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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zur Montage einer Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15. Zudem betrifft die Erfindung ein Lenksystem mit einer solchen Lenkvorrichtung und eine Steckverbindereinheit einer solchen Lenkvorrichtung.
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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.
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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 insbesondere mehrere Montageschritte sowie ein manuelles Stecken des Sensorkabels während des Montageprozesses der Lenkwelle bzw. des Lenksensors erfordert.
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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, 13, 14 und 15 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Lenkvorrichtung mit einer Lenksensoreinheit, insbesondere zur Erfassung wenigstens einer Lenkinformation, insbesondere von einer um eine Lenkachse drehbar gelagerten Lenkwelle, und mit einer Steckverbindereinheit zur, insbesondere direkten, elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit, insbesondere bei einem Steckvorgang der Steckverbindereinheit, wobei die Steckverbindereinheit eine Steckeinheit zur Verbindung mit der Lenksensoreinheit, eine, insbesondere zumindest in einem vormontierten Zustand der Steckverbindereinheit mit der Steckeinheit gekoppelte, Trägereinheit und eine Verbindungseinheit zur Verbindung der Steckeinheit mit der Trägereinheit umfasst.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Lenkvorrichtung eine Kraftbeaufschlagungseinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, eine bei einem Steckvorgang der Steckverbindereinheit, insbesondere auf die Steckverbindereinheit, ausgeübte Steckkraft derart auf die Verbindungseinheit zu übertragen, dass sich die Verbindung zwischen der Steckeinheit und der Trägereinheit beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit löst. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine vorteilhaft sichere und/oder flexible Kontaktierung der Lenksensoreinheit mit einer definierten Steckkraft erreicht werden. Darüber hinaus kann dabei insbesondere 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 vorteilhaft eine Standzeit und/oder eine Dauerfestigkeit der Lenkvorrichtung verbessert werden.
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Unter einer „Lenkvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Lenksystems, insbesondere eines Fahrzeugs und vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, verstanden werden. Die Lenkvorrichtung kann ferner insbesondere ein Lenkgetriebegehäuse, welches einen Sensoraufnahmebereich für die Lenksensoreinheit bereitstellt, und/oder einen Gehäusedeckel, welcher dazu vorgesehen ist, in einem montierten Zustand den Sensoraufnahmebereich in axialer Richtung abzudecken und insbesondere zu verschließen, umfassen. Vorteilhaft weist das Lenkgetriebegehäuse dabei eine, insbesondere mittels des Gehäusedeckels verschließbare, Montageöffnung zur Aufnahme der Lenksensoreinheit und vorteilhaft zur zumindest teilweisen Aufnahme der Lenkwelle auf. Die Lenkwelle ist bevorzugt 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 insbesondere die axiale Richtung. Insbesondere kann die Lenkvorrichtung dabei auch die Lenkwelle umfassen. Ferner soll unter einer „Lenksensoreinheit“ insbesondere eine, insbesondere 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 insbesondere 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.
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Des Weiteren soll unter einer „Steckverbindereinheit“ insbesondere eine, insbesondere im montierten Zustand mit dem Lenkgetriebegehäuse in Wirkverbindung stehende und vorteilhaft separat und/oder getrennt von dem Lenkgetriebegehäuse ausgebildete, Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine Kontaktierungsmöglichkeit zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit bereitzustellen. Dazu umfasst die Steckverbindereinheit insbesondere die Steckeinheit, welche wenigstens ein Steckelement, insbesondere in Form eines Steckers, einer Kupplung und/oder einer Buchse, umfasst. Insbesondere ist die Steckeinheit im montierten Zustand, vorteilhaft vollständig, im Sensoraufnahmebereich angeordnet und zur Kopplung mit einer zu der Steckeinheit korrespondierenden weiteren Steckeinheit der Lenksensoreinheit, insbesondere wenigstens einem weiteren Steckelement, insbesondere in Form eines Steckers, einer Kupplung und/oder einer Buchse, der weiteren Steckeinheit, vorgesehen. Vorteilhaft ist die weitere Steckeinheit dabei fest und/oder unbeweglich relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse gelagert. Zudem ist eine Steckrichtung zur Kopplung des Steckelements und des weiteren Steckelements vorzugsweise zumindest im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung