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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung bezieht sich auf die Befestigung von Lenkmechanismen an Fahrzeugen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Lenksysteme für Fahrzeuge ermöglichen, dass der Betreiber oder Fahrer mit dem Fahrzeug eine Kurve fährt, indem er ein Lenkrad oder eine ähnliche Komponente dreht, das bzw. die die Räder des Fahrzeugs einschlägt. Servolenkungssysteme unterstützen den Fahrer beim Lenken des Kraftfahrzeugs, indem sie bei den Rädern eine Zusatzkraft für die Lenkbewegung bereitstellen. Von den lenkbaren Rädern werden auf einen Rahmen oder auf ein Fahrwerk des Fahrzeugs Lasten übertragen, was ermöglicht, dass das gesamte Fahrzeug auf der Grundlage des Befehls von dem Fahrer eine Kurvenfahrt ausführt.
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Ein Hydraulikservolenkungssystem nutzt eine motorgetriebene Hydraulikservolenkungspumpe, um Druckfluid zu erzeugen, das mit einem Hydraulildenkgetriebe des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Elektrohydraulische Servolenkungssysteme können verwendet werden, um die Servolenkungspumpe von dem Motor zu entkoppeln und um unter Verwendung eines Elektromotors einen Bedarfshydraulikdruck zum Antreiben der Hydraulikservolenkungspumpe bereitzustellen. Elektrisch angetriebene Servolenkungssysteme arbeiten ohne Verwendung irgendwelcher Hydraulikfluide.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es wird ein Lenkmechanismus für ein Fahrzeug geschaffen. Der Lenkmechanismus enthält ein Lenkgetriebegehäuse und eine erste Befestigungsschelle, die fest daran befestigt ist. Eine zweite Befestigungsschelle ist in Bezug auf das Lenkgetriebegehäuse befestigt und mit einem flexiblen bzw. anpassungsfähigen Zustand und mit einem festen Zustand konfiguriert. Der anpassungsfähige Zustand weist zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und der zweiten Befestigungsschelle einen ersten Freiheitsgrad auf, während der feste Zustand zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und der zweiten Befestigungsschelle keine Freiheitsgrade aufweist. In Bezug auf die zweite Befestigungsschelle ist ein Verriegelungselement befestigt und zum Einstellen der zweiten Befestigungsschelle zwischen dem anpassungsfähigen Zustand und dem festen Zustand konfiguriert.
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Der anpassungsfähige Zustand des Lenkmechanismus kann ferner einen zweiten Freiheitsgrad zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und der zweiten Befestigungsschelle enthalten. Der erste Freiheitsgrad kann eine Translationsbewegung im Wesentlichen parallel zu einer Achse des Lenkgetriebegehäuses zulassen und der zweite Freiheitsgrad kann eine Rotationsbewegung im Wesentlichen um die Achse zulassen.
