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Die Erfindung betrifft eine Lenkungsverriegelung für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeuges mit einer Lenkhilfevorrichtung, die bedarfsweise ein Lenkhilfsmoment zur Verfügung stellt. Insbesondere betrifft die Erfindung Lenksysteme, deren Lenkhilfevorrichtung ein Schneckengetriebe mit Schnecke und Schneckenrad umfasst.
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Aus der Praxis ist es bekannt, dass Schneckengetriebe regelmäßig in Kraftfahrzeugen mit Lenkhilfesystemen zum Einsatz kommen. Lenkhilfesysteme dienen dazu, das vom Fahrer aufzubringende Lenkmoment überwiegen durch ein Antriebssystem zur Verfügung zu stellen. Dazu umfassen die bekannten Lenkhilfesysteme ein Antriebselement, insbesondere einen Elektromotor. Das Motormoment des Elektromotors oder des sonstigen Antriebselements wird auf die Schneckenwelle übertragen. Der Abtrieb, d. h. die Weiterleitung des Lenkhilfsmoments in das Lenksystem, erfolgt über das Schneckenrad.
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Zur Ermittlung des benötigten Lenkhilfsmoments wird der Lenkwunsch des Fahrers über einen Drehwinkel- und Drehmomentsensor ermittelt. Mit Hilfe hinterlegter Unterstützungskurven wird das notwendige Lenkmoment zum Verstellen des Lenkwinkels normalerweise zu einem vorbestimmten, großen Teil vom Lenkmotor aufgebracht. Bei sogenannten ”Column type Electric Power Steering Systems” Lenkhilfesystemen (verkürzt auch CEPS-Systeme genannt) wirkt ein von einem Lenkhilfemotor aufgebrachtes unterstützendes Drehmoment auf die Lenksäule. In vielen Ländern muss nach aktueller Rechtslage immer eine direkte mechanische Verbindung vom Lenkrad zu den Vorderrädern gewährleistet sein, damit der Fahrer – falls das Lenkhilfesystem ausfällt – die Möglichkeit hat, das Fahrzeug auch unabhängig von einem vorhandenen Lenkhilfesystem zu lenken. In diesem Fall muss der Fahrer das vollständige Lenkmoment selbst aufbringen. Dazu muss er nicht nur die Lenkkräfte, sondern auch die (passiven) Reibungskräfte des Lenkhilfesystems überwinden.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die vorstehend beschriebenen Lenksysteme, in denen eine Drehwinkeldifferenz an einem Torsionsstab ermittelt wird, um die Funktionsfähigkeit des Lenkhilfesystems zu überwachen. Bei diesen Lenksystemen wird der Torsionsstab bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdrehmoments in bekannter Art und Weise ”überbrückt” und ermöglicht es dem Fahrer, das erforderliche Lenkmoment vollständig oder teilweise selbst aufzubringen. Vollständig muss der Fahrer das Lenkmoment aufbringen, wenn das Lenkhilfesystem ganz ausfällt. Vollständig oder teilweise muss der Fahrer das Lenkmoment aufbringen, wenn das von dem Lenksystem bereitgestellte Lenkmoment nicht ausreichend groß ist, beispielsweise weil eine sehr schnelle Lenkbewegung erforderlich ist. Bei funktionierendem Lenkhilfesystem, aber nur teilweiser Unterstützung durch dieses, addieren sich das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment und das vom Lenkhilfesystem bereitgestellte Lenkmoment.
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In allen Fällen, in denen das Lenkhilfesystem ein nur reduziertes oder überhaupt kein unterstützendes Lenkmoment bereitstellt, ist es von Vorteil, wenn das Getriebe möglichst leichtgängig ist, d. h. wenn es einen hohen Wirkungsgrad aufweist, damit das vom Fahrer aufzubringende zusätzliche Lenkmoment möglichst gering ist. Nachfolgend wird auf aus Druckschriften bekannte Lenkungsverriegelungen Bezug genommen.
