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Die Erfindung betrifft eine Drehbegrenzungsbaugruppe für ein Steer-by-Wire-Lenksystem, mit einem Gehäuse, in dem ein um eine Mittelachse drehbarer Wellenabschnitt aufgenommen ist, welcher mit einer Lenkradwelle drehkoppelbar ist oder als Abschnitt der Lenkradwelle ausgebildet ist.
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Außerdem ist die Erfindung auf eine Lenkradbaugruppe für ein Steer-by-Wire-Lenksystem gerichtet, die ein Lenkrad, das an einem ersten Ende einer Lenkradwelle befestigt ist, und eine Drehbegrenzungsbaugruppe der eingangs genannten Art umfasst, wobei die Drehbegrenzungsbaugruppe an einem dem Lenkrad abgewandten, zweiten Ende der Lenkradwelle vorgesehen ist.
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Derartige Lenkradbaugruppen und Drehbegrenzungsbaugruppen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Teilweise werden die Komponenten von Lenkradbaugruppen zusammenfassend auch als Hand Wheel Actuator oder als Torque Feedback Unit bezeichnet. Diese Begriffe schließen jedoch das Lenkrad üblicherweise nicht mit ein. Wie diese Bezeichnungen zudem bereits vermuten lassen, sind bekannte Lenkradbaugruppen unter anderem dazu ausgebildet, ein Drehmoment zu erzeugen, das dem Fahrer eine mechanische Rückkopplung in Form eines Rückstellmoments liefert.
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Drehbegrenzungsbaugruppen werden manchmal auch als Mechanical Torque Limiter bezeichnet, wobei dabei darauf abgestellt wird, dass das Einbringen eines Drehmoments in die Lenkradbaugruppe durch Betätigung des Lenkrads begrenzt wird. Drehbegrenzungsbaugruppen werden demnach in Steer-by-Wire-Lenksystemen verwendet, um ein Verdrehen des Lenkrads, das bei solchen Lenksystemen nicht mehr mechanisch mit einem achsseitigen Lenkgetriebe gekoppelt ist, in beide Drehrichtungen zu begrenzen. Auf diese Weise wird beispielsweise sichergestellt, dass eine Verkabelung für elektrische Systeme, die im Lenkrad angeordnet sind, keinen Schaden nimmt. Üblicherweise sind Drehbegrenzungsbaugruppen so konfiguriert, dass sie ein Verdrehen des Lenkrads um beispielsweise 540°, also 1,5 Umdrehungen, in beide Richtungen erlauben. Zudem müssen Drehbegrenzungsbaugruppen aus Sicherheitsgründen so ausgeführt sein, dass sie auch bei einem Ausfall einer Stromversorgung funktionieren.
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Bekannte Drehbegrenzungsbaugruppen sind üblicherweise so konfiguriert, dass der Wellenabschnitt beim Erreichen des maximal erlaubten Drehwinkels gegen einen vergleichsweise harten Anschlag anläuft und nicht mehr weitergedreht werden kann. Dieses Anschlagen kann für einen Fahrer des mit der Drehbegrenzungsbaugruppe ausgestatteten Fahrzeugs überraschend kommen und daher als unkomfortabel empfunden werden. Der Fahrer hat keine Möglichkeit, sich auf ein baldiges Erreichen des maximal erlaubten Drehwinkels einzustellen.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, bekannte Drehbegrenzungsbaugruppen und damit ausgestattete Lenkradbaugruppen hinsichtlich ihres Bedienkomforts weiter zu verbessern. Insbesondere soll eine Möglichkeit geschaffen werden, dass sich ein Nutzer der Drehbegrenzungsbaugruppe auf ein baldiges Erreichen einer Drehgrenze einstellen kann.
