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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Lenksystem mit einer solchen Lenkvorrichtung sowie ein Verfahren zur Montage einer solchen Lenkvorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise der
DE 199 41 464 A1 und/oder der
DE 101 21 870 Al, sind Lenksysteme für Kraftfahrzeuge mit induktiven Lenksensoren zur Bestimmung eines Lenkwinkels und/oder eines an einer Lenkwelle ausgeübten Lenkmoments bekannt. Derartige Lenksensoren umfassen in der Regel ein auf einer Lenkwelle angeordnetes Sensorgehäuse, ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Sensorelement, beispielsweise in Form einer Leiterplatte mit wenigstens einer Sensorspule, sowie wenigstens ein mit dem Sensorelement zusammenwirkendes Rotorelement, welches drehfest mit der Lenkwelle ausgebildet ist.
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Ferner ist aus der
DE 10 2018 202 226 A1 eine Lenkvorrichtung mit einem Verschlussdeckel zum Verschließen eines Lenkgetriebegehäuses und mit einer in einem Sensoraufnahmebereich des Verschlussdeckels angeordneten Lenksensoreinheit zur induktiven Erfassung wenigstens einer Lenkinformation bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Lenkvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Stabilität und/oder Robustheit bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 9 und 10 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, insbesondere um eine Lenkachse, drehbar gelagerten Lenkwelle, welche eine Eingangswelle, insbesondere eine Lenkspindel, und eine von der Eingangswelle getrennt ausgebildete und insbesondere relativ zu der Eingangswelle verdrehbare Ausgangswelle, insbesondere ein Lenkritzel, umfasst, und mit einer Lenksensoreinheit zur induktiven Erfassung wenigstens einer Lenkinformation, welche zumindest ein Sensorelement und zumindest zwei mit dem Sensorelement zusammenwirkende Rotorelemente umfasst, wobei ein erstes Rotorelement der Rotorelemente drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist und einen dem Sensorelement zugeordneten und sich senkrecht zur Lenkwelle erstreckenden ersten Rotorabschnitt aufweist, und wobei ein zweites Rotorelement der Rotorelemente drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist und einen dem Sensorelement zugeordneten und sich senkrecht zur Lenkwelle erstreckenden zweiten Rotorabschnitt aufweist.
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Es wird vorgeschlagen, dass das zweite Rotorelement mehrere, insbesondere zumindest zwei, Befestigungslaschen zur Befestigung an der Ausgangswelle und das erste Rotorelement mehrere, insbesondere zumindest zwei, Durchführungsöffnungen für die Befestigungslaschen, insbesondere für jeweils eine der Befestigungslaschen, aufweist, wobei sich die Befestigungslaschen, insbesondere im montierten Zustand und in Bezug auf die Lenkwelle, in axialer Richtung durch die Durchführungsöffnungen hindurch erstrecken. Durch diese Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Stabilität und/oder eine Robustheit der Lenkvorrichtung verbessert werden. Insbesondere kann dabei eine Verkippung des ersten Rotorelements und/oder des zweiten Rotorelements reduziert oder vorteilhaft verhindert werden, wodurch eine erhöhte Reibung vermieden und folglich Verschleiß minimiert und/oder Störgeräusche reduziert werden können. Somit kann vorteilhaft eine Standzeit und/oder eine Dauerfestigkeit der Lenkvorrichtung verbessert werden. Darüber hinaus kann vorteilhaft eine Kosteneffizienz der Lenkvorrichtung verbessert werden.
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Unter einer „Lenkvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang zumindest ein Teil, beispielsweise eine Unterbaugruppe, eines Lenksystems, insbesondere eines Fahrzeugs und vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, verstanden werden. Das Lenksystem umfasst insbesondere ein Lenkgetriebegehäuse mit einer Montageöffnung zur zumindest teilweisen Aufnahme der Lenkwelle, insbesondere der Ausgangswelle, und vorteilhaft zur zumindest teilweisen Aufnahme der Lenksensoreinheit. Darüber hinaus kann das Lenksystem weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens ein, insbesondere in dem Lenkgetriebegehäuse angeordnetes und vorteilhaft als Zahnstange ausgebildetes, Lenkungsstellelement und/oder wenigstens eine, insbesondere über die Lenkwelle mit dem Lenkungsstellelement verbundene, Lenkhandhabe.
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Unter einer „Lenksensoreinheit“ soll ferner eine, insbesondere die Lenkwelle in Umfangsrichtung umgreifende, Sensoreinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, anhand einer Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle wenigstens eine, insbesondere mit einer Betätigung der Lenkhandhabe korrelierte, Lenkinformation zu erfassen. Die Lenkinformation ist dabei vorzugsweise ein Lenkwinkel und/oder ein, insbesondere mittels der Lenkhandhabe auf die Lenkwelle aufgebrachtes, Lenkmoment. Die Lenksensoreinheit ist vorliegend zu einer induktiven Erfassung der Lenkinformation vorgesehen und demnach von einer magnetisch wirkenden Lenksensoreinheit zur magnetischen Erfassung einer Lenkinformation verschieden. Zur Erfassung der Lenkinformation umfasst die Lenksensoreinheit das, insbesondere als induktives Sensorelement ausgebildete, Sensorelement und die mit dem Sensorelement zusammenwirkenden Rotorelemente.
