-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung. Zudem betrifft die Erfindung ein Lenksystem mit einer solchen Lenkvorrichtung und ein Verfahren zur Montage einer solchen Lenkvorrichtung.
-
Aus dem Stand der Technik sind Lenksysteme für Kraftfahrzeuge mit an einer Lenkwelle angeordneten Lenksensoren zur Bestimmung eines Lenkwinkels und/oder eines an der Lenkwelle ausgeübten Lenkmoments bekannt. Derartige Lenksensoren umfassen in der Regel ein mit der Lenkwelle verbundenes Sensorgehäuse sowie ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Sensorelement.
-
Bei einem bekannten Montageprozess wird das Sensorgehäuse auf die Lenkwelle geschoben und an der Lenkwelle befestigt. Anschließend wird die Lenkwelle zusammen mit dem Sensorgehäuse in eine Montageöffnung eines Lenkgetriebegehäuses eingesetzt, wobei gleichzeitig ein Sensorkabel manuell von einem Monteur mit dem Sensorgehäuse bzw. dem Sensorelement verbunden werden kann. Anschließend wird die Montageöffnung mittels eines Gehäusedeckels verschlossen. Dieser Aufbau führt jedoch zu einem komplizierten und zeitaufwändigen Montageprozess, welcher mehrere Montageschritte sowie ein manuelles Stecken des Sensorkabels während des Montageprozesses der Lenkwelle bzw. des Lenksensors erfordert.
-
Zur Optimierung des Montageprozesses wurde in der nachveröffentlichten Druckschrift
DE 10 2017 222 999 A1 bereits eine Lenkvorrichtung mit einer axial ausgerichteten Steckverbindereinheit vorgeschlagen, wodurch eine direkte elektrische Kontaktierung eines Lenksensors bei einem Montagevorgang eines Gehäusedeckels erreicht werden kann.
-
Ferner ist aus der
DE 10 2005 038 514 A1 eine gattungsgemäße Lenkvorrichtung mit einem Lenkgetriebegehäuse, mit einer in einem montierten Zustand in einem Sensoraufnahmebereich des Lenkgetriebegehäuses angeordneten Lenksensoreinheit, mit einem Gehäusedeckel, welcher dazu vorgesehen ist, in einem montierten Zustand den Sensoraufnahmebereich in axialer Richtung abzudecken, und mit einer Steckverbindereinheit zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit bekannt.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Lenkvorrichtung und ein Verfahren zur Montage einer Lenkvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Kontaktierung bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11 und 12 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Erfindung geht aus von einer Lenkvorrichtung mit einem Lenkgetriebegehäuse, welches einen Sensoraufnahmebereich bereitstellt, mit einer in einem montierten Zustand in dem Sensoraufnahmebereich angeordneten Lenksensoreinheit zur Erfassung wenigstens einer Lenkinformation, insbesondere von einer um eine Lenkachse drehbar gelagerten Lenkwelle, mit einem Gehäusedeckel, welcher dazu vorgesehen ist, in einem montierten Zustand den Sensoraufnahmebereich in axialer Richtung abzudecken, und mit einer Steckverbindereinheit zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit bei einem Montagevorgang des Gehäusedeckels, wobei die Steckverbindereinheit eine mit der Lenksensoreinheit verbundene erste Steckeinheit mit wenigstens einem ersten Steckelement und eine, insbesondere gehäusefest angeordnete und vorteilhaft mit dem Gehäusedeckel und/oder besonders bevorzugt dem Lenkgetriebegehäuse verbundene, zweite Steckeinheit mit wenigstens einem in axialer Richtung mit dem ersten Steckelement koppelbaren zweiten Steckelement umfasst.
-
Es wird vorgeschlagen, dass die Lenkvorrichtung eine Kraftbeaufschlagungseinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, bei dem Montagevorgang des Gehäusedeckels zur Kopplung der Steckelemente, insbesondere des ersten Steckelements und des zweiten Steckelements, wenigstens eines der Steckelemente mit einer, insbesondere axialen, Kraft zu beaufschlagen. Durch diese Ausgestaltung kann eine vorteilhaft sichere und/oder flexible Kontaktierung zwischen dem ersten Steckelement und dem zweiten Steckelement mit einer definierten Steckkraft erreicht werden. Darüber hinaus kann dabei ein Montagevorgang stark vereinfacht werden, wobei eine vorteilhafte Automatisierung des Montagevorgangs erreicht und eine Anzahl manueller Arbeitsschritte reduziert werden kann. Ferner kann vorteilhaft eine Flexibilität der Lenkvorrichtung erhöht und/oder eine Betriebssicherheit verbessert werden. Zudem kann eine Standzeit und/oder eine Dauerfestigkeit der Lenkvorrichtung verbessert werden.