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Die Aufgabe wird durch eine Drehbegrenzungsbaugruppe der eingangs genannten Art gelöst, bei der der Wellenabschnitt über eine Gewindepaarung, die ein Außengewinde und ein in das Außengewinde eingedrehtes Innengewinde umfasst, eine Schiebeführung mit einer Schiebeführungsaußenkontur und einer Schiebeführungsinnenkontur und einen Kraftschluss mit dem Gehäuse gekoppelt ist. Anstelle des Kraftschlusses kann auch eine weitere Schiebeführung vorgesehen sein. Dabei sind die Gewindepaarung, die Schiebeführung sowie der Kraftschluss oder die weitere Schiebeführung in Radialrichtung sequenziell angeordnet. Sofern ein Kraftschluss vorgesehen ist, koppelt dieser den Wellenabschnitt derart mit dem Gehäuse, dass beim Überschreiten eines vordefinierten Losbrechmoments der Wellenabschnitt gegenüber dem Gehäuse verdrehbar ist. Zudem ist auf einer ersten Axialseite der Schiebeführungsaußenkontur eine erste Anschlagscheibe am Wellenabschnitt vorgesehen und auf einer zweiten Axialseite, die der ersten Axialseite entgegengesetzt ist, eine zweite Anschlagscheibe am Wellenabschnitt vorgesehen. Die erste Anschlagscheibe und die zweite Anschlagscheibe sind dazu ausgebildet, ein die Schiebeführungsinnenkontur tragendes Bauteil zum Begrenzen einer Drehbewegung des Wellenabschnitts zu kontaktieren. In diesem Zusammenhang impliziert die sequenzielle Anordnung der Gewindepaarung, der Schiebeführung und des Kraftschlusses bzw. der weiteren Schiebeführung keinerlei Reihenfolge. Die Gewindepaarung, die Schiebeführung und der Kraftschluss bzw. die weitere Schiebeführung können also entlang einer radialen Kraft- oder Momentenflussrichtung in beliebiger Reihenfolge angeordnet sein.
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Dabei dient die Gewindepaarung dazu, eine rotatorische Bewegung des Wellenabschnitts in eine translatorische Bewegung umzusetzen. Die translatorische Bewegung erfolgt entlang der Mittelachse, d.h. axial. Die Schiebeführung dient dazu, einerseits das durch Drehen des Wellenabschnitts eingebrachte Drehmoment abzustützen und andererseits eine Beweglichkeit in Axialrichtung zu gewährleisten. Je nach Drehrichtung kontaktiert das die Schiebeführungsinnenkontur tragende Bauteil also nach Überwinden einer vorgegebenen axialen Strecke, die einem maximal zulässigen Drehwinkel des Wellenabschnitts entspricht, die erste Anschlagscheibe oder die zweite Anschlagscheibe. Auf diese Weise wird eine Drehung des Wellenabschnitts zuverlässig begrenzt. Falls der Wellenabschnitt über den Kraftschluss mit dem Gehäuse gekoppelt ist, kann der Wellenabschnitt auch im Falle einer Kontaktierung der jeweiligen Anschlagscheibe weiter gegenüber dem Gehäuse verdreht werden, sofern das Losbrechmoment überschritten ist. Falls der Wellenabschnitt über die weitere Schiebeführung mit dem Gehäuse gekoppelt ist, kann eine weitere Relativverschiebung zum Gehäuse stattfinden. Aus der Sicht eines Nutzers der Drehbegrenzungsbaugruppe wird eine Drehung des Lenkrads also nicht mit einem harten Anschlag begrenzt. Vielmehr spürt der Nutzer nach dem Kontaktieren der ersten Anschlagscheibe oder der zweiten Anschlagscheibe einen deutlich erhöhten Widerstand beim Betätigen des Lenkrads. Dies veranlasst ihn, das Lenkrad nicht weiter zu drehen. Insgesamt ergibt sich ein hoher Komfort bei der Bedienung der Drehbegrenzungsbaugruppe. Die erfindungsgemäße Drehbegrenzungsbaugruppe umfasst dabei wenige Bauteile und ist somit strukturell einfach sowie kompakt aufgebaut. Aufgrund der Tatsache, dass sich sowohl Schiebeführungen als auch Kraftschlüsse ebenso wie Gewindepaarungen mit standardmäßigen Verfahren und Anlagen leicht herstellen lassen, ist die Drehbegrenzungsbaugruppe zudem kostengünstig herstellbar.
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Die Schiebeführung umfasst beispielsweise eine rein in Axialrichtung verlaufende Verzahnung. Auch ist es möglich, die Schiebeführung mittels am Wellenabschnitt vorgesehener Abflachungen zu realisieren.
