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Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkstange, die in einem Lenkungsgehäuse in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar gelagert ist und über einen Verstellweg in diese axiale Richtung verschiebbar ist, und mindestens einem Anschlagdämpfer zur Dämpfung eines Endanschlages der Lenkstange bei Erreichen einer an einem Ende des axialen Verstellweges der Lenkstange gelegenen Endstellung der Lenkstange durch einen Zusammenprall des Anschlagdämpfers und einer Anschlagfläche, wobei der Anschlagdämpfer zumindest ein elastisch verformbares Dämpfungselement aufweist.
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Um den Endanschlag der Lenkstange, eines Lenkgetriebes, welche zum Lenken der Räder in Richtung der Längsachse der Lenkstange verstellt wird, zu dämpfen, werden üblicherweise Anschlagdämpfer eingesetzt, die elastisch verformbare Dämpfungselemente aufweisen. Diese Dämpfungselemente bestehen üblicherweise aus einem elastomeren Material und werden beim Endanschlag der Lenkstange komprimiert. Ein solcher Anschlagdämpfer geht beispielsweise aus der
DE 10 2007 000 680 A1 hervor. Der Anschlagdämpfer umfasst ein außerhalb der Bewegungsbahn der Anschlagfläche angeordnetes Halteteil, welches am Lenkungsgehäuse festgelegt ist, von dem die Lenkstange in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist, und ein vom Halteteil gehaltenes Dämpfungselement, an welches die Anschlagfläche am Ende des axialen Verstellweges der Lenkstange anläuft.
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Ein weiterer Anschlagdämpfer zur Dämpfung eines Endanschlags der Lenkstange geht aus der
EP 1 429 951 B1 hervor. Das elastisch verformbare Dämpfungselement ist zwischen dem Lenkungsgehäuse und einem axial verschieblichen L-förmigen Flansch oder zwischen zwei L-förmigen Flanschen angeordnet, von denen einer am Lenkungsgehäuse gehalten ist und einer axial verschieblich ist.
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Aus der
EP 2 233 381 A1 geht ein Lenkgetriebe hervor, bei dem die im Lenkungsgehäuse verschiebbare gelagerte Lenkstange, die eine Zahnstange ausbildet, unter Vorspannung an das Lenkritzel angedrückt ist. Durch diese Vorspannung wird der Verzahnungseingriff zwischen dem Lenkritzel und der Lenkstange spielfrei gehalten. Hierbei sind an den beiden Enden des Lenkungsgehäuses Lager angeordnet, die Lagerbuchsen aufweisen. Die Lenkstange durchsetzt die Lagerbuchsen und wird von ihnen gleitgelagert. Die Lagerbuchsen sind exzentrisch in einem Elastomer eingebettet, von dem die Vorspannung zum Andrücken der Verzahnung der Lenkstange an das Lenkritzel aufgebracht wird. Die Lagerbuchsen stehen über die Stirnseite des Lagers hinaus nach außen über. An diese überstehenden Enden der Anschlagbuchsen laufen am jeweiligen Ende des axialen Verstellweges der Lenkstange Anschlagflächen der Lenkstange an. Auf diese Weise werden von den Lagern auch Anschlagdämpfer zur Dämpfung der Endanschläge der Lenkstange ausgebildet.
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Ein elastisches Andrücken einer mit einer Verzahnung, beispielsweise in Form einer Schnecke, versehenen Welle an ein Zahnrad, beispielsweise ein Schneckenrad, um eine dauerhafte Spielfreiheit zu erhalten, geht beispielsweise im Weiteren aus der
DE 10 2008 056 024 A1 und der
DE 10 2008 042 281 A1 hervor, hier im Zusammenhang mit einer Hilfskrafteinbringung zur Unterstützung der Lenkung der Fahrzeugräder. Lenkungen mit Hilfskraftunterstützung sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Aus der
DE 10 2007 035 970 A1 geht weiters im Zusammenhang mit einer elektrischen Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge eine Verbindung eines Schneckenrades mit einer Antriebswelle über einen Dämpfer hervor, der zwei Dämpfungselemente mit unterschiedlichen Elastizitäten umfasst.