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Aus
DE 103 58 009 B3 ist eine elektrische Lenkungsverriegelung für Kraftfahrzeuge mit einer Lenkwelle bekannt, bei welcher an der Lenkwelle ein mit Nuten versehener Sperrkranz ausgebildet ist, der mit einem Verriegelungsteil zusammenwirkt. Das Verriegelungsteil kann durch Drehung zwischen einer Entriegelungsstellung und einer Verriegelungsstellung bewegt werden. In der Verriegelungsstellung greift das Verriegelungsteil in eine Nut des Sperrkranzes ein und verriegelt somit die Lenkung.
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Aus
DE 10 2005 021 050 B2 ist eine Vorrichtung zum Sperren der Lenkspindel eines Kraftfahrzeugs gegen Drehen mittels eines mit Sperrausnehmungen der Lenkspindel zusammenwirkenden, einteiligen Sperrbolzens bekannt. Die Betätigung der Vorrichtung erfolgt über ein drehbares Steuerglied.
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Aus
DE 10 2004 061 487 A1 ist eine durch einen Elektromotor angetriebene Lenkradschlusseinrichtung mit einem ein zylindrisches Teil aufweisenden Sperrriegel, in dessen Umfangsrichtung geneigte Nockennuten an einer Außenumfangsfläche ausgebildet sind. Zur Verschiebung des Sperrriegels werden Nockenstößel in den Nockennuten bewegt.
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Die
DE 10 2007 051 002 A1 befasst sich mit der Unterdrückung von rasselnden Bewegungen und Ungenauigkeiten bei der Montage eines Magneten und magnetischer Erfassungsmittel in einer Servo-Lenkradschlosseinheit. Diese Servo-Lenkradschlosseinheit umfasst einen Arretierbolzen, der axial oder radial in die Lenkachse eingreift, um eine Verriegelung zu bewirken.
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Aus
DE 10 2010 042 435 A1 ist eine elektrische Servolenkung mit einer elektromechanischen Verriegelungseinrichtung bekannt, die ein Sperrelement umfasst und durch eine Schutzeinrichtung gegen einen mechanischen und elektrischen Missbrauchseingriff geschützt ist. In der einzigen beschriebenen Ausführungsform der Servolenkung ist ein Sperrelement radial in Richtung Gewindegang einer Schnecke bewegbar, um eine Verriegelung erzielen.
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Aus
EP 1 967 425 A1 und
EP 2 075 167 A1 sind weitere Lenkverriegelungsvorrichtungen mit einem Sperrbolzen bekannt, der in eine entsprechende Ausnehmung an der Lenkspindel zur Verriegelung des Lenkrads eines Kraftfahrzeugs eingreifen kann.
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Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass bei aus dem Stand der Technik bekannten Lenkungsverriegelungen regelmäßig Sperrbolzen zum Einsatz kommen, die in den meisten Fällen direkt in die Lenkspindel eingreifen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkungsverriegelung für Lenksysteme mit Schneckenradgetrieben zur Verfügung zu stellen, die einfach aufgebaut ist und mittels welcher hohe Momente aufnehmbar sind, ohne dass die Gefahr einer Schädigung des Schneckengetriebes besteht.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Eine erfindungsgemäße Lenkungsverriegelung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Schneckengetriebe mit einem eine Vielzahl von Zähnen aufweisenden Schneckenrad und einer Schnecke, wobei das Schneckenrad drehfest mit einem Element der Lenksäule verbunden ist und die Schnecke von einem Lenkhilfemotor mit einem Lenkhilfsmoment beaufschlagbar ist, um über das Schneckenrad ein Lenkhilfsmoment in die Lenksäule einzuleiten. Dabei sind mehrere Sperrelemente relativ zu dem Schneckenrad derart angeordnet, dass durch Relativbewegung des Schneckenrades zu den Sperrelementen die Sperrelemente mit den Zahnzwischenräumen des Schneckenrades in Eingriff bringbar sind und dadurch eine Verriegelung der Lenkung erzielbar ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird bei einer erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung die Verzahnung des Schneckenrades dazu genutzt, um durch Zusammenwirken mit mehreren Sperrelementen, eine Momentensperre und somit eine Lenkungsverriegelung zu erzielen. Durch den Einsatz von mehreren Sperrelementen werden auf die Verzahnung wirkende Kräfte, die beispielsweise bei einer versuchten gewaltsamen Betätigung der verriegelten Lenkung auftreten, auf mehrere Zähne verteilt. Somit ist, selbst bei Abstützung hoher Momente mittels der erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung die Gefahr von Zahnschädigungen durch Überlastung gering.