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Das Sensorelement umfasst insbesondere wenigstens eine Sensorspule, insbesondere in Form einer Erreger- und/oder Empfängerspule, und bevorzugt wenigstens ein Trägerelement, beispielsweise eine Platine und/oder eine Leiterplatte, auf welchem die Sensorspule angeordnet ist und welches sich senkrecht zur Lenkwelle erstreckt und/oder senkrecht zur Lenkwelle angeordnet ist. Besonders vorteilhaft umfasst das Sensorelement wenigstens zwei, insbesondere als Erreger- und/oder Empfängerspulen ausgebildete, Sensorspulen, welche auf verschiedenen Seiten und/oder Aufnahmeflächen des Trägerelements angeordnet sind. Darüber hinaus kann das Sensorelement wenigstens eine, insbesondere auf dem Trägerelement angeordnete, Erreger- und/oder Auswerteschaltung umfassen, welche insbesondere elektrisch mit der Sensorspule und/oder den Sensorspulen verbunden ist. Ferner ist das Sensorelement bevorzugt gehäusefest angeordnet und umgreift die Lenkwelle in Umfangsrichtung zu wenigstens einem Großteil und vorteilhaft vollständig.
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Die Rotorelemente sind zumindest teilweise leitfähig und/oder magnetisch permeabel ausgebildet und insbesondere dazu vorgesehen, die Sensorspule und/oder wenigstens eine der Sensorspulen zu beeinflussen. Insbesondere sind die Rotorelemente dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer relativen Ausrichtung des entsprechenden Rotorelements zu dem Sensorelement ein Sensorsignal der Sensorspule zu verändern. Das erste Rotorelement ist drehfest mit der Eingangswelle ausgebildet und umgreift die Lenkwelle in Umfangsrichtung zu wenigstens einem Großteil und vorteilhaft vollständig. Vorliegend kann das erste Rotorelement kraft- und/oder formschlüssig an der Eingangswelle befestigt sein, wie beispielsweise mittels einer Pressverbindung und/oder einer Verstemmverbindung. Alternativ kann das erste Rotorelement jedoch auch stoffschlüssig an der Eingangswelle befestigt sein, wie beispielsweise mittels einer Klebeverbindung, einer Schmelzverbindung und/oder einer Schweißverbindung. Des Weiteren ist das erste Rotorelement vorzugsweise kragenförmig und/oder gestuft, insbesondere mit zumindest einer Stufe, ausgebildet. In diesem Zusammenhang umfasst das erste Rotorelement insbesondere den dem Sensorelement zugeordneten und sich in radialer Richtung erstreckenden ersten Rotorabschnitt, welcher insbesondere wenigstens einen leitfähigen und/oder magnetisch permeablen Rotorflügel und bevorzugt mehrere Rotorflügel aufweist, und einen der Eingangswelle zugeordneten und vorteilhaft zu dem ersten Rotorabschnitt senkrecht angeordneten ersten Befestigungsabschnitt, welcher zur Befestigung an der Eingangswelle vorgesehen ist und sich bevorzugt ausgehend von dem ersten Rotorabschnitt in Richtung der Eingangswelle und/oder in Richtung der Lenkhandhabe erstreckt. Zudem ist das zweite Rotorelement drehfest mit der Ausgangswelle ausgebildet und umgreift die Lenkwelle in Umfangsrichtung zu wenigstens einem Großteil und vorteilhaft vollständig. Dabei kann das zweite Rotorelement kraft- und/oder formschlüssig an der Ausgangswelle befestigt sein, wie beispielsweise mittels einer Pressverbindung und/oder einer Verstemmverbindung. Alternativ kann das zweite Rotorelement jedoch auch stoffschlüssig an der Ausgangswelle befestigt sein, wie beispielsweise mittels einer Klebeverbindung, einer Schmelzverbindung und/oder einer Schweißverbindung. Des Weiteren ist das zweite Rotorelement vorzugsweise kragenförmig und/oder gestuft, insbesondere mit zumindest einer Stufe, ausgebildet. In diesem Zusammenhang umfasst das zweite Rotorelement insbesondere den dem Sensorelement zugeordneten und sich in radialer Richtung erstreckenden zweiten Rotorabschnitt, welcher insbesondere wenigstens einen leitfähigen und/oder magnetisch permeablen Rotorflügel und bevorzugt mehrere Rotorflügel aufweist, und einen der Ausgangswelle zugeordneten und vorteilhaft zu dem zweiten Rotorabschnitt senkrecht angeordneten zweiten Befestigungsabschnitt, welcher zur Befestigung an der Ausgangswelle die Befestigungslaschen aufweist und sich bevorzugt ausgehend von dem zweiten Rotorabschnitt in Richtung der Ausgangswelle und/oder in Richtung des Lenkungsstellelements erstreckt. Besonders bevorzugt ist das erste Rotorelement und/oder das zweite Rotorelement zudem einstückig ausgebildet. Unter einer „Befestigungslasche“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein länglicher, bevorzugt laschenförmiger und/oder zungenförmiger, Abschnitt des zweiten Rotorelements verstanden werden, welcher sich in Bezug auf die Lenkwelle in axialer Richtung erstreckt und zur Befestigung an der Ausgangswelle vorgesehen ist. Vorteilhaft erstrecken sich die Befestigungslaschen dabei ausgehend von dem zweiten Rotorabschnitt in Richtung der Ausgangswelle und/oder in Richtung des Lenkungsstellelements. Zudem ist insbesondere ein dem zweiten Rotorabschnitt abgewandter Endabschnitt der jeweiligen Befestigungslasche, welcher insbesondere durch eine der Durchführungsöffnungen hindurchgeführt ist, zur Befestigung an der Ausgangswelle vorgesehen und/oder im montierten Zustand an der Ausgangswelle befestigt. Die Befestigungslaschen sind ferner vorzugsweise in Umfangsrichtung der Lenkwelle verteilt angeordnet und besonders vorteilhaft formstabil ausgebildet. Bevorzugt sind die Befestigungslaschen darüber hinaus identisch zueinander ausgebildet. Des Weiteren sind die Durchführungsöffnungen vorzugsweise in dem ersten Rotorabschnitt des ersten Rotorelements angeordnet und derart korrespondierend zu den Befestigungslaschen ausgebildet und/oder an die Befestigungslaschen angepasst, dass ein Verdrehen der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle und folglich des ersten Rotorelements relativ zu dem zweiten Rotorelement, insbesondere zur Erfassung der Lenkinformation, möglich ist.
