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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNG/EN
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Nicht zutreffend.
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ANGABE ÜBER STAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
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Nicht zutreffend.
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GEBIET DER OFFENLEGUNG
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Diese Offenlegung bezieht sich auf die Lenkung von Fahrzeugen, und konkreter auf das Kräfte-Feedback in Steer-by-Wire-Systemen.
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HINTERGRUND DER OFFENLEGUNG
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Unter verschiedenen Bedingungen kann eine relativ präzise Lenkung von Fahrzeugen wichtig sein. Beispielsweise kann es im landwirtschaftlichen Bereich wichtig sein, ein landwirtschaftliches Fahrzeug präzise über ein Feld zu lenken, um zu säen, pflegen, ernten oder auf andere Weise Nutzpflanzen oder andere Materialien zu bearbeiten. In der Regel verwenden Straßen- und Off-Road-Fahrzeuge ein mechanisches System, das mit Hydraulikunterstützung die Räder zum Lenken einschlagen.
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In bestimmten Fahrzeugen wird die Lenkung über ein System realisiert, das elektrische oder elektro-mechanische Komponenten zur Durchführung mindestens einer der zuvor durch mechanische Lenker und/oder hydraulische Komponenten erzielten Lenkfunktionen verwendet. Wenn das Lenkgestänge elektrische Komponenten zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern einschließt, hat der Bediener möglicherweise nicht das typische Gefühl, das mit dem Lenken eines Fahrzeugs verbunden ist. Um ein Fahrzeug so effektiv wie möglich zu steuern, muss ein Bediener ein bestimmtes Feedback vom Lenksystem erhalten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENLEGUNG
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Es wird ein Bremssystem zur Lieferung fühlbaren Feedbacks für ein Fahrzeug mit lenkbaren Rädern beschrieben.
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Laut einem Aspekt der Offenlegung schließt das Bremssystem eine Eingangswelle und einen Kolben, der auf die durch Lenkbewegungen rotierende Welle reagiert, ein. Ein Reibelement übermittelt eine Grundlast auf den Kolben. Ein Gehäuse enthält die Welle, den Kolben und das Reibelement. Das Gehäuse hat eine feste Gehäusekomponente, eine einstellbare Gehäusekomponente, die relativ zur festen Gehäusekomponente variabel angeordnet ist, und eine zwischenliegende Gehäusekomponente, die die feste Gehäusekomponente mit der einstellbaren Gehäusekomponente verbindet. Das Reibelement befindet sich und greift zwischen dem Kolben und dem Zwischengehäuse ein, um die Grundlast zu übertragen.
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In anderer Hinsicht schließt das Bremssystem eine Antriebsscheibe ein, die zwischen der Welle und dem Kolben eingreift. In bestimmten Ausführungen kompensiert die Antriebsscheibe die fehlende Konzentrizität zwischen der Welle und dem Kolben, so dass während der Rotation des Kolbens eine sanfte Drehmomentkurve gewährleistet ist.
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In weiterer Hinsicht schließt das Bremssystem eine Welle ein, die von einem Lenkrad eine Lenkbewegung empfängt. Eine Antriebsscheibe greift in die Welle ein, und ein Kolben greift in die Antriebsscheibe ein, um in Reaktion auf die Lenkbewegung zu rotieren. Die Antriebsscheibe ist so ausgelegt, dass sie für eine sanfte Übertragung des Drehmoments ohne Drehmomentspitzen zwischen der Welle und dem Kolben sorgt. Ein Reibelement setzt den Kolben in Bewegung und überträgt eine Grundlast, die ein bestimmtes Drehmoment benötigt, um den Kolben und das verbundene Lenkrad zu rotieren. Eine elektromagnetische Spule befindet sich neben dem Kolben und überträgt zusätzlich zur Grundlast eine variable Last, um das Drehmoment über den eingestellten Wert hinaus zu steigern. Ein Gehäuse schließt sich um die Welle, den Kolben, das Reibelement und die elektromagnetische Spule. Das Gehäuse hat eine, mit dem Fahrzeug verbundene, feste Gehäusekomponente, eine einstellbare Gehäusekomponente, die relativ zur festen Gehäusekomponente variabel angeordnet ist, und eine zwischenliegende Gehäusekomponente, die die feste Gehäusekomponente mit der einstellbaren Gehäusekomponente verbindet. Das Reibelement befindet sich und greift zwischen dem Kolben und der zwischenliegenden Gehäusekomponente ein.
