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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Anschlagdämpfer, der einen elastisch verformbaren, ringförmigen Dämpfungskörper mit einer in Richtung einer Achse durchgehenden Öffnung, der auf seiner getriebeseitigen axialen Stirnseite einen Stützabschnitt, und auf seiner entgegengesetzten, anschlagseitigen Stirnseite einen Dämpfungsabschnitt mit einer stirnseitigen Kontaktfläche aufweist.
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In einer Kraftfahrzeuglenkung wird ein Lenkeinschlag, der manuell über ein fahrerseitig angebrachtes Lenkrad oder zusätzlich oder alternativ motorisch über eine Lenkmomenterzeugungseinrichtung als Drehung in eine Lenkwelle eingebracht wird, über ein Lenkgetriebe in eine lineare Bewegung einer Zahnstange oder Schubstange umgesetzt, die über Spurstangen und Achsschenkel auf die zu lenkenden Räder übertragen wird.
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Das Lenkgetriebe einer derartigen Zahnstangenlenkung umfasst ein Gehäuse, in dem die Zahnstange in Richtung ihrer Achse längsverschiebbar gelagert ist. In dem Gehäuse ist ein an der Lenkwelle angebrachtes Lenkritzel drehbar gelagert und greift in eine lineare Verzahnung der Zahnstange ein, so dass eine Drehung der Lenkwelle in eine axiale Längsverschiebung der Zahnstange umgesetzt wird. An die Zahnstange sind die zu den Achsschenkeln der lenkbaren Räder führenden Spurstangen angekoppelt.
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Zur Begrenzung des maximal möglichen Lenkeinschlags ist es bekannt, die maximal mögliche lineare Verschiebung der Zahnstange in dem Gehäuse durch zwei Anschläge in beide Richtungen zu begrenzen. Dabei wird ein Anschlag gebildet durch eine axiale Anschlagfläche an der Zahnstange, die in axialer Richtung mechanisch gegen eine damit korrespondierende Gegenanschlagfläche an dem Gehäuse anschlagen kann. Die Anschlag- und Gegenanschlagflächen können beispielsweise als einander axial gegenüberliegende koaxiale Ringflächen ausgebildet sein.
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Zur Reduzierung von unerwünschten Anschlaggeräuschen und mechanischen Beschädigungen, die bei einem harten Anschlag auftreten könnten, ist es bekannt, einen nachgiebigen Anschlagdämpfer zwischen den metallischen Anschlagflächen des Gehäuses und der Zahnstange anzuordnen.
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Ein derartiger Anschlagdämpfer ist beispielsweise in der
DE 10 2015 216 430 A1 beschrieben. Dieser weist einen ringförmigen Dämpfungskörper aus einem elastomeren Material auf, der axial zwischen den korrespondierenden Anschlag- und Gegenanschlagflächen angeordnet sein kann, wobei die Zahnstange durch seine koaxiale Öffnung hindurchgeht.
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Bei einem Anschlag der Zahnstange wird das Elastomermaterial zwischen Anschlag- und Gegenanschlagfläche axial gestaucht. Durch die dabei auftretende elastische Deformation in axialer Richtung und die innere Reibung wird der Anschlag abgefedert und gedämpft, so dass die Geräuschentwicklung reduziert werden kann. Um eine ausreichende Dämpfungswirkung bei einer relativ flachen elastischen Kennlinie zu ermöglichen, ist jedoch eine relativ große axiale Breite des Dämpfungskörpers erforderlich. Daraus resultiert ein nachteilig hoher Bauraumbedarf. Eine Veränderung der Dämpfungseigenschaften erfordert eine Anpassung der äußeren Abmessungen, und zusätzlich oder alternativ eine Anpassung der Materialeigenschaften, was in jedem Fall zusätzlichen konstruktiven und fertigungstechnischem Aufwand auslöst.
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Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompaktere Bauweise und eine flexible, weniger aufwendige Anpassung der Dämpfungseigenschaften zu ermöglichen.
