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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung für ein Lenkgetriebegehäuse zur Lagerung und Befestigung des Lenkgetriebegehäuses an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel einem Fahrzeugaufbau oder einem hiermit verbindbaren Hilfsrahmen, ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Befestigung eines Lenkgetriebegehäuses an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs.
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Einige bekannte Lenkgetriebe für Fahrzeuge sind mit ihrem Gehäuse an einem Karosserieteil des Fahrzeugs jeweils über mehrere am Lenkgetriebegehäuse und am Karosserieteil vorgesehene Befestigungsabschnitte befestigt. Hierbei können ein lenkgetriebeseitiger Befestigungsabschnitt sowie ein karosserieseitiger Befestigungsabschnitt jeweils eine plan ausgebildete Anlagefläche aufweisen. Im montierten Zustand des Lenkgetriebegehäuses am Karosserieteil des Fahrzeugs liegt die lenkgetriebeseitige Anlagefläche des lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitts im besten Falle planparallel an der karosserieseitigen Anlagefläche des karosserieseitigen Befestigungsabschnitts an. Um eine möglichst spannungsfreie Befestigung des Lenkgetriebegehäuses am Karosserieteil des Fahrzeugs zu gewährleisten, ist eine hohe Anforderung an die Planparallelität der Anlageflächen zu stellen und daher eine sehr genaue maschinelle Bearbeitung der Anlageflächen unerlässlich, die jedoch wegen eines hohen Bearbeitungsaufwands an den lenkgetriebeseitigen sowie karosserieseitigen Befestigungsabschnitten unerwünscht ist. Trotz der genauen Bearbeitung der Anlageflächen ist die spannungsfreie Verbindung zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und dem Karosserieteil des Fahrzeugs jedoch aufgrund von Bauteiletoleranzen nicht immer erreichbar. So kann es zum Beispiel in der Praxis vorkommen, dass nicht alle lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitte an einem einzigen Lenkgetriebegehäuseteil vorgesehen werden können oder dass sich das Karosserieteil, insbesondere ein am Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs befestigbarer Hilfsrahmen, bei der Montage am Fahrzeugaufbau aufgrund der üblicherweise vorhandenen Bauteiletoleranzen des Fahrzeugsaufbaus bzw. des Hilfsrahmens etwas verzieht. Ein im Betrieb unter Spannung stehendes Lenkgetriebegehäuse kann sich jedoch negativ auf das von einem Fahrer des Fahrzeugs wahrgenommene Lenkgefühl auswirken, insbesondere beispielsweise bei elektromechanischen Lenksystemen, bei denen ein Elektromotor über einen Kugelgewindetrieb mit der Zahnstange des Lenksystems in Wirkeingriff steht, da Kugelgewindetriebe besonders empfindlich auf mechanische Verspannungen reagieren können.
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Aus der gattungsbildenden
DE 10 2012 011 601 A1 ist ein verzwängungsfreies Befestigungssystem zur Befestigung von Lenkgetriebegehäusen bekannt, das ein erstes Bauteil mit zwei Befestigungsfüßen und ein zweites Bauteil mit zwei Aufnahmen umfasst. Die Befestigungsfüße sind mit den entsprechenden Aufnahmen jeweils mittels eines Befestigungselements unter Einschluss einer Schiefstellungen ausgleichenden Ausgleichsvorrichtung verspannt, welche wenigstens einen Kugelflächenabschnitt aufweist, der mit einem entgegengesetzt gekrümmten korrespondierenden Kugelflächenabschnitt zusammenwirkt.
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Außerdem zeigen auch die
JP 2011 -
225 031 A und die
JP 2010 -
274 835 A weitere Befestigungssysteme zur Befestigung eines Lenkgetriebegehäuses an einem Fahrzeugaufbau.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsanordnung für ein Lenkgetriebegehäuse sowie ein Fahrzeug bereitzustellen, bei denen eine spannungsfreie bzw. weitgehend spannungsfreie Befestigung des Lenkgetriebegehäuses an einem Karosserieteil des Fahrzeugs möglich ist, so dass von einem am Karosserieteil des Fahrzeugs befestigten Lenkgetriebe keine negativen Auswirkungen auf das von einem Fahrer des Fahrzeugs wahrgenommene Lenkgefühl ausgehen. Zudem soll die Befestigungsanordnung eine sichere und feste Anordnung des Lenkgetriebegehäuses am Karosserieteil des Fahrzeugs gewährleisten. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Befestigung eines Lenkgetriebegehäuses an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs anzugeben, mit dem die zuvor genannten Vorteile ebenfalls erreichbar sind.