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Bei Anschlagdämpfern zur Dämpfung des Endanschlages einer Lenkstange besteht das Problem, dass der zur Verfügung stehende bzw. gewünschte Dämpfungsweg relativ klein ist. Der Hub von elastomeren Dämpfungselementen liegt üblicherweise 1 m Bereich von 1 mm bis 4 mm. Dies führt zu stark progressiven Kennlinien, um über den geringen Hub das erforderliche Kraftniveau zu erreichen. Die auftretenden Beschleunigungen werden damit sehr hoch. Die Energieaufnahme erfolgt hauptsächlich in einem kurzen Wegabschnitt gegen Ende des Dämpfungshubes.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Lenkvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der eine verbesserte Dämpfung des Endanschlags der Lenkstange erreicht wird. Erfindungsgemäß gelingt dies durch eine Lenkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bei der Lenkvorrichtung gemäß der Erfindung ist das Dämpfungselement in der axialen Richtung vorgespannt, in der die Lenkstange verstellbar ist, um einen Lenkausschlag der Räder hervorzurufen. D. h. auch wenn der Anschlagdämpfer und die Anschlagfläche, welche bei Erreichen der Endstellung der Lenkstange am Ende des axialen Verstellweges der Lenkstange mit dem Anschlagdämpfer in Kontakt gelangt, voneinander beabstandet sind, steht das Dämpfungselement unter Spannung, indem es in die axiale Richtung komprimiert ist. Der Zusammenprall zwischen dem Anschlagdämpfer und der Anschlagfläche bei Erreichen der Endstellung der Lenkstange erfolgt also gegen das vorgespannte Dämpfungselement. Damit wird die Anschlagscharakteristik bzw. Dämpfungskennlinie des Anschlagdämpfers so modifiziert, dass bei einem geringen Hub eine größere Energieaufnahme erreicht wird. Die maximal auftretenden Beschleunigungen können dadurch verringert werden.
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Vorteilhafterweise sind erste und zweite solche Anschlagdämpfer vorhanden, deren elastisch verformbaren Dämpfungselemente in die axiale Richtung vorgespannt sind, wobei mittels der ersten und zweiten Anschlagdämpfer die Endanschläge bei Erreichen der ersten und zweiten Endstellungen, die an den ersten und zweiten Enden des axialen Verstellweges der Lenkstange liegen, gedämpft werden.
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Vorzugsweise ist ein jeweiliger Anschlagdämpfer in die axiale Richtung unverschiebbar am Lenkungsgehäuse gehalten und die Anschlagfläche ist an der Lenkstange angeordnet, beispielsweise an einem Endstück der Lenkstange, das ein Gelenkteil zur gelenkigen Verbindung mit einer Spurstange bildet. Bei Erreichen der Endstellung des Verstellweges der Lenkstange läuft somit die Anschlagfläche an den in Bezug auf das Lenkungsgehäuse stehenden Anschlagdämpfer an.
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Grundsätzlich ist aber auch die umgekehrte Ausbildung möglich, bei der der Anschlagdämpfer in der axialen Richtung unverschiebbar an der Lenkstange gehalten ist, beispielsweise an einem Endstück, das ein Gelenkteil zur gelenkigen Verbindung mit einer Spurstange bildet, wobei sich der Anschlagdämpfer bei der axialen Verschiebung der Lenkstange mit dieser mitbewegt. Bei Erreichen der Endstellung läuft der Anschlagdämpfer an die am Lenkungsgehäuse angeordnete Anschlagfläche an.