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Unter dem Ausdruck „zu wenigstens einem Großteil“ sollen zumindest 55 %, vorzugsweise zumindest 75 % und besonders bevorzugt zumindest 95 % verstanden werden. Unter „einstückig“ soll 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 Spritzgussverfahren, hergestellt. 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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Der erste Rotorabschnitt könnte beispielsweise in axialer Richtung auf Höhe der Ausgangswelle angeordnet sein, während der zweite Rotorabschnitt in axialer Richtung auf Höhe der Eingangswelle angeordnet sein könnte. Zudem könnten der erste Rotorabschnitt und der zweite Rotorabschnitt in axialer Richtung auf Höhe der Ausgangswelle angeordnet sein. Vorteilhaft wird jedoch vorgeschlagen, dass der erste Rotorabschnitt und der zweite Rotorabschnitt in axialer Richtung auf Höhe der Eingangswelle angeordnet sind. Hierdurch kann eine Montage vereinfacht und/oder ein Durchmesser der Rotorelemente, insbesondere aufgrund des geringeren Durchmessers der Eingangswelle im Vergleich zur Ausgangswelle, reduziert werden.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der erste Rotorabschnitt und der zweite Rotorabschnitt in axialer Richtung auf gegenüberliegenden Seiten des Sensorelements angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist dabei der erste Rotorabschnitt auf einer der Ausgangswelle zugewandten und/oder dem Lenkungsstellelement zugewandten Seite des Sensorelements angeordnet und der zweite Rotorabschnitt auf einer der Ausgangswelle abgewandten und/oder der Lenkhandhabe zugewandten Seite des Sensorelements angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine besonders hohe Stabilität der Lenkvorrichtung und gleichzeitig eine einfache Montage erreicht werden.
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Weist das zweite Rotorelement zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf, insbesondere in Umfangsrichtung der Lenkwelle verteilte und vorteilhaft formstabile, Befestigungslaschen und das erste Rotorelement zumindest drei, zumindest vier oder zumindest fünf, Durchführungsöffnungen für die Befestigungslaschen, insbesondere für jeweils eine der Befestigungslaschen, auf, kann insbesondere eine vorteilhaft vielfältige Lenkvorrichtung bereitgestellt werden, welche vorteilhaft an unterschiedliche Gegebenheiten anpassbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Lenksensoreinheit einen die Lenkwelle in Umfangsrichtung umgreifenden Verschlussdeckel aufweist, welcher einen Sensoraufnahmebereich bereitstellt und dazu vorgesehen ist, in einem montierten Zustand eine Montageöffnung eines Lenkgetriebegehäuses zur Aufnahme der Ausgangswelle, insbesondere fluiddicht, zu verschließen, und wobei das Sensorelement und die Rotorelemente zumindest teilweise in dem Sensoraufnahmebereich des Verschlussdeckels angeordnet sind. Der Verschlussdeckel ist vorteilhaft topfförmig und/oder becherförmig ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist der Verschlussdeckel einstückig ausgebildet und weist bevorzugt eine, insbesondere abgedichtete und/oder abdichtbare, Durchtrittsöffnung für die Lenkwelle, insbesondere die Eingangswelle, auf. Darüber hinaus weist der Verschlussdeckel vorzugsweise wenigstens einen, vorteilhaft als Steckbuchse ausgebildeten, Steckverbinder auf, welcher zur Kopplung eines Sensorkabels des Lenksystems vorgesehen ist. Insbesondere ersetzt der Verschlussdeckel im vorliegenden Fall ein zusätzliches Sensorgehäuse. Besonders vorteilhaft ist das Sensorelement ferner fest mit dem Verschlussdeckel und insbesondere einer dem Sensoraufnahmebereich zugewandten Innenseite des Verschlussdeckels verbunden. Unter dem Ausdruck „fluiddicht“ soll im vorliegenden Fall insbesondere im Rahmen tolerierbarer Toleranzen und/oder fertigungstechnischer Möglichkeiten fluiddicht verstanden werden. Durch diese Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Bauteileeffizienz verbessert werden, da auf ein zusätzliches Sensorgehäuse verzichtet werden kann.
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Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass sich die Befestigungslaschen derart in axiale Richtung erstrecken, dass die Befestigungslaschen aus dem Sensoraufnahmebereich des Verschlussdeckels herausgeführt und in zumindest einer Richtung senkrecht zur Lenkwelle betrachtet zumindest teilweise frei von einer Überdeckung mit dem Verschlussdeckel sind. Insbesondere ist dabei zumindest der zur jeweiligen Befestigung an der Ausgangswelle vorgesehene Endabschnitt der jeweiligen Befestigungslasche aus dem Sensoraufnahmebereich des Verschlussdeckels herausgeführt und in zumindest einer Richtung senkrecht zur Lenkwelle betrachtet frei von einer Überdeckung mit dem Verschlussdeckel. Hierdurch kann eine Montage weiter vereinfacht werden, da das zweite Rotorelement zur Befestigung an der Ausgangswelle frei zugänglich ist.