-
Unter einer „Lenkvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Lenksystems, insbesondere eines Fahrzeugs und vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, verstanden werden. Insbesondere kann die Lenkvorrichtung dabei auch die Lenkwelle umfassen. Die Lenkwelle ist vorteilhaft mehrteilig ausgebildet und umfasst zumindest eine Eingangswelle, vorzugsweise eine Lenkspindel, und zumindest eine von der Eingangswelle getrennt ausgebildete Ausgangswelle, vorzugsweise ein Lenkritzel. Eine Längserstreckung der Lenkwelle definiert dabei die axiale Richtung. Darüber hinaus weist das Lenkgetriebegehäuse eine mittels des Gehäusedeckels verschließbare Montageöffnung zur Aufnahme der Lenksensoreinheit und vorteilhaft zur zumindest teilweisen Aufnahme der Lenkwelle auf. Ferner soll unter einer „Lenksensoreinheit“ insbesondere eine die Lenkwelle in Umfangsrichtung umgreifende Sensoreinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, anhand einer Verdrehung der Lenkwelle und vorteilhaft einer Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle, wenigstens eine, insbesondere mit einer Betätigung einer Lenkhandhabe des Lenksystems korrelierte, Lenkinformation zu erfassen. Die Lenkinformation ist dabei vorzugsweise ein Lenkwinkel und/oder ein, insbesondere mittels der Lenkhandhabe auf die Lenkwelle aufgebrachtes, Lenkmoment. Zur Erfassung der Lenkinformation kann die Lenksensoreinheit wenigstens ein Sensorelement umfassen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
-
Des Weiteren soll unter einer „Steckverbindereinheit“ eine mit dem Gehäusedeckel in Wirkverbindung stehende Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine Kontaktierungsmöglichkeit zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit bereitzustellen. Dazu umfasst die Steckverbindereinheit zumindest zwei Steckeinheiten, insbesondere die erste Steckeinheit und die zweite Steckeinheit, welche getrennt voneinander ausgebildet sind und jeweils wenigstens ein Steckelement, insbesondere in Form eines Steckers, einer Kupplung und/oder einer Buchse, umfassen. Bevorzugt ist die Steckverbindereinheit separat und/oder getrennt von dem Gehäusedeckel ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist zumindest eine der Steckeinheiten und/oder zumindest eines der Steckelemente beweglich gelagert. Zudem ist eine Steckrichtung zur Kopplung des ersten Steckelements und des zweiten Steckelements vorzugsweise zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Montagerichtung des Gehäusedeckels ausgerichtet. Vorteilhaft sind das erste Steckelement und das zweite Steckelement dabei derart relativ zueinander ausgerichtet, dass während des Montagevorgangs des Gehäusedeckels eine automatische elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit erfolgt. Unter „zumindest im Wesentlichen parallel“ soll eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Unter einer „Kraftbeaufschlagungseinheit“ soll ferner eine mit dem Gehäusedeckel und/oder der Steckverbindereinheit in Wirkverbindung stehende Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, bei dem Montagevorgang des Gehäusedeckels eine Kraft, vorteilhaft eine Druckkraft, zur Beaufschlagung des wenigstens einen Steckelements zu erzeugen und/oder eine, insbesondere externe, Kraft, vorteilhaft eine Druckkraft, auf das wenigstens eine Steckelement zu übertragen. Bevorzugt ist die Kraftbeaufschlagungseinheit zumindest dazu vorgesehen, eine beim Montagevorgang des Gehäusedeckels aufgewandte Kraft auf das zumindest eine Steckelement zu übertragen, insbesondere derart, dass eine Kopplung zwischen dem ersten Steckelement und dem zweiten Steckelement und hierdurch eine direkte und/oder automatische elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit beim Montagevorgang des Gehäusedeckels erfolgt. Besonders bevorzugt ist die Kraftbeaufschlagungseinheit dabei dazu vorgesehen, das mit der Lenksensoreinheit verbundene erste Steckelement mit einer Kraft zu beaufschlagen.
-
Die erste Steckeinheit und/oder das erste Steckelement kann beispielsweise starr mit der Lenksensoreinheit verbunden sein. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass die erste Steckeinheit wenigstens ein elektrisches Leitungselement, insbesondere ein Kabel, zur flexiblen Verbindung des ersten Steckelements mit der Lenksensoreinheit, insbesondere dem Sensorelement der Lenksensoreinheit oder einem mit dem Sensorelement verbundenen Stanzgitter der Lenksensoreinheit, umfasst. Hierdurch ist das erste Steckelement vorteilhaft beweglich, sodass eine besonders flexible Kontaktierung der Lenksensoreinheit erreicht werden kann. Zudem kann eine besonders einfache Kopplung mit dem zweiten Steckelement erreicht werden.
-
Des Weiteren ist denkbar, die zweite Steckeinheit und/oder das zweite Steckelement beispielsweise beweglich mit dem Gehäusedeckel und/oder dem Lenkgetriebegehäuse zu verbinden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, dass die zweite Steckeinheit im montierten Zustand fest mit dem Lenkgetriebegehäuse verbunden ist und eine elektrische Verbindung zwischen dem Sensoraufnahmebereich und einer Außenseite des Lenkgetriebegehäuses bereitstellt. Vorzugsweise ist die zweite Steckeinheit dabei als Kabeldurchführung, insbesondere für ein Sensorkabel, ausgebildet und/oder weist eine Kabeldurchführung, insbesondere für das Sensorkabel, auf, wobei das Sensorkabel beispielsweise dazu vorgesehen sein kann, eine elektrische Verbindung mit einem Steuergerät der Lenkvorrichtung herzustellen und/oder bereitzustellen. Besonders bevorzugt ist die zweite Steckeinheit separat von dem Lenkgetriebegehäuse ausgebildet und im montierten Zustand in einer, vorteilhaft in Umfangsrichtung geschlossenen, Kontaktierungsausnehmung, insbesondere einer Bohrung und/oder einer Durchbrechung, des Lenkgetriebegehäuses angeordnet. Hierdurch kann eine besonders flexible und/oder robuste Kontaktierung der Lenksensoreinheit erreicht werden.
-
In diesem Zusammenhang wird ferner vorgeschlagen, dass die zweite Steckeinheit separat von dem Lenkgetriebegehäuse ausgebildet ist und eine Ausrichteinheit umfasst, welche eine definierte Ausrichtung der zweiten Steckeinheit relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse bei einem Montagevorgang der zweiten Steckeinheit festlegt. Dazu kann die Ausrichteinheit wenigstens ein Formelement, wie beispielsweise eine Erhöhung und/oder eine Vertiefung, und/oder wenigstens eine Montagemarkierung, beispielsweise in Form eines Piktogramms, umfassen. Hierdurch kann bei einer Montage der Lenkvorrichtung eine vorteilhaft einfache Positionierung der zweiten Steckeinheit erreicht werden.