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Um das Dämpfungselement des Anschlagdämpfers zumindest im Einbauzustand vorgespannt zu halten, kann beispielsweise ein Halteteil, insbesondere ein Sicherungsring, vorgesehen sein, hinter den der Anschlagdämpfer mit vorgespanntem Dämpfungselement eingeführt wird. Das Halteteil ist hierbei an dem Teil festgelegt, welches den Anschlagdämpfer trägt, also am Lenkungsgehäuse oder an der Lenkstange. In einer weiteren möglichen Ausführungsform kann das Dämpfungselement des Anschlagdämpfers bereits vor dem Einbau des Anschlagdämpfers vorgespannt sein, beispielsweise indem es zwischen einem Bodenteil und einem Deckelteil des Anschlagdämpfers unter Vorspannung gehalten ist, wobei der Anschlagdämpfer mindestens ein Halteteil aufweist, welches eine Vergrößerung des Abstands des Deckelteils vom Bodenteil verhindert. Beispielsweise kann das Halteteil von einer vom Bodenteil abstehenden Wand gebildet werden, wobei ein insgesamt hülsenförmiges oder topfförmiges Teil ausgebildet wird. Es ist auch denkbar und möglich das Dämpfungselement in einem eintsückig ausgebildeten Halteteil vorgespannt zu lagern, wobei das Halteteil ein Bodenteil und ein Deckelteil aufweist. Mit einem Verbindungsteil, das das Bodenteil und das Deckelteil verbindet, kann die gewünschte Vorspannung aufgebracht sein.
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Bei einem Anschlagdämpfer handelt es sich um ein nur temporär lastaufnehmendes bzw. aktives Teil. Zu einer Lastaufnahme des Anschlagdämpfers kommt es, wenn die Lenkstange bei ihrer Verschiebung ihre axiale Endstellung anläuft, in der der Anschlagdämpfer wirksam ist. Solange die Lenkstange von dieser axialen Endstellung beabstandet ist, wirkt auf die zum Anschlag der Anschlagfläche vorgesehene Kontaktfläche des Anschlagdämpfers keine äußere Kraft ein. In diesen Zeiten ist der Anschlagdämpfer nicht aktiv und nimmt eine Wartestellung ein.
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Durch die auf das Dämpfungselement wirkende Vorspannung wird dieses günstigerweise um mindestens 1 mm gegenüber dem entspannten Zustand in Richtung der Längsachse der Lenkstange komprimiert. Beispielsweise kann die Komprimierung durch die Vorspannung im Bereich von 1 mm bis 3 mm liegen. Die genannten Zahlenwerte beziehen sich dabei auf einer Anwendung in einem Lenksystem für einen Personenkraftwagen, wobei das Dämpfungselement eine Länge im Bereich von etwa 14 mm aufweist. In einer Verallgemeinerung kann die Komprimierung zwischen 5% und 40% der Länge des Dämpfungselements in die axiale Richtung betragen. Als besonders vorteilhaft haben sich Werte um 14% für die Komprimierung herausgestellt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
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1 einen Teil einer Lenkvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung im Querschnitt;
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2 einen Teil einer Lenkvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einem Querschnitt entsprechend 1;
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3 dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anschlagdämpfers;
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4 eine Darstellung einer möglichen Dämpfungskennlinie des in der Lenkvorrichtung von 1 oder 2 eingesetzten Anschlagdämpfers;
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5 eine stark schematisierte Darstellung einer möglichen Ausbildung einer Lenkung eines Kraftfahrzeuges, bei der ein in erfindungsgemäßer Weise ausgebildetes Lenkgetriebe einsetzbar ist.
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Gleichartige oder gleichwirkende Elemente werden in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Die in 5 dargestellte Lenkung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Lenkhandhabe 1 in Form eines Lenkrads und eine von der Lenkhandhabe 1 angetriebene Lenkwelle 2, die zwei oder mehr gelenkig miteinander verbundene Abschnitte umfasst. Die Lenkwelle 2 treibt ein Lenkritzel 3 an. Dieses kämmt mit einer Verzahnung 4 einer Lenkstange 5, die in einem Lenkungsgehäuse 6 in Richtung ihrer Längsachse 7 axial verschiebbar gelagert ist. Das Lenkungsgehäuse 6 ist in 4 im Bereich der Verzahnung 4 der Lenkstange 5 aufgebrochen dargestellt, um die Verzahnung 4 sichtbar zu machen.
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Mit den beiden Enden der Lenkstange 5 sind Spurstangen 8, 9 (direkt oder indirekt) gelenkig verbunden. Die Spurstangen 8, 9 sind in bekannter Weise über Achsschenkel mit je einem gelenkten Rad 10 des Kraftfahrzeugs verbunden, von denen eines in 4 schematisch angedeutet ist.