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Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 5 sowie durch ein Befestigungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß umfasst eine Befestigungsanordnung für ein Lenkgetriebegehäuse wenigstens einen am Lenkgetriebegehäuse ausgebildeten lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitt zur Anordnung des Lenkgetriebegehäuses an einem an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ausgebildeten karosserieseitigen Befestigungsabschnitt. Ferner weist der lenkgetriebeseitige Befestigungsabschnitt eine lenkgetriebeseitige Anlagefläche auf und der karosserieseitige Befestigungsabschnitt weist eine karosserieseitige Anlagefläche auf, die an der lenkgetriebeseitigen Anlagefläche anliegt, wenn das Lenkgetriebegehäuse am Karosserieteil angeordnet ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine der Anlageflächen ballig, das heißt konvex, ausgebildet. Im Gegensatz zu zwei plan ausgebildeten Anlageflächen der lenkgetriebeseitigen und karosserieseitigen Befestigungsabschnitte, wie eingangs beschrieben, erzeugt die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung nach einer elasto-plastischen Verformung infolge der Montagevorspannkraft ein wesentlich geringeres Flächenträgheitsmoment in der Anbindung des Lenkgetriebegehäuses am Karosserieteil des Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung verhält sich daher wesentlich biegenachgiebiger als eine Befestigungsanordnung des Stands der Technik. Eine Lenkgetriebegehäuseverspannung, zum Beispiel aufgrund von Winkelfehlern oder Ebenheitsfehlern in der Anlagefläche oder allgemein aufgrund von Bauteiletoleranzen wie eingangs beschrieben, wird somit erheblich reduziert. Da das Lenkgetriebegehäuse nach seiner Montage am Karosserieteils des Fahrzeugs keine oder weitegehend keine Gehäuseverspannung erfährt, gehen von diesem in vorteilhafter Weise auch keine negativen Auswirkungen auf das von einem Fahrer des Fahrzeugs wahrgenommene Lenkgefühl aus.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die lenkgetriebeseitige Anlagefläche und/oder die karosserieseitige Anlagefläche ballig, das heißt konvex, also in Richtung der jeweils gegenüberliegenden Anlagefläche nach außen gewölbt, ausgebildet, wobei die jeweils gegenüberliegende Anlagefläche in dem Fall, dass nur eine Anlagefläche ballig ausgebildet ist, plan ausgebildet ist. Mit anderen Worten sind erfindungsgemäß entweder beide Anlageflächen konvex ballig in Richtung der jeweils gegenüberliegenden Anlagefläche nach außen gewölbt ausgebildet oder eine der beiden Anlageflächen ist konvex ballig in Richtung der gegenüberliegenden Anlagefläche nach außen gewölbt ausgebildet und die andere Anlagefläche ist plan ausgebildet.
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Gemäß der Erfindung ist der lenkgetriebeseitige Befestigungsabschnitt als mit dem Lenkgetriebegehäuse verbundener Auflagefuß, beispielsweise ein von der Außenkontur des Lenkgetriebegehäuses radial nach außen abstehendes Gehäuseelement, ausgebildet, der die lenkgetriebeseitige Anlagefläche umfasst. Bevorzugt ist der Auflagefuß einstückig mit dem Lenkgetriebegehäuse ausgebildet, so dass er wie zuvor beschrieben ebenfalls direkt während eines Gießvorgangs für das Lenkgetriebegehäuse an diesem ausgebildet werden kann. Ferner ist der karosserieseitige Befestigungsabschnitt als mit dem Karosserieteil verbundene Hülse ausgebildet, deren axiale, der lenkgetriebeseitigen Anlagefläche zugewandte Stirnfläche die karosserieseitige Anlagefläche bildet. In dem Fall, dass die lenkgetriebeseitige Anlagefläche des Auflagefußes ballig ausgebildet ist, kann die plane karosserieseitige Anlagefläche, das heißt die axiale Stirnfläche der Hülse, unmittelbar durch den Herstellungsvorgang der Hülse, die beispielsweise durch Schneiden aus einem langen Stahlrohr oder durch Rollen eines Blechs gewonnen wird, gebildet werden. Auch hierdurch lassen sich die Herstellungskosten für die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung erheblich senken. Außerdem gewährleistet diese Ausgestaltung eine sichere und feste Anordnung des Lenkgetriebegehäuses am Karosserieteil des Fahrzeugs.