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Die Details einer oder mehrerer Darstellungen sind in den begleitenden Zeichnungen und der folgenden Beschreibung dargelegt. Weitere Eigenschaften und Vorteile werden aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- ist eine Seitenansicht eines beispielhaften Nutzfahrzeugs in Gestalt eines landwirtschaftlichen Traktors, bei dem das offengelegte Bremssystem für ein Feedback von der Lenkung verwendet werden könnte;
- ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Lenksystems mit Feedback von der Bremse;
- ist eine Querschnittzeichnung eines Bremssystems; und
- ist ein Querschnitt, im Wesentlichen durch die Linie 4-4 in geführt.
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Ähnliche Referenzsymbole in den verschiedenen Zeichnungen zeigen ähnliche Elemente an.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden ein oder mehr Beispieldarstellungen des offengelegten Bremssystems für Feedback von der Lenkung beschrieben, wie in den beiliegenden Abbildungen der zuvor kurz beschriebenen Zeichnungen dargestellt. Diverse Modifikationen an den Beispieldarstellungen könnten von einer fachkundigen Person in Betracht gezogen werden.
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Wie oben genannt, können bekannte Lenkkontrollsysteme eine mechanische Lenkung als Hauptverbindung zwischen der Lenkvorrichtung (z. B. ein Lenkrad) und einem Steuersystem für die Steuerung verschiedener Räder eines Fahrzeugs nutzen. Es kann beispielsweise eine Zahnstangenlenkung oder eine andere Verbindung verwendet werden, um ein Lenkrad mit den Rädern eines Fahrzeugs oder mit einer mit den Rädern verbundenen Lenkvorrichtung zu verbinden. Der Einsatz einer solchen mechanischen Verbindung kann jedoch verschiedenen Strategien zur Automatisierung (inklusive der teilweisen Automatisierung) einer Steuerung der Lenkung im Wege stehen. Beispielsweise kann eine mechanische Verbindung (z. B. Zahnstangenlenkung oder eine andere Verbindung) verwendet werden, um eine Lenkvorrichtung (z. B. ein Lenkrad) mit einer Steuereinrichtung für die Lenkung (z. B. ein Steuerventil für eine Hydraulikpumpe oder einen Motor) zu verbinden, so dass jede manuelle, von der Lenkvorrichtung empfangene Lenkbewegung über die mechanische Verbindung an die Steuereinrichtung für die Lenkung übertragen wird. Entsprechend kann ein Bediener zum Steuern des Fahrzeugs eine manuelle Lenkbewegung am Lenkrad vornehmen, wodurch die mechanische Verbindung mechanisch die Steuereinrichtung für die Lenkung steuert. Es könnte nützlich sein, ein Lenksystem anzubieten, bei dem die mechanische Verbindung zwischen der Lenkvorrichtung und einer Steuereinrichtung für die Lenkung durch elektrisch gesteuerte Elemente ersetzt wird. Auf diese Weise könnte sich ein effizienterer und effektiverer Übergang zu modernen Lenksystemen realisieren lassen.
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In einer oder mehreren Beispielanwendungen des offengelegten Systems schließt ein Bremssystem eine Eingangswelle und einen auf die Rotation der Welle in Reaktion auf Lenkbewegungen reagierenden Kolben ein. Ein Reibelement übermittelt eine Grundlast auf den Kolben. Ein Gehäuse enthält die Welle, den Kolben und das Reibelement. Das Gehäuse hat eine feste Gehäusekomponente, eine einstellbare Gehäusekomponente, die relativ zur festen Gehäusekomponente variabel angeordnet ist, und eine zwischenliegende Gehäusekomponente, die die feste Gehäusekomponente mit der einstellbaren Gehäusekomponente verbindet. Das Reibelement befindet sich und greift zwischen dem Kolben und dem Zwischengehäuse ein, um die Grundlast zu übertragen. Die Grundlast ergibt sich durch die Anordnung der Gehäusekomponenten in Relation zueinander.
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Beispielumgebungen, in denen ein Bremssystem für das Feedback von der Lenkung eingebaut werden könnte, sind Nutzfahrzeuge und andere Fahrzeuge, die Steer-by-Wire- oder andere moderne Lenksysteme verwenden. Beispielfahrzeuge schließen Traktor, Belader, Bagger, Mähdrescher, Lkw, Planierraupe, Kompaktlader und andere Fahrzeuge für den Einsatz abseits der Straße ein, inklusive jene, die in Bau, Land- oder Forstwirtschaft eingesetzt werden. Sonstige Fahrzeuge schließen Personenwagen, andere Straßenfahrzeuge, Wohnmobile, Abschleppwagen und Lkw ein.