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Ein Verfahren zum Montieren eines Lenkmechanismus an einem Fahrzeugrahmen enthält das starre Befestigen einer festen Befestigungsschelle an einem Lenkgetriebegehäuse in der Weise, dass die feste Befestigungsschelle keine Freiheitsgrade relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse aufweist. Eine anpassungsfähige Befestigungsschelle ist in der Weise lose an dem Lenkgetriebegehäuse befestigt, dass die anpassungsfähige Befestigungsschelle wenigstens einen Freiheitsgrad relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse aufweist. Die feste Befestigungsschelle wird auf ein erstes Verbindungsstück an dem Fahrzeugrahmen ausgerichtet und an dem ersten Verbindungsstück befestigt. Die anpassungsfähige Befestigungsschelle wird auf ein zweites Verbindungsstück an dem Fahrzeugrahmen ausgerichtet und an dem zweiten Verbindungsstück befestigt. Daraufhin wird die anpassungsfähige Befestigungsschelle starr an dem Lenkgetriebegehäuse befestigt, wobei wenigstens ein Freiheitsgrad der anpassungsfähigen Befestigungsschelle relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse entfernt wird.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten und anderer Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische isometrische Ansicht eines Abschnitts eines Fahrzeugrahmens und eines Lenkmechanismus;
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2 ist eine schematische isometrische Ansicht einer anpassungsfähigen Befestigungsschelle, die zwei vorübergehende Freiheitsgrade aufweist; und
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3 ist ein schematischer Ablaufplan eines Verfahrens oder Algorithmus zum Montieren eines Fahrzeuglenkmechanismus.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den mehreren Figuren gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, ist in
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1 schematisch ein Abschnitt eines Fahrzeugs 10 gezeigt. Das Fahrzeug 10 enthält einen Fahrzeugrahmen oder ein Fahrwerk 12 (nur teilweise gezeigt), an dem ein Lenkmechanismus 14 angebracht oder montagebereit ist. Das gezeigte Fahrwerk 12 kann allgemein als eine Karosserie am Rahmen oder am Leiterrahmen bezeichnet werden. Allerdings kann der Lenkmechanismus 14 an einer selbsttragenden, Karosserierahmen-integral-, Monocoque- oder ähnlichen Fahrzeugstruktur zu befestigen sein. Darüber hinaus kann der Lenkmechanismus 14 ebenfalls an einem Hilfsrahmenabschnitt entweder eines selbsttragenden oder eines Karosserieam-Rahmen-Fahrwerks 12 zu befestigen sein.
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Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich in Bezug auf Kraftfahrzeuganwendungen beschrieben ist, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet die breitere Anwendbarkeit der Erfindung. Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, dass Begriffe wie etwa ”über”, ”unter”, ”nach oben”, ”nach unten” usw. zur Beschreibung der Figuren verwendet werden und keine Beschränkungen des Umfangs der Erfindung darstellen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
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Der Lenkmechanismus 14 setzt Richtungssignale (üblicherweise von einem Lenkrad im Fahrzeuginnenraum) von dem Betreiber des Fahrzeugs 10 in eine Bewegung der lenkbaren Räder (nicht gezeigt, üblicherweise die Vorderräder) des Fahrzeugs 10 um. Der Lenkmechanismus 14 kann ohne Beschränkung ein Hydraulikservolenkungssystem, ein elektrisches Servolenkungssystem, ein elektrohydraulisches Servolenkungssystem, ein Handlenkungssystem oder andere Lenksysteme, die ein Zahnstangenlenkgetriebe nutzen, sein. Wie in 1 gezeigt ist, enthält der Lenkmechanismus 14 ein Lenkgetriebegehäuse 16. Der Lenkmechanismus 14 ist dafür konfiguriert, mit Befestigungsstrukturen, die an dem Lenkgetriebegehäuse 16 angebracht oder befestigt werden, an dem Fahrwerk 12 montiert zu werden.
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Wie in 1 zu sehen ist, ist auf der linken Seite des Lenkgetriebegehäuses 16 eine erste Befestigungsschelle 18 fest befestigt. Wie in 1 zu sehen ist, ist auf der rechten Seite des Lenkgetriebegehäuses 16 eine zweite Befestigungsschelle 20 befestigt. Entweder die Befestigungsschelle 18 oder die Befestigungsschelle 20 kann als die erste oder als die zweite Befestigungsschelle bezeichnet werden.
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In der in 1 gezeigten Konfiguration sind das vordere Ende des Fahrzeugs 10 und die Richtung der Vorwärtsfahrt durch einen Pfeil F dargestellt. Somit entsprechen die linke und die rechte Seite aus 1 der Fahrerseite bzw. der Beifahrerseite des Fahrzeugs 10, falls das Fahrzeug 10 ein Linkslenkungsfahrzeug ist. Allerdings braucht sich die Befestigungsschelle 18 nicht notwendig auf der linken Seite zu befinden und braucht sich die Befestigungsschelle 20 nicht notwendig auf der rechten Seite zu befinden. Darüber hinaus kann der Lenkmechanismus 14 in anderen Fahrzeugen genutzt werden wie etwa ohne Beschränkung: Rechtslenkungsfahrzeuge, Schwerlast- und Baumaschinen und Fahrzeuge mit Mittelantriebskonfigurationen.