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Zudem wird ein Verfahren zur Montage der zuvor genannten Lenkvorrichtung vorgeschlagen, bei welchem in einem ersten Montageschritt das erste Rotorelement drehfest mit der Eingangswelle verbunden wird und in einem, insbesondere auf den ersten Montageschritt folgenden, zweiten Montageschritt die Befestigungslaschen des zweiten Rotorelements in die Durchführungsöffnungen des ersten Rotorelements eingeführt werden. Anschließend können in einem, insbesondere auf den zweiten Montageschritt folgenden, dritten Montageschritt die Befestigungslaschen an der Ausgangswelle befestigt werden, beispielsweise mittels einer Klebebverbindung, einer Schweißverbindung, einer Pressverbindung und/oder einer Verstemmverbindung, um das zweite Rotorelement drehfest mit der Ausgangswelle zu verbinden. Alternativ kann eine Befestigung der Befestigungslaschen an der Ausgangswelle jedoch auch direkt und/oder automatisch in dem zweiten Montageschritt erfolgen, beispielsweise falls zur Befestigung der Befestigungslaschen an der Ausgangswelle eine reibschlüssige Verbindung eingesetzt wird. In diesem Fall könnte auf ein Herausführen der Befestigungslaschen aus dem Sensoraufnahmebereich insbesondere auch verzichtet werden. Ferner wird vorzugsweise in dem zweiten Montageschritt zumindest unter Verwendung des Sensorelements, des zweiten Rotorelements und eines Verschlussdeckels zum Verschließen einer Montageöffnung eines Lenkgetriebegehäuses, insbesondere des bereits zuvor genannten Verschlussdeckels, eine vormontierte Verschlussdeckelbaugruppe hergestellt und die vormontierte Verschlussdeckelbaugruppe derart auf die Lenkwelle geschoben, dass die Befestigungslaschen bei der Montage der Verschlussdeckelbaugruppe automatisch in die Durchführungsöffnungen eingeführt werden. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor erwähnten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann dabei eine Stabilität und/oder eine Robustheit der Lenkvorrichtung verbessert werden.
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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.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Es zeigen:
- 1 ein beispielhaftes Lenksystem mit einer Lenkvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
- 2 eine Lenkwelle der Lenkvorrichtung und eine Lenksensoreinheit der Lenkvorrichtung in einer schematischen Schnittansicht,
- 3a-c ein erstes Rotorelement und ein zweites Rotorelement der Lenksensoreinheit in verschiedenen perspektivischen Darstellungen,
- 4 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Montage der Lenkvorrichtung und
- 5a-c ein weiteres Ausführungsbeispiel eines ersten Rotorelements und eines zweiten Rotorelements einer weiteren Lenksensoreinheit in verschiedenen perspektivischen Darstellungen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein rein beispielhaftes Lenksystem 52a in einer schematischen Darstellung. Das Lenksystem 52a ist als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist demnach eine elektrische Hilfskraftunterstützung auf. Ferner ist das Lenksystem 52a zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), insbesondere einem Kraftfahrzeug und bevorzugt einem Elektrofahrzeug, vorgesehen. Das Lenksystem 52a 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 mit einer hydraulischen Hilfskraftunterstützung auszubilden.
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Das Lenksystem 52a umfasst eine, im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe 54a zum Aufbringen eines Handmoments sowie ein an sich bekanntes Lenkgetriebe 56a, welches dazu vorgesehen ist, eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe 54a in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder umzusetzen. Dazu umfasst das Lenkgetriebe 56a ein Lenkgetriebegehäuse 50a und ein in dem Lenkgetriebegehäuse 50a angeordnetes Lenkungsstellelement 58a.
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Darüber hinaus umfasst das Lenksystem 52a eine Lenkvorrichtung (vgl. insbesondere auch 2). Die Lenkvorrichtung umfasst eine an sich bekannte Lenkwelle 10a. Die Lenkwelle 10a verbindet die Lenkhandhabe 54a mit dem Lenkgetriebe 56a, insbesondere dem Lenkungsstellelement 58a, und ist dazu in einem montierten Zustand zumindest teilweise in eine Montageöffnung 49a des Lenkgetriebegehäuses 50a eingesetzt. Eine Längserstreckung der Lenkwelle 10a definiert eine axiale Richtung. Die Lenkwelle 10a ist ferner drehbar um eine parallel zu der axialen Richtung ausgerichtete Lenkachse 60a gelagert. Zudem ist die Lenkwelle 10a mehrteilig ausgebildet. Die Lenkwelle 10a umfasst eine der Lenkhandhabe 54a zugeordnete Eingangswelle 12a in Form einer Lenkspindel, eine dem Lenkgetriebe 56a zugeordnete und von der Eingangswelle 12a getrennt ausgebildete Ausgangswelle 14a in Form eines Lenkritzels und ein, vorteilhaft als Drehstab ausgebildetes, Torsionselement 62a, welches die Eingangswelle 12a mit der Ausgangswelle 14a verbindet.