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Da die Hülse bereits mit dem Karosserieteil verbunden ist, vorzugsweise stoffschlüssig beispielsweise mittels Schweißen, lässt sich das Lenkgetriebegehäuse in einem einzigen Montageschritt an dem Karosserieteil befestigen, indem der Auflagefuß mittels eines durch die Hülse geführten Befestigungsmittels, zum Beispiel eine Schraube, befestigt wird. Hierdurch lässt sich der Montageaufwand weiter reduzieren. Die Befestigung der Schraube am Auflagefuß kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass im Auflagefuß eine Durchgangsbohrung vorhanden ist, durch welche die Schraube geführt und mittels einer Mutter gesichert wird (Schraube-Mutter-Verbindung).
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Bevorzugt ist das Karosserieteil, insbesondere ein mit einem Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs verbindbarer Hilfsrahmen, als zweischalige Blechstruktur ausgebildet, die wenigstens im Bereich der karosserieseitigen Befestigungsabschnitte des Lenkgetriebegehäuses und des Karosserieteils ein erstes und ein zum ersten Blech in einem bestimmten Abstand gegenüberliegend angeordnetes zweites Blech umfasst. Die Hülse ist in diesem Fall vorteilhafterweise derart zwischen das erste und das zweite Blech eingefügt und mit diesen verbunden, dass sie einerseits den Abstand zwischen den Blechen sicherstellt und andererseits die Befestigung der Hülse und damit des karosserieseitigen Befestigungsabschnitts an dem lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitt mittels eines Befestigungsmittels, beispielsweise einer Schraube, ermöglicht.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass lediglich die lenkgetriebeseitige Anlagefläche ballig ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die ballige lenkgetriebeseitige Anlagefläche direkt während eines herkömmlichen Gießvorgangs für das Lenkgetriebegehäuse an diesem ausgebildet werden kann. Hierdurch lassen sich die Herstellungskosten für die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung erheblich senken.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Befestigungsmittel bzw. die Schraube mit einem vorhandenen Außengewinde in ein in dem Auflagefuß eingebrachtes Innengewinde eingeschraubt. Somit kann die Schraube unmittelbar an dem Auflagefuß befestigt werden. Daher können zusätzliche Montageschritte, wie zum Beispiel das Gegenhalten und/oder Anziehen einer Schraubenmutter bei einer Schraube-Mutter-Verbindung, entfallen. Dementsprechend ist ferner lediglich ein einseitiger Werkzeugzugang zum Kopf der Schraube erforderlich, um das Lenkgetriebegehäuse vollständig am Karosserieteil des Fahrzeugs zu befestigen, wodurch die Montage weiter erleichtert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, bereitgestellt, das ein Lenkgetriebegehäuse und ein Karosserieteil, beispielsweise einen Fahrzeugaufbau oder einen damit verbindbaren Hilfsrahmen, aufweist, an dem das Lenkgetriebegehäuse befestigbar ist. Das Lenkgetriebegehäuse ist erfindungsgemäß am Karosserieteil mit wenigstens einer Befestigungsanordnung nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen befestigt.
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Bevorzugt weist das Fahrzeug genau drei Befestigungsanordnungen nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen zur Befestigung des Lenkgetriebegehäuses am Karosserieteil des Fahrzeugs auf. Hierdurch wird eine statisch bestimmte Verbindung zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und dem Karosserieteil des Fahrzeugs geschaffen, bei der alle sechs Freiheitsgrade des Lenkgetriebegehäuses im Raum festgelegt sind, die Verbindung zwischen dem Lenkgetriebegehäuse und dem Karosserieteil des Fahrzeugs statisch jedoch nicht überbestimmt ist.
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Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Befestigung eines Lenkgetriebegehäuses an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, mit Hilfe wenigstens einer Befestigungsanordnung nach einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Lenkgetriebegehäuses, Bereitstellen eines an einem Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs befestigbaren Karosserieteils, an dem das Lenkgetriebegehäuse befestigbar ist, vorläufiges Befestigen des Lenkgetriebegehäuses am Karosserieteil des Fahrzeugs derart, dass der lenkgetriebeseitige Befestigungsabschnitt den karosserieseitigen Befestigungsabschnitt berührt, vollständiges Befestigen des Karosserieteils am Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs und vollständiges Befestigen des Lenkgetriebegehäuses am Karosserieteil des Fahrzeugs.