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Darstellung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Lenkgetriebe gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einem Lenkgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Anschlagdämpfer, der einen elastisch verformbaren, ringförmigen Dämpfungskörper mit einer in Richtung einer Achse durchgehenden Öffnung, der auf seiner getriebeseitigen axialen Stirnseite einen Stützabschnitt, und auf seiner entgegengesetzten, anschlagseitigen Stirnseite einen Dämpfungsabschnitt mit einer stirnseitigen Kontaktfläche aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Dämpfungsabschnitt in einem Randbereich der Öffnung einen anschlagseitig axial vorstehenden, um eine Umfangslinie radial nach innen umklappbaren Dämpfungsvorsprung aufweist.
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Der bevorzugt kreisringförmige Dämpfungskörper mit der koaxialen Öffnung kann sich in an sich bekannter Weise mit einer ringförmigen axialen Stützfläche an seiner dem Gehäuse zugewandten, definitionsgemäß inneren Stirnseite axial gegen eine Gegenanschlagfläche des Gehäuses abstützen. Auf der axial gegenüberliegenden Seite befindet sich ein Dämpfungsabschnitt, der in seinem axial von dem Dämpfungskörper vorstehenden Endbereich eine stirnseitige Kontaktfläche aufweist. Gegen diese kann die Anschlagfläche der Zahnstange axial anschlagen. Die Anschlagfläche der Zahnstange kann direkt an dieser angeordnet oder mittelbar mit dieser verbunden sein, beispielsweise durch eine Schraub-. Press- oder sonstige Verbindung. Beispielsweise kann die Anschlagfläche an einem Gelenkkopf angeordnet sein, über den die Zahnstange an gelenkig mit einer Spurstange verbunden ist.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Dämpfungsvorsprung derart an dem Dämpfungskörper mit dem Dämpfungskörper verbunden ist, dass ein daran angeordneter, die Kontaktfläche aufweisender Bereich des Dämpfungsabschnitts relativ zum übrigen Dämpfungskörper elastisch radial nach innen umgebogen werden kann, und damit in den Öffnungsquerschnitt der Öffnung auf die Achse zu bewegt wird. Das bedeutet mit anderen Worten, dass der Dämpfungsvorsprung relativ zum Dämpfungskörper in einer Schwenkbewegung radial nach innen umgeklappt bzw. verschwenkt werden kann.
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Wenn auf die Kontaktfläche eine axiale Kraft ausgeübt, konkret beim Auftreffen der Anschlagfläche beim Anschlag, wird nicht nur der Dämpfungskörper an sich axial gestaucht, was im Stand der Technik der Fall ist, sondern der Dämpfungsvorsprung wird relativ dazu elastisch umgeklappt. Dieses Umklappen erfolgt durch Umbiegen um eine Umfangslinie, die bevorzugt in dem Querschnittsbereich zwischen Dämpfungskörper und Dämpfungsvorsprung verläuft. Dadurch, dass die Umfangslinie gebogen ist, wird beim Umklappen eine elastische Verformung in einer Art toroidaler Verwindung um eine gekrümmte Biegelinie erzeugt. Dabei bewegen sich auf der Kontaktfläche liegende Punkte in einer bogenförmigen Klapp- oder Schwenkbewegung um besagte Umfangslinie radial nach innen und zugleich in Richtung der einwirkenden Kraft axial auf den Dämpfungskörper zu, mit anderen Worten auf das Gehäuse zu. Dabei wir die zwischen der getriebeseitigen Stirnseite und der Kontaktfläche gemessene axiale Breite des Dämpfungskörpers verringert. Durch die gekrümmte Biegelinie werden bei der toroidalen Verwindung gleichzeitig auf dem Umfang benachbarte Punkte unter elastischer Verformung in Umfangsrichtung gegeneinander bewegt.