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Ferner umfasst die Lenkvorrichtung eine Lenksensoreinheit 16a. Die Lenksensoreinheit 16a ist als induktive Lenksensoreinheit ausgebildet und basiert folglich auf einem induktiven Messprinzip. Die Lenksensoreinheit 16a ist auf der Lenkwelle 10a angeordnet und umgreift die Lenkwelle 10a in Umfangsrichtung. Die Lenksensoreinheit 16a ist dazu vorgesehen, wenigstens eine, insbesondere mit einer Betätigung der Lenkhandhabe 54a korrelierte, Lenkinformation, wie beispielsweise einen Lenkwinkel und/oder ein Lenkmoment, zu erfassen. Im vorliegenden Fall ist die Lenksensoreinheit 16a dazu vorgesehen, anhand einer Verdrehung der Eingangswelle 12a relativ zu der Ausgangswelle 14a die wenigstens eine Lenkinformation zu erfassen.
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Die Lenksensoreinheit 16a umfasst einen Verschlussdeckel 46a. Der Verschlussdeckel 46a ist einstückig ausgebildet. Der Verschlussdeckel 46a stellt einen Sensoraufnahmebereich 48a bereit und fungiert als Sensorgehäuse, sodass auf ein separates, zusätzliches Sensorgehäuse verzichtet werden kann. Der Verschlussdeckel 46a weist ferner eine, beispielsweise mittels eines Radialwellendichtrings oder eines eingespritzten Dichtelements, abgedichtete Durchtrittsöffnung 64a für die Eingangswelle 12a auf. Im montierten Zustand ist der Verschlussdeckel 46a auf der Eingangswelle 12a angeordnet und umgreift die Eingangswelle 12a in Umfangsrichtung. Der Verschlussdeckel 46a ist dazu vorgesehen, im montierten Zustand die Montageöffnung 49a des Lenkgetriebegehäuses 50a zur Aufnahme der Ausgangswelle 14a fluiddicht zu verschließen. Alternativ könnte ein Verschlussdeckel jedoch auch mehrteilig ausgebildet sein. Zudem ist denkbar, ein zusätzliches Sensorgehäuse zu verwenden.
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Zur induktiven Erfassung der Lenkinformation umfasst die Lenksensoreinheit 16a ferner ein Sensorelement 18a und mehrere mit dem Sensorelement 18a zusammenwirkende Rotorelemente 20a, 22a. Das Sensorelement 18a und die Rotorelemente 20a, 22a sind zumindest teilweise in dem Sensoraufnahmebereich 48a des Verschlussdeckels 46a angeordnet. Im vorliegenden Fall umfasst die Lenksensoreinheit 16a genau zwei mit dem Sensorelement 18a zusammenwirkende Rotorelemente 20a, 22a. Die Rotorelemente 20a, 22a sind dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer relativen Ausrichtung der Rotorelemente 20a, 22a zu dem Sensorelement 18a ein Sensorsignal des Sensorelements 18a zu verändern.
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Das Sensorelement 18a ist einstückig ausgebildet. Das Sensorelement 18a ist vollständig in dem Sensoraufnahmebereich 48a angeordnet. Das Sensorelement 18a ist fest, insbesondere unlösbar, mit dem Verschlussdeckel 46a verbunden. Im vorliegenden Fall ist das Sensorelement 18a fest mit einer dem Sensoraufnahmebereich 48a zugewandten Innenseite des Verschlussdeckels 46a verbunden. Das Sensorelement 18a ist ferner derart in dem Sensoraufnahmebereich 48a angeordnet, dass das Sensorelement 18a in axialer Richtung auf Höhe der Eingangswelle 12a angeordnet ist und die Eingangswelle 12a in Umfangsrichtung umgreift. Ferner weist das Sensorelement 18a wenigstens eine Sensorspule 40a, 42a auf. Im vorliegenden Fall weist das Sensorelement 18a beispielhaft zwei Sensorspulen 40a, 42a auf. Die Sensorspulen 40a, 42a sind als an sich bekannte Erreger- und/oder Empfängerspulen ausgebildet. Zudem weist das Sensorelement 18a ein als Leiterplatte ausgebildetes Trägerelement 44a zur Halterung der Sensorspulen 40a, 42a und zur Verbindung der Sensorspulen 40a, 42a mit dem Verschlussdeckel 46a auf. Das Trägerelement 44a erstreckt sich senkrecht zur Lenkwelle 10a. Ferner sind die Sensorspulen 40a, 42a auf verschiedenen Seiten und/oder Aufnahmeflächen des Trägerelements 44a angeordnet. Zudem kann das Sensorelement 18a eine auf dem Trägerelement 44a angeordnete und an sich bekannte Erreger- und/oder Auswerteschaltung (nicht dargestellt) umfassen, welche elektrisch mit den Sensorspulen 40a, 42a verbunden ist. Alternativ könnte ein Sensorelement auch genau eine Sensorspule oder mehr als zwei Sensorspulen umfassen. Zudem ist denkbar, ein Sensorelement getrennt von einem Verschlussdeckel auszubilden und/oder auf Höhe einer Ausgangswelle anzuordnen.
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Ein erstes Rotorelement 20a der Rotorelemente 20a, 22a ist in 3a im Detail dargestellt. Das erste Rotorelement 20a ist einstückig ausgebildet. Das erste Rotorelement 20a ist vollständig in dem Sensoraufnahmebereich 48a angeordnet. Das erste Rotorelement 20a ist drehfest mit der Eingangswelle 12a verbunden. Das erste Rotorelement 20a ist im montierten Zustand unlösbar mit der Eingangswelle 12a verbunden. Im vorliegenden Fall ist das erste Rotorelement 20a mittels einer Verstemmverbindung mit der Eingangswelle 12a verbunden. Das erste Rotorelement 20a ist kragenförmig ausgebildet und umgreift die Eingangswelle 12a in Umfangsrichtung. Darüber hinaus besteht das erste Rotorelement 20a zumindest teilweise aus einem leitfähigen und/oder magnetisch permeablen Material. Im vorliegenden Fall besteht das erste Rotorelement 20a beispielhaft aus Metall.