-
Die Kraftbeaufschlagungseinheit umfasst wenigstens ein separat von dem Gehäusedeckel ausgebildetes Druckelement, welches in axialer Richtung, insbesondere linear, beweglich, insbesondere relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse und/oder dem zweiten Steckelement, gelagert ist. Hierdurch kann eine Kraftübertragung auf das wenigstens eine Steckelement verbessert werden.
-
Eine besonders einfache und/oder effiziente Kraftübertragung wird dadurch erreicht, dass das Druckelement wenigstens eines der Steckelemente, insbesondere das erste Steckelement, kontaktiert. Vorteilhaft ist eine Form einer Kontaktfläche des Druckelements dabei an eine Form einer zur Kontaktfläche des Druckelements korrespondierenden, weiteren Kontaktfläche des Steckelements angepasst.
-
Ferner umfasst die Kraftbeaufschlagungseinheit wenigstens ein an dem Gehäusedeckel angeordnetes weiteres Druckelement, welches dazu vorgesehen ist, mit dem Druckelement zusammenzuwirken, um eine Kraft auf das wenigstens eine Steckelement auszuüben. Bevorzugt ist das weitere Druckelement dabei an dem Gehäusedeckel befestigt und/oder einstückig mit dem Gehäusedeckel ausgebildet. Unter „einstückig“ soll in diesem Zusammenhang zumindest stoffschlüssig verbunden und/oder miteinander ausgebildet verstanden werden. Der Stoffschluss kann beispielsweise durch einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess, einen Schweißprozess, einen Lötprozess und/oder einen anderen Prozess hergestellt werden. Vorteilhaft soll unter einstückig jedoch aus einem
-
Stück und/oder in einem Stück geformt verstanden werden. Vorzugsweise wird dieses eine Stück aus einem einzelnen Rohling, einer Masse und/oder einem Guss, wie beispielsweise in einem Extrusionsverfahren und/oder einem Spritzgussverfahren hergestellt. Hierdurch kann eine auf die Steckelemente ausgeübte Steckkraft vorteilhaft genau festgelegt und/oder gesteuert werden.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, dass das weitere Druckelement als starre Erhöhung des Gehäusedeckels ausgebildet ist und sich insbesondere ausgehend von dem Gehäusedeckel in axialer Richtung, insbesondere in Richtung der ersten Steckeinheit und/oder der zweiten Steckeinheit, erstreckt. Unter einer „starren Erhöhung“ soll dabei ein Objekt verstanden werden, dessen Außenform zumindest im Rahmen definierter Toleranzen und insbesondere bei einer maximalen Krafteinwirkung unterhalb eines Grenzwerts, bei welchem das Objekt dauerhaft verformt und/oder zerstört wird, unveränderlich ist. Hierdurch kann eine vorteilhaft gleichbleibende Steckkraft und zwar auch während eines Betriebs der Lenkvorrichtung erreicht werden.
-
Alternativ wird vorgeschlagen, dass das weitere Druckelement als elastisches Element, insbesondere als Gummielement, als Elastomerelement, als Silikonelement, als Gelelement oder vorzugsweise als Federelement, insbesondere als Druckfeder, ausgebildet ist und in axialer Richtung federnd relativ zu dem Gehäusedeckel gelagert ist. Unter einem „elastischen Element“ soll ein Element verstanden werden, das zumindest einen Teilbereich und/oder zumindest einen Teil aufweist, der in einem normalen Betriebszustand zumindest in seiner Position um zumindest 0,1 cm, vorzugsweise um zumindest 0,25 cm und besonders bevorzugt um zumindest 0,5 cm veränderbar ist, und das insbesondere eine von einer Veränderung der Position abhängige und vorzugsweise zu der Veränderung proportionale Gegenkraft erzeugt, die der Veränderung entgegen wirkt. Insbesondere ist das elastische Element wiederholt, insbesondere beschädigungsfrei, verformbar und strebt nach einer Verformung selbstständig wieder einer Grundform zu. Hierdurch kann eine vorteilhaft variable Steckkraft erreicht werden, wobei Toleranzen während des Montagevorgangs des Gehäusedeckels ausgeglichen werden können und/oder eine maximal zulässige Steckkraft in Abhängigkeit von einer maximalen Montagekraft variiert werden kann.
-
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Lenkvorrichtung eine Positionierungseinheit aufweist, welche eine definierte Ausrichtung des Gehäusedeckels relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse bei dem Montagevorgang festlegt. Dazu kann die Positionierungseinheit wenigstens ein weiteres Formelement, wie beispielsweise eine Erhöhung und/oder eine Vertiefung, und/oder wenigstens eine weitere Montagemarkierung, beispielsweise in Form eines Piktogramms, umfassen. Hierdurch kann eine besonders einfache Montage des Gehäusedeckels erreicht werden.