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Durch das Umklappen des Dämpfungsvorsprungs kann eine flachere elastische Kennlinie realisiert werden, als bei einer einfachen axialen Kompression des Dämpfungsabschnitts wie im Stand der Technik. Ein Vorteil ist, dass durch die dabei erzeugte elastische Verwindung oder Umbiegung des quer zur Achse keine axiale Verlängerung und somit keine Vergrößerung des Bauraums erforderlich ist. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Dämpfungseigenschaften bereits durch die relative Dimensionierung des Dämpfungsabschnitts und des Dämpfungsvorsprungs definiert vorgegeben und flexibel an die jeweiligen Erfordernisse angepasst und optimiert werden können, ohne dass wie im Stand der Technik die Materialeigenschaften oder die den Bauraumbedarf bestimmenden äußeren Gesamtabmessungen verändert werden müssten. In vorteilhafter Weise können kompaktere Abmessungen und eine größere Designfreiheit im Hinblick auf die Optimierung der Dämpfungseigenschaften realisiert werden.
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Es kann vorteilhaft sein, der Dämpfungsvorsprung ringfömig ausgebildet ist. Der Dämpfungsvorsprung ist in dieser Bauform geschlossen umlaufend, und die Kotaktfläche entsprechend kreisringförmig. Durch die beschriebene toroidale Verwindung beim Anschlag können bereits durch relativ dünne Materialquerschnitte zur Dämpfung ausreichende Verformungen realisiert werden.
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Alternativ ist es möglich, dass der Dämpfungsvorsprung segmentiert ist. Es können beispielsweise axiale und/oder radiale Schlitze eingebracht sein, um den Dämpfungsvorsprung über den Umfangsverlauf in zwei oder mehr Segmente zu unterteilen, wobei eine ebenfalls segmentförmige Kontaktfläche gebildet wird. Dadurch ergeben sich weitere Möglichkeiten, bei Bedarf die Dämpfungseigenschaften zu optimieren.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Dämpfungsvorsprung konisch ausgebildet ist. Dabei hat der Dämpfungsvorsprung eine konusmantelförmige Grundform, die sich vom Dämpfungskörper aus gesehen konisch verjüngt, d.h. von der anschlagseitigen Stirnseite aus gesehen gegen die Achse zusammenläuft. Wirkt eine axiale Anschlagkraft auf die stirnseitig an dem verjüngten Konusende angeordnete Kontaktfläche, werden die Konusmantelflächen unter elastischer Verformung radial nach innen gezwängt. Dadurch wir die oben beschriebene toroidale Verwindung erzeugt. Vorteile der konischen Ausbildung sind, dass die elastischen Eigenschaften und die Dämpfung durch Veränderung der Konusparameter, wie beispielsweise dem Konuswinkel, und der radialen Wandungsstärke des Konusmantels definiert und flexibel angepasst werden können. Beispielsweise kann durch einen größeren (stumpferen) Konuswinkel, entsprechend dem mit der Achse eingeschlossenen Öffnungswinkel, und/oder durch eine geringere Wandungsstärke eine höhere Elastizität oder schwächere Dämpfung erzeugt werden, oder umgekehrt durch einen spitzeren Konuswinkel und/oder eine größere Wandungsstärke eine höhere Steifigkeit und eine stärkere Dämpfung.
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Der mit der Achse eingeschlossene Konuswinkel kann vorzugsweise größer als 30° sein, vorzugsweise zwischen etwa 30° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 30° und 45°.
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Es ist möglich, dass in die anschlagseitige Stirnseite eine axiale Vertiefung eingeformt ist. Die Vertiefung kann eine außen um den Dämpfungsvorsprung durchgehend oder abschnittweise umlaufende Nut oder Rille ausgebildet sein. Dadurch ergeben sich weitere Möglichkeiten zur Gestaltung und Optimierung der Verbindung zwischen Dämpfungsvorsprung und Dämpfungskörper zur Optimierung und Anpassung der Dämpfungseigenschaften.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Öffnung getriebeseitig aufgeweitet ist. Dadurch, dass der offene Öffnungs- oder Durchgangsquerschnitt getriebeseitig, also im Bereich des Stützabschnitts, größer ist als anschlagseitig im Bereich des Dämpfungsabschnitts, kann ein vergrößerter Bewegungsraum zur Verfügung gestellt werden, so dass ein besser definiertes Umklappen des Dämpfungsvorsprungs ermöglicht wird.