ausgerichtet. Insbesondere sind das Steckelement und das weitere Steckelement dabei derart relativ zueinander ausgerichtet, dass während des Steckvorgangs der Steckverbindereinheit eine automatische elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit erfolgt. Der Ausdruck „zumindest im Wesentlichen senkrecht“ soll dabei insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene betrachtet, einen Winkel insbesondere zwischen 82° und 98°, vorteilhaft zwischen 85° und 95° und besonders bevorzugt zwischen 88° und 92° einschließen. Des Weiteren soll unter einer „Trägereinheit“ insbesondere eine, vorteilhaft zumindest in einem vormontierten Zustand der Steckverbindereinheit mechanisch mit der Steckeinheit gekoppelte, Einheit verstanden werden, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Teil einer Gewichtskraft der Steckeinheit aufzunehmen und die Steckeinheit zumindest beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit mechanisch zu stabilisieren, insbesondere um eine Kopplung zwischen dem Steckelement und dem weiteren Steckelement zu ermöglichen. Zur, insbesondere mechanischen, Verbindung der Trägereinheit und der Steckeinheit in dem vormontierten Zustand umfasst die Steckverbindereinheit dabei insbesondere die Verbindungseinheit. Die Verbindungseinheit umfasst insbesondere wenigstens ein Verbindungselement und bevorzugt mehrere, insbesondere zumindest zwei oder zumindest drei, Verbindungselemente. Unter einer „Kraftbeaufschlagungseinheit“ soll ferner insbesondere eine, insbesondere mit der Lenksensoreinheit und/oder der Steckverbindereinheit in Wirkverbindung stehende, Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, bei dem Steckvorgang der Steckverbindereinheit die, insbesondere externe, Steckkraft auf die Verbindungseinheit zu übertragen, insbesondere derart dass sich die Verbindung zwischen der Steckeinheit und der Trägereinheit beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit automatisch und/oder selbsttätig löst und insbesondere eine definierte Beweglichkeit der Steckeinheit, insbesondere relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse, erreicht wird. Insbesondere kann die Kraftbeaufschlagungseinheit dazu auch Teile der Lenksensoreinheit und/oder der Steckverbindereinheit umfassen oder ausschließlich aus Teilen der Lenksensoreinheit und/oder der Steckverbindereinheit gebildet sein. Vorteilhaft umfasst die Kraftbeaufschlagungseinheit dabei sämtliche Teile der Lenkvorrichtung, welche, insbesondere bei dem Steckvorgang, direkt und/oder indirekt eine Kraft auf die Verbindungseinheit ausüben und/oder direkt und/oder indirekt die Steckkraft auf die Verbindungseinheit übertragen.
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Bevorzugt umfasst die Steckeinheit wenigstens ein Steckelement, insbesondere das bereits zuvor genannte Steckelement, und wenigstens ein elektrisches Leitungselement, insbesondere ein Kabel, zur flexiblen Verbindung des Steckelements mit der Trägereinheit. Hierdurch ist das Steckelement insbesondere während der Montage und/oder im Betrieb der Lenkvorrichtung vorteilhaft beweglich, wodurch vorteilhaft Toleranzen und/oder Bewegungen ausgeglichen werden können.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steckeinheit wenigstens ein Steckelement, insbesondere das bereits zuvor genannte Steckelement, und ein, insbesondere von dem Steckelement getrennt ausgebildetes, Halteelement, insbesondere ein Rastelement, umfasst, welches das Steckelement zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil umgreift und zur Kopplung mit der Verbindungseinheit vorgesehen ist. Vorzugsweise ist das Steckelement in diesem Fall als Standard-Steckelement ausgebildet. Zudem ist das Halteelement dabei insbesondere form- und/oder kraftschlüssig mit dem Steckelement verbunden und insbesondere dazu vorgesehen, das Steckelement zu halten und zumindest teilweise beweglich zu lagern. Unter dem Ausdruck „zu wenigstens einem Großteil“ sollen dabei insbesondere zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 70 %, vorzugsweise zumindest 85 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 % verstanden werden. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhafte Lagerung des Steckelements erreicht werden. Zudem können insbesondere verfügbare Standard-Steckelemente verwendet werden, wodurch vorteilhaft Kosten reduziert werden können.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Verbindungseinheit, insbesondere in dem vormontierten Zustand der Steckverbindereinheit, eine mechanisch starre Verbindung zwischen der Steckeinheit und der Trägereinheit ausbildet. Hierdurch kann insbesondere eine Handhabbarkeit der Steckverbindereinheit verbessert werden. Zudem kann vorteilhaft eine besonders einfache und/oder sichere Kopplung der Steckelemente erreicht und/oder eine Beschädigung der Steckelemente vermieden werden.