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Zur Unterstützung des Fahrers beim Lenken der Räder können unterschiedliche Einrichtungen vorhanden sein, beispielsweise auf die Lenkwelle 2 einwirkende Hilfsantriebe oder auf die Lenkstange 5 einwirkende Hilfsantriebe. Bekannt sind hierbei insbesondere elektrische und hydraulische Hilfsantriebe.
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Zur Lenkunterstützung kann beispielsweise an einer der in 4 bezeichneten Stellen eine Überlagerungseinrichtung 11, 12 vorgesehen sein, die eine Hilfskraft in die Lenkwelle 2 und/oder einen Zusatzlenkwinkel in das Lenksystem einbringt.
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Zur Ausübung einer die Lenkbewegung unterstützenden Hilfskraft auf die Lenkstange 5 kann diese beispielsweise zusätzlich zu dem die Verzahnung 4 aufweisenden Abschnitt einen ein Gewinde, insbesondere Kugelgewinde, aufweisenden Abschnitt umfassen. Auf diesem ist eine Kugelgewindemutter angeordnet, die von einem Hilfsantrieb angetrieben wird. Beispielsweise können der Hilfsantrieb und die Kugelgewindemutter innerhalb des in seinem Durchmesser vergrößerten Bereichs 13 des Lenkungsgehäuses 6 angeordnet sein. Der Hilfsantrieb kann hierzu insbesondere in Form eines Hohlwellenmotors ausgebildet sein. Ein Antrieb der Kugelgewindemutter ist beispielsweise auch durch einen Riemenantrieb möglich.
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Solche die Lenkbewegung unterstützende Einrichtungen sind bekannt.
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Es ist auch bekannt, mittels solcher Hilfsantriebe die Lenkung der Räder 10 in bestimmten Situationen anstelle des Benutzers auszuführen.
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Der Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung ist auch bei sogenannten „steer by wire”-Lenkvorrichtungen bekannt. Eine Lenkwelle 2 entfällt hier. Zur axialen Verschiebung der Lenkstange 5 kann das Lenkritzel 3 von einem, insbesondere elektrischen, Antrieb entsprechend der durch Betätigung der Lenkhandhabe 1 ausgelösten Steuersignale angetrieben werden. Der Antrieb der Lenkstange 5 kann auch über einen zuvor beschriebenen Spindelantrieb erreicht werden, wobei das Lenkritzel 3 und die Verzahnung 4 entfallen können. Solche „steer by wire”-Lenkungen sind ebenfalls bekannt.
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Als Lenkgetriebe wird üblicherweise die Lenkstange 5 zusammen mit den mit ihr in Eingriff stehenden Getriebeelementen und mit dem die Lenkstange 5 lagernden Lenkungsgehäuse 6 bezeichnet. Bei einem Zahnstangen-Lenkgetriebe bildet die Lenkstange 5 oder ein Abschnitt der Lenkstange 5 eine Zahnstange aus, die mit einem zum Lenken der Räder angetriebenen Lenkritzel 3 in Eingriff steht.
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Die bislang beschriebenen Elemente entsprechen dem Stand der Technik. Aus dem Stand der Technik sind auch in 4 nicht sichtbare Anschlagdämpfer mit elastisch verformbaren Dämpfungselementen bekannt, die an den beiden Enden des axialen Verstellweges der Lenkstange 5 den Endanschlag der Lenkstange dämpfen.
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Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung, die auch als Lenkgetriebe bezeichnet werden kann, wird im Folgenden anhand von 1 beschrieben, die einen Teil der Lenkvorrichtung in einem axialen Längsschnitt durch die Lenkstange 5 zeigt. Die Lenkstange 5 ist im Lenkungsgehäuse 6 axial verschiebbar gelagert, beispielsweise über aus 1 nicht ersichtliche Gleitlager. Der in 1 dargestellte Abschnitt der Lenkstange 5 weist ein Kugelgewinde 14 auf, auf dem eine von einem nicht dargestellten Hilfsantrieb angetriebene Kugelgewindemutter 15 angeordnet ist. Wie zuvor ausgeführt, kann die Erfindung aber auch bei anderen Ausbildungen der Lenkstange 5 eingesetzt werden.