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Eine mögliche Weiterbildung ist, dass der Querschnitt des Dämpfungskörpers am getriebeseitigen Rand der Öffnung bogenförmig gerundet ist. Dadurch, dass die Öffnung nicht in einer scharfen Kante zur axialen Stützfläche des Stützabschnitts übergeht, sondern konvex gerundet, beispielsweise in Form eines Torusabschnitts oder dergleichen, kann in vorteilhafter Weise die lokale Scherbeanspruchung des Dämpfungskörpers bei Verformung reduziert werden. Insbesondere beim Umklappen des Dämpfungsvorsprungs bei einem Anschlag kann sich der gerundete Bereich gleichmäßig gegen eine Gegenanschlagfläche am Gehäuse anschmiegen. Dadurch kann die Lebensdauer und Betriebssicherheit erhöht werden.
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Es ist möglich, dass die Kontaktfläche zumindest teilweise innerhalb des getriebeseitig aufgeweiteten Öffnungsquerschnitts der Öffnung liegt. Dadurch kann der zur Verfügung stehende axiale Bewegungsraum beim Umklappen angepasst und optimiert werden.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der Dämpfungskörper ein Elastomer aufweist ist. Dadurch kann der Anschlagdämpfer ganz oder teilweise aus Elastomer ausgebildet sein, beispielsweise thermoplastisches Elastomer, beispielsweise auf Urethanbasis. Dies ermöglich eine rationelle Fertigung im Kunststoff-Spritzgussverfahren. Es kann auch ein vulkanisierter Gummiwerkstoff eingesetzt werden. In den Dämpfungskörper können zusätzliche Verstärkungselemente eingebettet sein, beispielsweise Armierungselemente aus einem metallischen Werkstoff oder einem härteren oder zäheren Kunststoff, wodurch das Dämpfungsverhalten angepasst, und die Belastbarkeit erhöht werden kann.
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Bevorzugt kann der Dämpfungskörper einstückig ausgebildet sein, beispielsweise als Spritzguss- oder Gummiteil. Dadurch kann die Fertigung und Montage vereinfacht werden.
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Bevorzugt umfasst das Lenkgetriebe ein Gehäuse, in dem eine Zahnstange längs in Richtung einer Achse verschiebbar gelagert ist, wobei die Zahnstange mindestens eine axiale Anschlagfläche und das Gehäuse eine korrespondierende Gegenanschlagfläche aufweist, wobei zwischen der Anschlagfläche und der Gegenanschlagfläche der Anschlagdämpfer angeordnet ist, wobei die Öffnung von der Zahnstange durchsetzt ist, und dass der Anschlagdämpfer auf seiner getriebeseitigen Stirnseite den gegen die Gegenanschlagfläche gerichteten Stützabschnitt aufweist und auf seiner entgegengesetzten, anschlagseitigen Stirnseite den Dämpfungsabschnitt mit der gegen die Anschlagfläche gerichteten, stirnseitigen Kontaktfläche aufweist. Dadurch kann eine vorteilhaft kompakte Bauform und optimierte Betriebseigenschaften und eine reduzierte Geräuschentwicklung realisiert werden.