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Die Verbindungseinheit könnte beispielsweise wenigstens ein als Bolzenelement, Rastelement oder Klammerelement ausgebildetes Verbindungselement umfassen, welches durch die bei dem Steckvorgang der Steckverbindereinheit ausgeübte Steckkraft gelöst wird. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird jedoch vorgeschlagen, dass die Verbindungseinheit wenigstens ein als Sollbruchelement ausgebildetes Verbindungselement umfasst und die Kraftbeaufschlagungseinheit, dazu vorgesehen ist, die beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit ausgeübte Steckkraft derart auf die Verbindungseinheit zu übertragen, dass das Verbindungselement bricht. Vorteilhaft ist das Verbindungselement in diesem Fall stegförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt umfasst die Verbindungseinheit zumindest zwei als Sollbruchelemente ausgebildete Verbindungselemente, welche vorteilhaft identisch zueinander ausgebildet und besonders vorteilhaft in axialer Richtung und/oder in Steckrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Hierdurch kann insbesondere eine auf die Steckelemente ausgeübte Steckkraft vorteilhaft genau festgelegt und/oder gesteuert werden.
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Ferner könnte die Kraftbeaufschlagungseinheit beispielsweise wenigstens ein, insbesondere zusätzliches, Kraftübertragungselement, beispielsweise ein Stabelement, umfassen, welches dazu vorgesehen ist, die Verbindungseinheit bei dem Steckvorgang zu kontaktieren, um die bei dem Steckvorgang der Steckverbindereinheit ausgeübte Steckkraft auf die Verbindungseinheit zu übertragen. Alternativ oder zusätzlich wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung jedoch vorgeschlagen, dass die Kraftbeaufschlagungseinheit zumindest teilweise einstückig mit der Lenksensoreinheit und/oder der Steckeinheit ausgebildet ist. Darunter, dass ein Objekt mit einem weiteren Objekt „zumindest teilweise einstückig ausgebildet“ ist soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Objekte zumindest ein gemeinsames Bauteil aufweisen und/oder zumindest ein Bauteil des Objekts und/oder das Objekt einstückig mit zumindest einem Bauteil des weiteren Objekts und/oder dem weiteren Objekt verbunden und/oder ausgebildet ist. Unter „einstückig“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere 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 insbesondere eine vorteilhaft kompakte Ausgestaltung erreicht werden.
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Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass die Kraftbeaufschlagungseinheit wenigstens ein an der Lenksensoreinheit angeordnetes Kraftübertragungselement umfasst, wodurch insbesondere eine besonders einfache und/oder effiziente Kraftübertragung erreicht werden kann.
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In diesem Zusammenhang wird besonders bevorzugt vorgeschlagen, dass das Kraftübertragungselement Teil einer zu der Steckeinheit korrespondierenden weiteren Steckeinheit der Lenksensoreinheit, insbesondere der bereits zuvor genannten weiteren Steckeinheit, ist. Vorteilhaft ist das Kraftübertragungselement dabei dazu vorgesehen, zum Lösen der Verbindung zwischen der Steckeinheit und der Trägereinheit die Steckeinheit beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit zu kontaktieren, insbesondere derart, dass die beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit ausgeübte Steckkraft über die Steckeinheit auf die Verbindungseinheit übertragen wird. Hierdurch kann insbesondere eine nahezu bauraumneutrale Ausgestaltung erreicht werden.