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Der Endabschnitt der Lenkstange 5 wird von einem Endstück 16 gebildet, das an dem daran anschließenden Abschnitt der Lenkstange 5, der in 1 mit einem Kugelgewinde 14 ausgebildet ist, befestigt ist. Beispielsweise weist hierzu das Endstück 16 einen Gewindezapfen auf, der in eine Gewindebohrung am Ende des anschließenden Abschnitts der Lenkstange 5 eingeschraubt ist. Das Endstück 16 bildet ein Gelenkteil zur gelenkigen Verbindung mit der Spurstange 8. Diese gelenkige Verbindung wird von einem Kugelgelenk gebildet, wobei im Ausführungsbeispiel der Gelenkkopf an der Spurstange 8 und die Gelenkpfanne am Endstück 16 ausgebildet ist.
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Ein mit einem seiner Enden am Lenkungsgehäuse 6 festgelegter Balg 17 in Form eines Falten- bzw. Wellenbalges umgibt die gelenkige Verbindung zwischen der Lenkstange 5 und der Spurstange 8.
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Am Lenkungsgehäuse 6 ist ein Anschlagdämpfer 18 festgelegt, der zur Dämpfung eines Endanschlages der Lenkstange 5 dient. Beim Anschlag der Lenkstange 5 an den Anschlagdämpfer 18 schlägt eine Anschlagfläche der Lenkstange 5, die in die Richtung der Längsachse 7 der Lenkstange 5 weist, an eine Kontaktfläche des Anschlagdämpfers 18 an, die ebenfalls in die Richtung der Längsachse 7 weist (in die entgegen gesetzte Richtung wie die Anschlagfläche). Der Anschlagdämpfer 18 stützt sich an einer Anlagefläche des Lenkungsgehäuses 6 ab, die ebenfalls in Richtung der Längsachse 7 der Lenkstange weist (in die gleiche Richtung wie die Kontaktfläche).
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Grundsätzlich ist auch die umgekehrte Anordnung möglich, bei der der Anschlagdämpfer 18 an der Lenkstange angeordnet ist und sich mit dieser mitbewegt. Die den Anschlagdämpfer 18 abstützende, in Richtung der Längsachse 7 weisende Anlagefläche befindet sich damit an der Lenkstange 5. Die Anschlagfläche, die mit der Kontaktfläche des Anschlagdämpfers 18 zusammenwirkt, wobei diese beiden Flächen ebenfalls in Richtung der Längsachse 7 weisen, ist dann am Lenkungsgehäuse 6 angeordnet.
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Der Anschlagdämpfer 18 umfasst ein Bodenteil 19, mit dem er an der Anlagefläche des Lenkungsgehäuses 6 anliegt, die in Richtung der Längsachse 7 weist, und sich in axialer Richtung der Längsachse 7 der Lenkstange 5 an der Anlagefläche des Lenkungsgehäuses 6 abstützt, ein Deckelteil 20 und ein zwischen dem Bodenteil 19 und dem Deckelteil 20 liegendes elastisch verformbares Dämpfungselement 21. Das Dämpfungselement 21 besitzt auf der vom Bodenteil 19 abgewandten Seite die Kontaktfläche 22, an die die Anschlagfläche 23 der Lenkstange 5 anläuft, wenn die Lenkstange 5 in eine der axialen Richtungen der Längsachse 7 (die in 1 nach rechts weist) in ihre am Ende des axialen Verstellweges gelegene Endstellung verfahren wird. Die Anschlagfläche 23 ist beim in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel am Endstück 16 der Lenkstange 5 angeordnet und zwar an einem Bereich des Endstücks 16, der über den an das Endstück 16 anschließenden Abschnitt der Lenkstange 5 radial vorsteht. Andere Ausbildungen der Anschlagfläche 23 sind denkbar und möglich, beispielsweise in Form eines um die Lenkstange 5 verlaufenden Ringbundes.
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Wenn die Anschlagfläche 23 bei Erreichen der axialen Endstellung der Lenkstange 5 an die Kontaktfläche 22 des Anschlagdämpfers 18 anläuft, so wird das Deckelteil 20 in Richtung zum Bodenteil 19 unter Komprimierung des elastischen Dämpfungselements 21 verschoben. Hierbei wird der Endanschlag der Lenkstange 5 gedämpft.