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Auf diese Weise wird das Lenkgetriebegehäuse in einem ersten Montageschritt mit einer geringen Montagevorspannung an dem Karosserieteil, bevorzugt an dem mit dem Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs verbindbaren Hilfsrahmen, befestigt. Dieser Montageschritt stellt lediglich sicher, dass sich die Anlageflächen der Befestigungsanordnung gegenseitig berühren. Anschließend wird das Karosserieteil vollständig, das heißt mit der endgültigen Montagevorspannung, am Fahrzeugaufbau befestigt. Hierbei kann es infolge von Bauteiletoleranzen am Karosserieteil und/oder am Fahrzeugaufbau zu einem leichten Verziehen des Karosserieteils kommen. Da jedoch das Lenkgetriebegehäuse bis zu diesem Zeitpunkt lediglich vorläufig mit dem Karosserieteil verbunden ist, das heißt mit einer geringen Montagevorspannung, kann es nun seine endgültige Position am Karosserieteil spannungsfrei einnehmen. Erst nachdem das Karosserieteil endgültig und vollständig am Fahrzeugaufbau befestigt ist, wird im letzten Montageschritt das Lenkgetriebegehäuse ebenso vollständig, das heißt mit der endgültigen Montagevorspannung, am Karosserieteil befestigt. Auf diese Weise ist ein spannungsfreies Anbringen des Lenkgetriebegehäuses am Karosserieteil und am Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs gewährleistet.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die wenigstens eine Befestigungsanordnung nach einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen eine Schraube zur Befestigung des lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitt am karosserieseitigen Befestigungsabschnitt, wobei das vorläufige Befestigen des Lenkgetriebegehäuses am Karosserieteil des Fahrzeugs mittels drehmomentgesteuerten Anziehens der Schraube erfolgt und das vollständige Befestigen des Lenkgetriebegehäuses am Karosserieteil des Fahrzeugs mittels drehwinkelgesteuerten Anziehens der Schraube erfolgt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigt
- 1 eine Seitenansicht, eine Vorderansicht und eine Draufsicht eines an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs angeordneten Lenkgetriebegehäuses mittels dreier gleicher erfindungsgemäßer Befestigungsanordnungen,
- 2 eine seitliche Querschnittsansicht einer Befestigungsanordnung aus 1,
- 3 eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines ersten Montageschritts zur Befestigung des Lenkgetriebegehäuses aus 1 an dem Karosserieteil des Fahrzeugs und
- 4 eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines zweiten Montageschritts zur Befestigung des Lenkgetriebegehäuses aus 1 an dem Karosserieteil des Fahrzeugs.
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In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 stellt links oben eine Seitenansicht, rechts oben eine Vorderansicht und links unten eine Draufsicht eines mittels dreier gleicher erfindungsgemäßer Befestigungsanordnungen 1 an einem Karosserieteil 2 eines nicht näher gezeigten Fahrzeugs angeordneten Lenkgetriebegehäuses 3 dar. Es ist zu sehen, dass das in 1 dargestellte Lenkgetriebegehäuse 3 einen Zahnstangengehäuseabschnitt 4, einen Ritzelgehäuseabschnitt 5 sowie einen Servogehäuseabschnitt 6 umfasst. Im Wesentlichen ist im Zahnstangengehäuseabschnitt 4 eine Zahnstange (nicht dargestellt) des Lenksystems in bekannter Weise axial verschiebbar gelagert. In dem Ritzelgehäuseabschnitt 5 ist ein Ritzel (ebenfalls nicht dargestellt) drehbar gelagert, das mit der Zahnstange über entsprechende Verzahnungen am Ritzel und an der Zahnstange in Wirkeingriff steht. Der Servogehäuseabschnitt 6 nimmt eine Servoeinheit (nicht näher dargestellt) des Lenksystems, in dem in 1 dargestellten Fall einen Elektromotor, auf, der parallel zur Zahnstange positioniert ist. Der Elektromotor steht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in an sich bekannter Weise über einen Kugelgewindetrieb mit der Zahnstange in Wirkeingriff. Da der Aufbau und die Funktion derartiger Lenksysteme, auch als REPAS (Rack Electric Power Assisted Steering) bezeichnet, allgemein bekannt sind, werden diese hierin nicht weiter beschrieben.