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Des Weiteren ist das erste Rotorelement 20a gestuft ausgebildet und weist im vorliegenden Fall genau eine Stufe auf. Das erste Rotorelement 20a weist dabei einen dem Sensorelement 18a zugeordneten ersten Rotorabschnitt 24a und einen der Eingangswelle 12a zugeordneten ersten Befestigungsabschnitt 66a auf (vgl. insbesondere auch 2 und 3c). Der erste Rotorabschnitt 24a erstreckt sich in radialer Richtung und/oder senkrecht zur Lenkwelle 10a. Ferner ist der erste Rotorabschnitt 24a in axialer Richtung auf Höhe der Eingangswelle 12a angeordnet. Der erste Rotorabschnitt 24a ist dabei im montierten Zustand auf einer der Ausgangswelle 14a zugewandten Seite des Sensorelements 18a angeordnet. Der erste Rotorabschnitt 24a weist ferner mehrere radial außenliegende erste Rotorflügel 68a zur Beeinflussung des Sensorelements 18a und einen radial innenliegenden Verbindungsring 70a auf, welcher die ersten Rotorflügel 68a mit dem ersten Befestigungsabschnitt 66a verbindet und welcher mehrere Durchführungsöffnungen 34a, 36a, im vorliegenden Fall beispielhaft zwei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Durchführungsöffnungen 34a, 36a, umfasst. Vorliegend erstreckt sich jede der Durchführungsöffnungen 34a, 36a dabei über zumindest 30 %, vorteilhaft über zumindest 40 %, und weniger als 50 % eines gesamten Umfangs der Lenkwelle 10a. Der erste Befestigungsabschnitt 66a erstreckt sich in axialer Richtung und ist zur Befestigung an der Eingangswelle 12a vorgesehen. Der erste Befestigungsabschnitt 66a ist folglich senkrecht zu dem ersten Rotorabschnitt 24a angeordnet und erstreckt sich im vorliegenden Fall ausgehend von dem ersten Rotorabschnitt 24a in Richtung der Eingangswelle 12a und/oder in Richtung der Lenkhandhabe 54a. Alternativ ist denkbar, ein erstes Rotorelement mehrteilig und/oder aus einem beliebigen anderen Material auszubilden, welches zumindest in einem ersten Rotorabschnitt leitfähig und/oder magnetisch permeabel ist. In diesem Zusammenhang ist insbesondere auch denkbar, ein erstes Rotorelement mittels einer Schmelzverbindung und/oder einer Klebeverbindung oder dergleichen mit einer Eingangswelle zu verbinden. Ferner könnte ein erstes Rotorelement prinzipiell auch zumindest zwei Stufen aufweisen. Darüber hinaus könnte ein erster Rotorabschnitt in axialer Richtung auf Höhe einer Ausgangswelle angeordnet sein und/oder sich ein erster Befestigungsabschnitt ausgehend von einem ersten Rotorabschnitt in Richtung einer Ausgangswelle erstrecken. Des Weiteren ist denkbar, auf einen entsprechenden Verbindungsring zu verzichten und erste Rotorflügel unmittelbar an einem ersten Befestigungsabschnitt anzuordnen. In diesem Fall könnten Durchführungsöffnungen in den ersten Rotorflügeln angeordnet sein.
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Ein zweites Rotorelement 22a der Rotorelemente 20a, 22a ist in 3b im Detail dargestellt. Das zweite Rotorelement 22a ist einstückig ausgebildet. Das zweite Rotorelement 22a ist zu wenigstens einem Großteil in dem Sensoraufnahmebereich 48a angeordnet. Das zweite Rotorelement 22a ist drehfest mit der Ausgangswelle 14a verbunden. Das zweite Rotorelement 22a ist im montierten Zustand unlösbar mit der Ausgangswelle 14a verbunden. Im vorliegenden Fall ist das zweite Rotorelement 22a mittels einer Verstemmverbindung mit der Ausgangswelle 14a verbunden. Das zweite Rotorelement 22a ist kragenförmig ausgebildet und umgreift die Eingangswelle 12a und die Ausgangswelle 14a in Umfangsrichtung. Darüber hinaus besteht das zweite Rotorelement 22a zumindest teilweise aus einem leitfähigen und/oder magnetisch permeablen Material. Im vorliegenden Fall besteht das zweite Rotorelement 22a beispielhaft aus Metall.