-
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Lenkvorrichtung eine Führungseinheit aufweist, welche wenigstens eines der Steckelemente, vorteilhaft zumindest das erste Steckelement, zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil umgreift und dazu vorgesehen ist, das wenigstens eine Steckelement zumindest in einem vormontierten Zustand in axialer Richtung, insbesondere linear, beweglich, insbesondere relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse und/oder dem zweiten Steckelement, zu lagern. Vorteilhaft ist die Führungseinheit dabei dazu vorgesehen, das erste Steckelement bei dem Montagevorgang des Gehäusedeckels relativ zu dem zweiten Steckelement zu führen. Besonders vorteilhaft ist die Führungseinheit als Führungskäfig ausgebildet. Unter dem Ausdruck „zu wenigstens einem Großteil“ sollen dabei zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 70 %, vorzugsweise zumindest 85 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 % verstanden werden. Hierdurch kann eine besonders einfache und/oder sichere Kopplung der Steckelemente erreicht und/oder eine Beschädigung der Steckelemente vermieden werden.
-
Umfasst die Führungseinheit wenigstens ein flexibles Halteelement, wie beispielsweise ein Gummielement, ein Elastomerelement, ein Silikonelement, ein Gelelement oder vorzugsweise ein Federelement, welches dazu vorgesehen ist, das wenigstens eine Steckelement in dem vormontierten Zustand in einer Vormontageposition zu halten, kann eine besonders einfache bewegliche Lagerung des zu führenden Steckelements erreicht werden. Vorzugsweise ist das flexible Halteelement dabei an einer dem zu führenden Steckelement, insbesondere dem ersten Steckelement, zugewandten Seite der Führungseinheit angeordnet. Besonders vorteilhaft umfasst die Führungseinheit wenigstens zwei flexible Halteelemente, welche insbesondere an sich gegenüberliegenden Seiten der Führungseinheit angeordnet sind.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Führungseinheit dazu vorgesehen ist, das Druckelement bei dem Montagevorgang, insbesondere in axialer Richtung, zu führen. Hierdurch kann eine besonders kompakte Lenkvorrichtung bereitgestellt werden.
-
Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Lenkvorrichtung, wobei die Lenkvorrichtung ein Lenkgetriebegehäuse, welches einen Sensoraufnahmebereich bereitstellt, eine in einem montierten Zustand in dem Sensoraufnahmebereich angeordnete Lenksensoreinheit zur Erfassung wenigstens einer Lenkinformation, insbesondere von einer um eine Lenkachse drehbar gelagerten Lenkwelle, einen Gehäusedeckel, welcher dazu vorgesehen ist, in einem montierten Zustand den Sensoraufnahmebereich in axialer Richtung abzudecken, und eine Steckverbindereinheit zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit bei einem Montagevorgang des Gehäusedeckels umfasst, und wobei die Steckverbindereinheit eine mit der Lenksensoreinheit verbundene erste Steckeinheit mit wenigstens einem ersten Steckelement und eine, insbesondere gehäusefest angeordnete und vorteilhaft mit dem Gehäusedeckel und/oder besonders bevorzugt dem Lenkgetriebegehäuse verbundene, zweite Steckeinheit mit wenigstens einem in axialer Richtung mit dem ersten Steckelement koppelbaren zweiten Steckelement umfasst.
-
Es wird vorgeschlagen, dass bei dem Montagevorgang des Gehäusedeckels zur Kopplung der Steckelemente, insbesondere des ersten Steckelements und des zweiten Steckelements, wenigstens eines der Steckelemente mittels einer Kraftbeaufschlagungseinheit mit einer, insbesondere axialen, Kraft beaufschlagt wird. Hierdurch können die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann dabei eine vorteilhaft sichere und/oder flexible Kontaktierung zwischen dem ersten Steckelement und dem zweiten Steckelement mit einer definierten Steckkraft erreicht werden.
-
Vorzugsweise wird dabei in einem ersten Montageschritt zumindest aus der Lenksensoreinheit und der ersten Steckeinheit und besonders vorteilhaft aus der Lenksensoreinheit, der ersten Steckeinheit, dem Druckelement der Kraftbeaufschlagungseinheit, der Führungseinheit und der Lenkwelle eine vormontierte Lenksensorbaugruppe hergestellt, in einem zweiten Montageschritt die zweite Steckeinheit in die Kontaktierungsausnehmung des Lenkgetriebegehäuses eingebracht, in einem dritten Montageschritt die vormontierte Lenksensorbaugruppe in die Montageöffnung des Lenkgetriebegehäuses eingesetzt und in einem vierten Montageschritt die Montageöffnung mittels des Gehäusedeckels verschlossen, wobei eine beim Montagevorgang des Gehäusedeckels aufgewandte Kraft mittels der Kraftbeaufschlagungseinheit auf das zumindest eine Steckelement übertragen wird, insbesondere derart, dass eine Kopplung zwischen dem ersten Steckelement und dem zweiten Steckelement und hierdurch eine direkte und/oder automatische elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit beim Montagevorgang des Gehäusedeckels erfolgt. Alternativ können dabei einzelne Montageschritte und/oder eine Abfolge der Montageschritte jedoch auch variieren.
-
Die Lenkvorrichtung, das Lenksystem und das Verfahren zur Montage der Lenkvorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die Lenkvorrichtung, das Lenksystem und das Verfahren zur Montage der Lenkvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
-
Figurenliste
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
Es zeigen:
- 1 ein beispielhaftes Lenksystem mit einer Lenkvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
- 2a-b die Lenkvorrichtung in einem zumindest teilweise montierten Zustand in einer perspektivischen Darstellung in zwei verschiedenen Montagezuständen,
- 3a-d die einzelnen Bauteile der Lenkvorrichtung in perspektivischen Detaildarstellungen und
- 4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Montage der Lenkvorrichtung.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
1 zeigt ein rein beispielhaftes Lenksystem 48 in einer schematischen Darstellung. Das Lenksystem 48 ist als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist demnach eine elektrische Hilfskraftunterstützung auf. Ferner ist das Lenksystem 48 zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgesehen. Das Lenksystem 48 weist in einem eingebauten Zustand eine Wirkverbindung mit Fahrzeugrädern des Fahrzeugs auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Prinzipiell ist natürlich auch denkbar, ein Lenksystem als hydraulisch unterstütztes Lenksystem, insbesondere mit einer hydraulischen Hilfskraftunterstützung, auszubilden.
