Ausnehmung direkt zwischen Kreuzgelenkgabel und Schiebehülse und vorteilhaft nicht über das Torsionsdämpferelement.

Bevorzugt können dazu sogar zwei oder mehr an dem Umfang der Mantelaußenfläche paarweise entgegengesetzt oder gleichmäßig verteilt angeordnete Vorsprünge und entsprechende Aussparungen in der Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts vorgesehen sein.

Weiter kann die Schiebehülse an ihrer Mantelinnenfläche zumindest zwei gegenüberliegende axiale Nuten aufweisen, in die jeweils eine Feder eingreifen kann, die an einem in die Schiebehülse einzuschiebenden Lenkspindelteil ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße einfache Montageverfahren für eine derartige Lenksäulenanordnung umfasst zunächst das Bereitstellen der Schiebehülse und einer Kreuzgelenkgabel mit einem Aufnahmeabschnitt für die Schiebehülse und das Einsetzen eines Elastomerrings zwischen einen inneren Trägerring und einen äußeren Trägerring zur Bildung des als Ringanordnung ausgeführten Torsionsdämpferelements. Dabei sind der innere und der äußere Trägering in radialer Richtung elastisch und in axialer Richtung steif ausgeführt sind. Die Ringanordnung wird auf die Schiebehülse aufgepresst und die Schiebehülse wird samt der aufgepressten Ringanordnung in den Aufnahmeabschnitt der Kreuzgelenkgabel eingepresst. Zur Vollendung der Montage wird der Gabelabschnitt der Kreuzgelenkgabel mit einem lenkradseitigen Gegenelement verbunden und eine Lenkspindel in die Schiebehülse aufgenommen.

Das Torsionsdämpferelement besteht vorliegend aus drei Grundeinheiten, die ohne weitere Bearbeitung einfach gefügt werden können; das Elastomer des

Torsionsdämpferelements befindet sich zwischen zwei Kunststoffträgern, die eine leichte Montage ermöglichen. Die spezielle Geometrie des Torsionsdämpferelements sorgt für gute Dämpfungs- und Entkopplungseigenschaften. Die Anhaftung des Elastomers auf den Kunststoff wird ohne Strahlen und Primern erreicht.

Weitere erfindungsgemäße Verfahrensschritte beziehen sich auf das axiale Positionieren der Ringanordnung auf der Schiebehülse beim Aufpressen der Ringanordnung an dem Anschlag und das axiale Positionieren der Schiebehülse mit der Ringanordnung in dem Aufnahmeabschnitt beim Einpressen an dem stufenartigen Vorsprung.

Ferner kann das Aufpressen eines ersten Sicherungselements auf die Schiebehülse an dem von dem Anschlag abgewandten Ende der Ringanordnung und/oder das Einpressen eines zweiten Sicherungselements in der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts erfolgen, wobei bei letzterem zusätzlich das Umformen eines Materialüberstands des Aufnahmeabschnitts an der Aufnahmeöffnung zum Bilden eines festen Sitzes des Sicherungselements durchgeführt werden kann.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Ringanordnung beim Aufpressen der

Ringanordnung durch Einrasten des Rastelements des inneren Trägerrings in die Ringnut der Schiebehülse auf derselben axial positioniert wird. Femer wird die Schiebehülse mit der Ringanordnung in dem Aufnahmeabschnitt beim Einpressen axial positioniert, was durch das Anlegen des nach außen kragenden Ringbunds des äußeren Trägerrings an der radial nach innen abgesetzten Stufe auf der Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts nahe der Aufnahmeöffnung erreicht wird. Es erfolgt das Einpressen des Sicherungselements in der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts und dabei das Einrollieren des Ringbunds und dabei das Fixieren in dem Aufnahmeabschnitt an der Aufnahmeöffnung. So wird vorteilhaft ein fester und sicherer Sitz erreicht.

Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung des erleichterten Verständnisses des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch die Lenksäulenanordnung mit einem Torsionsdämpferelement gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Frontansicht auf die Lenksäulenanordnung aus Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Querschnittansicht durch die Lenksäulenanordnung aus Fig. 1 ,

Fig. 4 eine Längsschnittansicht durch die Lenksäulenanordnung mit dem Torsionsdämpferelement gemäß einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 5 eine Frontansicht auf die Lenksäulenanordnung aus Fig. 4,

Fig. 6 eine Querschnittansicht durch die Lenksäulenanordnung aus Fig. 4,

Fig. 7 eine Längsschnittansicht durch die Lenksäulenanordnung mit dem Torsionsdämpferelement gemäß einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der Schiebehülse und des darauf angeordneten