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In einer Alternative ist die Schiebeführungsaußenkontur am Außenumfang einer ersten Schiebeführungshülse vorgesehen, die über den Kraftschluss auf dem Wellenabschnitt befestigt ist, sodass die erste Schiebeführungshülse beim Überschreiten eines vordefinierten Losbrechmoments gegenüber dem Wellenabschnitt verdrehbar ist. Diese Alternative ist strukturell einfach, kompakt und damit kostengünstig aufgebaut.
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Das die Schiebeführungsinnenkontur tragende Bauteil kann ebenfalls ein hülsenförmiges Bauteil sein, an dessen Innenumfang die Schiebeführungsinnenkontur vorgesehen ist. Dieses kann als zweite Schiebeführungshülse bezeichnet werden.
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In einer weiteren Alternative ist eine Innengewindehülse vorgesehen, die an ihrem Innenumfang ein Innengewinde hat, welches mit einem am die Schiebeführungsinnenkontur tragenden Bauteil vorgesehenen Außengewinde kooperiert, wobei die Innengewindehülse über den Kraftschluss am Gehäuse befestigt ist, sodass die Innengewindehülse beim Überschreiten eines vordefinierten Losbrechmoments gegenüber dem Gehäuse verdrehbar ist. Alternativ ist die Innengewindehülse über die weitere Schiebeführung mit dem Gehäuse drehfest, aber axial verschiebbar gekoppelt. Auch diese Alternativen sind strukturell einfach aufgebaut und somit kostengünstig herstellbar. Ferner ist die Innengewindehülse kompakt im Aufbau, sodass die Drehbegrenzungsbaugruppe insgesamt in einem kleinen Bauraum installiert werden kann. Gegenüber der zuvor erwähnten Alternative besteht darüber hinaus der Vorteil, dass ein Drehmoment, das ausgehend vom Wellenabschnitt in die Gewindepaarung eingeleitet werden muss, in einer Situation, in der das vordefinierte Losbrechmoment nicht überschritten ist, nicht über den Kraftschluss läuft.
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Die erste Schiebeführungshülse kann über einen radial zwischen der ersten Schiebeführungshülse und dem Wellenabschnitt angeordneten Kraftschlussring am Wellenabschnitt befestigt sein. Alternativ kann die Innengewindehülse über einen radial zwischen der Innengewindehülse und dem Gehäuse angeordneten Kraftschlussring am Gehäuse befestigt sein. Dabei handelt es sich bei einem Kraftschlussring um ein ringförmiges Bauteil, das in einem Ringspalt zwischen zwei miteinander zu koppelnden Bauteilen angeordnet werden kann. Der Kraftschlussring koppelt diese zwei Bauteile kraftschlüssig oder reibschlüssig. Ferner hat der Kraftschlussring die Eigenschaft, dass er mit jeweils vordefinierten Reibkräften an den zu koppelnden Bauteilen angreift. Es lässt sich daher ein Losbrechmoment präzise einstellen. Derartige Kraftschlussringe sind sehr einfach und kostengünstig am Markt erhältlich und werden häufig auch als Toleranzringe bezeichnet. Es lässt sich somit einfach und kostengünstig der geforderte Kraftschluss realisieren sowie ein zugehöriges Losbrechmoment einstellen.
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Vorteilhafterweise ist der Kraftschlussring als Biegestanzteil gebildet. Dabei kann der Kraftschlussring aus Blech hergestellt sein. Solche Kraftschlussringe lassen sich einfach und kostengünstig herstellen oder am Markt erwerben. In der Regel haben sie eine Vielzahl an Laschen oder Ausbuchtungen, die jeweils unter vordefinierter Spannung an die zugeordneten Bauteile angelegt werden können. Dadurch kann ein Losbrechmoment mit vergleichsweise hoher Genauigkeit eingestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform liegt wenigstens eine in Axialrichtung federbeaufschlagte Haltescheibe unter Vorspannung in Axialrichtung an der ersten Schiebeführungshülse an, sodass die erste Schiebeführungshülse mittels der Haltescheibe über den Kraftschluss am Wellenabschnitt befestigt ist. Alternativ liegt die wenigstens eine in Axialrichtung federbeaufschlagte Haltescheibe unter Vorspannung in Axialrichtung an der Innengewindehülse an, sodass die Innengewindehülse mittels der Haltescheibe über den Kraftschluss am Gehäuse befestigt ist. Im ersten Fall kann die Haltescheibe drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Wellenabschnitt gekoppelt sein. Im zweiten Fall kann die Haltescheibe drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Gehäuse gekoppelt sein. Auch auf diese Weise lässt sich einfach ein Kraftschluss realisieren. Ein zugeordnetes Losbrechmoment lässt sich einfach einstellen, indem eine entsprechende Vorspannung in Axialrichtung gewählt wird. Zum Erzeugen der Vorspannung kann beispielsweise eine Federeinrichtung verwendet werden. Insgesamt ergibt sich ein einfacher Aufbau der Drehbegrenzungsbaugruppe.