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Die Befestigungsschelle 13 kann als eine feste Befestigungsschelle bezeichnet werden. In der in 1 gezeigten Konfiguration ist die Befestigungsschelle 18 einteilig als ein einzelnes, einteiliges Teil mit einem Lenkgetriebegehäuse 16 gebildet. Allerdings kann die Befestigungsschelle 18 eine getrennte Komponente sein, die daraufhin starr und fest an dem Lenkgetriebegehäuse 16 befestigt wird.
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Die Befestigungsschelle 20 kann als eine anpassungsfähige Befestigungsschelle bezeichnet werden und ist sowohl mit einem anpassungsfähigen Zustand als auch mit einem festen Zustand konfiguriert. In dem anpassungsfähigen Zustand gibt es wenigstens einen Freiheitsgrad, einen ersten Freiheitsgrad, zwischen dem Lenkgetriebegehäuse 16 und der Befestigungsschelle 20. Dagegen gibt es in dem festen Zustand keine Freiheitsgrade zwischen dem Lenkgetriebegehäuse 16 und der Befestigungsschelle 20, sodass die Position des Lenkgetriebegehäuses 16 relativ zu dem Fahrwerk 12 festgelegt ist.
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Innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 16 befindet sich eine Zahnstange (nicht gezeigt), und eine Achse 22 des Lenkgetriebegehäuses 16 ist im Wesentlichen parallel zu der Stange, die eine mehrteilige Konstruktion sein kann. In dem anpassungsfähigen Zustand lässt der erste Freiheitsgrad eine Translationsbewegung der Befestigungsschelle 20 relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse 16 im Wesentlichen parallel zu der Achse 22 zu. Die Befestigungsschelle 20 kann ferner mit einem zweiten Freiheitsgrad konfiguriert sein, der eine Rotationsbewegung der Befestigungsschelle 20 im Wesentlichen um die Achse 22 relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse 16 zulässt.
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Wie in 1 gezeigt ist, enthält das Fahrwerk 12 ein erstes Verbindungsstück 26 und ein zweites Verbindungsstück 28 zur Aufnahme der Befestigung des Lenkmechanismus 14. Die Befestigungsschelle 18 ist für den Eingriff mit dem Verbindungsstück 26 konfiguriert und die Befestigungsschelle 20 ist für den Eingriff mit dem Verbindungsstück 28 konfiguriert. Entweder das Verbindungsstück 26 oder das Verbindungsstück 28 kann als das erste oder als das zweite Verbindungsstück bezeichnet werden.
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Nun in 2 und weiter in 1 ist eine schematische isometrische Ansicht der Befestigungsschelle 20 gezeigt. Das Lenkgetriebegehäuse 16 ist an dem Verbindungsstück 26 und an dem Verbindungsstück 28 des Fahrwerks 12 z. B. mit Verbindungselementen mit Gewinde befestigt.
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Nachdem die Befestigungsschelle 18 mit dem Verbindungsstück 26 in Eingriff gebracht worden ist und die Befestigungsschelle 20 mit dem Verbindungsstück 28 in Eingriff gebracht worden ist, wird die Befestigungsschelle 20 von dem anpassungsfähigen Zustand in den festen Zustand eingestellt, wodurch der erste und der zweite Freiheitsgrad entfernt oder verriegelt werden. Ein Verriegelungselement 30 ist zum Bereitstellen der Einstellung der Befestigungsschelle 20 zwischen dem anpassungsfähigen Zustand und dem festen Zustand konfiguriert. In der in 1 gezeigten Konfiguration der Befestigungsschelle 20 ist das Verriegelungselement 30 eine Klemmschraube 32. Allerdings kann das Verriegelungselement 30 irgendeine andere Komponente oder Vorrichtung sein, die zum Einstellen der Befestigungsschelle 20 zwischen dem anpassungsfähigen Zustand und dem festen Zustand konfiguriert ist.