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Bremssysteme in Bezug auf bestimmte Fahrzeuglenkanwendungen zum Zwecke der Vorführung von Beispielen. In Lenksystemen können elektrische Antriebe eingesetzt werden und ihre jeweiligen Auslöseanforderungen werden durch den Aufbau und den Betrieb des Fahrzeugs bestimmt. Die vorliegende Offenlegung ist nicht auf bestimmte Fahrzeuganwendungen oder auf ein bestimmtes Steer-by-Wire- oder modernes Lenksystem beschränkt, sondern umfasst eher jede Anwendung, bei der die Lenkung durch ein System betrieben wird, das vom Feedback eines Bremssystems profitieren könnte. Entsprechend können die Lehren aus der vorliegenden Offenlegung in einer Vielzahl von Anwendungen auf Lenksysteme angewandt werden, inklusive in Steer-by-Wire-Systemen in Nutzfahrzeugen, so dies gewünscht ist.
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Wie oben erwähnt, kann das hierin beschriebene, offengelegte Bremssystem in einer Vielzahl von Lenkanwendungen eingesetzt werden. Auf Bezug nehmend, zeigt ein Beispiel ein Lenksystem, das in einem Nutzfahrzeug 10 verbaut sein könnte, welches in diesem Beispiel als landwirtschaftlicher Traktor dargestellt ist. Es wird aber vorausgesetzt, dass andere Konfigurationen angedacht sind, darunter Konfigurationen mit dem Nutzfahrzeug 10 als eine andere Art von Traktor oder als ein Nutzfahrzeug, das für andere Aspekte der Landwirtschaft oder im Bau oder in der Forstwirtschaft verwendet wird (z. B. Mähdrescher, Holz-Skidder, Straßenplanierer und so weiter). Es wird weiter vorausgesetzt, dass das offengelegte Bremssystem auch in nicht für die Arbeit verwendeten Fahrzeugen, Anwendungen ohne involvierte Fahrzeuge (z. B. stationäre Anlagen) und mit anderen Arten von Ausrüstung und Maschinen genutzt werden kann, bei denen ein Bremssystem für ein Feedback von der Lenkung hilfreich ist. Im vorliegenden Beispiel hat das Nutzfahrzeug 10 einen Rahmen oder ein Fahrgestell 12, das sich über die Räder 14 auf dem Boden abstützt. Zwei oder vier Räder 14 können zum Bewegen des Nutzfahrzeugs 10 angetrieben sein, und mindestens die Vorderräder 14 sind lenkbar, um die Fahrtrichtung zu steuern. Das Fahrgestell 12 unterstützt eine Antriebsquelle in Gestalt eines Verbrennungsmotors, der in diesem Beispiel als Motor 16 bezeichnet wird. Ein Getriebe im Antriebsstrang (nicht dargestellt) verbindet den Motor 16 mit den Rädern 14, um für unterschiedliche Betriebsbedingungen verschiedene Drehzahlen bereitzustellen. Es ist eine Bedienerkabine 18 vorhanden, in der sich Benutzerschnittstelle und Bedienelemente (z. B. verschiedene Steuerräder, Hebel, Schalter, Taster, Bildschirme, Tastaturen usw.) befinden. Eine der dem Benutzer zur Verfügung stehenden Steuerungen ist ein Lenksystem 20 mit einem Lenkrad 22 für den Empfang von Lenkbewegungen durch den Bediener. Das Lenkrad 22 dient auch als Schnittstelle für die Weitergabe von Feedback vom Lenksystem 20 zum Bediener.