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In einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung sind die Sperrelemente Teil eines Verriegelungselements, d. h. die Sperrelemente sind insbesondere entweder einstückig mit einem Verriegelungselement ausgebildet oder sie stehen über ein Verbindungselement miteinander in fester Verbindung. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass eine Vielzahl von Sperrelementen durch Betätigung nur eines Verriegelungselements gleichzeitig betätigbar sind. Eine synchrone Betätigung der Sperrelemente wird somit deutlich vereinfacht.
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Die Sperrelemente müssen nicht in benachbarte Zähne eingreifen oder in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Sie können insbesondere auch in unregelmäßigen Abständen oder sternförmig um das Schneckenrad angeordnet sein.
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Sofern die Sperrelemente Teil eines Verriegelungselements sind, ist es besonders bevorzugt, wenn das Verriegelungselement mindestens teilweise als ringförmiges Element ausgebildet ist, d. h. das Verriegelungselement besteht in diesem Fall aus einem kreisringförmigen oder zumindest bogenförmigen Element, das als Träger für die Sperrelemente dient. Dieses bogenförmige Element weist einen Radius auf, der vorzugsweise zwischen dem halben Fußkreisdurchmesser und dem halben Kopfkreisdurchmesser des Schneckenrades liegt.
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Das Schneckenrad kann axial verschiebbar gelagert sein, um Sperrelemente mit den Zahnzwischenräumen des Schneckenrades in Eingriff zu bringen. Alternativ oder in Ergänzung dazu können die Sperrelemente verschiebbar gelagert sein, um die Sperrelemente mit den Zahnzwischenräumen des Schneckenrades in Eingriff zu bringen.
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Die Realisierung einer Verschiebung des Schneckenrades ist zwar technisch aufwendiger als die bloße Verschiebung der Sperrelemente. Die Verschiebung des Schneckenrades hat jedoch den Vorteil, dass diese Funktion neben der Lenkradfunktion auch für andere hilfreiche Funktionen genutzt werden kann, bei welcher der technische Aspekt genutzt wird, dass durch eine Verschiebung des Schneckenrades relativ zur Schnecke dieses außer Eingriff mit der Schnecke gebracht werden kann. Beispielsweise kann das Schneckenrad bei dieser Ausführungsform in eine Zwischenposition verfahrbar gemacht werden, in der das Schneckenrad außer Eingriff mit der Schnecke und außer Eingriff mit den Sperrelementen steht. Eine solche Zwischenposition eignet sich insbesondere als Notlauffunktion für den Fall, dass die Lenkhilfevorrichtung nicht ordnungsgemäß funktioniert. Die Zwischenposition hat den Vorteil, dass der Fahrzeugführer in dieser Position ohne Lenkhilfevorrichtung keine zusätzliche Kraft für die Überwindung der Reibungskräfte des Schneckengetriebes aufwenden muss. Die Lenkung ist in diesem Fall somit leichter zu betätigen, als wenn der Motor über die Schnecke und das Schneckenrad, d. h. ”rückwärts” vom Fahrer mit angetrieben werden müsste.
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Die Verschiebung der Sperrelemente in Richtung Schneckenrad zur Erzielung einer Lenkungsverriegelung ist relativ einfach und kostengünstig umsetzbar.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung sind die Sperrelemente mindestens teilweise komplementär zu den Zahnzwischenräumen des Schneckenrades ausgebildet, d. h. die Sperrelemente weisen beispielsweise zu einer – oder bevorzugt zu beiden – Seiten eine komplementäre Oberflächengeometrie auf, so dass ein möglichst großflächiger Kontakt zwischen den Sperrelementen und der jeweils angrenzenden Zahnoberfläche entsteht, wenn ein Moment abgestützt werden soll. Bevorzugt ist die Oberfläche der Sperrelemente so gestaltet, dass bei Abstützung von Momenten an den Zähnen des Schneckenrades jeweils mindestens 50 Prozent, besonders bevorzugt mindestens 80 Prozent, der in den Zahnzwischenraum eingetauchten Seitenfläche der jeweiligen Sperrelemente Kontakt zu den Zähnen des Schneckenrades haben.