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Das Verbindungsstück 26 des Fahrwerks 12 weist eine erste Befestigungsfläche (in 1 durch die Befestigungsschelle 18 größtenteils vor der Ansicht verborgen, in 2 nicht gezeigt) mit einem ersten und mit einem zweiten festen Verankerungspunkt (in 1 vor der Ansicht verborgen) auf. Das Verbindungsstück 28 weist eine zweite Befestigungsfläche 40 mit einem dritten und mit einem vierten festen Verankerungspunkt 43, 44 auf. Entweder die Befestigungsfläche an dem Verbindungsstück 26 oder die an dem Verbindungsstück 28 kann austauschbar als die erste oder als die zweite Befestigungsfläche bezeichnet werden. Die Verankerungspunkte können Gewindelöcher, Bohrungen oder andere Aufnahmen sein, die so konfiguriert sind, dass sie die Lastübertragung zwischen dem Lenkmechanismus 14 und dem Fahrwerk 12 zulassen.
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Um das Lenkgetriebegehäuse 16 mit dem Fahrwerk 12 in Eingriff zu bringen, muss die Befestigungsschelle 18 im Wesentlichen auf die Befestigungsfläche des Verbindungsstücks 26 ausgerichtet werden. Die Befestigungsfläche kann eine ununterbrochene Ebene, mehrere Ebenen oder andere Formen, die zum Ineingriffbringen mit einem Abschnitt der Befestigungsschelle 18 konfiguriert sind, sein. Außerdem müssen der erste und der zweite Verankerungspunkt im Wesentlichen auf entsprechende Befestigungslöcher in der Befestigungsschelle 18 ausgerichtet sein. Andernfalls können die Verbindungselemente mit Gewinde nicht ausgerichtet werden und nicht an dem ersten und an dem zweiten Verankerungspunkt zu befestigen sein.
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Ähnlich muss die Befestigungsschelle 20 im Wesentlichen auf die Befestigungsfläche 40 des Verbindungsstücks 28 ausgerichtet werden. Die Befestigungsfläche 40 kann ebenfalls eine ununterbrochene Ebene, mehrere Ebenen oder andere Formen (wie etwa Kegel oder Kugelteile), die zum Ineingriffbringen mit einem Abschnitt der Befestigungsschelle 20 konfiguriert sind, sein. Der dritte und der vierte feste Verankerungspunkt 43, 44 müssen ebenfalls im Wesentlichen auf entsprechende Befestigungslöcher in der Befestigungsschelle 20 ausgerichtet sein.
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In dem anpassungsfähigen Zustand lässt der erste Freiheitsgrad der Befestigungsschelle 20 eine Bewegung entlang der Achse 22 (in 2 gesehen grob links und rechts) zu. Herstellungsschwankungen können zu einer schwierigen Montage führen, wenn die erwarteten Beziehungen zwischen den Verbindungsstücken 26, 28 und den Befestigungsschellen 18, 20 nicht auf sehr hohe Toleranzen eingehalten werden. Der erste Freiheitsgrad lässt Herstellungsschwankungen des Fahrwerks 12 und des Lenkgetriebegehäuses 16 zu, die zu Differenzen zwischen dem Verbindungsstück 26 und dem Verbindungsstück 28 relativ zu der Befestigungsschelle 18 und zu der Befestigungsschelle 20 führen.
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Darüber hinaus lässt der zweite Freiheitsgrad der Befestigungsschelle 20 eine Rotation um die Achse 22 zu, die durch Pfeile 23 gezeigt ist. Dieser zweite Freiheitsgrad lässt Herstellungsschwankungen in dem Fahrwerk 12 und in dem Lenkgetriebegehäuse 16 zu. Der zweite Freiheitsgrad stellt auf Schwankungen der Befestigungsfläche und der zweiten Befestigungsfläche 40 ein. Der erste und der zweite Freiheitsgrad lassen zu, dass das Lenkgetriebegehäuse 16 trotz wesentlicher Herstellungsschwankungen an dem Fahrwerk 12 montiert wird.