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Die Anschlagfläche kann direkt an der Zahnstange angebracht sein, oder mittelbar damit verbunden, beispielsweise an einem mit der Zahnstange verbundenen Gewindeabschnitt oder einem Gelenkkopf zur gelenkigen Verbindung mit einer Spurstange, der beispielsweise ein Kugelgelenk umfassen kann. Bevorzugt ist die Anschlagfläche als koaxial umlaufende axiale Ringfläche ausgebildet. Die Gegenanschlagfläche kann bevorzugt koaxial an dem Gehäuse angeordnet sein, und direkt oder mittelbar damit verbunden sein. Sie kann bevorzugt ebenfalls eine axiale Ringfläche aufweisen, gegen die der Anschlagdämpfer mit einer bevorzugt ringförmigen axialen Stützfläche auf getriebeseitigen axialen Stirnseite des Stützabschnitts abstützbar ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass zwei Anschlagdämpfer spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Für jede der beiden möglichen Verschieberichtungen der Zahnstange kann auf dieses Weise ein erfindungsgemäßer Anschlag realisiert sein, so dass der Anschlag in beide Lenkrichtungen gedämpft wird. Entsprechend sind zwei Gegenanschlagflächen spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Achse stehende Querebene an entgegengesetzten Außenweiten des Gehäuses angeordnet, und damit korrespondierende Anschlagflächen an der Zahnstange.
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Es ist mit Vorteil möglich, dass der Anschlagdämpfer an dem Gehäuse fixiert ist. Dies kann mittels einer stoff- und/oder kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung erfolgen, um den Anschlagdämpfer während des gesamten Betriebs sicher in einer optimalen Bereitschaftsposition zur Dämpfung eines Anschlags zu positionieren.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Anschlagdämpfer in einer stirnseitigen Vertiefung der Gegenanschlagfläche angeordnet ist. Die Vertiefung kann beispielsweise eine koaxial um die von der Zahnstange durchsetzte Öffnung umlaufende, nutartige Einformung aufweisen. Bevorzugt kann sie einen an den Querschnitt des Dämpfungskörpers angepassten Vertiefungsquerschnitt haben, beispielsweise bogenförmig gerundet entsprechend einem bogenförmig gerundeten Randbereich der Öffnung des Anschlagdämpfers. Dadurch kann eine Art Formschlussaufnahme realisiert werden, wodurch eine optimale Positionierung beim Anschlag gewährleistet werden. Dadurch, dass die beim Anschlag eingeleiteten, unter Umständen hohen Axialkräfte gleichmäßig und sicher abgestützt werden können, wird die Funktionssicherheit und Langzeitstabilität erhöht.
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Zur Realisierung einer Lenkunterstützung bei einer Hilfskraftlenkung oder zur Erzeugung der Lenkkraft bei einer Steer-by-Wire-Lenkung kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Zahnstange mit einem motorischen Lenkungsantrieb wirkungsmäßig verbunden ist. Hierzu kann die Zahnstange eine zusätzliche Verzahnung oder eine Gewindespindel eines Spindeltriebs aufweisen, mit der ein elektrischer Motor derart zusammenwirkt, so dass eine Lenkkraft in Verschieberichtung auf die Zahnstange ausübbar ist. Durch die Erfindung kann eine kompakte Bauweise und ein geräusch- und verschleißarmer Betrieb gewährleistet werden.
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Figurenliste
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
- 1 ein Kraftfahrzeug-Lenksystem in einer schematischen perspektivischen Ansicht,
- 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes eines Lenksystems gemäß 1,
- 3 einen teilweisen Längsschnitt durch das Lenkgetriebe gemäß 2,
- 4 eine vergrößerte Detailansicht eines Anschlags gemäß 3,
- 5 eine freigestellte, schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Anschlagdämpfers, wie in den Ausführungen gemäß 1 bis 4 eingesetzt,
- 6 eine weitere Ansicht des Anschlagdämpfers gemäß 5,
- 7 einen vergrößerten Querschnitt durch den Anschlagdämpfer gemäß 5.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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In 1 ist ein als elektromechanische Hilfskraftlenkung ausgebildetes Kraftfahrzeug-Lenksystem 100 schematisch dargestellt, wobei über ein Lenkrad 102 ein manuelles Lenk-Drehmoment (Lenkmoment) als Lenkbefehl in eine Lenkwelle 1 eingebracht werden kann. Das Lenkmoment wird über die Lenkwelle 1 auf ein Lenkritzel 104 übertragen, welches mit einer Zahnstange 2 kämmt. Dadurch bewirkt eine Drehung der Lenkwelle 1 eine Verschiebung der Zahnstange 2 in ihrer Längsrichtung, d.h. in Richtung ihrer Längsachse A. Durch die Verschiebung der damit verbundenen Spurstangen 108 wird der vorgegebene Lenkwinkel auf die lenkbaren Räder 110 des Kraftfahrzeugs übertragen.
