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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft Erfindung eine Lenkungsbefestigungsbaugruppe zum Koppeln eines Zahnstangen-Lenkungsmechanismus und ein Verfahren zum Koppeln eines Zahnstangen-Lenkungsmechanismus.
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HINTERGRUND
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In einer elektrischen Servolenkungseinheit (EPS-Einheit) treibt ein Elektromotor eine Schneckenwelle und ein Schneckenrad an, um ein Unterstützungsdrehmoment für das Drehen einer Lenkwelle bereitzustellen. Dies verringert den Aufwand, der zum Lenken eines Fahrzeugs erforderlich ist. Bei bestimmten Anwendungen kann die Befestigungsverbindung zwischen dem EPS-Gehäuse und dem Fahrzeug das Ansprechverhalten und die Wahrnehmung des Lenksystems beeinflussen. Bei bestimmten Anwendungen kann die Fahrzeugkonfiguration eine bündige Befestigungsverbindung zwischen dem Fahrzeug und dem EPS-Gehäuse verhindern.
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DE 10 2011 113 356 A1 offenbart eine Befestigungsbaugruppe zum Koppeln von insbesondere plattenförmigen Bauteilen, die eine Scheibe zum Verbinden mit einem der Bauteile aufweist, welches an einer Stirnseite mit einer konvexen Kugelfläche versehen ist. Die Befestigungsbaugruppe weist außerdem einen Halteclip oder eine Ringhalterung auf, um die Scheibe an dem Bauteil zu halten.
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Dementsprechend ist es wünschenswert, eine sphärische Scheibenbaugruppe zum Befestigen eines EPS-Gehäuses am Fahrzeug ohne die vorstehenden Nachteile zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lenkungsbefestigungsbaugruppe zum Koppeln eines Zahnstangen-Lenkungsmechanismus mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein Verfahren zum Koppeln eines Zahnstangen-Lenkungsmechanismus mit den Merkmalen von Anspruch 5 gelöst.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Lenkungsbefestigungsbaugruppe zum Koppeln eines Zahnstangen-Lenkungsmechanismus mit einem Fahrzeug vorgesehen. Die Lenkungsbefestigungsbaugruppe umfasst eine erste sphärische Scheibe zum Verbinden mit dem Zahnstangen-Lenkungsmechanismus. Die Lenkungsbefestigungsbaugruppe umfasst ferner eine zweite sphärische Scheibe zum Verbinden mit dem Fahrzeug und mit der ersten sphärischen Scheibe, die einen Körper, einen Rand, eine sphärische Schräge, einen Kragen, ein Durchgangsloch, eine untere Fläche und einen Halterungsrand aufweist. Die erste sphärische Scheibe und die zweite sphärische Scheibe bilden einen Relativwinkel zwischen dem Zahnstangen-Lenkungsmechanismus und dem Fahrzeug. Die Lenkungsbefestigungsbaugruppe umfasst ferner eine Ringhalterung zum Halten der ersten sphärischen Scheibe und der zweiten sphärischen Scheibe. Der Halterungsrand ist derart bemessen, dass ermöglicht wird, dass die Ringhalterung an dem Rand und an dem Halterungsrand einrastet und mit diesen in Eingriff gelangt.
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Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Koppeln eines Zahnstangen-Lenkungsmechanismus mit einem Fahrzeug vorgesehen. Das Verfahren umfasst, dass eine erste sphärische Scheibe mit dem Zahnstangen-Lenkungsmechanismus verbunden wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass eine zweite sphärische Scheibe, die einen Körper, einen Rand, eine sphärische Schräge, einen Kragen, ein Durchgangsloch, eine untere Fläche und einen Halterungsrand aufweist, mit dem Fahrzeug verbunden wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass die zweite sphärische Scheibe mit der ersten sphärischen Scheibe verbunden wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass ein Relativwinkel zwischen dem Zahnstangen-Lenkungsmechanismus und dem Fahrzeug mittels der ersten sphärischen Scheibe und der zweiten sphärischen Scheibe gebildet wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass die erste sphärische Scheibe und die zweite sphärische Scheibe mittels einer Ringhalterung zusammengehalten werden, wobei die Ringhalterung an dem Rand und an dem Halterungsrand einrastet und mit diesen in Eingriff gelangt.