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2 stellt eine seitliche Querschnittsansicht einer der drei in 1 gezeigten Befestigungsanordnungen 1 im Detail dar, wobei das Lenkgetriebegehäuse 3 in dem in 2 dargestellten Zustand, wie ebenso in 1 ersichtlich ist, an dem Karosserieteil 2 angeordnet bzw. befestigt ist. Wie 2 weiter zu entnehmen ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel der Befestigungsanordnung 1 einen am Lenkgetriebegehäuse 3 ausgebildeten lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitt 7, der als mit dem Lenkgetriebegehäuse 3 verbundener Auflagefuß 8 ausgebildet ist. Der Auflagefuß 8 ist bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Befestigungsanordnung 1 ein von der Außenkontur des Lenkgetriebegehäuses 3 radial nach außen abstehendes Gehäuseelement, das in vorteilhafter Weise gleichzeitig mit einem Gießvorgang zur Herstellung des Lenkgetriebegehäuses 3 einstückig an diesem ausgebildet werden kann.
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Des Weiteren umfasst die in 2 dargestellte Befestigungsanordnung 1 einen an dem Karosserieteil 2 des Fahrzeugs ausgebildeten karosserieseitigen Befestigungsabschnitt 9, der als mit dem Karosserieteil 2 verbundene Hülse 10 ausgebildet ist. Die Hülse 10 ist bevorzugt eine Stahlhülse, die in vorteilhafter Weise aus einem Stahlrohr herausgeschnitten werden kann. Sie kann jedoch beispielsweise auch aus einem Blech gerollt und dann zusammengeschweißt werden.
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2 ist ferner zu entnehmen, dass der lenkgetriebeseitige Befestigungsabschnitt 7 bzw. der Auflagefuß 8 eine lenkgetriebeseitige Anlagefläche 11 aufweist und der karosserieseitige Befestigungsabschnitt 9 bzw. die Hülse 10 eine karosserieseitige Anlagefläche 12 aufweist, die bei dem in 2 dargestellten Montagezustand der Befestigungsanordnung 1 an der lenkgetriebeseitigen Anlagefläche 11 anliegt. Die karosserieseitige Anlagefläche 12 wird durch die axiale, der lenkgetriebeseitigen Anlagefläche zugewandten Stirnfläche der Hülse 10 gebildet. Wie in den 1 und 2 zu erkennen ist, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Befestigungsanordnung 1 die lenkgetriebeseitige Anlagefläche 11 ballig, das heißt konvex, ausgebildet, wohingegen die karosserieseitige Anlagefläche 12 plan ausgebildet ist. Die lenkgetriebeseitige Anlagefläche 11 ist dementsprechend in Richtung der ihr gegenüberliegenden karosserieseitigen, planen Anlagefläche 12 nach außen gewölbt.
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In 2 ist ferner zu erkennen, dass die Hülse 10 mittels einer darin eingeführten Schraube 13, die als Befestigungsmittel dient, an dem Auflagefuß 8 befestigt ist. Bei der in 2 dargestellten Befestigungsanordnung 1 weist die Schraube 13 ein Außengewinde auf, das in ein in dem Auflagefuß 8 eingebrachtes Innengewinde eingeschraubt ist. Somit ist zur Befestigung der Schraube 13 am Auflagefuß 8 keine Mutter wie bei einer Schraube-Mutter-Verbindung erforderlich, so dass zur Befestigung des Lenkgetriebegehäuses 3 am Karosserieteil 2 des Fahrzeugs in vorteilhafter Weise lediglich ein Werkzeugzugang zum Kopf 14 der Schraube 13 erforderlich ist.