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Eine besonders einfache und/oder sichere Kopplung der Steckelemente kann insbesondere erreicht werden, wenn die Lenkvorrichtung eine mit der Lenksensoreinheit verbundene Führungseinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, die Steckeinheit und insbesondere zumindest das Steckelement beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit, insbesondere relativ zu dem weiteren Steckelement, zu führen. Vorteilhaft umgreift die Führungseinheit dazu das Steckelement bei dem Steckvorgang zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil. Vorzugsweise ist die Führungseinheit ferner als Führungstrichter ausgebildet und besonders bevorzugt in Steckrichtung der Steckverbindereinheit unmittelbar vor dem weiteren Steckelement angeordnet.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Lenkvorrichtung ein Lenkgetriebegehäuse, insbesondere das bereits zuvor genannte Lenkgetriebegehäuse, aufweist, welches einen Sensoraufnahmebereich für die Lenksensoreinheit bereitstellt und eine, vorteilhaft in Umfangsrichtung geschlossenen, Kontaktierungsausnehmung, insbesondere einer Bohrung und/oder einer Durchbrechung, zur Aufnahme der Steckverbindereinheit aufweist. Hierdurch kann insbesondere eine besonders flexible und/oder robuste Kontaktierung der Lenksensoreinheit erreicht werden.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Steckverbindereinheit zur Bereitstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Sensoraufnahmebereich und einer Außenseite des Lenkgetriebegehäuses vorgesehen ist, wodurch insbesondere eine besonders einfache elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit erreicht werden kann. Vorzugsweise ist die Trägereinheit dabei als Kabeldurchführung, insbesondere für ein Kabel der Steckeinheit und/oder ein Sensorkabel, ausgebildet und/oder weist eine Kabeldurchführung, insbesondere für das Kabel der Steckeinheit und/oder das Sensorkabel, auf, wobei das Kabel und/oder Sensorkabel beispielsweise dazu vorgesehen sein kann, eine elektrische Verbindung mit einem Steuergerät der Lenkvorrichtung herzustellen und/oder bereitzustellen. Besonders bevorzugt ist die Trägereinheit separat von dem Lenkgetriebegehäuse ausgebildet und im montierten Zustand fest mit dem Lenkgetriebegehäuse verbunden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Lenkvorrichtung eine Positionierungseinheit aufweist, welche eine definierte Ausrichtung der Steckverbindereinheit relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit festlegt. Dazu kann die Positionierungseinheit insbesondere wenigstens ein Formelement, wie beispielsweise eine Erhöhung und/oder eine Vertiefung, und/oder wenigstens eine Montagemarkierung, beispielsweise in Form eines Piktogramms, umfassen. Hierdurch kann insbesondere eine besonders einfache Montage der Steckverbindereinheit erreicht werden.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Lenkvorrichtung, wobei die Lenkvorrichtung eine Lenksensoreinheit, insbesondere zur Erfassung wenigstens einer Lenkinformation, insbesondere von einer um eine Lenkachse drehbar gelagerten Lenkwelle, und eine Steckverbindereinheit zur, insbesondere direkten, elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit, insbesondere bei einem Steckvorgang der Steckverbindereinheit, umfasst, und wobei die Steckverbindereinheit eine Steckeinheit zur Verbindung mit der Lenksensoreinheit, eine, insbesondere zumindest in einem vormontierten Zustand der Steckverbindereinheit mit der Steckeinheit gekoppelte, Trägereinheit und eine Verbindungseinheit zur Verbindung der Steckeinheit mit der Trägereinheit um-fasst.
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Es wird vorgeschlagen, dass eine bei einem Steckvorgang der Steckverbindereinheit, insbesondere auf die Steckverbindereinheit, ausgeübte Steckkraft, insbesondere mittels einer Kraftübertragungseinheit, derart auf die Verbindungseinheit übertragen wird, dass die Verbindung zwischen der Steckeinheit und der Trägereinheit beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit gelöst wird. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann dabei eine vorteilhaft sichere und/oder flexible Kontaktierung der Lenksensoreinheit mit einer definierten Steckkraft erreicht werden.
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Vorzugsweise wird dabei in einem ersten Montageschritt zumindest aus der Steckeinheit, der Trägereinheit und der Verbindungseinheit eine mechanisch miteinander gekoppelte, vormontierte Unterbaugruppe hergestellt, in einem zweiten Montageschritt zumindest aus der Lenksensoreinheit und der Lenkwelle eine vormontierte Lenksensorbaugruppe hergestellt, in einem dritten Montageschritt die vormontierte Lenksensorbaugruppe in die Montageöffnung des Lenkgetriebegehäuses eingesetzt, in einem vierten Montageschritt die Steckverbindereinheit in Form der vormontierten Unterbaugruppe in die Kontaktierungsausnehmung des Lenkgetriebegehäuses eingebracht, sodass eine direkte elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit erreicht wird und gleichzeitig die beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit ausgeübte Steckkraft, insbesondere mittels der Kraftbeaufschlagungseinheit, auf die Verbindungseinheit übertragen wird, insbesondere derart, dass sich die, insbesondere mechanische, Verbindung zwischen der Trägereinheit und der Steckeinheit, insbesondere automatisch und/oder selbsttätig, löst, und in einem fünften Montageschritt die Montageöffnung mittels des Gehäusedeckels verschlossen. Alternativ können dabei einzelne Montageschritte und/oder eine Abfolge der Montageschritte jedoch auch variieren.