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Das Verfahren der Sperrelemente und die Kraftverteilung von den Zähnen des Schneckenrades auf die Sperrelemente ist besonders vorteilhaft, wenn die Außenseiten der Sperrelemente elastisch verformbar ausgebildet sind.
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Beim Einfahren der Sperrelemente, beispielsweise in axialer Richtung, ist eine elastische Verformbarkeit insofern von Vorteil, als die Sperrelemente auch dann noch einfahrbar sind, wenn diese nicht exakt ”auf Lücke” zu den Zahnzwischenräumen, sondern geringfügig mit den Zähnen überlappend positioniert sind. In diesem Fall kann der elastisch ausgebildete Bereich in Richtung Sperrelement komprimiert und das Sperrelement dennoch in die Zahnzwischenräume eingebracht werden. Die Lenkungsverriegelung weist in diesem Fall daher einen kleineren erforderlichen Betätigungswinkel auf, um aktiviert zu werden.
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In Bezug auf die Kraftverteilung ist eine gewisse Elastizität insofern von Vorteil, als sich die Kontur der Sperrelemente während einer Momentenabstützung zunächst vollständig an die Oberflächengeometrie des jeweils angrenzenden Zahnes des Schneckenrades anpasst und somit eine annähernd vollständige Flächenausnutzung des Sperrelements gewährleistet ist. Das Vorsehen elastisch ausgebildeter Sperrelemente im Bereich der Außenseite fungiert insofern als Spielausgleich und optimierte Flächenlastverteilung. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Sperrelemente einen starr ausgebildeten Grundkörper und eine elastische Oberflächenbeschichtung auf. Mit ”elastisch” sind alle Werkstoffe umfasst, die beim Einwirken von Drehmomenten auf die Lenksäule von 200 Nm zu einer Dickenverringerung im Bereich der Sperrelemente von mindestens 3 Prozent, bevorzugt mindestens 10 Prozent und besonders bevorzugt mindestens 50 Prozent, führen. Als Material für eine elastisch verformbare Oberfläche geeignet sind insbesondere Elastomere oder Gemische aus einem oder mehreren Elastomeren und einem oder mehreren Thermoplasten.
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Aus Gründen einer sinnvollen Bauraumausnutzung ist es bevorzugt, wenn die Sperrelemente auf der zum Lenkrad weisenden Seite des Schneckenrades angeordnet sind, wenn sie nicht mit den Zähnen des Schneckenrades in Eingriff gebracht sind. Auf dieser Seite des Schneckenrades ist bei vielen bekannten Lenksystemen mit Schneckengetriebe häufig Bauraum verfügbar. Bevorzugt sind die Sperrelemente in einem Bereich zwischen einem in der Nähe eines Torsionsstabes angeordneten Lenkwinkelsensor und dem Schneckenrad angeordnet.
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In einer weiteren praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung sind das Schneckenrad und/oder die Sperrelemente von mindestens einem in Wirkverbindung stehenden Antriebselement antreibbar. Als ein solches Antriebselement geeignet ist insbesondere ein Aktuator. Ebenfalls möglich sind jedoch auch andere Antriebselemente, wie z. B. sonstige elektrische, hydraulische oder auch mechanische Antriebe, insbesondere manuell betätigbare mechanische Antriebe.
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Beispielsweise kann es sinnvoll und vorteilhaft sein, wenn das Schneckenrad und/oder die Sperrelemente mindestens in eine Betätigungsrichtung vom Fahrzeuginnenraum aus betätigbar sind. So könnte die erfindungsgemäße Lenkungsverriegelung beispielsweise derart konzipiert sein, dass der Fahrer nach dem Abstellen des Fahrzeugs und insbesondere nach Abschalten des Motors lediglich das Lenkrad um einen kleinen Winkel drehen muss, um eine automatische Lenkungsverriegelung zu bewirken und er zum Deaktivieren der Lenkungsverriegelung einen Deaktivierungsvorgang durchführt, z. B. das Ziehen eines Hebels, das Einführen des Schlüssels in das Zündschloss und ggf. Drehen desselben, das Auslösen eines elektrischen Signals (Betätigung mittels Schalter etc.).