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Nach Entlastung der von der Anschlagfläche 23 auf die Kontaktfläche 22 ausgeübten Andruckkraft, entspannt sich das Dämpfungselement 21 wieder und stellt sich und das Deckelteil 20 wieder in die ursprüngliche Lage zurück.
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Das elastische Dämpfungselement 21 besteht vorzugsweise aus einem Elastomer, beispielsweise auf der Basis von synthetischem oder natürlichem Kautschuk. Auch eine Ausbildung aus einem thermoplastischen Elastomer ist beispielsweise möglich. Das Dämpfungselement 21 wirkt einer Kompression mit einer seiner Kennlinie entsprechenden Kraft entgegen. Bei der Kompression des Dämpfungselements 21 kommt es zu einer Energieabsorption.
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Das elastische Dämpfungselement 21 ist in die Richtung der Längsachse 7 vorgespannt, d. h. im Vergleich zu seinem freien Zustand ist es in diese Richtung komprimiert. Diese Kompression liegt somit auch dann vor, wenn die Anschlagfläche 23 von der Kontaktfläche 22 beabstandet ist. Das Dämpfungselement 21 übt also auch im von der Anschlagfläche 23 unbelasteten Zustand des Anschlagdämpfers 18 auf das Deckelteil 20 eine vom Bodenteil 19 weggerichtete Kraft aus.
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Zur Erhaltung dieser Vorspannung weist der Anschlagdämpfer 18 im Ausführungsbeispiel ein Halteteil 24 auf, das von einer Wand gebildet wird, die vom Bodenteil 19 ausgeht und das Deckelteil 20 mit einem nach innen gebogenen Endabschnitt übergreift. Das Bodenteil 19 und das Halteteil 24 bilden somit ein materialeinstückiges, insgesamt hülsen- bzw. topfförmiges Teil.
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Die unter Vorspannung stehende Einkapslung des Dämpfungselements 21 zwischen dem Bodenteil 19 und dem Deckelteil 20 kann bereits vor Einbau in das Lenkgetriebe erfolgen. Auch beim Verbauen des Anschlagdämpfers 18 kann durch eine entsprechende Pressoperation auf die vom Bodenteil 19 und Halteteil 24 ausgebildete Hülse die definierte Vorspannung des Dämpfungselements 21 ausgebildet werden.
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Die Kennlinie des Anschlagdämpfers 18 ist in 4 beispielhaft dargestellt. Das gezeigte Diagramm stellt die dem Eindrücken des Anschlagdämpfers 18 entgegenwirkende Kraft als Ordinate in Abhängigkeit vom Eindrückweg (= Hub) als Abszisse dar. Aus 4 ist ersichtlich, dass dem Eindrücken bereits zu Beginn des Hubes eine relativ große Kraft entgegengesetzt wird. Um bei einem gewünschten maximalen Hub das gewünschte Kraftniveau bzw. die gewünschte Energieaufnahme (entsprechend der Fläche unter der Kurve) zu erreichen, wird der Bereich mit den geringen Gegenkräften gegen das Anschlagen, der entsprechend nur einen geringen Anteil an der Energieaufnahme bietet, durch die Vorspannung ausgeblendet.
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Durch die erfindungsgemäße Vorspannung des Dämpfungselements wird es möglich, einen gewünschten Kraft-Weg-Verlauf- und damit das gewünschte Energieabsorptionsvermögen im Falle des Anschlagens der Anschlagfläche 23 auf die Kontaktfläche 22 bei Einhaltung eines vorgegebenen Weges – einzustellen. Der Werkstoff des Dämpfungselements bestimmt den Kurvenverlauf und die Vorspannung bestimmt, den Ausschnitt aus der Kurve, der zur Anschlagdämpfung Anwendung finden soll. Dabei haben sich zur Darstellung der Vorspannung Werte für eine Komprimierung des Dämpfungselements in axialer Richtung im Bereich von 5% bis 40%, besonders bevorzugt im Bereich von 12% bis 16%, der axialen Länge des Dämpfungselementes als vorteilhaft erwiesen.