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In einem Beispiel ist das Lenksystem 20 im Allgemeinen ein Steer-by-Wire-System, das im richtigen Moment den Kraftaufwand zum Lenken mindert und den Fahrkomfort und die Kontrolle optimiert. Durch das Lenksystem 20 kann das Nutzfahrzeug 10 mit minimaler Anstrengung in der richtigen Spur gehalten werden. Eine automatische Anpassung des Lenkradwinkels kann bereitgestellt werden. Eine Lenkung mit einer variablen Übersetzung passt sich automatisch an, um für bestimmte Funktionen ein leichtes, agiles Feedback der Lenkung zu liefern, und in anderen Situationen ein schwereres Feedback, wenn das Lenkrad 22 größeren Widerstand bietet. Genauer gesagt, und mit Bezug zu , schließt das Lenksystem 20 das Lenkrad 22 ein, das mit einer Lenkeingangswelle 24 verbunden ist, die vom Bediener ausgeführte Bewegungen am Lenkrad 22 überträgt und Feedback vom Lenksystem 20 über das Lenkrad 22 an den Bediener weitergibt. Die Lenkeingangswelle 24 ist mit einem Bremssystem 26 verbunden, das den erforderlichen Lenkaufwand variiert, ein fühlbares Feedback an den Bediener weiterleitet und zahlreiche Funktionen liefert, wie weiter unten beschrieben. Das Bremssystem 26 ist, direkt oder indirekt, mit dem Fahrgestell des Fahrzeugs 12 zur Abstützung verbunden und schließt eine elektrische Schnittstelle in Gestalt eines Steckers 30 ein. Ein Lenkwinkelsensor 28 ist am Bremssystem 26 montiert und zum Erkennen von Änderungen des Lenkwinkels konfiguriert, inklusive jener, die der Bediener über das Lenkrad 22 vorgibt. Der Lenkwinkelsensor 28 umfasst außerdem eine elektrische Schnittstelle in Gestalt eines Steckers 32. Der Lenkwinkelsensor 28 erkennt die Rotation der mit dem Lenkrad 22 assoziierten Wellen und liefert ein elektrisches Signal, das die Rotation repräsentiert. Der Lenkwinkelsensor 28 kann ein Sensor jeder Art sein, inklusive Hall-Effekt-Sensoren, optische Sensoren, Drehpotenziometer oder andere.
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Das Lenksystem 20 interagiert elektronisch mit den lenkbaren Rädern 14 und ohne eine vollständige mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad 22 und den Rädern 14. Das Bremssystem 26 und der Lenkwinkelsensor 28 sind elektrisch mit dem elektrischen System 34 des Nutzfahrzeugs 10 verbunden. Das elektrische System 34 umfasst ein oder mehr elektronische Steuerungen 36, die verschiedene Steuerfunktionen ausführen, inklusive jene des Bremssystems 26. Die Steuerung 36 kann als Computer mit einem oder mehr Prozessoren und Speicherarchitekturen konfiguriert werden, oder als ein anderes Gerät, das in der Lage ist, Steuerfunktionen auszuführen und als Schnittstelle zu den involvierten Komponenten dient. Das elektrische System 34 ist mit mindestens einem elektrischen Regler 38 gekoppelt und steuert diesen, der mit den Rädern 14 zum Lenken des Nutzfahrzeugs 10 gekoppelt ist, indem der Winkel der lenkbaren Räder 14 verändert wird. Der Lenkwinkelsensor 28 kann einen Grad der Lenkung am Lenkrad 22 erkennen und entsprechende Steuersignale an die Steuerung 36 leiten. Auf diesen Steuersignalen basierend, kann die Steuerung 36 dann den elektrischen Regler 38 steuern, um den Winkel der Räder 14 zu ändern.
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Auf Bezug nehmend, wird das Bremssystem 26 detaillierter dargestellt. Wie oben erwähnt, ist das Bremssystem 26 im Lenksystem 20 eingeschlossen und liefert unterschiedliches fühlbares Feedback in Gestalt eines variablen Widerstandes gegenüber Lenkbewegungen. Eine Variation ist hilfreich, um beispielsweise den Wert des Drehmoments zu steigern, der zum Drehen des Lenkrads 22 erforderlich ist, wenn sich die Räder 14 dem Ende des Lenkhubs am Ende des Lenkbereichs nähern. Der Lenkaufwand kann sich beispielsweise auch erhöhen, wenn der Bediener das Lenkrad 22 schnell bewegt. In diesen Beispielen schließen einige Entwurfsziele eine nützliche Abgabe von Feedback von der Lenkung an den Bediener ein. Auch kann der Wert des zum Drehen des Lenkrads 22 erforderlichen Drehmoments beispielsweise zur Minderung der Ermüdung des Bedieners auf einen angenehmen Grundwert gesenkt werden, so dass unter anderen Betriebsbedingungen weniger Lenkaufwand erforderlich ist.
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Das Bremssystem 26 hat ein Gehäuse 40, das eine feste Gehäusekomponente 42, eine einstellbare Gehäusekomponente 44 sowie eine zwischenliegende Gehäusekomponente 46 einschließt. Die feste Gehäusekomponente 42 ist für die Montage am Fahrgestell 12 oder an einem verbundenen Aufbauelement des Nutzfahrzeugs 10 über eine Reihe von Montagefüßen 48 ausgelegt. Als solches bietet die feste Gehäusekomponente 42 eine sichere Basis für das Bremssystem 26. Die einstellbare Gehäusekomponente 44 kooperiert mit der festen Gehäusekomponente 42, um eine Abdeckung für die zumindest teilweise Unterbringung verschiedener Komponenten des Bremssystems 26 darzustellen. Die einstellbare Gehäusekomponente 44 und die feste Gehäusekomponente 42 sind miteinander über die dazwischen angeordnete Gehäusekomponente 46 verbunden.