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Schließlich kann es sinnvoll sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung das Schneckenrad und/oder die Sperrelemente in Wirkverbindung zu einem Rückstellelement stehen. Unter einem Rückstellelement werden diesbezüglich alle Elemente verstanden, die ein permanentes Positionieren der Sperrelemente und/oder des Schneckenrades in eine Sollposition bewirken. Diesbezüglich wird insbesondere auf Federelemente verwiesen, deren Kraft überwunden werden muss, um die Sperrelemente und/oder das Schneckenrad in eine andere Position zu bewegen. Vorzugsweise wird ein Rückstellelement aus Sicherheitsgründen so in einer erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung eingesetzt, dass die Sollposition zwischen Schneckenrad und Sperrelementen der nicht verriegelten Stellung entspricht. So kann sichergestellt werden, dass – sofern in dem Lenksystem ein Defekt vorliegt – verhindert wird, dass beispielsweise während der Fahrt unbeabsichtigt die Lenkungsverriegelung aktiviert wird.
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Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung und
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2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung.
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1 zeigt einen Teilbereich eines Lenksystems 10 umfassend ein Lenkritzel 12, von welchem nur der obere Teil dargestellt ist. Üblicherweise steht das Lenkritzel 12 in einem in 1 nicht dargestellten, nach links folgenden Teil über eine Verzahnung mit einer Zahnstange im Eingriff.
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Wie in 1 erkennbar ist, ist das Lenkritzel 12 auf der rechten Seite drehfest mit einem als Torsionselement dienenden Drehstab 14 verbunden. Der Drehstab 14 wiederum ist in einer Eingangswelle 16 angeordnet, die zumindest teilweise als Hohlwelle gestaltet ist. In dem Bereich, in welchem das Lenkritzel 12 an die Eingangswelle 16 angrenzt, ist ein Lenkwinkelsensor 18 angeordnet. Die Eingangswelle 16 und das Lenkritzel 12 zählen zu den wesentlichen Teilen, die üblicherweise als Lenksäule bezeichnet werden. Das von einem Fahrer aufgebrachte Lenkmoment in Kraftfahrzeugen wird bei der gezeigten Ausführungsform über ein nicht dargestelltes, sich nach rechts an die Eingangswelle 16 anschließendes Lenkrad in die Eingangswelle 16 eingeleitet und teilweise über den Drehstab 14 in das Lenkritzel 12 übertragen.
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Im Bereich des Lenkritzels 12 ist ein Schneckengetriebe 20 angeordnet, das eine Schnecke 22 und ein Schneckenrad 24 umfasst. Das Schneckengetriebe 20 ist Teil einer Lenkhilfevorrichtung, die – wie eingangs beschrieben – dazu dient, den Fahrer des Kraftfahrzeuges beim Lenken zu unterstützen, d. h. das vom Fahrer aufzubringende Lenkmoment zu reduzieren. Das Schneckengetriebe 20 und ein das Schneckengetriebe 20 umgebender Bereich des Lenkritzels 12 sind von einem Gehäuse 30 umgeben.