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Damit können die bei schnellen Verstellbewegungen auftretenden hohen Trägheitsmomente vergleichsweise weich abgedämpft werden. Dies führt auch dazu, dass die maximale Drehmomentbelastung auf einen die axiale Verstellung der Lenkstange 5 unterstützenden oder bewirkenden Elektromotors verringert wird.
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In 4 strichliert eingezeichnet ist der durch die Vorspannung des Dämpfungselements 21 „abgeschnittene” Abschnitt der Kennlinie. Über diesen würde bei einem relativ großen Hub nur eine relativ geringe Energieabsorption erreicht werden.
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Auch andere den Abstand des Deckelteils 20 vom Bodenteil 19 begrenzende Halteteile 24 könnten vorgesehen sein, beispielsweise zwei oder mehr in Umfangsrichtung des Bodenteils 19 beabstandete von diesem abstehende Haltearme.
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Im Bereich des in 1 nicht dargestellten anderen Endes der Lenkstange 5 ist die Ausbildung für den entgegengesetzten Endanschlag der Lenkstange 5 analog. Abgesehen davon, dass die Lenkstange eine andere Ausbildung haben kann, beispielsweise kann der an das Endstück am anderen Ende der Lenkstange 5 anschließende Abschnitt verzahnt sein, und einer gegebenenfalls unterschiedlichen Ausbildung des Lenkungsgehäuses 6, ist die Ausbildung spiegelbildlich.
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Die in 2 dargestellte Ausführungsform entspricht dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel abgesehen von folgenden Unterschieden:
Der Anschlagdämpfer 18 umfasst wiederum ein Bodenteil 19 und ein Deckelteil 20, zwischen denen das elastische Dämpfungselement 21 angeordnet ist. Die Vorspannung des Dämpfungselements 21 wird hier aber mittels eines in Form eines Sicherungsrings 25 ausgebildeten Halteteils aufgebracht, der in eine Nut im Lenkungsgehäuse 6 eingesetzt ist. Die Nut ist in der Wand des Lenkungsgehäuses 6 angeordnet, die den Innenraum umgibt, in den der Anschlagdämpfer 18 eingesetzt ist. Der Sicherungsring 25 ist insbesondere in Form eines Sprengrings ausgebildet. Bei der Montage wird der Anschlagdämpfer 18 eingesetzt und durch Ausüben einer Druckkraft auf das Deckelteil 20, wobei sich das Bodenteil 19 an der Anlagefläche des Lenkungsgehäuses 6 in die axiale Richtung der Längsachse 7 abstützt, wird das elastische Dämpfungselement 21 komprimiert, worauf der Sicherungsring 25 eingesetzt wird. Nach der Montage der Teile drückt das Dämpfungselement 21 das Deckelteil 20 an den Sicherungsring 25, der eine weitere Entfernung des Deckelteils 20 vom Bodenteil 19 blockiert, wodurch das Dämpfungselement 21 in der Richtung der Längsachse 7 unter Vorspannung gehalten wird.
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In der 3 ist eine alternative Ausführungsform für einen erfindungsgemäßen Anschlagdämpfer dargestellt. In dieser Ausführung ist das Bodenteil 19 und das Deckelteil 20 aus einem einzigen Teil, dem Aufnahmeteil, gebildet, wobei zwischen dem Deckelteil 20 und dem Bodenteil 19 das elastisch verformbare Dämpfungselement 21 aufgenommen ist und zwischen dem Bodenteil 19 und dem Deckelteil 20 die Vorspannung in axialer Richtung auf das elastisch verformbare Dämpfungselement 21 aufprägt ist. Zur Darstellung der Vorspannkraft ist ein Verbindungsteil 26 vorgesehen, das das Bodenteil 19 und das Deckelteil 20 miteinander verbindet und die Vorspannkraft aufzubringen vermag. Besonders vorteilhaft ist das Aufnahmeteil aus einem ebenen Blech in Stanz-Biege-Umformtechnologie hergestellt. Nach dem Einbringen des Dämpfungselements wird die Vorspannkraft mit Vorzug durch Pressen aufgebracht, wobei die Kraft und/oder der Weg gemessen werden kann, um die gewünschte Vorspannung einzustellen. Mittels eines Verstärkungselements 28, bevorzugt in Form einer Wulst, ist die Vorspannung aufgenommen. Zur Darstellung des Einfederns, beim Anschlagen der Anschlagfläche 23 an die Kontaktfläche 22 des Deckelteils 20, sind am Aufnahmeteil günstigerweise Schwächungen 27 und/oder Biegekannten ausgebildet, die die Einfederung erleichtern. Bei der Auslegung diese Bauform für das Dämpfungselement 21 ist zusätzlich zur Kraft-Weg-Kennlinie des Dämpfungselementes 21 auch die Federkennlinie bei der Biegeoperation des Deckelteils 20 mit zu berücksichtigen.