-
Das Lenksystem 48 weist eine Lenkvorrichtung auf. Die Lenkvorrichtung umfasst eine, im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe 50 zum Aufbringen eines manuellen Lenkmoments sowie ein an sich bekanntes Lenkgetriebe 52, welches dazu vorgesehen ist, eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe 50 in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder umzusetzen. Dazu umfasst das Lenkgetriebe 52 ein Lenkungsstellelement 54 sowie ein Lenkgetriebegehäuse 10 mit einem ersten Gehäuseabschnitt 56 für das Lenkungsstellelement 54 und mit einem zweiten Gehäuseabschnitt 58, welcher einen Sensoraufnahmebereich 12 bereitstellt (vgl. insbesondere auch 2a).
-
Darüber hinaus umfasst die Lenkvorrichtung eine an sich bekannte Lenkwelle 60. Die Lenkwelle 60 verbindet die Lenkhandhabe 50 mit dem Lenkgetriebe 52, insbesondere dem Lenkungsstellelement 54, und ist dazu in einem montierten Zustand zumindest teilweise in eine, insbesondere den Sensoraufnahmebereich 12 begrenzende, Montageöffnung 62 des Lenkgetriebegehäuses 10 und insbesondere des zweiten Gehäuseabschnitts 58 eingesetzt. Eine Längserstreckung der Lenkwelle 60 definiert dabei eine axiale Richtung 18. Die Lenkwelle 60 ist drehbar um eine parallel zu der axialen Richtung 18 ausgerichtete Lenkachse gelagert. Ferner ist die Lenkwelle 60 mehrteilig ausgebildet. Die Lenkwelle 60 umfasst eine der Lenkhandhabe 50 zugeordnete Eingangswelle in Form einer Lenkspindel, eine dem Lenkgetriebe 52 zugeordnete und von der Eingangswelle getrennt ausgebildete Ausgangswelle in Form eines Lenkritzels und ein, vorteilhaft als Drehstab ausgebildetes, Torsionselement, welches die Eingangswelle mit der Ausgangswelle verbindet. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, eine Lenkwelle einstückig auszubilden.
-
Des Weiteren umfasst die Lenkvorrichtung einen Gehäusedeckel 16 (vgl. insbesondere auch 3a). Der Gehäusedeckel 16 weist eine, beispielsweise mittels eines eingespritzten Dichtelements, abgedichtete Durchtrittsöffnung 64 für die Lenkwelle 60 auf. Der Gehäusedeckel 16 ist dazu vorgesehen, in einem montierten Zustand die Montageöffnung 62 des Lenkgetriebegehäuses 10 und somit den Sensoraufnahmebereich 12 in axialer Richtung 18 abzudecken und insbesondere fluiddicht zu verschließen.
-
Ferner weist die Lenkvorrichtung eine Lenksensoreinheit 14 auf. Die Lenksensoreinheit 14 ist im montierten Zustand in dem Sensoraufnahmebereich 12 angeordnet und umgreift dabei die Lenkwelle 60 in Umfangsrichtung. Im vorliegenden Fall ist die Lenksensoreinheit 14 dazu vorgesehen, anhand einer Verdrehung der Lenkwelle 60 wenigstens eine, insbesondere mit einer Betätigung der Lenkhandhabe 50 korrelierte, Lenkinformation, insbesondere einen Lenkwinkel und/oder ein Lenkmoment, zu erfassen. Dazu umfasst die Lenksensoreinheit 14 ein, insbesondere als Aufnahmegehäuse ausgebildetes, Sensorgehäuse 66 sowie wenigstens ein in dem Sensorgehäuse 66 angeordnetes Sensorelement (nicht dargestellt) zur Erfassung der Lenkinformation.
-
Zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit 14 umfasst die Lenkvorrichtung zudem eine Steckverbindereinheit 20. Die Steckverbindereinheit 20 ist separat und/oder getrennt von dem Gehäusedeckel 16 ausgebildet. Die Steckverbindereinheit 20 weist zudem zwei getrennt voneinander ausgebildete Steckeinheiten 22, 26, insbesondere eine erste Steckeinheit 22 und eine zweite Steckeinheit 26, auf, welche zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit 14 miteinander koppelbar sind (vgl. insbesondere 2a und 2b).
-
Die erste Steckeinheit 22 ist der Lenksensoreinheit 14 zugeordnet (vgl. insbesondere auch 3c). Die erste Steckeinheit 22 ist vollständig innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 10 und insbesondere des zweiten Gehäuseabschnitts 58 angeordnet. Die erste Steckeinheit 22 umfasst ein erstes Steckelement 24. Das erste Steckelement 24 ist, insbesondere in axialer Richtung 18, beweglich in dem Sensoraufnahmebereich 12 gelagert. Das erste Steckelement 24 ist dabei linear beweglich in dem Sensoraufnahmebereich 12 gelagert. Das erste Steckelement 24 ist im vorliegenden Fall beispielhaft als Stecker, insbesondere als Standard-Stecker, ausgebildet. Alternativ könnte eine erste Steckeinheit jedoch auch ein als Kupplung und/oder Buchse ausgebildetes erstes Steckelement und/oder mehrere erste Steckelemente umfassen. Zudem umfasst die erste Steckeinheit 22 wenigstens ein elektrisches Leitungselement 32. Das elektrische Leitungselement 32 ist flexibel und im vorliegenden Fall insbesondere als Kabel ausgebildet. Das elektrische Leitungselement 32 ist zur flexiblen Verbindung des ersten Steckelements 24 mit der Lenksensoreinheit 14, beispielsweise dem Sensorelement oder einem mit dem Sensorelement verbundenen Stanzgitter der Lenksensoreinheit 14, vorgesehen.