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Dabei kann eine derartige Haltescheibe in Kombination mit einem Kraftschlussring verwendet werden, muss aber nicht. Es ist also denkbar, dass der Kraftschluss innerhalb der Drehbegrenzungsbaugruppe ausschließlich mittels einer Haltescheibe realisiert wird. Ebenso ist es möglich, wie bereits erläutert, dass der Kraftschluss ausschließlich mittels eines Kraftschlussrings bewirkt wird, also ohne Haltescheibe. Ferner ist es denkbar, sowohl einen Kraftschlussring als auch eine Haltescheibe zum Generieren des Kraftschlusses zu verwenden. In diesem Fall wird der Kraftschluss jeweils anteilig von der Haltescheibe und dem Kraftschlussring bereitgestellt.
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Die Haltescheibe kann als Anschlagscheibe wirken. Eine derartige Haltescheibe hat also neben dem Realisieren des Kraftschlusses noch eine weitere Funktion. Mit anderen Worten ist ein einziges Teil vorgesehen, das sowohl eine Anschlagscheibe als auch eine Haltescheibe darstellt. Auf diese Weise ergibt sich insgesamt ein kompakter Aufbau der Drehbegrenzungsbaugruppe.
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Die Innengewindehülse kann über einen Drehbegrenzungsmechanismus mit dem Gehäuse gekoppelt sein, sodass die Innengewindehülse auch beim Überschreiten des Losbrechmoments nur begrenzt gegenüber dem Gehäuse verdrehbar ist. Alternativ kann die erste Schiebeführungshülse über einen Drehbegrenzungsmechanismus mit dem Wellenabschnitt gekoppelt sein, sodass die erste Schiebeführungshülse auch beim Überschreiten des Losbrechmoments nur begrenzt gegenüber dem Wellenabschnitt verdrehbar ist. Auf diese Weise wird eine unerwünscht große Relativdrehung zwischen dem Wellenabschnitt und dem Gehäuse mit besonders hoher Zuverlässigkeit vermieden. Im Betrieb einer derartigen Drehbegrenzungsbaugruppe spürt ein Nutzer also zunächst einen erhöhten Widerstand beim Drehen des Lenkrads, der ein Überschreiten des Losbrechmoments des Kraftschlusses und eine dadurch freigegebene Drehbarkeit impliziert. Der Nutzer spürt somit, dass ein maximaler Drehwinkel bald erreicht ist. Nach einer gewissen weiteren Relativdrehung begrenzt der Drehbegrenzungsmechanismus jede weitere Relativdrehung. Dies ist dann für den Nutzer nicht mehr überraschend.
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Dabei ist es möglich, dass der Drehbegrenzungsmechanismus einen Stift umfasst, der in eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut oder ein sich in Umfangsrichtung erstreckendes Langloch eingreift. Dabei wird unter einer Erstreckungsrichtung der Nut bzw. des Langlochs jeweils die zugehörige Längsrichtung verstanden. Ein derartiger Drehbegrenzungsmechanismus ist strukturell einfach aufgebaut und zuverlässig im Betrieb.
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Gemäß einer Variante ist wenigstens eine der Anschlagscheiben einstückig mit dem Wellenabschnitt ausgebildet. Insbesondere ist eine solche Anschlagscheibe als Wellenabsatz ausgeführt. Es ergibt sich ein einfacher Aufbau der Drehbegrenzungsbaugruppe.