Torsionsdämpferelements der Lenksäulenanordnung aus Fig. 7,

Fig. 9 eine Querschnittansicht durch die Lenksäulenanordnung aus Fig. 7,

Fig. 10 eine Längsschnittansicht durch die Lenksäulenanordnung mit dem Torsionsdämpferelement gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Die Erfindung betrifft eine Lenksäulenanordnung mit einem Torsionsdämpfer, der in einem Aufnahmeabschnitt einer Kreuzgelenkgabel angeordnet ist, wie in verschiedenen erfindungsgemäßen Varianten in den Fig. 1 bis 10 dargestellt, sowie ein Verfahren zur Montage dieser Lenksäulenanordnung. Um eine ausreichend gute

Drehmomentübertragung zwischen dem Abtrieb der Lenkspindel und dem Antrieb des Lenkgetriebes zu gewährleisten und eine einfache und sichere Montage des

Torsionsdämpfers zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß eine Schiebehülse 1 , die zur Lenkmoment übertragenden Aufnahme eines Lenkspindelabschnitts vorgesehen ist, hergenommen und zur Bildung des Torsionsdämpfers wird ein Elastomerring 14 zwischen einen inneren und einen äußeren Trägerring 12,13 aus einem radialelastischen, jedoch axial steifen Material wie beispielsweise Kunststoff eingesetzt. Diese Ringanordnung 2 wird auf die Schiebehülse 1 aufgepresst, die dann zusammen mit der darauf befindlichen Ringanordnung 2 in eine axiale Aufnahme des Aufnahmeabschnitts 4 der

Kreuzgelenkgabel eingepresst wird. Diese kann dann mit dem Gegenpart der

Kreuzgelenkgabel verbunden werden.

Am Außenmantel der Schiebehülse 1 ist ein Anschlag 8 in Form eines Ringbundes oder durch Zapfen oder Nasen ausgebildet, um die Ringanordnung 2 axial lagegenau zu positionieren. Der Anschlag 8 kann, wie in den Beispielen in Fig. 1 und 7 gezeigt, von dem in dem Aufnahmeabschnitt 4 aufgenommenen Ende der Schiebehülse 4 beabstandet vorgesehen sein, und damit nahe der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts 4, aber noch innerhalb des Aufnahmeabschnitts 4 angeordnet sein. Fig. 4 zeigt eine Variante, in der der Anschlag 8 nahe dem in dem Aufnahmeabschnitt 4 aufgenommenen Hülsenende vorgesehen ist.

Auf der bezüglich der Ringanordnung 2 von dem Anschlag 8 abgewandten Seite kann die Ringanordnung 2 durch ein auf die Schiebhülse 1 aufgepresste Sicherungselement 3, bei dem es sich beispielsweise um eine Tellerfeder oder einen Sprengring handeln kann, axial fixiert werden.

Ferner kann der Aufnahmeabschnitt 4 der Kreuzgelenkgabel in der Aufnahme an dem von der Aufnahmeöffnung abgewandten Ende einen radial nach innen gerichteten stufenartigen Vorsprung 7 aufweisen, der einen Anschlag für die Ringanordnung 2 und damit für die Schiebehülse 1 beim Einpressen in die Aufnahme des Aufnahmeabschnitts 4 bildet.

Weiter kann die Schiebhülse 1 samt Ringanordnung 2 durch einen in die Aufnahme nahe der Öffnung eingepressten Sicherungsring 5 gegen Herausrutschen, insbesondere bei einem etwaigen Versagen des Elastomers 14 im Torsionsdämpfer gesichert werden.

Hierbei schlägt in den Varianten mit dem Anschlag 8 nahe der Aufnahmeöffnung der Ringbund 8 der Schiebhülse 1 mit einem Anschlag 16 am Sicherungsring 5 an.

Der Elastomerring 14 kann aus Leichtbaugründen und zur Einstellung einer Steifigkeit des Torsionsdämpfers axiale Langlöcher 17 aufweisen, die Sacklanglöcher 17 oder

Durchgangslöcher sein können, wie in Fig. 1, 3, 8 und 9 zu sehen ist. Bevorzugt weist die Schiebehülse 1 und die Ringanordnung 2 sowie entsprechend konturiert die Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts 4 der Kreuzgelenkgabel eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform auf, damit zusätzlich zum durch das Einpressen erzielten Reibschluss ein Formschluss erzeugt wird, durch den die

Übertragung von Drehmomenten noch besser gewährleistet wird. Fig. 3 zeigt dazu eine sternförmige Kontur und Fig. 6 eine gleichmäßig sechseckige, die im Wesentlichen auch in Fig. 9 zu sehen ist, dort allerdings mit Unterbrechungen, die durch die

Aufnahmeöffnungen 10 für die Überlastschutznocken 11 bedingt sind.