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Eine elektrische Hilfskraftunterstützung kann in Form einer eingangsseitig mit der Lenkwelle 1 gekoppelten Hilfskraftunterstützung 112, einer mit dem Lenkritzel 104 gekoppelten Hilfskraftunterstützung 114 und/oder einer mit der Zahnstange 2 gekoppelten Hilfskraftunterstützung 116 vorgesehen sein. Die jeweilige Hilfskraftunterstützung 112, 114 oder 116 koppelt ein Hilfsdrehmoment in die Lenkwelle 1 und/oder das Lenkritzel 104 und/oder eine Hilfskraft in die Zahnstange 2 ein, wodurch der Fahrer bei der Lenkarbeit unterstützt wird. Die drei unterschiedlichen, in der 1 dargestellten Hilfskraftunterstützungen 112, 114 und 116 zeigen mögliche Positionen für deren Anordnung.
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Üblicherweise ist nur eine einzige der gezeigten Positionen mit einer Hilfskraftunterstützung 112, 114 oder 116 belegt. Das Hilfsdrehmoment bzw. die Hilfskraft, welche zur Unterstützung des Fahrers mittels der jeweiligen Hilfskraftunterstützung 112, 114 oder 116 aufgebracht werden soll, wird unter Berücksichtigung eines von einem Drehmomentsensor 118 ermittelten, vom Fahrer eingebrachten Lenkmoments bestimmt. Alternativ oder in Kombination mit der Einbringung des Hilfsdrehmoments kann von der Hilfskraftunterstützung 112, 114, 116 ein zusätzlicher Lenkwinkel in das Lenksystem eingebracht werden, der sich mit dem vom Fahrer über das Lenkrad 102 aufgebrachten Lenkwinkel summiert.
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Die Lenkwelle 1 weist eingangsseitig eine mit dem Lenkrad 102 verbundene Eingangswelle 10 und ausgangsseitig eine mit der Zahnstange 2 über das Lenkritzel 104 verbundene Ausgangswelle 12 auf. Die Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 12 sind drehelastisch über einen in der 1 nicht zu erkennenden Drehstab miteinander gekoppelt. Damit führt ein von einem Fahrer über das Lenkrad 102 in die Eingangswelle 10 eingetragenes Drehmoment immer dann zu einer Relativdrehung der Eingangswelle 10 bezüglich der Ausgangswelle 12, wenn die Ausgangswelle 12 sich nicht exakt synchron zu der Eingangswelle 10 dreht. Diese Relativdrehung zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 kann über einen Drehwinkelsensor gemessen werden und entsprechend aufgrund der bekannten Torsionssteifigkeit des Drehstabes ein entsprechendes Eingangsdrehmoment relativ zur Ausgangswelle 12 bestimmt werden. Auf diese Weise wird durch die Bestimmung der Relativdrehung zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 der Drehmomentsensor 118 ausgebildet. Ein solcher Drehmomentsensor 118 ist prinzipiell bekannt und kann beispielsweise eine elektromagnetische Sensoranordnung, oder durch eine andere Messung der Relativverdrehung realisiert werden.
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Entsprechend wird ein Lenkmoment, welches von dem Fahrer über das Lenkrad 102 auf die Lenkwelle 1 beziehungsweise die Eingangswelle 10 aufgebracht wird, nur dann den Eintrag eines Hilfsdrehmoments durch eine der Hilfskraftunterstützungen 112, 114, 116 bewirken, wenn die Ausgangswelle 12 gegen den Drehwiderstand des Drehstabs relativ zu der Eingangswelle 10 verdreht wird.