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Wie in 2 weiter dargestellt ist, ist das Karosserieteil 2, das in der gezeigten Befestigungsanordnung 1 ein mit einem Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs verbindbarer Hilfsrahmen ist, zumindest im Bereich des lenkgetriebeseitigen und karosserieseitigen Befestigungsabschnitts 7, 9 als zweischalige Blechstruktur ausgebildet. Die zweischalige Blechstruktur umfasst ein erstes, oberes Blech 15 (Oberblech) und ein zum ersten, oberen Blech 15 in einem bestimmten Abstand gegenüberliegend angeordnetes zweites, unteres Blech 16 (Unterschale). Die Hülse 10 ist zwischen das erste Blech 15 und das zweite Blech 16 eingefügt und mit diesen verbunden, beispielsweise verschweißt. Sie dient damit einerseits als Distanzhülse, die den Abstand zwischen den beiden Blechen 15 und 16 sicherstellt, und erlaubt andererseits unmittelbar die Befestigung des karosserieseitigen Befestigungsabschnitts 9 bzw. der Hülse 10 an dem lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitt 7 bzw. dem Auflagefuß 8 mittels der als Befestigungsmittel dienenden Schraube 13.
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Im Gegensatz zu zwei plan ausgebildeten Anlageflächen der lenkgetriebeseitigen und karosserieseitigen Befestigungsabschnitte, wie hierin bereits eingangs zum Stand der Technik beschrieben wurde, erzeugt die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 1 nach einer elasto-plastischen Verformung infolge der durch die Schraube 13 erzeugten Montagevorspannkraft ein wesentlich geringeres Flächenträgheitsmoment in der Anbindung des Lenkgetriebegehäuses 3 am Karosserieteil 2 des Fahrzeugs, das heißt in den aneinander anliegenden Anlageflächen 11 und 12. Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 1 verhält sich daher biegenachgiebiger als zum Beispiel eine Befestigungsanordnung nach dem Stand der Technik, deren Anlageflächen allesamt plan ausgebildet sind. Eine Lenkgetriebegehäuseverspannung, zum Beispiel aufgrund von Winkelfehlern oder Ebenheitsfehlern in einer oder beiden Anlageflächen, bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Befestigungsanordnung 1 insbesondere bei Winkelfehlern der karosserieseitigen Anlagefläche 12, oder allgemein aufgrund von Bauteiletoleranzen zum Beispiel des Lenkgetriebegehäuses 3, des Karosserieteils 2 und/oder des Fahrzeugaufbaus, wird somit erheblich reduziert. Da das Lenkgetriebegehäuse 3 nach seiner Montage am Karosserieteil 2 des Fahrzeugs keine oder weitegehend keine Gehäuseverspannung erfährt, gehen von diesem in vorteilhafter Weise auch keine negativen Auswirkungen auf das von einem Fahrer des Fahrzeugs wahrgenommene Lenkgefühl aus.
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3 zeigt in einer oberen Darstellung eine Draufsicht und in einer unteren Darstellung eine Seitenansicht eines ersten Montageschritts zur Befestigung des Lenkgetriebegehäuses 3 aus 1 an dem Karosserieteil 2 des Fahrzeugs. In diesem ersten Montageschritt wurde der in 3 dargestellte äußerste linke Auflagefuß 8 des lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitts 7 mit der äußerst linken Hülse 10 des karosserieseitigen Befestigungsabschnitts 9 verbunden. Die Anlagefläche 12 dieser Hülse 10, die durch die dem Auflagefuß 8 zugewandten Stirnfläche der Hülse 10 gebildet ist, weist jedoch einen Winkelfehler oder Ebenheitsfehler auf. Diese können beispielsweise dadurch entstehen, dass sich die Hülse 10 beim Verschweißen verzieht, oder von dem Fertigungsverfahren der Hülse 10 herrühren, zum Beispiel vom Sägen der Hülse 10 aus einem Stahlrohr oder dem Rollen der Hülse 10. Durch den Winkel- bzw. Ebenheitsfehler der Anlagefläche 12 entsteht nach der Befestigung des äußersten linken Auflagefußes 8 an der entsprechenden Hülse 10 eine Klaffung 17 in den benachbarten, noch nicht miteinander befestigten Anlagefüßen 8 und Hülsen 10 (in der Darstellung der 3 die beiden rechten, noch nicht zur Anlage gebrachten Befestigungsabschnitte). Wenn diese Befestigungsabschnitte bei der weiteren Montage des Lenkgetriebegehäuses 3 an dem Karosserieteil 2 des Fahrzeugs zur Zwangsanlage gebracht werden, was in 4 dargestellt ist, die in einer oberen Darstellung eine Draufsicht und in einer unteren Darstellung eine Seitenansicht dieses zweiten Montageschritts zur Befestigung des Lenkgetriebegehäuses 3 aus 1 an dem Karosserieteil 2 des Fahrzeugs zeigt, ergibt sich ein Biegemoment 18 in den äußersten linken, als erstes zur Anlage gebrachten lenkgetriebeseitigen und karosserieseitigen Befestigungsabschnitten der Befestigungsanordnung 1. Aus diesem Biegemoment resultieren wiederum Eigenspannungen im Lenkgetriebegehäuse 3.