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Die Lenkvorrichtung, das Lenksystem, die Steckverbindereinheit 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, die Steckverbindereinheit 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.
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Figurenliste
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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.
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Es zeigen:
- 1 ein beispielhaftes Lenksystem mit einer Lenkvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
- 2a-b die Lenkvorrichtung in einer seitlichen Schnittdarstellung in verschiedenen Montagezuständen,
- 3 eine Steckverbindereinheit der Lenkvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung,
- 4a-b ein Teil der Steckverbindereinheit in einer perspektivischen Darstellung und in einer Detaildarstellung und
- 5 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Montage der Lenkvorrichtung.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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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.
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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 38 mit einem ersten Gehäuseabschnitt 56 für das Lenkungsstellelement 54 und mit einem zweiten Gehäuseabschnitt 58, welcher einen Sensoraufnahmebereich 40 bereitstellt (vgl. insbesondere auch 2a).
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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 40 begrenzende, Montageöffnung 62 des Lenkgetriebegehäuses 38 und insbesondere des zweiten Gehäuseabschnitts 58 eingesetzt. Eine Längserstreckung der Lenkwelle 60 definiert dabei eine axiale Richtung 64. Die Lenkwelle 60 ist drehbar um eine parallel zu der axialen Richtung 64 ausgerichtete Lenkachse gelagert. Ferner ist die Lenkwelle 60 mehrteilig ausgebildet. Die Lenkwelle 60 umfasst eine der Lenkhandhabe 50 zugeordnete Eingangswelle 66 in Form einer Lenkspindel, eine dem Lenkgetriebe 52 zugeordnete und von der Eingangswelle 66 getrennt ausgebildete Ausgangswelle 68 in Form eines Lenkritzels und ein, vorteilhaft als Drehstab ausgebildetes, Torsionselement 70, welches die Eingangswelle 66 mit der Ausgangswelle 68 verbindet. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, eine Lenkwelle einstückig auszubilden.
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Des Weiteren umfasst die Lenkvorrichtung einen Gehäusedeckel 72. Der Gehäusedeckel 72 weist eine, beispielsweise mittels eines eingespritzten Dichtelements, abgedichtete Durchtrittsöffnung 74 für die Lenkwelle 60 auf. Der Gehäusedeckel 72 ist dazu vorgesehen, in einem montierten Zustand die Montageöffnung 62 des Lenkgetriebegehäuses 38 und somit den Sensoraufnahmebereich 40 in axialer Richtung 64 abzudecken und insbesondere fluiddicht zu verschließen.
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Ferner weist die Lenkvorrichtung eine Lenksensoreinheit 10 auf. Die Lenksensoreinheit 10 ist im montierten Zustand in dem Sensoraufnahmebereich 40 angeordnet und umgreift dabei die Lenkwelle 60 in Umfangsrichtung. Im vorliegenden Fall ist die Lenksensoreinheit 10 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 10 ein, insbesondere als Aufnahmegehäuse ausgebildetes, Sensorgehäuse 76 sowie wenigstens ein in dem Sensorgehäuse 76 angeordnetes Sensorelement (nicht dargestellt) zur Erfassung der Lenkinformation.
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Zudem umfasst die Lenksensoreinheit 10 eine erste Steckeinheit 34. Die erste Steckeinheit 34 ist in dem Sensorgehäuse 76 gelagert. Die erste Steckeinheit 34 ist dabei in einem montierten Zustand der Lenksensoreinheit 10 fest und/oder unbeweglich relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse 38 angeordnet. Die erste Steckeinheit 34 umfasst ein erstes Steckelement 78 (vgl. insbesondere auch 2b). Das erste Steckelement 78 ist elektrisch mit dem Sensorelement oder einem mit dem Sensorelement verbundenen Stanzgitter der Lenksensoreinheit 10 verbunden. Das erste Steckelement 78 ist im vorliegenden Fall beispielhaft als Kupplung und/oder Buchse ausgebildet. Alternativ könnte eine erste Steckeinheit jedoch auch ein als Stecker ausgebildetes erstes Steckelement und/oder mehrere erste Steckelemente umfassen.