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Des Weiteren ist das zweite Rotorelement 22a gestuft ausgebildet und weist im vorliegenden Fall genau eine Stufe auf. Das zweite Rotorelement 22a weist dabei einen dem Sensorelement 18a zugeordneten zweiten Rotorabschnitt 26a und einen der Lenkwelle 10a zugeordneten zweiten Befestigungsabschnitt 72a auf (vgl. insbesondere auch 2 und 3c). Der zweite Rotorabschnitt 26a erstreckt sich in radialer Richtung und/oder senkrecht zur Lenkwelle 10a. Der zweite Rotorabschnitt 26a ist somit parallel zu dem ersten Rotorabschnitt 24a ausgerichtet. Ferner ist der zweite Rotorabschnitt 26a in axialer Richtung auf Höhe der Eingangswelle 12a angeordnet. Der zweite Rotorabschnitt 26a ist dabei im montierten Zustand auf einer der Ausgangswelle 14a abgewandten Seite des Sensorelements 18a angeordnet. Demnach sind der erste Rotorabschnitt 24a und der zweite Rotorabschnitt 26a vorliegend in axialer Richtung auf gegenüberliegenden Seiten des Sensorelements 18a angeordnet. Der zweite Rotorabschnitt 26a weist ferner mehrere radial außenliegende zweite Rotorflügel 74a zur Beeinflussung des Sensorelements 18a und einen radial innenliegenden ersten Verbindungsring 76a auf, welcher die zweiten Rotorflügel 74a mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 72a verbindet. Der zweite Befestigungsabschnitt 72a erstreckt sich in axialer Richtung und ist zur Befestigung an der Ausgangswelle 14a vorgesehen.
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Dazu umfasst der zweite Befestigungsabschnitt 72a mehrere Befestigungslaschen 28a, 30a, im vorliegenden Fall beispielhaft zwei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Befestigungslaschen 28a, 30a, welche sich im montierten Zustand in axialer Richtung durch die Durchführungsöffnungen 34a, 36a, insbesondere jeweils eine der Durchführungsöffnungen 34a, 36a, hindurch erstrecken (vgl. 3c). Eine Länge der Befestigungslaschen 28a, 30a in axialer Richtung ist zudem kleiner als eine Breite der Befestigungslaschen 28a, 30a in Umfangsrichtung der Lenkwelle 10a. Vorliegend ist die Breite der Befestigungslaschen 28a, 30a zumindest doppelt so groß wie die Länge der Befestigungslaschen 28a, 30a. Dabei erstreckt sich jede der Befestigungslaschen 28a, 30a über zumindest 30 %, vorteilhaft über zumindest 40 %, und weniger als 50 % eines gesamten Umfangs der Lenkwelle 10a. Zudem umfasst der zweite Befestigungsabschnitt 72a einen zweiten Verbindungsring 78a, welcher die Befestigungslaschen 28a, 30a mit dem zweiten Rotorabschnitt 26a verbindet. Die Befestigungslaschen 28a, 30a sind folglich senkrecht zu dem zweiten Rotorabschnitt 26a angeordnet und erstrecken sich im vorliegenden Fall ausgehend von dem zweiten Verbindungsring 78a in Richtung der Ausgangswelle 14a und/oder in Richtung des Lenkungsstellelements 58a. Der zweite Befestigungsabschnitt 72a und/oder die Befestigungslaschen 28a, 30a erstrecken sich somit ausgehend von dem zweiten Rotorabschnitt 26a in eine zu dem ersten Befestigungsabschnitt 66a entgegengesetzte Richtung. Zudem erstrecken sich die Befestigungslaschen 28a, 30a derart in axiale Richtung, dass die Befestigungslaschen 28a, 30a aus dem Sensoraufnahmebereich 48a des Verschlussdeckels 46a herausgeführt und in zumindest einer Richtung senkrecht zur Lenkwelle 10a betrachtet zumindest teilweise frei von einer Überdeckung mit dem Verschlussdeckel 48a sind (vgl. 2). Alternativ ist denkbar, auf ein Herausführen von Befestigungslaschen aus einem Sensoraufnahmebereich zu verzichten, beispielsweise bei Verwendung einer reibschlüssigen Verbindung. Ferner ist denkbar, ein zweites Rotorelement mehrteilig und/oder aus einem beliebigen anderen Material auszubilden, welches zumindest in einem zweiten Rotorabschnitt leitfähig und/oder magnetisch permeabel ist. In diesem Zusammenhang ist insbesondere auch denkbar, ein zweites Rotorelement mittels einer Schmelzverbindung und/oder einer Klebeverbindung oder dergleichen mit einer Ausgangswelle zu verbinden. Ferner könnte ein zweites Rotorelement prinzipiell auch zumindest zwei Stufen aufweisen. Darüber hinaus könnte ein zweiter Rotorabschnitt in axialer Richtung auf Höhe einer Ausgangswelle angeordnet sein. Des Weiteren könnte ein zweites Rotorelement eine von zwei abweichende Anzahl an Befestigungslaschen aufweisen, wie beispielsweise zumindest drei oder zumindest vier Befestigungslaschen. Des Weiteren ist denkbar, auf einen entsprechenden ersten Verbindungsring zu verzichten und zweite Rotorflügel unmittelbar an einem zweiten Befestigungsabschnitt anzuordnen. Zudem ist denkbar, auf einen entsprechenden zweiten Verbindungsring zu verzichten und Befestigungslaschen unmittelbar an einem zweiten Rotorabschnitt anzuordnen.
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Im Folgenden wird unter Verweis auf 4 ein beispielhaftes Verfahren zur Montage der Lenkvorrichtung beschrieben.
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In einem ersten Montageschritt 80a wird zumindest aus dem Verschlussdeckel 46a, dem Sensorelement 18a und dem zweiten Rotorelement 22a eine vormontierte Unterbaugruppe in Form einer Verschlussdeckelbaugruppe hergestellt.
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In einem zweiten Montageschritt 82a wird das erste Rotorelement 20a auf die Lenkwelle 10a geschoben und über den ersten Befestigungsabschnitt 66a an der Eingangswelle 12a befestigt, um das erste Rotorelement 20a drehfest mit der Eingangswelle 12a zu verbinden. Im vorliegenden Fall ist das erste Rotorelement 20a dabei beispielhaft mittels einer Verstemmverbindung mit der Eingangswelle 12a verbunden.