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Wie bereits weiter oben beschrieben wurde, werden die erzwungenen Biegemomente an den Befestigungsabschnitten, die Winkel- bzw. Ebenheitsfehler aufweisen, dadurch weitgehend reduziert, dass wenigstens eine der aneinander liegenden Anlageflächen 11, 12 ballig ausgebildet ist. Der Grund hierfür ist, dass nach einer elasto-plastischen Verformung durch die von dem Befestigungsmittel aufgebrachten Montagevorspannkraft ein wesentlich geringeres Flächenträgheitsmoment in den Anlageflächen 11 und 12 gegeben ist und sich die Befestigungsanordnung 1 damit biegenachgiebiger verhält, als wenn beide Anlageflächen 11 und 12 jeweils plan ausgebildet wären, wie es zum Beispiel bei Befestigungsanordnungen nach dem Stand der Technik der Fall ist.
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Durch die höhere Biegenachgiebigkeit der hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung kann in vorteilhafter Weise auf die strenge Einhaltung der Forderung nach Planparallelität der lenkgetriebeseitigen und der karosserieseitigen Anlageflächen verzichtet werden. Die bisher notwendige maschinelle, spanende Bearbeitung sowohl der lenkgetriebeseitigen als auch der karosserieseitigen Befestigungsabschnitte kann somit entfallen.
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Während der Montage des Lenkgetriebegehäuses 3 am Karosserieteil 2 des Fahrzeugs wird das Lenkgetriebegehäuse 3 bevorzugt zuerst mit einer geringen Montagevorspannung am Karosserieteil 2, zum Beispiel dem mit dem Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs verbindbaren Hilfsrahmen, befestigt. Dies stellt lediglich sicher, dass sich die Anlageflächen 11 und 12 der Befestigungsanordnung 1 gegenseitig berühren. Anschließend wird das Karosserieteil 2 vollständig, das heißt mit der endgültigen Montagevorspannung, am Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs befestigt. Hierbei kann es infolge von Bauteiletoleranzen am Karosserieteil 2 und/oder am Fahrzeugaufbau zu einem leichten Verziehen des Karosserieteils 2 kommen. Da jedoch das Lenkgetriebegehäuse 3 bis zu diesem Zeitpunkt lediglich vorläufig mit dem Karosserieteil 2 verbunden ist, das heißt mit einer geringen Montagevorspannung, kann es nun seine endgültige Position am Karosserieteil 2 spannungsfrei einnehmen. Anschließend wird das Karosserieteil endgültig und vollständig am Fahrzeugaufbau befestigt. Abschließend wird das Lenkgetriebegehäuse 3 ebenso vollständig, das heißt mit der endgültigen Montagevorspannung, am Karosserieteil 2 befestigt. Auf diese Weise wird ein spannungsfreies Anbringen des Lenkgetriebegehäuses 3 am Karosserieteil 2 und am Fahrzeugaufbau des Fahrzeugs gewährleistet.
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Die Befestigung des lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitts am karosserieseitigen Befestigungsabschnitt erfolgt bevorzugt mittels eines als Schraube 13 ausgebildeten Befestigungsmittels. In diesem Fall wird das vorläufige Befestigen des Lenkgetriebegehäuses 3 am Karosserieteil 2 des Fahrzeugs bevorzugt mittels drehmomentgesteuerten Anziehens der Schraube 13 durchgeführt und das vollständige Befestigen des Lenkgetriebegehäuses 3 am Karosserieteil 2 des Fahrzeugs mittels drehwinkelgesteuerten Anziehens der Schraube 13.