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Ein elektrisches Servolenkungssystem, das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, umfasst beispielsweise eine Lenkwelle, die an einem Ende mit einem Handrad und an einem entgegengesetzten Ende mit einem Zahnstangen-Lenkungsmechanismus verbunden ist. Es ist eine Lenkungsunterstützungseinheit vorgesehen, die einen Elektromotor umfasst, der durch einen Controller betrieben wird und eine Schneckenwelle antreibt. Es ist eine Lenkungsbefestigungsbaugruppe zum Koppeln des Zahnstangen-Lenkungsmechanismus mit einem Fahrzeug vorgesehen. Die Lenkungsbefestigungsbaugruppe umfasst eine erste sphärische Scheibe zum Verbinden mit dem Zahnstangen-Lenkungsmechanismus. Die Lenkungsbefestigungsbaugruppe umfasst ferner eine zweite sphärische Scheibe zum Verbinden mit dem Fahrzeug und mit der ersten sphärischen Scheibe. Die erste sphärische Scheibe und die zweite sphärische Scheibe bilden einen Relativwinkel. Die Lenkungsbefestigungsbaugruppe umfasst ferner eine Ringhalterung zum Halten der ersten sphärischen Scheibe und der zweiten sphärischen Scheibe.
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Diese und andere Vorteile werden anhand der nachfolgenden Beschreibung offensichtlicher werden, wenn die Beschreibung mit den Zeichnungen in Verbindung gebracht wird.
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Figurenliste
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Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, wird in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung speziell aufgezeigt und klar beansprucht. Die vorstehenden und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlich, wenn die Beschreibung mit den begleitenden Zeichnungen in Verbindung gebracht wird, von denen:
- 1 ein schematisches Diagramm eines Servolenkungssystems gemäß der Erfindung ist;
- 2 eine bildhafte Ansicht einer sphärischen Scheibenbaugruppe ist, die zur Verwendung mit einem Servolenkungssystem geeignet ist, wie beispielsweise dem Servolenkungssystem, das in 1 gezeigt ist;
- 3 eine weitere bildhafte Ansicht einer sphärischen Scheibenbaugruppe ist;
- 4 eine bildhafte Ansicht einer unteren sphärischen Scheibe der sphärischen Scheibenbaugruppe ist, die in 2 und 3 gezeigt ist;
- 5A eine bildhafte Ansicht einer oberen sphärischen Scheibe der sphärischen Scheibenbaugruppe ist, die in 2 und 3 gezeigt ist;
- 5B eine Querschnittsansicht der oberen sphärischen Scheibe von 5A ist; und
- 6 eine bildhafte Ansicht einer Halterung der sphärischen Scheibenbaugruppe ist, die in 2 und 3 gezeigt ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nun auf die Figuren Bezug nehmend, in denen die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wird, ohne selbige einzuschränken, und gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt 1 ein elektrisches Servolenkungssystem (EPS-System) 10 für ein Kraftfahrzeug. Das EPS-System 10 umfasst einen Lenkmechanismus 12 vom Zahnstangentyp, der aus einer Zahnstange (nicht gezeigt) und einem Ritzelrad (nicht gezeigt) besteht, die unter einem Getriebegehäuse 14 angeordnet sind. Ein Lenkrad 16 ist mit einer oberen Lenkwelle 18 gekoppelt. Wenn das Lenkrad 16 gedreht wird, dreht die obere Lenkwelle 18, die mit einer unteren Lenkwelle 20 und einem Kreuzgelenk 22 verbunden ist, das Ritzelrad. Die Drehung des Ritzelrades bewegt die Zahnstange, die Spurstangen 24 bewegt (nur eine ist gezeigt), welche wiederum Achsschenkel 26 bewegen (nur einer ist gezeigt), die Räder 28 drehen (nur eines ist gezeigt).