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Eine Welle 50 erstreckt sich gewöhnlich durch das Gehäuse 40 und ist so konfiguriert, dass sie als Reaktion auf Lenkbewegungen am Lenkrad 22 rotiert. Ein Kolben 52 ist im Allgemeinen ringförmig und auf der Welle 50 aufgesetzt, um mit dieser zu rotieren. Eine Antriebsscheibe 54 greift zwischen der Welle 50 und dem Kolben 52 ein, um die Rotation zwischen den beiden zu übertragen. Die Antriebsscheibe 54 ist zur Übertragung von Drehmoment und anderen Lasten zwischen der Welle 50 und dem Kolben 52 konfiguriert. Zwischen dem Kolben 52 und der zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 befindet sich und greift ein Reibelement 56 ein. Das Reibelement 56 ist als hohler konischer Abschnitt geformt und kann aus einem abriebresistenten Material wie Metall, Keramik, Verbundwerkstoff oder einem anderen Material gefertigt sein. Ein Material mit einem sehr hohen Reibbeiwert ist im Allgemeinen nicht erforderlich, da die Aufgabe des Bremssystems 26 die Erzeugung verschiedener Reibkräfte ist, die zu variablen Anforderungen an das Lenkdrehmoment eines Bedieners führen, wie jene, die durch normale manuelle Bewegungen des Lenkrads 22 erfolgen.
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In diesem Beispiel wird die Welle 50 im Gehäuse 40 von zwei Lagern 58, 60 gestützt. Im aktuellen Beispiel sind die Lager 58, 60 Kugellager, die sich zwischen inneren und äußeren Lagerschalen befinden. In anderen Beispielen können verschiedene Arten von Lagern verwendet werden, wie Gleitlager oder andere Arten. Die Lager 58, 60 und andere interne Komponenten sind durch Dichtungen 62, 64, die die Welle 50 umgeben und sich im Gehäuse 40 befinden, vor Fremdpartikeln geschützt. In diesem Beispiel handelt es sich bei den Dichtungen 62, 64 um mechanische, verstärkte Dichtungslippenanordnungen. In ähnlicher Weise enthalten die Stirnflächen zwischen der zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 und sowohl der festen Gehäusekomponente 42 als auch der einstellbaren Gehäusekomponente 44 Dichtungen 68, 70, die in diesem Beispiel O-Ring-Dichtungen sind.
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Die Welle 50 hat im Allgemeinen die Form eines hohlen Zylinders mit internen Rillen 72 zum Zusammenfügen mit der Lenkeingangswelle 24 (siehe ), damit die beiden ohne Schlupf zusammen rotieren. Die Welle 50 erstreckt sich durch die Dichtung 62 und schließt ein Antriebsende 74 ein, das aus der einstellbaren Gehäusekomponente 44 hinausragt. Die Welle 50 erstreckt sich vom Antriebsende 74 durch das Gehäuse 40 und die Dichtung 64 zu einem Sensorende 76, das aus der festen Gehäusekomponente 42 hinausragt und für die Zusammenarbeit mit dem Lenkwinkelsensor 28 angepasst ist (siehe ). In diesem Beispiel können (nicht gezeigte) Teile des Lenkwinkelsensors 28 im hohlen Sensorende 76 der Welle 50 enthalten sein. Die Welle 50 schließt auch ein Paar Griffzapfen 78, 80, die im Bereich der Antriebsscheibe 54 radial nach außen hervorstehen, wie weiter unten beschrieben.
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Im Beispiel von ist der Kolben 52 im Allgemeinen ringförmig und zum generellen Rotieren um eine Achse 66 angeordnet, die sich längs durch die Mitte der Welle 50 erstreckt. Der Kolben 52 schließt einen sich radial erstreckenden, scheibenähnlichen Abschnitt 82 ein, der sich von einem Bereich neben der Welle 50 nach außen zum Reibelement 56 erstreckt. Der Abschnitt 82 vereint sich mit einem Abschnitt 84, der sich im Allgemeinen in einer Längsrichtung erstreckt, den Abschnitt 82 umgibt, und einen L-förmigen Querschnitt bildet. Der Kolben 52 bildet zusammen mit den Abschnitten 82, 84 einen Hohlraum 86, in dem die Antriebsscheibe 54 aufgenommen wird, und der Abschnitt 82 schließt eine Stufe 87 ein, die die Antriebsscheibe 54 enthält. Der Abschnitt 84 schließt eine Außenfläche rund um seinen Außenumfang ein, der das Reibelement 56 berührt.