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Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung, das erfindungsgemäße Fahrzeug sowie das erfindungsgemäße Befestigungsverfahren wurden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Befestigungsanordnung, das erfindungsgemäße Fahrzeug sowie das erfindungsgemäße Befestigungsverfahren sind nicht auf die hierin offenbarte Ausführungsform beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
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So ist es beispielsweise denkbar, dass der karosserieseitige Befestigungsabschnitt eine Buchse, bevorzugt eine Stahlbuchse, aufnimmt, zum Beispiel eine in die Hülse eingepresste Buchse, die an ihrer dem lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitt zugewandten Stirnfläche ballig ausgebildet ist und somit eine ballige karosserieseitige Anlagefläche bildet. Die lenkgetriebeseitige Anlagefläche könnte in diesem Fall plan ausgebildet sein. Auch der umgekehrte Fall ist denkbar, das heißt, dass eine Buchse in eine im lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitt, beispielsweise im lenkgetriebeseitigen Auflagefuß, vorgesehene Bohrung aufgenommen ist. Diese Buchse, bevorzugt eine Stahlbuchse, könnte einerseits an ihrer dem karosserieseitigen Befestigungsabschnitt zugewandten Stirnfläche ballig ausgebildet sein und andererseits ein Innengewinde aufweisen, in welches das Befestigungsmittel, zum Beispiel eine Schraube, zur Befestigung des karosserieseitigen Befestigungsabschnitts an dem lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitt eingeschraubt werden könnte. Dies hat den Vorteil, dass die Befestigung der beiden Befestigungsabschnitte infolge der Stahlbuchse gegenüber der unmittelbaren Befestigung des Befestigungsmittels am Lenkgetriebegehäuse, insbesondere einem Aluminiumdruckgussgehäuse, eine gewisse Elastizität mit sich bringt.
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Des Weiteren könnte die Buchse im Wesentlichen auch wie eine an sich bekannte Gummi-Metall-Buchse ausgebildet sein, das heißt eine äußere Buchse, eine innere Buchse und einen elastischen Körper umfassen, der zwischen der äußeren Buchse und der inneren Buchse angeordnet ist. In diesem Fall könnte die äußere Buchse an dem karosserieseitigen Befestigungsabschnitt befestigt sein, beispielsweise in die mit dem karosserieseitigen Befestigungsabschnitt verbundene Hülse eingepresst sein, und die innere Buchse könnte an der dem lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitt bzw. der lenkgetriebeseitigen Anlagefläche zugewandten Stirnfläche ballig ausgebildet sein.
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Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Anordnung der Buchse bzw. Gummi-Metall-Buchse bezüglich des karosserieseitigen und lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitts denkbar. Mit anderen Worten könnte die Buchse bzw. Gummi-Metall-Buchse anstatt mit dem karosserieseitigen Befestigungsabschnitt mit dem lenkgetriebeseitigen Befestigungsabschnitt verbunden sein, beispielsweise in eine in dem lenkgetriebeseitigen Auflagefuß vorhandene Bohrung aufgenommen bzw. eingepresst sein und wie zuvor beschrieben gegen die am karosserieseitigen Befestigungsabschnitt ausgebildete Anlagefläche anliegen. Auch in diesem Fall könnte die der karosserieseitigen Anlagefläche zugewandte Stirnfläche der Buchse bzw. der inneren Buchse bei einer Gummi-Metall-Buchse ballig ausgebildet sein.
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Das Einsetzen einer Buchse, insbesondere einer Gummi-Metall-Buchse, in den lenkgetriebeseitigen oder den karosserieseitigen Befestigungsabschnitt bietet den Vorteil einer Geräusch- bzw. Schwingungsisolierung des Lenkgetriebegehäuses gegenüber dem Karosserieteil des Fahrzeugs.
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In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung zur Lagerung und Befestigung eines Lenkgetriebegehäuses für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, an einem Karosserieteil des Fahrzeugs verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Befestigungsanordnung
- 2
- Karosserieteil
- 3
- Lenkgetriebegehäuse
- 4
- Zahnstangengehäuseabschnitt
- 5
- Ritzelgehäuseabschnitt
- 6
- Servogehäuseabschnitt
- 7
- Lenkgetriebeseitiger Befestigungsabschnitt
- 8
- Auflagefuß
- 9
- Karosserieseitiger Befestigungsabschnitt
- 10
- Hülse
- 11
- Lenkgetriebeseitige Anlagefläche
- 12
- Karosserieseitige Anlagefläche
- 13
- Schraube
- 14
- Schraubenkopf
- 15
- Oberes Blech
- 16
- Unteres Blech
- 17
- Klaffung
- 18
- Biegemoment