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Der Drehmomentsensor 118 kann auch alternativ an der Position 118` angeordnet sein, wobei dann die Durchbrechung der Lenkwelle 1 in Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 und die drehelastische Kopplung über den Drehstab entsprechend an einer anderen Position vorliegt, um aus der Relativverdrehung der über den Drehstab mit der Eingangswelle 10 gekoppelten Ausgangswelle 12 eine Relativdrehung und damit entsprechend ein Eingangsdrehmoment und/oder ein einzubringendes Hilfsdrehmoment bestimmen zu können.
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Die Lenkwelle 1 gemäß 1 ist durch Kreuzgelenke 120 gelenkig mit der Ausgangswelle 112 und dem Lenkritzel 104 gekuppelt ist, so dass der Verlauf der Lenkwelle 1 im Kraftfahrzeug an die räumlichen Gegebenheiten angepasst werden kann.
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Die Zahnstange 2 ist in Richtung ihrer Längsachse A in einem Gehäuse 3 des Lenkgetriebes längsverschieblich gelagert, welches im 2 schematisch perspektivisch gezeigt ist. Das Lenkritzel 104 ist im Verzahnungseingriff mit der Zahnstange 2 in dem Gehäuse 3 drehbar gelagert.
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3 zeigt eine teilweise Ansicht eines Längsschnitts entlang der Achse A durch das Gehäuse 3. Die Zahnstange 2 weist einen Gewindeabschnitt 21 auf, der in eine Spindelmutter 117 der Hilfskraftunterstützung 116 eingreift, die in dem Gehäuse 3 drehbar, und dabei axial in Richtung der Achse A abgestützt gelagert ist. Die Spindelmutter 117 ist mittels eines elektrischen Motors der Hilfskraftunterstützung drehend antreibbar. Dadurch wird ein motorischer Spindeltrieb gebildet, der eine motorische Drehung der Spindelmutter 117 in eine lineare axiale Verschiebung der Zahnstange 2 umsetzen kann, um je nach Drehrichtung eine Hilfskraft in die eine oder die entgegengesetzte Richtung in die Zahnstange 2 einzukoppeln, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet ist.
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Am äußeren, aus dem Gehäuse 3 vorstehenden Ende ist an der Zahnstange 2 jeweils ein Gelenkkopf 22 angebracht, der wie gezeigt eine Kugelpfanne zur gelenkigen Anbindung der Spurstange 108 hat.
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Auf seiner inneren, gegen das Gehäuse 3 gerichteten Stirnseite ist an dem Gelenkkopf 22 eine um die Achse A koaxial umlaufende axiale Anschlagfläche 23 der Zahnstange 2 angeordnet.
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An dem Gehäuse 3 ist eine um die Achse A koaxial umlaufende Gegenanschlagfläche 31 angeordnet, die der Anschlagfläche 23 der Zahnstange 2 axial gegenüberliegt.
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Zwischen der Anschlagfläche 23 und der Gegenanschlagfläche 31 ist ein Anschlagdämpfer 4 angeordnet, der als einstückiger ringförmiger Dämpfungskörper aus einem elastomeren Material ausgebildet ist.
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3 zeigt einen normalen Betriebszustand außerhalb einer Anschlagsituation, in welcher die Anschlagfläche 23 axialen Abstand zur Gegenanschlagfläche 31 und zum Anschlagdämpfer 4 hat. In der vergrößerten Detaildarstellung von 4 ist eine Anschlagsituation dargestellt, in der die Anschlagfläche 23 axial gegen den Anschlagdämpfer 4 anschlägt und dieser elastisch zwischen der Anschlagfläche 23 und der Gegenanschlagfläche 31 deformiert wird.
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Der Anschlagdämpfer 4 ist in 5 und 6 in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten gezeigt, und in 7 in einer vergrößerten Querschnittsansicht, wobei der Radius zur Achse A nicht maßstabsgerecht verkleinert dargestellt ist.