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Wenn der erste und der zweite Freiheitsgrad genutzt worden sind, um die Befestigungsschelle 18 mit dem Verbindungsstück 26 und die Befestigungsschelle 20 mit dem Verbindungsstück 28 in Eingriff zu bringen, wird die Befestigungsschelle 20 aus dem anpassungsfähigen Zustand in den festen Zustand eingestellt. Um die Befestigungsschelle 20 auf den festen Zustand einzustellen, kann das Verriegelungselement 30 geschlossen oder angezogen werden. Außer der in 2 gezeigten Klemmschraube 32 können andere Verriegelungsmechanismen ohne Beschränkung enthalten: mehrere Klemmschrauben; Stellschrauben oder Kopfstellschrauben (die möglicherweise mit einer D-Abflachung am Lenkgetriebegehäuse 16 zusammenwirken); Verbindungselemente mit Gewinde, die mit einem Sitz in dem Lenkgetriebegehäuse 16 zusammenwirken; einen Dübel und einen passenden Sitz in dem Lenkgetriebegehäuse 16; oder andere Vorrichtungen, die der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet kennt.
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In dem festen Zustand stellt die Befestigungsschelle 20 zwischen dem Lenkgetriebegehäuse 16 und der Befestigungsschelle 20 eine im Wesentlichen starre Lastübertragung bereit. Somit kann der feste Zustand in der Weise wirken oder ansprechen, als ob die Befestigungsschelle 20 als ein einheitliches Stück des Lenkgetriebegehäuses 16 gebildet wäre. Ferner können die Befestigungsschelle 18 und die Befestigungsschelle 20 eine oder mehrere Buchsen enthalten. Allerdings wird angemerkt, dass irgendeine durch die Buchsen bereitgestellte Anpassungsfähigkeit von der Vormontage bis zur Endmontage gleichbleibt und durch Einstellen der Befestigungsschelle 20 zwischen dem anpassungsfähigen Zustand und dem festen Zustand nicht geändert wird.
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In 3 und weiter in 1 und 2 ist ein Algorithmus oder Verfahren 100 zum Montieren eines Fahrzeuglenkmechanismus gezeigt. Das Verfahren 100 kann mit einem Teil oder der gesamten in 1–2 dargestellten Struktur genutzt werden. Allerdings kann das Verfahren 100 auch in andere Fahrzeug- und Antriebsstranganordnungen, Steuerschemata oder Steuerstrukturen integriert werden und besitzt über die schematisch in 1–2 dargestellten Komponenten hinaus Anwendbarkeit.
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Das Verfahren 100 ist als ein schematischer Ablaufplan gezeigt. Die genaue Reihenfolge der in 3 gezeigten Schritte des Verfahrens 100 ist nicht erforderlich. Es können Schritte umgestellt werden, es können Schritte weggelassen werden und es können zusätzliche Schritte aufgenommen werden. Das Verfahren 100 ist ein veranschaulichendes Grundverfahren zum Montieren eines Fahrzeuglenkmechanismus (wie etwa des gezeigten und hier beschriebenen Lenkmechanismus 14) an einem Fahrwerk (wie etwa an dem Fahrzeugrahmen oder -fahrwerk 12), kann aber durch zusätzliche Merkmale, die der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet kennt, ergänzt werden.
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Das Verfahren 100 beginnt bei einem Initiierungs- oder Startschritt 110, der den Aufbau oder die Vorbereitung des Montagebereichs oder der Montagebereiche, die Herstellung einiger der in dem Verfahren 100 genutzten Komponenten oder andere Anfangsprozesse, die der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet kennt, enthalten kann.