-
Die zweite Steckeinheit 26 ist dem Lenkgetriebegehäuse 10 zugeordnet (vgl. insbesondere auch 3d). Die zweite Steckeinheit 26 ist separat von dem Lenkgetriebegehäuse 10 ausgebildet und im montierten Zustand fest mit dem Lenkgetriebegehäuse 10 und insbesondere dem zweiten Gehäuseabschnitt 58 verbunden. Die zweite Steckeinheit 26 ist dabei im montierten Zustand in einer Kontaktierungsausnehmung 68 des Lenkgetriebegehäuses 10, insbesondere in Form einer Bohrung und/oder einer Durchbrechung, angeordnet. Die zweite Steckeinheit 26 ist folglich zumindest teilweise außerhalb des Lenkgetriebegehäuses 10 angeordnet und kann bei einem Montagevorgang, beispielsweise von einem Monteur und/oder maschinell, mit dem Lenkgetriebegehäuse 10 verbunden werden, insbesondere indem die zweite Steckeinheit 26, vorteilhaft in einer linearen Bewegung, in die Kontaktierungsausnehmung 68 eingebracht wird. Im vorliegenden Fall umfasst die zweite Steckeinheit 26 zudem eine Ausrichteinheit 36, welche wenigstens ein Formelement, wie beispielsweise eine Erhöhung und/oder eine Vertiefung, und/oder wenigstens eine Montagemarkierung, beispielsweise in Form eines Piktogramms, umfasst und eine definierte Ausrichtung der zweiten Steckeinheit 26 relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse 10 bei dem Montagevorgang der zweiten Steckeinheit 26 festlegt. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, auf eine Ausrichteinheit zu verzichten. Die zweite Steckeinheit 26 ist ferner als Kabeldurchführung, insbesondere für ein Sensorkabel 70, ausgebildet und zur Bereitstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Sensoraufnahmebereich 12 und einer Außenseite 34 des Lenkgetriebegehäuses 10 vorgesehen.
-
Die zweite Steckeinheit 26 umfasst im vorliegenden Fall einen Trägergrundkörper 72. Der Trägergrundkörper 72 kontaktiert im montierten Zustand das Lenkgetriebegehäuse 10 und verschließt die Kontaktierungsausnehmung 68 fluiddicht. Der Trägergrundkörper 72 begrenzt zudem einen Kabeldurchführungskanal (nicht dargestellt) für das Sensorkabel 70. Darüber hinaus umfasst die zweite Steckeinheit 26 ein zweites Steckelement 28. Das zweite Steckelement 28 ist an dem Trägergrundkörper 72 angeordnet. Das zweite Steckelement 28 ist dabei fest und/oder unbeweglich mit dem Trägergrundkörper 72 verbunden. Im vorliegenden Fall ist das zweite Steckelement 28 einstückig mit dem Trägergrundkörper 72 ausgebildet. Das zweite Steckelement 28 ist zudem elektrisch mit dem Sensorkabel 70 verbunden. Das zweite Steckelement 28 ist korrespondierend zu dem ersten Steckelement 24 ausgebildet. Das zweite Steckelement 28 ist im vorliegenden Fall beispielhaft als Kupplung oder Buchse ausgebildet. Ferner ist das zweite Steckelement 28 in axialer Richtung 18 mit dem ersten Steckelement 24 koppelbar. Das zweite Steckelement 28 ist dazu vorgesehen, in axialer Richtung 18 mit dem ersten Steckelement 24 verbunden zu werden und hierdurch eine elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit 14 zu ermöglichen. Alternativ könnte eine zweite Steckeinheit jedoch auch ein als Stecker ausgebildetes zweites Steckelement und/oder mehrere zweite Steckelemente umfassen. Zudem könnte eine zweite Steckeinheit auch wenigstens ein, insbesondere im Bereich einer Außenseite eines Lenkgetriebegehäuses angeordnetes, Sensorkabelsteckelement aufweisen, welches zur Kopplung eines Sensorkabels vorgesehen ist.
-
Des Weiteren umfasst die Lenkvorrichtung eine Kraftbeaufschlagungseinheit 30 (vgl. insbesondere 2a bis 3b). Die Kraftbeaufschlagungseinheit 30 steht mit dem Gehäusedeckel 16 und der Steckverbindereinheit 20 in Wirkverbindung. Die Kraftbeaufschlagungseinheit 30 ist dazu vorgesehen, bei dem Montagevorgang des Gehäusedeckels 16 zur Kopplung des ersten Steckelements 24 und des zweiten Steckelements 28 wenigstens eines der Steckelemente 24, 28 mit einer Kraft zu beaufschlagen. Im vorliegenden Fall ist die Kraftbeaufschlagungseinheit 30 dazu vorgesehen, das erste Steckelement 24 mit einer Kraft, insbesondere einer axialen Druckkraft, zu beaufschlagen. Dabei ist die Kraftbeaufschlagungseinheit 30 dazu vorgesehen, eine beim Montagevorgang des Gehäusedeckels 16 aufgewandte Kraft derart auf das erste Steckelement 24 zu übertragen, dass sich das erste Steckelement 24 in axialer Richtung 18 bewegt und eine Kopplung zwischen dem ersten Steckelement 24 und dem zweiten Steckelement 28 und hierdurch insbesondere eine direkte und/oder automatische elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit 14 beim Montagevorgang des Gehäusedeckels 16 erfolgt.