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An dem Schneckenrad 24 ist auf der Umfangsfläche eine Verzahnung 26 mit einer Vielzahl von Zähnen 28 ausgebildet. Die Verzahnung 26 zwischen Schneckenrad 24 und Schnecke 22 ist so gewählt, dass das Schneckenrad 24 axial in Richtung Eingangswelle 16 verschiebbar ist und dabei der Zahneingriff zu der Schnecke 22 gelöst wird. Die axiale Verschiebung kann durch einen nur schematisch dargestellten Aktuator 32 veranlasst werden, der über ein Verbindungselement 46 fest mit dem Schneckenrad 24 verbunden ist und als Antriebselement 34 dient. In dem Gehäuse 30 ist in einem axialen Abstand d zwischen dem Schneckenrad 24 in der in 1 dargestellten Position, in welcher das Schneckenrad 24 vollständig mit der Schnecke 22 im Eingriff steht, ein Verriegelungselement 36 mit Sperrelementen 38 ausgebildet. Das Verriegelungselement 36 ist in der gezeigten Ausführungsform ein ringförmiges Element, das über den gesamten Umfang verteilt Sperrelemente 38 aufweist, die geometrisch so gestaltet sind, dass sie die jeweiligen Zwischenräume 40 zwischen den Zähnen 28 der Verzahnung 26 des Schneckenrades 24 ausfüllen. Es ist gehäusefest und so dimensioniert, dass durch axiales Verschieben des Schneckenrades 24 in eine Position, in der die Sperrelemente 38 in die Zahnzwischenräume 40 des Schneckenrades 24 eingreifen, einem in die Lenksäule eingeleiteten Drehmoment entgegengewirkt wird. In der gezeigten Ausführungsform ist sichergestellt, dass Drehmomente bis 300 Nm nicht zu einer Schädigung der Verzahnung 26 des Schneckenrades 24 führen.
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Der Abstand d ist in der gezeigten Ausführungsform sehr klein gewählt, so dass das Schneckenrad 24 auch dann, wenn es axial so weit verschoben ist, dass die Sperrelemente 38 sich in den Zahnzwischenräumen 40 des Schneckenrades 24 befinden, noch im Eingriff mit der Schnecke 22 befindet. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Sperrelemente 38 relativ zu den Zahnzwischenräumen 40 vollständig eingeschoben angeordnet sind. Es genügt auch ein nur teilweiser Eingriff zwischen Schneckenrad 24 und Sperrelementen 38. Ferner können die Sperrelemente 38 in einer besonders einfachen Ausführungsform durch rein axiales Verschieben des Schneckenrades, d. h. ohne zusätzliche Drehbewegung des Schneckenrades 24 und/oder der Sperrelemente 38 in eine Sperranordnung relativ zu dem Schneckenrad 24 gebracht werden. Das Vorstehende gilt analog und sinngemäß auch für Ausführungsformen, in denen die Sperrelemente 38 verschiebbar gelagert sind.
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Als Rückstellelemente 42 sind auf der dem Aktuator 32 gegenüberliegenden Seite des Schneckenrades 24 Federn 44 angeordnet. Bei den Federn 44 handelt es sich um Zugfedern, die fest mit dem Schneckenrad 24 verbunden sind und unter Vorspannung eingesetzt werden. Sie dienen dazu, das Schneckenrad 24 permanent in die in 1 gezeigte Sollposition zu bewegen, in der die Verriegelung inaktiv ist und die Schnecke 22 mit dem Schneckenrad im Eingriff steht. In dieser Position ist das Fahrzeug mit elektrischer Unterstützung lenkbar. Eine Verriegelung der Lenkung kann daher nur erfolgen, wenn der Aktuator 32 aktiv ist und ein entsprechendes Schaltsignal erhält. Um die Sicherheit einer erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung zu erhöhen, kann ein solches Schaltsignal davon abhängig gemacht werden, dass die Zündung deaktiviert ist und/oder dass das Fahrzeug sich im Stillstand befindet.
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Für die axiale Verschiebbarkeit des Schneckenrades 24 ist in der in 1 gezeigten Ausführungsform eine Führungshülse 50 im oberen Bereich des Lenkritzels 12 auf dieses aufgeschoben. Diese Führungshülse 50 dient gleichzeitig als Anschlag für den Aktuator 32, wenn das Schneckenrad 24 vollständig mit der Schnecke 22 im Eingriff steht. Anstelle der dargestellten Führungshülse 50 kann auch ein entsprechender Wellenabsatz im oberen Bereich des Lenkritzels 12 vorgesehen sein. Alternativ kann das Lenkritzel 12 im Bereich zwischen Schneckenrad 24 und Drehstab 14 mit einem gleichbleibenden Durchmesser als Führung für das Schneckenrad 24 ausgebildet sein. In diesem Fall müssen die Endlagen von Schneckenrad 24 und des damit verbundenen Aktuators 32 auf andere Art und Weise festgelegt sein. Beispielsweise kann die Verzahnung 26 zwischen Schneckenrad 24 und Schnecke 22 der Verzahnung 26 (z. B. Wahl einer halbseitig globoiden Verzahnung und eines entsprechenden Zahnflankenwinkels) so gestaltet sein, dass ein Einschieben des Schneckenrades 24 nur bis in die in 1 gezeigte Position möglich ist. Falls diese Position eine bevorzugte Position ist, kann diese durch den Einsatz einer Andrückvorrichtung oder eines Rückstellelements 42 als Vorzugsposition bzw. Sollposition definiert werden. Weitere Positionen können insbesondere seitens des Aktuators 32 festgelegt sein.