Die Überlastschutznocken 11 oder Arme sind an der Schiebehülse 1 im Bereich eines Endes vorgesehen und weisen radial nach außen. Die Nocken 11 der Schiebehülse 1 tauchen in entsprechende Aussparungen 10 der Aufnahme des Aufnahmeabschnitts 4 der Kreuzgelenkgabel mit Spiel ein. Es kann dabei vorgesehen sein, dass zwei am Umfang entgegengesetzt angeordnete Nocken 11 , wie in Fig. 2, in entsprechende Aussparungen 11 eingreifen, die so in dem Aufnahmeabschnitt 4 vorgesehen sind, dass eine durch die Nocken 11 bzw. die Aussparungen 10 gedachte Linie senkrecht zu einer die Gabelzinken verbindenden Linie verläuft. Alternativ können vier Nocken 11 , wie in Fig. 5 zu sehen, vorgesehen sein, die paarweise am Umfang der Schiebehülse 1

entgegengesetzt angeordnet sind, wobei hier die zwei Nockenpaare X-förmig angeordnet sind, so dass in dem Bereich der Gabelzinken 4' keine Aussparungen 10 für die Nocken 11 verlaufen. Fig. 9 zeigt eine Variante mit drei Nocken 11 die in entsprechende

Ausnehmungen 10 eintauchen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Durch die mit Spiel behaftete Anordnung der Nocken 11 in den Aussparungen 10 ist ein

Überlastschutz bei überhöhten Lenkmomenten gegeben. Dabei gelangen die Nocken 11 in direkten Kontakt mit dem Aufnahmeabschnitt 4 der Kreuzgelenkgabel und die

Drehmomentübertragung ist in diesem Falle gewährleistet.

Eine derartige Anordnung, bei der die Schiebehülse mit flügelartigen Stegen ausgestattet ist, die in entsprechende Ausnahmen des Torsionsdämpfers eintauchen, ist aus der DE 10 2010 049 106 bekannt. Weiter ist dort beschrieben, die Schiebehülse zur Aufnahme einer Lenkspindel, die eine Außenverzahnung aufweist, mit einer Innerverzahnung auszustatten. So kann die Schiebehülse 1 ferner an ihrer Innenseite, wie in Fig. 3 und 6 zu sehen ist, zumindest zwei gegenüberliegende axiale Nuten 18 aufweisen, in die jeweils eine an dem einzuschiebenden Lenkspindelteil ausgebildete Feder zur Sicherstellung einer gewünschten Relativdrehlage der Lenkspindel zur Schiebhülse 1 bzw. zur

Kreuzgelenkgabel eingeschoben werden kann. Im Folgenden wird die Montage der Lenksäulenanordnung unter Bezug auf die Fig. 1 bis 3 genauer erläutert.

Das aus den zwei Kunststoffträgerringen 12,13 mit dem dazwischen liegenden

Elastomerring 14 bestehende Dämpfungselement 2 wird mittels eines geeigneten Aufpresswerkzeuges auf die Schiebehülse 1 bis zum Anschlag 8 lagerichtig aufgepresst. Dabei wird der innere Kunststoffträgerring 12 über die Gegenkontur der

Mantelaußenfläche der Schiebehülse 1 aufgeweitet und stellt damit einen Pressverband her. Für eine zusätzliche axiale Sicherung der das Dämpfungselement bildenden Ringanordnung 2 wird diese mittels eines Sicherungselementes 3 auf der Schiebehülse 1 gesichert. Alternativ ist das Verstemmen der Schiebehülse 1 für die Positionierung und axiale Sicherung des Dämpfungselementes 2 als Variante zum Sicherungselement 3 möglich.

Die so gefügten Bauteile Schiebehülse 1 und Ringanordnung 2 werden zur

Komplettierung der Montage mittels eines geeigneten Einpresswerkzeuges in den Aufnahmeabschnitt 4 der Kreuzgelenkgabel eingepresst, wobei der äußere

Kunststoffträgerring 13 des Dämpfungselementes 2 mit der durch die Mantelinnenfläche des Aufnahmeabschnitts 4 bereitgestellten Gegenkontur der Kreuzgelenkgabel eine Pressverbindung erzeugt, bis der äußere Kunststoffträgerring 13 an dem stufenartigen Vorsprung 7 in dem Aufnahmeabschnitt 4 der Kreuzgelenkgabel zur Anlage kommt bzw. das Sicherungselement 3 an dem Anschlag 9 in dem Aufnahmeabschnitt 4 der

Kreuzgelenkgabel zur Anlage kommt, wobei die Schiebehülse 1 mit dem äußeren Kunststoffträgerring 13 durch den auf Zug beanspruchten Elastomerring 14 des

Dämpfungselementes 2 die Schiebehülse 1 wieder in eine axiale Position zwingt, in der das Elastomer 14 des Dämpfungselementes 2 weitestgehend spannungsfrei in axialer Richtung ausgeformt ist.