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Die einstellbare Gehäusekomponente 44 schließt eine ringförmige Innenwand 88 ein, die die Welle 50 umgibt, sowie eine äußere, ringförmige, mit Zwischenräumen versehene Wand 90. Zu den ringförmigen Innen- und Außenwänden 88, 90 gesellt sich ein scheibenförmiger Abschnitt 91, und zwischen den dreien wird eine elektromagnetische Spule 92 getragen. Die elektromagnetische Spule 92 befindet sich gegenüber von einem Luftspalt 93 des Kolbens 52, und spezifisch vom Abschnitt 82. Die elektromagnetische Spule 92 ist zum Erzeugen eines elektrischen Feldes konfiguriert, das sich wie weiter unten beschrieben auf den Kolben 52 auswirkt.
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Das Gehäuse 40 schließt Gegengewinde 94 zwischen der festen Gehäusekomponente 42 und der zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 ein. Darüber hinaus schließt das Gehäuse 40 Gegengewinde 96 zwischen der zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 und der einstellbaren Gehäusekomponente 44 ein. Die Gegengewinde 94, 96 winden sich spiralenförmig um die Achse 66 mit einer Neigung, die sich in Längsrichtung erstreckt, um die Gewindebewegung in Längsrichtung zu treiben, das heißt, parallel zur Achse 66. Genauer schließt die zwischenliegende Gehäusekomponente 46 externe Gewinde 100 und die feste Gehäusekomponente 42 interne Gewinde 102 ein, die zusammen die Gegengewinde 94 ergeben. Darüber hinaus schließt die einstellbare Gehäusekomponente 44 externe Gewinde 103 und die zwischenliegende Gehäusekomponente 46 interne Gewinde 104 ein, die zusammen die Gegengewinde 96 ergeben.
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Die zwischenliegende Gehäusekomponente 46 wird zumindest teilweise in der festen Gehäusekomponente 42 aufgenommen, so dass sie in die feste Gehäusekomponente 42 eingedreht wird. Im Ergebnis bewegt ein Drehen oder Rotieren der zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 relativ zur festen Gehäusekomponente 42 die zwischenliegende Gehäusekomponente 46 in Längsrichtung. Der Effekt ist, die zwischenliegende Gehäusekomponente 46 hin zum oder weg vom Reibelement 56 zu bewegen, um den Grad der Reibung auf den Kolben 52 anzupassen. In diesem Beispiel wird der Kolben 52 durch die Griffzapfen 78, 80 auf der Welle 50 daran gehindert, sich in Längsrichtung vom Reibelement 56 zu entfernen. Ein Drehen der zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 in die feste Gehäusekomponente 42 zwingt ihre Oberfläche 107 gegen die Außenfläche 109 des Reibelements 56 und zwingt die Innenfläche 105 des Reibelements 56 gegen die Oberfläche 106 des Kolbens 52. Dementsprechend erhöht ein Variieren der Gegengewinde 94 durch Drehen der zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 weiter in die feste Gehäusekomponente 42 die auf den Kolben 52 wirkende Reibung. Ein Drehen der zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 weiter aus der festen Gehäusekomponente 42 heraus senkt die auf den Kolben 52 wirkende Reibung. Durch solches Variieren der Gegengewinde 94 wird ein Wert für die Grundlast auf den Kolben 52 durch das Reibelement 56 eingestellt. Die Grundlast bestimmt den Aufwand in Gestalt des Drehmoments, den der Bediener auf das Lenkrad 22 ausüben muss, um das Nutzfahrzeug 10 zu lenken.