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In einer alternativen, jedoch nicht dargestellten Ausführungsform kann der Abstand d so groß gewählt werden, so dass sich eine Zwischenposition ergibt, in der das Schneckenrad 24 außer Eingriff mit der Schnecke 22 gerät. Diese Zwischenposition kann – wie vorstehend bereits beschrieben – als Notlauffunktion bei Ausfall des Lenkhilfesystems genutzt werden. Durch weiteres Verschieben des Schneckenrades 24 in axialer Richtung kann dann die vorstehend beschriebene Verriegelung der Lenkung durch Eingreifen der Sperrelemente 38 in die Zahnzwischenräume 40 des Schneckenrades 24 bewirkt werden. In der alternativen Ausführungsform kann die beschriebene Zwischenposition als Sollposition definiert werden, indem (nicht dargestellte) Rückstellelemente so angeordnet werden, dass mit Hilfe des Schneckenrades 24 nur durch dessen aktives axiales Verschieben in Richtung Schnecke 22 oder aktives Verschieben in Richtung Verriegelungselement 36 die Lenkhilfefunktion bzw. die Verriegelungsfunktion aktivierbar ist.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lenkungsverriegelung. Für identische oder funktionsgleiche Elemente werden im Folgenden die gleichen Bezugszeichen verwendet wie bei der ersten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform ist in ihrem Aufbau mit Ausnahme folgender Unterschiede identisch mit der ersten Ausführungsform.
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Bei der zweiten Ausführungsform ist das Schneckenrad 24 nicht axial verschiebbar gelagert. Das Verriegelungselement 36 umfasst lediglich die dargestellten vier Sperrelemente 38. Diese sind ebenfalls über ein bogenförmiges Element 48 miteinander verbunden. Das bogenförmige Element 48 ist axial verschiebbar auf dem oberen Bereich des Lenkritzels 12 gelagert und kann so verschoben werden, dass die vier Sperrelemente 38 seitlich in die Zahnzwischenräume 40 des Schneckenrades 24 eindringen können, während dieses im Eingriff mit der Schnecke 22 steht. Dadurch kann eine Verriegelung der Lenkung bewirkt werden. Bei der geometrischen Gestaltung der Sperrelemente 38 der zweiten Ausführungsform ist zu berücksichtigen, dass die Verzahnung 26 der Schnecke 22 einen Teil der Zahnzwischenräume 40 einnimmt. Die Sperrelemente 38 müssen daher auf den verbleibenden Freiraum in den Zahnzwischenräumen 40 angepasst werden. Die zweite Ausführungsform ist damit einfacher ausgebildet und kostengünstiger herzustellen.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lenksystem
- 12
- Lenkritzel
- 14
- Drehstab
- 16
- Eingangswelle
- 18
- Lenkwinkelsensor
- 20
- Schneckengetriebe
- 22
- Schnecke
- 24
- Schneckenrad
- 26
- Verzahnung
- 28
- Zahn
- 30
- Gehäuse
- 32
- Aktuator
- 34
- Antriebselement
- 36
- Verriegelungselement
- 38
- Sperrelement
- 40
- Zahnzwischenraum (des Schneckenrades)
- 42
- Rückstellelement
- 44
- Feder
- 46
- Verbindungselement
- 48
- bogenförmiges Element
- 50
- Führungshülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10358009 B3 [0006]
- DE 102005021050 B2 [0007]
- DE 102004061487 A1 [0008]
- DE 102007051002 A1 [0009]
- DE 102010042435 A1 [0010]
- EP 1967425 A1 [0011]
- EP 2075167 A1 [0011]