Vollständig wird der Zusammenbau durch die Montage eines weiteren

Sicherungselementes 5 in der Aufnahmeöffnung des Aufnahmeabschnitts 4 der

Kreuzgelenkgabel und der Erzeugung eines festen Sitzes des Sicherungselementes 5 in dem Aufnahmeabschnitt 4 durch das Umformen des Materialüberschusses 15 an der Aufnahmeöffnung der Kreuzgelenkgabel 4.

Bei der so montierten Lenksäulenanordnung wird das Lenkmoment vom Fahrer über die Kreuzgelenkgabel 4 in das durch die Ringanordnung 2 gebildete Dämpferelement über den äußeren Kunststoffträgerring 13 in das Elastomer 14 und damit auf den inneren Kunststoffträgerring 12 übertragen, der wiederum das Lenkmoment über die

Schiebehülse 1 an das Lenkgetriebe weiterleitet. Durch die spezielle Geometrie der Dämpfereinheit 2 ergeben sich Vorteile für die Haltbarkeit des Elastomers 14 und die Dämpfungseigenschaften.

Werden überhöhte Lenkmomente über die Kreuzgelenkgabel 4 in den Torsionsdämpfer 2 eingeleitet, wird zu dessen Schutz der Aufnahmeabschnitt 4 der Kreuzgelenkgabel an den Kontaktflanken der Aussparung 10 über die Nocken 11 mit der Schiebehülse 1 in Kontakt gebracht und somit eine Zwangsführung der Schiebehülse 1 erzielt. Diese Zwangsführung wird auch benötigt, falls das Elastomer 14 des Dämpfungselementes 2 ohne Funktion bleibt. In diesem Fall wird über das Sicherungselement 5 ein Lösen des Zusammenbaus dadurch verhindert, das die Schiebehülse 1 in dem Bereich 16 mit dem

Sicherungselement 5 in Kontakt kommt und dadurch der Zusammenhalt erzielt wird. Als Variante zum Sicherungselement 5 ist auch ein Verstemmen der Kreuzgelenkgabel 4 für die Positionierung und axiale Sicherung des Dämpfungselementes 2 möglich.

Figuren 4 bis 6 und 7 bis 9 zeigen Varianten der erfindungsgemäßen

Lenksäulenanordnung.

So zeigt Fig. 4 eine Variante mit einem in entgegen gesetzter Richtung (im Vergleich zu Fig. 1) montierten Dämpfungselement 2. Hierfür liegt der feste Anschlag 8 nahe dem Ende der Schiebehülse 1 , in Bezug zu Fig. 1 an dem anderen Ende der Ringanordnung 2. Dementsprechend wird das Sicherungselement 3 dann auf der gegenüberliegenden Seite der Ringanordnung 2, also nahe der Aufnahmeöffnung montiert. Diese Variante weist (wie in Fig. 5 zu sehen ist) als Zwangsführung vier Nocken 11 der Schiebehülse auf, die sich wiederum in entsprechend vielen Aussparungen 10 in der Kreuzgelenkgabel 4 eintauchen und sich so an den durch die Kontaktflanken gebildeten Anschlägen 10 abstützen können. Fig. 6 zeigt eine zu Fig. 3 alternative Geometrie des Dämpfungselementes 2 in Form eines Sechskants. Es sind aber auch andere Geometrien denkbar, die einen Formschluss bereitstellen.

Figuren 7 bis 9 zeigen die Form eines Torsionsdämpfers 2 für einen geringeren

Durchmesser (52 mm statt 60 mm). Der Aufbau und Zusammenbau des

Torsionsdämpfers 2 ist dem aus Fig. 1 und 3 ähnlich, jedoch verfügt diese

Torsionsdämpfervariante über drei Nocken 11 für den festen Anschlag. Fig. 10 zeigt eine Variante mit einer alternativ ausgeführten axialen Sicherung des Torsionsdämpfungselements 2, das hierbei auf der Schiebehülse 1 verklipst wird. Die Schiebehülse 1 weist dazu eine Ringnut 17 auf, in die eine auf dem inneren Trägerring 12 vorgesehene Rastnase 17' eingreift. Das Dämpfungselement 2, bzw. dessen äußerer Trägerring 13 wird mit einem radial nach außen kragenden Bund 18 versehen, welcher mit dem Sicherungselement 5 fixiert und einrolliert wird, um dieses axial in dem

Aufnahmeabschnitt 4 der Kreuzgelenkgabel zu sichern. In dieser Ausführungsform kann auf ein Sicherungselement 3, vgl. Fig. 1 und 4, verzichtet werden.