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Der Anschlagdämpfer 7 hat einen Stützabschnitt 41, der auf seiner dem Gehäuse 3 zugewandten, getriebeseitigen (= inneren) Stirnseite eine ringförmig umlaufende Stützfläche 42 hat, wie in 7 gezeigt. Auf seiner entgegengesetzten, anschlagseitigen (= äußeren) Stirnseite weist der Anschlagdämpfer 4 einen Dämpfungsabschnitt 43 auf, der einen von dem Getriebe 3 abgewandten, anschlagseitig axial vorstehenden Dämpfungsvorsprung 44 aufweist. Der Dämpfungsvorsprung 44 ist ringförmig ausgebildet und weist eine stirnseitige axiale Kontaktfläche 45 auf, die bezüglich der Stützfläche 42 auf der entgegengesetzten Außenseite angeordnet ist, wie in den 5 und 6 erkennbar ist.
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Die Stützfläche 42 ist axial gegen die Gegenanschlagfläche 31 des Gehäuses 3 abgestützt, und kann in dieser, in 3 und 4 gezeigten Position fixiert sein, beispielsweise durch form- und/oder kraftschlüssiges Einklemmen, oder alternativ oder zusätzlich durch Verkleben oder dergleichen.
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In 7 ist erkennbar, dass der Dämpfungsvorsprung 44 eine konusmantelförmige Grundform hat, die mit der Achse A einen Konuswinkel a einschließt.
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Wenn im Anschlag, also wie in 4 gezeigt, die Anschlagfläche 23 axial auf die Kontaktfläche 45 auftrifft, wie in 7 mit dem geraden Pfeil angedeutet, wird der Dämpfungsvorsprung 44 um eine Umfangslinie U elastisch umgebogen, wie in 7 mit dem gebogenen Pfeil eingezeichnet ist, wobei wie oben beschrieben eine toroidale elastische Verformung auftritt. Dabei wird der Dämpfungsvorsprung 44 radial nach innen, in die Öffnung des Anschlagdämpfers 4 umgeklappt.
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Der getriebeseitige Randbereich 46 der Öffnung kann bogenförmig gerundet sein, wobei die Öffnung zur Gehäuse 3 hin aufgeweitet ist.
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Das Gehäuse 3 kann im Bereich der Gegenanschlagfläche 31 eine stirnseitig eingeformte, nutartige axiale Vertiefung 32 aufweisen, in welcher der Anschlagdämpfer 4 im Bereich seiner Stützfläche 42 formschlüssig aufgenommen sein kann. Dabei kann der bogenförmig gerundete Randbereich 46 radial gegen eine Flanke der Vertiefung 32 anliegen.
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In den Anschlagdämpfer 4 kann weiter auf seiner anschlagseitigen Stirnseite eine axiale Vertiefung 47 eingeformt sein, die radial außen um den Dämpfungsvorsprung 44 umläuft.
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Bevorzugt sind zwei Anschlagdämpfer 4 an beiden Enden der Zahnstange 2 angeordnet, und bilden somit Anschläge für die beiden Verschieberichtungen der Zahnstange 2.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkwelle
- 10
- Eingangswelle
- 12
- Ausgangswelle
- 100
- Lenksystem
- 102
- Lenkrad
- 104
- Lenkritzel
- 108
- Spurstange
- 110
- Rad
- 112
- Hilfskraftunterstützung
- 114
- Hilfskraftunterstützung
- 116
- Hilfskraftunterstützung
- 117
- Spindelmutter
- 118
- Drehmomentsensor
- 120
- Kreuzgelenk (Gelenk)
- 2
- Zahnstange
- 21
- Gewindeabschnitt
- 22
- Gelenkkopf
- 23
- Anschlagfläche
- 3
- Gehäuse
- 31
- Gegenanschlagfläche
- 32
- Vertiefung
- 4
- Anschlagdämpfer
- 41
- Stützabschnitt
- 42
- Stützfläche
- 43
- Dämpfungsabschnitt
- 44
- Dämpfungsvorsprung
- 45
- Kontaktfläche
- 46
- Randbereich
- 47
- Vertiefung
- A
- Achse (Längsachse)
- α
- Konuswinkel
- U
- Umfangslinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015216430 A1 [0006]