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Zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit 10 und insbesondere der ersten Steckeinheit 34 umfasst die Lenkvorrichtung zudem eine Steckverbindereinheit 12 (vgl. insbesondere auch 3). Die Steckverbindereinheit 12 ist separat von dem Lenkgetriebegehäuse 38 ausgebildet und im montierten Zustand fest mit dem Lenkgetriebegehäuse 38 und insbesondere dem zweiten Gehäuseabschnitt 58 verbunden. Die Steckverbindereinheit 12 ist dabei im montierten Zustand in einer Kontaktierungsausnehmung 42 des Lenkgetriebegehäuses 38, insbesondere in Form einer Bohrung und/oder einer Durchbrechung, angeordnet. Die Steckverbindereinheit 12 ist folglich zumindest teilweise außerhalb des Lenkgetriebegehäuses 38 angeordnet und kann bei einem Steckvorgang, beispielsweise von einem Monteur und/oder maschinell, mit dem Lenkgetriebegehäuse 38 verbunden werden, insbesondere indem die Steckverbindereinheit 12, vorteilhaft in einer linearen Bewegung, in die Kontaktierungsausnehmung 42 eingebracht wird. Die Steckverbindereinheit 12 ist ferner als Kabeldurchführung ausgebildet und zur Bereitstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Sensoraufnahmebereich 40 und einer Außenseite 44 des Lenkgetriebegehäuses 38 vorgesehen.
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Zur elektrischen Verbindung mit der Lenksensoreinheit 10 umfasst die Steckverbindereinheit 12 eine zweite Steckeinheit 14, welche mit der ersten Steckeinheit 34 koppelbar ist (vgl. insbesondere 2a und 3). Dazu umfasst die zweite Steckeinheit 14 ein zweites Steckelement 22. Das zweite Steckelement 22 ist korrespondierend zu dem ersten Steckelement 78 ausgebildet. Das zweite Steckelement 22 ist im vorliegenden Fall beispielhaft als Stecker, insbesondere als Standard-Stecker, ausgebildet. Ferner ist das zweite Steckelement 22 in einer zu einer Montagerichtung des Gehäusedeckels 72 und/oder der axialen Richtung 64 senkrecht ausgerichteten Steckrichtung 80 mit dem ersten Steckelement 78 koppelbar. Das zweite Steckelement 22 ist dazu vorgesehen, in Steckrichtung 80 mit dem ersten Steckelement 78 verbunden zu werden und hierdurch eine elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit 10 zu ermöglichen. Alternativ könnte eine zweite Steckeinheit jedoch auch ein als Kupplung und/oder Buchse ausgebildetes zweites Steckelement und/oder mehrere zweite Steckelemente umfassen. Zudem umfasst die zweite Steckeinheit 14 wenigstens ein elektrisches Leitungselement 24. Das elektrische Leitungselement 24 ist flexibel und im vorliegenden Fall insbesondere als Kabel ausgebildet. Das elektrische Leitungselement 24 ist als Sensorkabel ausgebildet und zur flexiblen Verbindung des zweiten Steckelements 22 beispielsweise mit einem Steuergerät 82 der Lenkvorrichtung vorgesehen. Alternativ könnte eine Steckverbindereinheit jedoch auch wenigstens ein, insbesondere im Bereich einer Außenseite eines Lenkgetriebegehäuses angeordnetes, Sensorkabelsteckelement aufweisen, welches zur Kopplung eines, insbesondere zusätzlichen, Sensorkabels vorgesehen ist.
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Ferner umfasst die zweite Steckeinheit 14 im vorliegenden Fall ein Halteelement 26 (vgl. insbesondere 4a und 4b). Das Halteelement 26 ist getrennt von dem zweiten Steckelement 22 ausgebildet. Das Halteelement 26 ist als Rastelement ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist das Halteelement 26 zumindest im Wesentlichen C-förmig ausgebildet und umgreift das zweite Steckelement 22 zu wenigstens einem Großteil. Das Halteelement 26 ist dabei form- und/oder kraftschlüssig mit dem zweiten Steckelement 22 verbunden. Das Halteelement 26 ist dazu vorgesehen, das zweite Steckelement 22 zu halten und zumindest teilweise beweglich zu lagern.