-
Dazu umfasst die Kraftbeaufschlagungseinheit 30 wenigstens ein Druckelement 38, 40. Im vorliegenden Fall weist die Kraftbeaufschlagungseinheit 30 beispielhaft wenigstens zwei Druckelemente 38, 40 auf, welche dazu vorgesehen sind, zusammenzuwirken, um eine Kraft auf das erste Steckelement 24 auszuüben. Die Druckelemente 38, 40 sind verschieden voneinander ausgebildet. Zudem sind die Druckelemente 38, 40 in axialer Richtung 18 zwischen dem Gehäusedeckel 16 und dem ersten Steckelement 24 angeordnet.
-
Ein Druckelement 38 der Druckelemente 38, 40 ist als bewegliches Druckstück ausgebildet (vgl. insbesondere auch 3b). Das Druckelement 38 ist dabei separat von dem Gehäusedeckel 16 ausgebildet und in axialer Richtung 18, insbesondere linear, beweglich gelagert. Das Druckelement 38 ist derart angeordnet, dass das Druckelement 38 das erste Steckelement 24 unmittelbar kontaktiert. Eine Form einer Kontaktfläche des Druckelements 38 ist hierbei an eine Form einer zur Kontaktfläche des Druckelements 38 korrespondierenden, weiteren Kontaktfläche des ersten Steckelements 24 angepasst. Zudem umfasst das Druckelement 38 eine Durchführungsausnehmung 74 für das elektrische Leitungselement 32. Die Durchführungsausnehmung 74 erstreckt sich dabei über wenigstens eine Großteil einer gesamten Längserstreckung des Druckelements 38 in axialer Richtung 18. Darüber hinaus umfasst das Druckelement 38 wenigstens ein Koppelelement 76. Das Koppelelement 76 ist im vorliegenden Fall als Koppelbolzen ausgebildet und zur Führung des Druckelements 38 beim Montagevorgang des Gehäusedeckels 16 vorgesehen.
-
Ein weiteres Druckelement 40 der Druckelemente 38, 40 ist unmittelbar an dem Gehäusedeckel 16 angeordnet (vgl. insbesondere auch 3a). Im vorliegenden Fall ist das weitere Druckelement 40 einstückig mit dem Gehäusedeckel 16 ausgebildet. Das weitere Druckelement 40 ist dabei derart an dem Gehäusedeckel 16 angeordnet, dass das weitere Druckelement 40 das Druckelement 38 bei dem Montagevorgang des Gehäusedeckels 16 kontaktiert. Gemäß einer in 3a dargestellten Ausführungsform ist das weitere Druckelement 40 dabei als starre Erhöhung des Gehäusedeckels 16 ausgebildet und erstreckt sich ausgehend von dem Gehäusedeckel 16 in axialer Richtung 18 und insbesondere in Richtung der Steckelemente 24, 28. Alternativ könnte ein weiteres Druckelement jedoch auch als elastisches Element, insbesondere als Gummielement, als Elastomerelement, als Silikonelement, als Gelelement oder vorzugsweise als Federelement, insbesondere als Druckfeder, ausgebildet und in axialer Richtung federnd relativ zu einem Gehäusedeckel gelagert sein. Darüber hinaus könnte auf ein, insbesondere zusätzliches, weiteres Druckelement grundsätzlich auch verzichtet werden. In diesem Fall könnte beispielsweise eine Innenseite eines Gehäusedeckels als weiteres Druckelement wirken. Ferner könnte eine Kraftbeaufschlagungseinheit auch zumindest drei oder zumindest vier Druckelemente umfassen.
-
Um bei dem Montagevorgang des Gehäusedeckels 16 eine korrekte Ausrichtung der Druckelemente 38, 40 relativ zueinander sicherzustellen, kann die Lenkvorrichtung zudem eine Positionierungseinheit 42 aufweisen, welche eine definierte Ausrichtung des Gehäusedeckels 16 relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse 10 bei dem Montagevorgang festlegt. Die Positionierungseinheit 42 kann dabei beispielsweise wenigstens ein weiteres Formelement, wie beispielsweise eine Erhöhung und/oder eine Vertiefung, und/oder wenigstens eine weitere Montagemarkierung, beispielsweise in Form eines Piktogramms, umfassen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, auf eine derartige Positionierungseinheit zu verzichten, insbesondere im Fall, dass auf ein, insbesondere zusätzliches, weiteres Druckelement verzichtet wird und eine Innenseite eines Gehäusedeckels als weiteres Druckelement wirkt.
-
Darüber hinaus umfasst die Lenkvorrichtung im vorliegenden Fall eine Führungseinheit 44 (vgl. insbesondere auch 3c). Die Führungseinheit 44 ist an der Lenksensoreinheit 14 angeordnet. Die Führungseinheit 44 ist dabei an dem Sensorgehäuse 66 befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet. Die Führungseinheit 44 ist zudem als Führungskäfig ausgebildet und umgreift das erste Steckelement 24 zu wenigstens einem Großteil. Die Führungseinheit 44 ist dazu vorgesehen, das erste Steckelement 24 zumindest in einem vormontierten Zustand in axialer Richtung 18, insbesondere linear, beweglich zu lagern. Im vorliegenden Fall ist die Führungseinheit 44 dazu vorgesehen, das erste Steckelement 24 bei dem Montagevorgang des Gehäusedeckels 16 relativ zu dem zweiten Steckelement 28 zu führen.