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Die einstellbare Gehäusekomponente 44 wird zumindest teilweise in der zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 aufgenommen, so dass sie in die zwischenliegende Gehäusekomponente 46 eingedreht wird. Im Ergebnis bewegt ein Drehen oder Rotieren der festen Gehäusekomponente 42 relativ zur zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 die einstellbare Gehäusekomponente 44 in Längsrichtung. Der Effekt ist, die einstellbare Gehäusekomponente 44 hin zum oder weg vom Kolben 52 zu bewegen. In diesem Beispiel wird der Kolben 52 durch die Griffzapfen 78, 80 daran gehindert, sich in Längsrichtung vom Reibelement 56 zu entfernen. Ein Drehen der einstellbaren Gehäusekomponente 44 in die oder aus der zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 passt die Größe des Luftspalts 93 an. Dementsprechend senkt ein Variieren der Gegengewinde 96 durch Drehen der einstellbaren Gehäusekomponente 44 weiter in die zwischenliegende Gehäusekomponente 46 den Luftspalt 93 und erhöht die auf den Kolben 52 wirkende elektromagnetische Kraft, wenn die elektromagnetische Spule 92 aktiviert wird. Ein Drehen der einstellbaren Gehäusekomponente 44 weiter aus der zwischenliegenden Gehäusekomponente 46 heraus erhöht die Größe des Luftspalts 93 und senkt die auf den Kolben 52 wirkende elektromagnetische Kraft, wenn die elektromagnetische Spule aktiviert wird. Durch solches Variieren der Gegengewinde 96 wird eine variable Last auf den Kolben 52 durch die elektromagnetische Spule 92 kalibriert. Die variable Last wird zur Grundlast des Reibelements 56 hinzugefügt und bestimmt den Aufwand in Gestalt von Drehmoment, das der Bediener auf das Lenkrad 22 anwenden muss, um das Nutzfahrzeug 10 zu lenken. Im Falle der variablen Last zieht die elektromagnetische Spule 92, wenn aktiviert, den Kolben 52 zu ihr hin, und zwingt die Oberfläche 106 des Kolbens gegen die Innenfläche 105 des Reibelements 56. Die Größe der Kraft ist variabel proportional zur Größe der Spannung, die durch das elektrische System 34 auf die elektromagnetische Spule 92 ausgeübt wird. Wenn sich zum Beispiel die Lenkbewegung am Lenkrad 22 dem Ende des Lenkhubs zum Drehen der lenkbaren Räder 14 nähert, liefert die Steuerung 36 Spannung an die elektromagnetische Spule 92, erhöht die Reiblast auf den Kolben 52 und fordert vom Bediener einen größeren Aufwand, um weiter das Rad zu drehen. Die Spannung kann progressiv erhöht werden, um dafür zu sorgen, dass der erforderliche Aufwand zum Drehen des Lenkrads 22 blockiert wird, wenn die Räder 14 in vollem Ausmaß eingeschlagen sind.
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In Bezug auf ist die ringförmige Gestalt des Gehäuses 40 und der Antriebsscheibe 54 offensichtlich. Aufgrund der Zunahme von Toleranzen und Variation von Ausführungen können die verschiedenen zusammengesetzten Komponenten des Bremssystems 26 im Vergleich zur Achse 66 in ihrer tatsächlichen physischen Mitte variieren. Zum Beispiel stimmt die Mitte des Kolbens 52 möglicherweise nicht perfekt mit der Mitte der Welle 50 überein. Statt auf die Welle 50 aufgepresst zu sein, wird der Kolben 52 durch die Antriebsscheibe 54 aktiviert. Die Antriebsscheibe 54 schließt die Nuten 110, 112 ein, die auf der äußersten Umfassung der Antriebsscheibe 54 und im Abstand von 180 Grad zueinander sitzen. Der Kolben 52 schließt die Laschen 118, 120 ein, die radial nach innen in Richtung der Achse 66 hervorstehen und von den Nuten 110 bzw. 112 aufgenommen werden. Im Ergebnis greift der Kolben 52 in die Antriebsscheibe 54 ein, um damit durch die Laschen 118, 120 zu rotieren. Die Antriebsscheibe 54 schließt auch die Nuten 114, 116 ein, die auf der innersten Umfassung der Antriebsscheibe 54 und im Abstand von 180 Grad zueinander sitzen. Die Welle 50 schließt die Laschen 122, 124 ein, die radial nach außen weg von der Achse 66 hervorstehen und von den Nuten 114 bzw. 116 aufgenommen werden. Im Ergebnis greift die Antriebsscheibe 54 in die Welle 50 ein, um damit durch die Laschen 122, 124 zu rotieren. Die Laschen 122, 124 sind relativ zu den Laschen 118, 120 um 90 Grad gestaffelt und von diesen versetzt angeordnet. Mit anderen Worten: Die beiden Sätze der Laschen 118, 120 und 122, 124 sind zueinander um 90 Grad versetzt ausgerichtet. Durch die Übertragung von Drehkräften durch die Antriebsscheibe 54 wird die nicht vorhandene Konzentrizität zwischen Welle 50 und Kolben 52 kompensiert und es wird durch die Rotation um 360 Grad eine sanfte Drehmomentkurve aufrechterhalten. Mit anderen Worten: Ein Klemmen oder Drehmomentspitzen, die sonst aufgrund der nicht vorhandenen Konzentrizität entstehen könnten, werden vermieden. In diesem Beispiel wird diese Wirkung erzielt, da das Drehmoment der Rotation durch die Laschen 118, 120, 122, 124 tangential übertragen wird, ohne dass die äußeren Komponenten über die inneren Komponenten gepresst werden müssen, um für das rotierende Eingreifen zu sorgen.