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Des Weiteren umfasst die Steckverbindereinheit 12 eine Trägereinheit 16 (vgl. insbesondere auch 3 bis 4b). Die Trägereinheit 16 ist einstückig ausgebildet. Die Trägereinheit 16 kontaktiert im montierten Zustand das Lenkgetriebegehäuse 38 und verschließt die Kontaktierungsausnehmung 42 fluiddicht. Die Trägereinheit 16 begrenzt zudem einen Kabeldurchführungskanal 84 für das elektrische Leitungselement 24. Durch das elektrische Leitungselement 24 ist das zweite Steckelement 22 dabei flexibel mit der Trägereinheit 16 verbunden. Ferner ist die Trägereinheit 16 zumindest in einem vormontierten Zustand der Steckverbindereinheit 12 mechanisch mit der zweiten Steckeinheit 14 gekoppelt. Die Trägereinheit 16 ist dabei dazu vorgesehen, wenigstens einen Teil einer Gewichtskraft der zweiten Steckeinheit 14 aufzunehmen und die zweite Steckeinheit 14 zumindest beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit 12 mechanisch zu stabilisieren, insbesondere um eine Kopplung zwischen den Steckelementen 22, 78 zu ermöglichen.
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Zur Verbindung der Trägereinheit 16 und der zweiten Steckeinheit 14 in dem vormontierten Zustand umfasst die Steckverbindereinheit 12 eine Verbindungseinheit 18 (vgl. insbesondere 4a und 4b). Die Verbindungseinheit 18 bildet dabei eine mechanisch starre Verbindung zwischen der zweiten Steckeinheit 14 und der Trägereinheit 16 aus. Die Verbindungseinheit 18 umfasst dazu wenigstens ein Verbindungselement 28, 30. Im vorliegenden Fall weist die Verbindungseinheit 18 beispielhaft zwei Verbindungselemente 28, 30 auf, welche in axialer Richtung 64 versetzt zueinander angeordnet sind, wodurch insbesondere eine gleichmäßige Halterung der zweiten Steckeinheit 14 erreicht und/oder ein Verkippen der zweiten Steckeinheit 14 beim Montagevorgang der Steckverbindereinheit 12 vermieden werden kann. Die Verbindungselemente 28, 30 sind identisch zueinander ausgebildet. Die Verbindungselemente 28, 30 sind als Verbindungsstege ausgebildet. Die Verbindungselemente 28, 30 sind im vormontierten Zustand einstückig mit der Trägereinheit 16 verbunden. Die Verbindungselemente 28, 30 sind in dem vormontierten Zustand zudem einstückig mit der zweiten Steckeinheit 14, im vorliegenden Fall insbesondere dem Halteelement 26, verbunden. Im vorliegenden Fall sind die Verbindungselemente 28, 30 als Sollbruchelemente ausgebildet und dazu vorgesehen, bei dem Steckvorgang der Steckverbindereinheit 12 zu brechen. Prinzipiell könnte eine Verbindungseinheit jedoch auch genau ein Verbindungselement oder zumindest drei Verbindungselemente umfassen. Zudem könnte ein Verbindungselement auch von einem Sollbruchelement verschieden ausgebildet sein.
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Des Weiteren umfasst die Lenkvorrichtung eine Kraftbeaufschlagungseinheit 20. Die Kraftbeaufschlagungseinheit 20 steht mit der Lenksensoreinheit 10 und der Steckverbindereinheit 12 in Wirkverbindung. Im vorliegenden Fall ist die Kraftbeaufschlagungseinheit 20 einstückig mit der Lenksensoreinheit 10 und der zweiten Steckeinheit 14 ausgebildet. Die Kraftbeaufschlagungseinheit 20 umfasst sämtliche Teile der Lenkvorrichtung, welche bei dem Steckvorgang direkt und/oder indirekt eine Kraft auf die Verbindungseinheit 12 ausüben. Im vorliegenden Fall umfasst die Kraftbeaufschlagungseinheit 20 zumindest das zweite Steckelement 22 sowie wenigstens ein an der Lenksensoreinheit 10 angeordnetes Kraftübertragungselement 32, welches Teil der ersten Steckeinheit 34 ist. Das Kraftübertragungselement 32 entspricht dabei einer eine Steckkraft festlegenden Einführschräge des ersten Steckelements 78. Die Kraftbeaufschlagungseinheit 20 ist dazu vorgesehen, eine beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit 12, insbesondere auf die Steckverbindereinheit 12, ausgeübte Steckkraft derart auf die Verbindungseinheit 18 zu übertragen, dass sich die Verbindung zwischen der zweiten Steckeinheit 14 und der Trägereinheit 16 beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit 12 löst und insbesondere eine definierte Beweglichkeit der zweiten Steckeinheit 14 relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse 38 erreicht wird. Im vorliegenden Fall ist die Kraftbeaufschlagungseinheit 20 dabei dazu vorgesehen, die beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit 12 ausgeübte Steckkraft derart auf die Verbindungseinheit 18 zu übertragen, dass die Verbindungselemente 28, 30 brechen. Hierzu sind die Maße, Dimensionen und/oder Toleranzen des zweiten Steckelements 22 und des Kraftübertragungselements 32 entsprechend aufeinander abgestimmt. Alternativ oder zusätzlich könnte eine Kraftbeaufschlagungseinheit jedoch auch beispielsweise wenigstens ein, insbesondere zusätzliches, Kraftübertragungselement, beispielsweise ein Stabelement, umfassen, welches dazu vorgesehen sein kann, eine Verbindungseinheit bei einem Steckvorgang zu kontaktieren, um eine bei dem Steckvorgang ausgeübte Steckkraft auf die Verbindungseinheit zu übertragen.