-
Dazu umfasst die Führungseinheit 44 eine weitere Durchführungsausnehmung 78 für das elektrische Leitungselement 32. Die weitere Durchführungsausnehmung 78 ist dabei korrespondierend zu der Durchführungsausnehmung 74 ausgebildet. Zudem umfasst die Führungseinheit 44 wenigstens ein Halteelement 46. Im vorliegenden Fall weist die Führungseinheit 44 wenigstens zwei Halteelemente 46 auf, welche auf entgegenüberliegenden Seiten des ersten Steckelements 24 angeordnet sind. Die Halteelemente 46 sind flexibel, insbesondere federnd, ausgebildet. Die Halteelemente 46 sind dazu vorgesehen, das erste Steckelement 24 in dem vormontierten Zustand in einer Vormontageposition zu halten. Alternativ könnte eine Führungseinheit jedoch auch genau ein Halteelement oder zumindest vier Halteelemente umfassen. Zudem könnte wenigstens ein Halteelement auch an einem ersten Steckelement angeordnet und/oder befestigt sein.
-
Darüber hinaus ist die Führungseinheit 44 dazu vorgesehen, das Druckelement 38 bei dem Montagevorgang, insbesondere in axialer Richtung 18, zu führen. Dazu umfasst die Führungseinheit 44 wenigstens ein weiteres Koppelelement 79. Das weitere Koppelelement 79 ist korrespondierend zu dem Koppelelement 76 ausgebildet. Das weitere Koppelelement 79 ist als Langloch ausgebildet und dazu vorgesehen, mit dem Koppelelement 76 zur Führung des Druckelements 38 beim Montagevorgang des Gehäusedeckels 16 zusammenzuwirken. Alternativ ist jedoch auch denkbar, auf eine Führungseinheit zu verzichten. In diesem Fall könnte ein Druckelement beispielsweise auch von einem Sensorgehäuse einer Lenksensoreinheit und/oder einem Lenkgetriebegehäuse gelagert werden.
-
Zudem kann die Lenkvorrichtung eine weitere Führungseinheit 45 umfassen (vgl. insbesondere 3d). Die weitere Führungseinheit 45 ist an der zweiten Steckeinheit 26 angeordnet. Die weitere Führungseinheit 45 ist dabei einstückig mit der zweiten Steckeinheit 26 ausgebildet. Die weitere Führungseinheit 45 ist als Einführtrichter ausgebildet und in axialer Richtung 18 unmittelbar vor dem zweiten Steckelement 28 angeordnet. Die weitere Führungseinheit 45 ist dazu vorgesehen, mit der Führungseinheit 44 zusammenzuwirken und das erste Steckelement 24 beim Montagevorgang des Gehäusedeckels 16 zu führen. Alternativ könnte eine weitere Führungseinheit auch getrennt von einer zweiten Steckeinheit ausgebildet sein. Zudem ist denkbar, auf eine weitere Führungseinheit vollständig zu verzichten.
-
Im Folgenden wird unter Verweis auf 4 ein beispielhaftes Verfahren zur Montage der Lenkvorrichtung beschrieben.
-
In einem ersten Montageschritt 80 wird zumindest aus der Lenksensoreinheit 14 und der ersten Steckeinheit 22 und im vorliegenden Fall insbesondere aus der Lenksensoreinheit 14, der ersten Steckeinheit 22, dem Druckelement 38 der Kraftbeaufschlagungseinheit 30, der Führungseinheit 44 und der Lenkwelle 60 eine vormontierte Lenksensorbaugruppe hergestellt. Das erste Steckelement 24 und das Druckelement 38 sind dabei derart gelagert, dass das erste Steckelement 24 und das Druckelement 38 durch die Führungseinheit 44 in einer Vormontageposition gehalten werden.
-
In einem zweiten Montageschritt 82 wird die zweite Steckeinheit 26 in die Kontaktierungsausnehmung 68 des Lenkgetriebegehäuses 10 eingebracht, wobei durch die Ausrichteinheit 36 eine definierte Ausrichtung der zweiten Steckeinheit 26 relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse 10 festlegt wird.
-
In einem dritten Montageschritt 84 wird die vormontierte Lenksensorbaugruppe in die Montageöffnung 62 des Lenkgetriebegehäuses 10 eingesetzt, wobei die Lenkwelle 60 direkt bis zu einer Endposition eingeschoben wird.
-
In einem vierten Montageschritt 86 wird die Montageöffnung 62 mittels des Gehäusedeckels 16 verschlossen, wobei durch die Positionierungseinheit 42 eine definierte Ausrichtung des Gehäusedeckels 16 relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse 10 festlegt wird. Eine beim Montagevorgang des Gehäusedeckels 16 aufgewandte Kraft wird dabei, insbesondere mittels der Kraftbeaufschlagungseinheit 30, derart auf das erste Steckelement 24 übertragen, dass eine Kopplung zwischen dem ersten Steckelement 24 und dem zweiten Steckelement 28 und hierdurch insbesondere eine direkte und/oder automatische elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit 14 beim Montagevorgang des Gehäusedeckels 16 erfolgt.
-
Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 4 soll dabei insbesondere lediglich beispielhaft ein Verfahren zur Montage der Lenkvorrichtung beschreiben. Insbesondere können einzelne Montageschritte und/oder eine Abfolge der Montageschritte variieren. Zudem könnte prinzipiell auf den ersten Montageschritt 80 und/oder den zweiten Montageschritt 82 auch verzichtet werden, beispielsweise falls die vormontierte Lenksensorbaugruppe bereits käuflich erwerblich ist und/oder die zweite Steckeinheit 26 fest und insbesondere unlösbar mit dem Lenkgetriebegehäuse 10 verbunden ist.