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Was ein mit der Materie vertrauter Fachmann schätzen wird, ist, dass bestimmte Aspekte der offengelegten Thematik, wie die Aktivierung der elektromagnetischen Spule 92, im elektrischen System 34 oder in einem Computerprogrammprodukt enthalten sein könnten. Entsprechend können bestimmte Ausführungsformen allein als Hardware, allein als Software (inklusive Firmware, residente Software, Micro-Code usw.) oder als Kombination von Software- und Hardware- (und anderen) Aspekten implementiert werden. Jedes geeignete, im Computer nutzbare oder vom Computer lesbare Medium kann genutzt werden. Das im Computer nutzbare Medium kann ein vom Computer lesbares Signalmedium oder ein vom Computer lesbares Speichermedium sein. In Verbindung mit diesem Dokument kann ein vom Computer nutzbares oder lesbares Speichermedium jedes konkrete Medium sein, das ein Programm zur Nutzung vom oder in Verbindung mit dem Befehlsausführungssystem, Apparat oder Gerät enthalten oder speichern kann.
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Durch die oben beschriebenen Beispiele wird ein Bremssystem für die Abgabe eines fühlbaren Feedbacks in einem Lenksystem bereitgestellt. Das Bremssystem schließt ein Reibelement ein, das einen Kolben aktiviert und eine Grundlast auf den Kolben ausübt, um für ein Ausgangsdrehmoment zum Drehen eines Lenkrads und des Kolbens zu sorgen. Die Höhe der Grundlast wird durch variierende Gegengewinde gegeben, die sich zwischen einer festen Komponente und einer zwischenliegenden Komponente des Gehäuses des Bremssystems befinden. Das Bremssystem umfasst auch eine elektromagnetische Spule, die, wenn aktiviert, eine variable Last auf den Kolben ausübt, und das zum Drehen des Lenkrads und des Kolbens über die Grundlast selbst hinaus erforderliche Drehmoment erhöht. Die variable Last wird durch Erhöhen oder Senken der der elektromagnetischen Spule zugeführten Spannung variiert. Die variable Last wird durch variierende Gegengewinde kalibriert, die sich zwischen einer einstellbaren Komponente und der zwischenliegenden Komponente des Gehäuses befinden. Das Drehmoment wird über eine Antriebsscheibe, die die nicht vorhandene Konzentrizität kompensiert, durch das Bremssystem von einer Welle zum Kolben geleitet, um das für eine 360 Grad umfassende Drehbewegung erforderliche kontinuierliche Drehmoment zu liefern.
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Die hierin verwendete Terminologie ist nur für den Zweck der Beschreibung bestimmter Darstellungen und ist nicht als Beschränkung der Offenlegung gedacht. Mit ihrer hiesigen Verwendung sind die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch für den Einschluss der Pluralformen gedacht, es sei denn, der Zusammenhang gibt deutlich etwas anderes vor. Es ist weiter davon auszugehen, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „bestehend“ bei Verwendung in dieser Spezifikation das Vorhandensein der genannten Merkmale, Ganzzahlen, Stufen, Funktionen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von ein oder mehr weiteren Merkmalen, Ganzzahlen, Stufen, Funktionen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
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Die Beschreibung der vorliegenden Offenlegung wurde zum Zwecke der Illustration und Beschreibung vorgestellt, ist aber nicht vorgesehen, erschöpfend oder auf die Offenlegung in der offengelegten Form beschränkt zu sein. Viele Modifikationen und Variationen werden jenen mit gewöhnlichen Fachkenntnissen offensichtlich sein, ohne vom Umfang und Geist der Offenlegung abzuweichen. Ausdrücklich hierin referenzierte Darstellungen wurden gewählt und beschreiben, um so gut wie möglich die Prinzipien der Offenlegung und ihre praktische Anwendung zu erklären, und anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Offenlegung zu verstehen und viele Alternativen, Modifikationen und Variationen zu dem/n beschriebenen Beispiel/en zu erkennen. Dementsprechend befinden sich zahlreiche, über jene ausdrücklich beschriebenen hinausgehende Darstellungen und Implementierungen im Rahmen der folgenden Ansprüche.