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Ein EPS-Unterstützungsdrehmoment wird durch eine Lenkungsunterstützungseinheit 30 geschaffen, die einen Controller 32 und einen Elektromotor 34 umfasst. Der Controller 32 wird durch eine Fahrzeugstromversorgung 36 über eine Versorgungsleitung 38 mit Energie versorgt. Der Controller 32 empfängt an einer Signalleitung 40 ein Signal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit angibt. Ein Lenkungs-Ritzelradwinkel wird durch einen Positionssensor 42 gemessen und dem Controller 32 über eine Leitung 44 zugeführt. Wenn das Lenkrad 16 gedreht wird, detektiert ein Torsionssensor 43 das Drehmoment, das durch einen Fahrzeugbediener auf das Lenkrad 16 ausgeübt wird. Der Torsionssensor 43 kann eine Torsionsstange (nicht gezeigt) und einen Sensor von der Bauart mit variablem Widerstand (nicht gezeigt) umfassen, der ein Signal eines variablen Widerstands, das mit dem Betrag der Verdrehung an der Torsionsstange in Beziehung steht, über eine Leitung 46 an den Controller 32 ausgibt.
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In Ansprechen auf die Eingaben an den Leitungen 40, 44, 46 sendet der Controller 32 ein Befehlssignal über eine Leitung 48 an den Elektromotor 34. Der Motor 34 liefert wiederum ein Unterstützungsdrehmoment über eine Schneckenwelle 50 und ein Schneckenrad 52 an das Lenkungssystem 10, um eine Lenkungsdrehmomentunterstützung für das Lenkungssystem 10 bereitzustellen, das die Lenkkraft ergänzt, die durch den Fahrzeugbediener ausgeübt wird. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Komponenten des Lenkungssystems 10 in einem EPS-Gehäuse 60 angeordnet.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das EPS-Gehäuse 60 des Lenkungssystems 10 über eine sphärische Scheibenbaugruppe 70 mit dem Fahrzeug 62 gekoppelt. Vorteilhafterweise ermöglicht die sphärische Scheibenbaugruppe 70 eine sichere und bündige Befestigung des EPS-Gehäuses 60 an dem Fahrzeug 62, und zwar sogar dann, wenn ein Relativwinkel zwischen dem EPS-Gehäuse 60 und dem Fahrzeug 62 existiert. Dementsprechend ermöglicht die sphärische Scheibenbaugruppe 70 eine wünschenswerte Wahrnehmung der Lenkung und einen korrekten Lenkungsbetrieb, indem die Empfindlichkeit der Ausrichtung zwischen dem EPS-Gehäuse 60 und dem Fahrzeug 62 verringert wird. Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst das EPS-Gehäuse 60 Merkmale zum Aufnehmen der sphärischen Scheibenbaugruppe 70, um eine korrekte Verbindung sicherzustellen. Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst auch das Fahrzeug 62 Merkmale zum Aufnehmen der sphärischen Scheibenbaugruppe 70, um eine korrekte Verbindung sicherzustellen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Fahrzeug 62 Abschnitte des Fahrzeugrahmens, der Fahrzeugkarosserie usw. umfassen.