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Ferner kann die Lenkvorrichtung eine Positionierungseinheit 46 umfassen, 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 Steckverbindereinheit 12 relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse 38 bei dem Steckvorgang der Steckverbindereinheit 12 festlegt. Die Positionierungseinheit 46 ist dabei vorteilhaft an dem Lenkgetriebegehäuse 38, insbesondere im Bereich der Kontaktierungsausnehmung 42, und/oder der Trägereinheit 16 angeordnet. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, auf eine Positionierungseinheit zu verzichten.
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Zudem kann die Lenkvorrichtung eine Führungseinheit 36 umfassen (vgl. insbesondere 2a). Die Führungseinheit 36 ist an der Lenksensoreinheit 10 angeordnet. Im vorliegenden Fall ist die Führungseinheit 36 mit der Lenksensoreinheit 10 und insbesondere der ersten Steckeinheit 34 einstückig ausgebildet. Die Führungseinheit 36 ist als Einführtrichter ausgebildet und in Steckrichtung 80 unmittelbar vor dem ersten Steckelement 78 angeordnet. Die Führungseinheit 36 ist dazu vorgesehen, das zweite Steckelement 22 beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit 12 zu führen. Alternativ könnte eine Führungseinheit auch getrennt von einer Lenksensoreinheit und/oder einer ersten Steckeinheit ausgebildet sein. Zudem ist denkbar, auf eine Führungseinheit vollständig zu verzichten.
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Im Folgenden wird unter Verweis auf 5 ein beispielhaftes Verfahren zur Montage der Lenkvorrichtung beschrieben.
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In einem ersten Montageschritt 90 wird zumindest aus der zweiten Steckeinheit 14, der Trägereinheit 16 und der Verbindungseinheit 18 eine mechanisch miteinander gekoppelte, vormontierte Unterbaugruppe hergestellt.
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Zudem wird in einem zweiten Montageschritt 92 zumindest aus der Lenksensoreinheit 10 und der Lenkwelle 60 eine vormontierte Lenksensorbaugruppe hergestellt.
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In einem dritten Montageschritt 94 wird die vormontierte Lenksensorbaugruppe in die Montageöffnung 62 des Lenkgetriebegehäuses 38 eingesetzt, wobei die Lenkwelle 60 direkt bis zu einer Endposition eingeschoben wird.
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In einem vierten Montageschritt 96 wird die Steckverbindereinheit 12 in Form der vormontierten Unterbaugruppe in die Kontaktierungsausnehmung 42 des Lenkgetriebegehäuses 38 eingebracht, wobei durch die Positionierungseinheit 46 eine definierte Ausrichtung der Steckverbindereinheit 12 relativ zu dem Lenkgetriebegehäuse 38 festlegt wird, sodass eine direkte elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit 10 erreicht werden kann. Gleichzeitig wird die beim Steckvorgang der Steckverbindereinheit 12 ausgeübte Steckkraft, insbesondere mittels der Kraftbeaufschlagungseinheit 20, derart auf die Verbindungseinheit 18 übertragen, dass sich die Verbindung zwischen der Trägereinheit 16 und der zweiten Steckeinheit 14 automatisch und/oder selbsttätig löst.
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In einem fünften Montageschritt 98 wird die Montageöffnung 62 mittels des Gehäusedeckels 72 verschlossen.
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Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 5 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 90 und/oder den zweiten Montageschritt 92 auch verzichtet werden, beispielsweise falls die vormontierte Unterbaugruppe und/oder die vormontierte Lenksensorbaugruppe bereits käuflich erwerblich ist/sind.