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In Schritt 112 wird eine feste Befestigungsschelle (wie etwa die Befestigungsschelle 18) in der Weise an einem Lenkgetriebegehäuse (wie etwa an dem Lenkgetriebegehäuse 16) starr befestigt, dass die feste Befestigungsschelle keine Freiheitsgrade relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse aufweist. Dieser Befestigungsschritt kann das Herstellen der Befestigungsschelle als einheitliche, einteilige Struktur mit dem Lenkgetriebegehäuse enthalten oder kann das getrennte Herstellen und daraufhin das Ineingriffbringen der zwei Komponenten mit einer festen Beziehung zueinander enthalten.
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In Schritt 114 wird eine anpassungsfähige Befestigungsschelle (wie etwa die Befestigungsschelle 20) in der Weise lose an dem Lenkgetriebegehäuse befestigt, dass die anpassungsfähige Befestigungsschelle wenigstens einen Freiheitsgrad relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse aufweist. Die anpassungsfähige Befestigungsschelle kann in der Weise konfiguriert sein, dass sie wenigstens zwei Freiheitsgrade relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse aufweist. Das lose Befestigen der anpassungsfähigen Befestigungsschelle lässt zu, dass das Lenkgetriebegehäuse zur Bewegung und Montage des Lenkgetriebegehäuses durch die anpassungsfähige Befestigungsschelle gestützt wird. Nach dem Schritt 114 kann der Lenkmechanismus vollständig montiert werden oder kann es zusätzliche Komponenten (wie etwa Spurstangen oder elektrische Verbindungen) geben, die eine nachfolgende Montage erfordern.
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Daraufhin kann in einem Betriebsschritt 116 der Lenkmechanismus mit der festen Befestigungsschelle und mit der anpassungsfähigen Befestigungsschelle bewegt oder transportiert werden. Der Lenkmechanismus kann in einer Einrichtung montiert und daraufhin zu einer anderen Einrichtung transportiert werden oder kann einfach zwischen verschiedenen Bereichen derselben Herstellungs- oder Montageeinrichtung bewegt werden. Alternativ kann das Fahrwerk an den Ort des Lenkmechanismus transportiert werden.
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In Schritt 118 wird die feste Befestigungsschelle auf ein erstes Verbindungsstück (wie etwa das Verbindungsstück 26) an dem Fahrwerk ausgerichtet und wird daraufhin die feste Befestigungsschelle an dem ersten Verbindungsstück befestigt. Die feste Befestigungsschelle und das erste Verbindungsstück können sich auf der Fahrerseite des fertigen Fahrzeugs befinden. In Schritt 120 wird die anpassungsfähige Befestigungsschelle auf ein zweites Verbindungsstück (wie etwa das Verbindungsstück 28) an dem Fahrwerk ausgerichtet und daraufhin die anpassungsfähige Befestigungsschelle an dem zweiten Verbindungsstück befestigt. Die Befestigung beider Schellen an dem Fahrwerk schließt das Ineingriffbringen des Lenkgetriebegehäuses mit dem Fahrwerk ab.
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In Schritt 122 wird die anpassungsfähige Befestigungsschelle durch Einstellen eines Verriegelungselements oder einer Verriegelungsklammer (wie etwa des Verriegelungselements 30 oder in einer Ausführungsform der Klemmschraube 32) starr an dem Lenkgetriebegehäuse befestigt. Dies entfernt den Freiheitsgrad (wenigstens einen, möglicherweise aber zwei oder mehr) der anpassungsfähigen Befestigungsschelle relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse und lässt eine im Wesentlichen stamme Lastübertragung zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und dem Fahrwerk zu. Der Endschritt 124 kann das Bewegen des Fahrwerks und des Lenkmechanismus zu einer anderen Einrichtung oder an einen anderen Ort innerhalb derselben Einrichtung zur Weitermontage des Fahrzeugs enthalten.
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Obwohl die besten Ausführungsarten und andere Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche zu verwirklichen.