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Unter Bezugnahme auf 2 und 3 ist eine sphärische Scheibenbaugruppe 70 gezeigt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die sphärischen Scheibenbaugruppe 70 eine erste oder untere sphärische Scheibe 80, eine zweite oder obere sphärische Scheibe 90 und eine Halterung 100. Vorteilhafterweise kann die sphärische Scheibenbaugruppe 70 Winkeldifferenzen zwischen dem EPS-Gehäuse 60 und den Befestigungsflächen des Fahrzeugs 62 ausgleichen. Insbesondere können die untere sphärische Scheibe 80 und die obere sphärische Scheibe 90 konstruiert sein, um verschiedenen Differenzen bezüglich der Relativwinkel zwischen dem EPS-Gehäuse 60 und einem Befestigungspunkt des Fahrzeugs 62, wie dieser ausgebildet ist, zu genügen.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann die sphärische Scheibenbaugruppe 70 dann, wenn sie montiert ist, über die obere sphärische Scheibe 90 eine bündige Befestigungsfläche für das EPS-Gehäuse 60 bereitstellen, und sie kann über die untere sphärische Scheibe 80 eine bündige Befestigungsfläche für die Befestigungsfläche des Fahrzeugs 62 bereitstellen. Es gibt jedoch einen Winkel zwischen der oberen sphärischen Scheibe 90 und der unteren sphärischen Scheibe 80.
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Unter Bezugnahme auf 4 ist die untere sphärische Scheibe 80 gezeigt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist die untere sphärische Scheibe 80 einen Körper 82, eine sphärische Schräge 84, einen Rand 85, eine obere Fläche 86, ein Durchgangsloch 87 und eine untere Fläche 88 auf. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die untere sphärische Scheibe 80 während des Transports oder sonst vor der Installation mittels einer Halterung 100 gehalten werden.
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Bei bestimmten Ausführungsformen ist der Körper 82 aus einem Metallmaterial gebildet. Bei anderen Ausführungsformen ist der Körper 82 aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist eine sphärische Schräge 84 an der oberen Fläche 86 der unteren sphärischen Scheibe 80 angeordnet. Wenn sie montiert ist, kann die sphärische Schräge 84 mit der oberen sphärischen Scheibe 90 verbunden sein, um einen Relativwinkel zwischen diesen zu ermöglichen, während ermöglicht wird, dass die untere Fläche 88 mit dem Fahrzeug 62 bündig bleibt. Bei bestimmten Ausführungsformen können der Winkel und der Radius der sphärischen Schräge 84 ausgebildet sein, um einen geeigneten Anpassungsbereich bereitzustellen, welcher die beabsichtigte Befestigungskonfiguration zwischen dem EPS-Gehäuse 60 und dem Fahrzeug 62 widerspiegelt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ermöglicht ein Durchgangsloch 87 (in 3 gezeigt), dass eine geeignete Schraube dort hindurchtritt.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die untere Fläche 88 eine flache Fläche, die für eine Verbindung mit dem Fahrzeug 62 ausgebildet ist. Die untere Fläche 88 kann mit einem Rahmen des Fahrzeugs 62 verbunden sein, um eine feste Anbringungsbefestigung bereitzustellen, während ein Relativwinkel zwischen dem Fahrzeug 62 und dem EPS-Gehäuse 60 zugelassen wird. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die untere Fläche 88 Merkmale aufweisen, um mit einem Merkmal oder einer Aufnahmeeinrichtung des Fahrzeugs 62 in Eingriff zu gelangen.
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Unter Bezugnahme auf 5A und 5B ist eine obere sphärische Scheibe 90 gezeigt. Die obere sphärische Scheibe weist einen Körper 92, einen Rand 94, eine sphärische Schräge 95, einen Kragen 96, ein Durchgangsloch 97, eine untere Fläche 98 und einen Halterungsrand 99 auf. Die sphärische Schräge 95 der oberen sphärischen Scheibe 90 ist mit der sphärischen Schräge 84 der unteren sphärischen Scheibe 80 verbunden, um einen Relativwinkel zwischen diesen zu ermöglichen, während eine gewünschte Verbindung mit dem EPS-Gehäuse 60 ermöglicht wird.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Körper 92 aus einem Metallmaterial gebildet. Bei anderen Ausführungsformen kann der Körper 92 aus einem beliebigen anderen geeigneten Material gebildet sein.