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In einem dritten Montageschritt 84a werden die Befestigungslaschen 28a, 30a des zweiten Rotorelements 22a in die Durchführungsöffnungen 34a, 36a des ersten Rotorelements 20a eingeführt. Dazu wird die vormontierte Verschlussdeckelbaugruppe umfassend den Verschlussdeckel 46a, das Sensorelement 18a und das zweite Rotorelement 22a derart auf die Lenkwelle 10a geschoben, dass die Befestigungslaschen 28a, 30a beim Aufschieben der Verschlussdeckelbaugruppe automatisch in die Durchführungsöffnungen 34a, 36a eingeführt werden. Die Verschlussdeckelbaugruppe wird dabei in einer linearen Bewegung und in axialer Richtung aus Richtung Eingangswelle 12a in Richtung Ausgangswelle 14a auf die Lenkwelle 10a geschoben. Alternativ ist jedoch auch denkbar, eine feststehende Verschlussdeckelbaugruppe zu verwenden und eine Lenkwelle mittels einer linearen Bewegung in die Verschlussdeckelbaugruppe einzufügen.
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In einem vierten Montageschritt 86a werden die Befestigungslaschen 28a, 30a an der Ausgangswelle 14a befestigt, um das zweite Rotorelement 22a drehfest mit der Ausgangswelle 14a zu verbinden. Im vorliegenden Fall ist das zweite Rotorelement 22a dabei beispielhaft mittels einer Verstemmverbindung mit der Ausgangswelle 14a verbunden. In diesem Montageschritt ist es besonders vorteilhaft, wenn die Befestigungslaschen 28a, 30a zumindest teilweise aus dem Sensoraufnahmebereich 48a des Verschlussdeckels 46a herausgeführt sind, da hierdurch das zweite Rotorelement 22a bzw. zumindest die Befestigungslaschen 28a, 30a frei zugänglich sind und besonders einfach an der Ausgangswelle 14a befestigt werden können
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In einem fünften Montageschritt 88a wird die Lenkwelle 10a in die Montageöffnung 49a des Lenkgetriebegehäuses 50a eingeführt und die Montageöffnung 49a mittels des Verschlussdeckels 46a fluiddicht verschlossen, beispielsweise mittels einer Rastverbindung und/oder einer Klebeverbindung. Zudem kann abschließend ein Sensorkabel mit einem Steckverbinder (nicht dargestellt) des Verschlussdeckels 46a verbunden werden.
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Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 4 soll lediglich beispielhaft ein Verfahren zur Montage der Lenkvorrichtung beschreiben. Insbesondere können einzelne Montageschritte und/oder eine Abfolge der Montageschritte variieren. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise denkbar, auf den ersten Montageschritt 80a und demnach auf die Herstellung einer Verschlussdeckelbaugruppe zu verzichten und/oder den fünften Montageschritt 88a zu variieren. Zudem ist denkbar, zusätzliche Montageschritte, wie beispielsweise ein Einsetzen eines Zahnrads und/oder eines Abschirmelements vorzusehen. Darüber hinaus kann alternativ eine Befestigung der Befestigungslaschen 28a, 30a an der Ausgangswelle 14a auch direkt und/oder automatisch beim Einführen der Befestigungslaschen 28a, 30a des zweiten Rotorelements 22a in die Durchführungsöffnungen 34a, 36a des ersten Rotorelements 20a erfolgen, beispielsweise falls zur Befestigung der Befestigungslaschen 28a, 30a an der Ausgangswelle 14a eine reibschlüssige Verbindung eingesetzt wird.
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In den 5a bis 5c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 4 nachgestellt. Im Ausführungsbeispiel der 5a bis 5c ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
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Das weitere Ausführungsbeispiel der 5a bis 5c unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine Anzahl an Durchführungsöffnungen 34b, 36b, 38b eines ersten Rotorelements 20b sowie Befestigungslaschen 28, 30b, 32b eines zweiten Rotorelements 22b einer Lenkvorrichtung.
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In diesem Fall umfasst das erste Rotorelement 20b drei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Durchführungsöffnungen 34b, 36b, 38b, wobei sich jede der Durchführungsöffnungen 34b, 36b, 38b über zumindest 15 % und höchstens 30 % eines gesamten Umfangs einer Lenkwelle 10b erstreckt.
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Ferner umfasst das zweite Rotorelement 22b drei in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Befestigungslaschen 28b, 30b, 32b, welche sich im montierten Zustand in axialer Richtung durch die Durchführungsöffnungen 34b, 36b, 38b, insbesondere jeweils eine der Durchführungsöffnungen 34b, 36b, 38b, hindurch erstrecken. Eine Länge der Befestigungslaschen 28b, 30b, 32b in axialer Richtung ist in diesem Fall größer als eine Breite der Befestigungslaschen 28b, 30b, 32b in Umfangsrichtung der Lenkwelle 10b. Vorliegend ist die Länge der Befestigungslaschen 28b, 30b, 32b zumindest doppelt so groß wie die Breite der Befestigungslaschen 28b, 30b, 32b. Dabei erstreckt sich jede der Befestigungslaschen 28b, 30b, 32b über zumindest 15 % und höchstens 30 % eines gesamten Umfangs der Lenkwelle 10b.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19941464 A1 [0002]
- DE 10121870 [0002]
- DE 102018202226 A1 [0003]