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Das Bodenteil 19, Deckelteil 20 und Dämpfungselement 21 können in den verschiedenen Ausführungsbeispielen auch beispielsweise als Verbundteil ausgebildet sein, wobei das Dämpfungselement 21 an das Bodenteil 19 und das Deckelteil 20 angespritzt ist.
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Das Bodenteil 19 und/oder das Deckelteil 20 kann in allen Ausführungsbeispielen aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Stahl oder Messing, gebildet sein. Denkbar und möglich ist auch die Darstellung des Bodenteils 19 und/oder des Deckelteils 20 aus einem Kunststoff, um bereits den ersten Schlag beim Anschlagen der Anschlagfläche 23 auf die Kontaktfläche 22 zu dämpfen. Es ist auch denkbar und möglich das Bodenteil 19 und/oder das Deckelteil 20 aus einem metallischen Werkstoff darzustellen, der einem Elastomerüberzug, beispielsweise durch eine Vulkanisation oder ein Aufspritzen, aufweist.
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Aufgrund der Eigenschaften von Gummi und vielen anderen elastisch verformbaren Dämpfungselementen 21, die für die Erfindung zum Einsatz gelangen können, ist es auch denkbar und möglich, die konkrete Vorspannung in axialer Richtung auch durch eine Vorspannung in mindestens eine rechtwinkelig zur axialen Richtung stehende Richtung hervorzurufen. In axiaer Richtung ist das Dämpfungselement hierzu, zunächst ohne Vorspannung, zwischen Begrenzungsflächen angeordnet, beispielsweise zwischen einem Bodenteil und einem Deckelteil. Wenn in mindestens eine rechtwinkelig zur axialen Richtung stehende Richtung eine Komprimierung erfolgt, so würde sich die Ausdehnung des Dämpfungselements in die axiale Richtung ohne die Begrenzungsflächen vergrößern. Auf Grund der Begrenzung der Ausdehnung in die axiale Richtung kommt es zur Anlage des Dämpfungselementes an den Begrenzungsflächen unter Spannung, was eine Vorspannung des Dämpfungselementes in die axiale Richtung bedeutet. Beispielsweise kann das Dämpfungselement in alle rechtwinkelig zur axialen Richtung stehende Richtungen radial komprimiert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkhandhabe
- 2
- Lenkwelle
- 3
- Lenkritzel
- 4
- Verzahnung
- 5
- Lenkstange
- 6
- Lenkungsgehäuse
- 7
- Längsachse
- 8
- Spurstange
- 9
- Spurstange
- 10
- Rad
- 11
- Überlagerungseinrichtung
- 12
- Überlagerungseinrichtung
- 13
- Bereich
- 14
- Kugelgewinde
- 15
- Kugelgewindemutter
- 16
- Endstück
- 17
- Balg
- 18
- Anschlagdämpfer
- 19
- Bodenteil
- 20
- Deckelteil
- 21
- Dämpfungselement
- 22
- Kontaktfläche
- 23
- Anschlagfläche
- 24
- Halteteil
- 25
- Sicherungsring
- 26
- Verbindungsteil
- 27
- Schwächung
- 28
- Verstärkungselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007000680 A1 [0002]
- EP 1429951 B1 [0003]
- EP 2233381 A1 [0004]
- DE 102008056024 A1 [0005]
- DE 102008042281 A1 [0005]
- DE 102007035970 A1 [0005]