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Der Rand 94 und der Halterungsrand 99 stellen eine Befestigungsfläche zur Befestigung der Halterung 100 bereit. Der Halterungsrand 99 ist derart bemessen, dass ermöglicht wird, dass die Halterung 100 an dem Rand 94 und an dem Halterungsrand 99 einrastet und mit diesen in Eingriff gelangt. Der Halterungsrand 99 kann einen Durchmesser aufweisen, der leicht größer als derjenige des Randes 94 ist.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist die obere sphärische Scheibe 90 über den Kragen 96 und die untere Fläche 98 mit dem EPS-Gehäuse 60 verbunden. Der Kragen 96 kann in einem Aufnahmemerkmal durch das EPS-Gehäuse 60 aufgenommen werden. Vorteilhafterweise ermöglicht ein solches Aufnahmemerkmal in Verbindung mit dem Kragen 96 während der Montage eine schnelle Positionierung der oberen sphärischen Scheibe 90. Bei bestimmten Ausführungsformen wird die obere sphärische Scheibe 90 in das EPS-Gehäuse 60 gepresst. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind der Kragen 96 und die untere Fläche 98 mit dem EPS-Gehäuse 60 verbunden, um eine bündige Befestigung zu schaffen.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist eine sphärischen Schräge 95 an einem unteren inneren Abschnitt der oberen sphärischen Scheibe 90 angeordnet. Wenn diese montiert ist, kann die sphärische Schräge 95 über die sphärische Schräge 84 mit der unteren sphärischen Scheibe 80 verbunden sein, um einen Relativwinkel zwischen diesen zu ermöglichen, während der Kragen 96 und die untere Fläche 98 bündig mit dem EPS-Gehäuse 60 bleiben. Bei bestimmten Ausführungsformen können der Winkel und der Radius der sphärischen Schräge 95 ausgebildet sein, um einen geeigneten Anpassungsbereich bereitzustellen, der die beabsichtigte Befestigungskonfiguration zwischen dem EPS-Gehäuse 60 und dem Fahrzeug 62 widerspiegelt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist die obere sphärische Scheibe 90 ein Durchgangsloch 97 auf, um zu ermöglichen, dass eine geeignete Schraube durch diese hindurchtritt.
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Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Halterung 100 gezeigt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist die Halterung 100 einen Körper 102, Halterungsarme 104, einen Ringabschnitt 106 und ein Durchgangsloch 107 auf. Vorteilhafterweise ermöglicht die Halterung 100, dass die obere sphärische Scheibe 90 und die untere sphärische Scheibe 80 als eine Baugruppe transportiert und installiert werden, wodurch eine Vereinfachung der Installation ermöglicht und die Gesamtkosten verringert werden. Die Halterung 100 muss nicht entfernt werden und ermöglicht, dass sich ein Relativwinkel zwischen der oberen sphärischen Scheibe 90 und der unteren sphärischen Scheibe 80 befindet.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Körper 102 aus einem Polymermaterial gebildet. Bei alternativen Ausführungsformen ist der Körper 102 aus einem beliebigen geeigneten Material gebildet.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die Halterungsarme 104 mit der unteren sphärischen Scheibe 80 verbunden, um die untere sphärische Scheibe 80 während des Transports und der Installation zu halten. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Ringabschnitt 106 mit dem Halterungsrand 99 der oberen sphärischen Scheibe 90 verbunden, um die sphärische Scheibenbaugruppe 70 zusammenzuhalten.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist die Halterung 100 ein Durchgangsloch 107 auf, um eine Bewegung der oberen sphärischen Scheibe 90 und der unteren sphärischen Scheibe 80 zu ermöglichen.
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Obgleich die Erfindung im Detail in Verbindung mit lediglich einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist leicht verständlich, dass die Erfindung nicht auf solche offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Varianten, Veränderungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen zu umfassen, die hierin vorstehend nicht beschrieben sind, aber dem Geist und dem Umfang der Erfindung entsprechen. Obgleich verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, versteht es sich zusätzlich, dass Aspekte der Erfindung lediglich einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Dementsprechend soll die Erfindung nicht derart aufgefasst werden, dass sie durch die vorstehende Beschreibung eingeschränkt ist.