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Bei Betrachtung in Radialrichtung können ein erster Axialabstand zwischen der ersten Anschlagscheibe und dem die Schiebeführungsinnenkontur tragenden Bauteil und ein zweiter Axialabstand zwischen der zweiten Anschlagscheibe und dem die Schiebeführungsinnenkontur tragenden Bauteil kumuliert größer oder gleich dem Zweifachen einer Steigung des Innengewindes sein. Vorzugsweise sind der erste Axialabstand und der zweite Axialabstand kumuliert größer oder gleich dem Dreifachen einer Steigung des Innengewindes. Wie bereits erläutert, wird eine Drehbewegung des Wellenabschnitts mittels der Gewindepaarung in eine Axialbewegung des die Schiebeführungsinnenkontur tragenden Bauteils umgesetzt. Über den ersten Axialabstand kann somit ein maximal erlaubter Drehwinkel des Wellenabschnitts in eine erste Drehrichtung eingestellt werden und über den zweiten Axialabstand ein maximal erlaubter Drehwinkel des Wellenabschnitts in eine zweite Drehrichtung, die der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist. Dabei kann eine Drehbewegung des Wellenabschnitts stets über die Gewindesteigung in eine Axialbewegung des die Schiebeführungsinnenkontur tragenden Bauteils umgerechnet werden. Es versteht sich, dass dabei eine Steigung des Innengewindes und des mit diesem kämmenden Außengewindes stets gleich ist. Dabei wird unter einer Steigung eines Gewindes der axiale Weg verstanden, der durch eine Umdrehung zurückgelegt wird. Das ist gleichbedeutend mit einem Axialabstand zwischen zwei Gewindespitzen. Die Steigung eines Gewindes wird teilweise auch als Ganghöhe bezeichnet. Für den Fall, dass der kumulierte Axialabstand das Zweifache einer Steigung des Innengewindes beträgt, lässt sich der Wellenabschnitt ausgehend von einer Drehstellung, die einer Mittelstellung entspricht, in beide Richtungen um 360° drehen, bevor das die Schiebeführungsinnenkontur tragende Bauteil die entsprechende Anschlagscheibe kontaktiert. Für den Fall, dass der kumulierte Abstand das Dreifache einer Steigung des Innengewindes beträgt, lässt sich ausgehend von der Mittelstellung der Wellenabschnitt um 540° in jede Richtung drehen.
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Die Aufgabe wird außerdem durch eine Lenkradbaugruppe der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Drehbegrenzungsbaugruppe als erfindungsgemäße Drehbegrenzungsbaugruppe ausgeführt ist. Aufgrund der Tatsache, dass die Drehbegrenzungsbaugruppe einfach und kompakt aufgebaut ist, ist auch die Lenkradbaugruppe insgesamt einfach und kompakt aufgebaut. Zudem bietet die Lenkradbaugruppe einen hohen Bedienkomfort, da ein Nutzer nicht von einer Begrenzung einer Drehung des Lenkrads und der mit diesem gekoppelten Lenkradwelle überrascht wird.
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Im Übrigen gelten die hinsichtlich der erfindungsgemäßen Drehbegrenzungsbaugruppe erläuterten Effekte und Vorteile auch für die erfindungsgemäße Lenkradbaugruppe.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:
- - 1 eine erfindungsgemäße Lenkradbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Drehbegrenzungsbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Mittelstellung,
- - 2 die Lenkradbaugruppe aus 1, wobei die Drehbegrenzungsbaugruppe eine erste Anschlagstellung einnimmt,
- - 3 die Lenkradbaugruppe aus den 1 und 2, wobei die Drehbegrenzungsbaugruppe eine zweite Anschlagstellung einnimmt,
- - 4 einen als Toleranzring ausgeführten Kraftschlussring der Drehbegrenzungsbaugruppe aus den 1 bis 3 in einer isolierten Darstellung,
- - 5 eine erfindungsgemäße Lenkradbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Drehbegrenzungsbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- - 6 eine erfindungsgemäße Lenkradbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Drehbegrenzungsbaugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform,
- - 7 eine erfindungsgemäße Lenkradbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Drehbegrenzungsbaugruppe gemäß einer vierten Ausführungsform,
- - 8 eine erfindungsgemäße Lenkradbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Drehbegrenzungsbaugruppe gemäß einer fünften Ausführungsform in einer Mittelstellung,
- - 9 die Lenkradbaugruppe aus 8, wobei die Drehbegrenzungsbaugruppe eine Anschlagstellung einnimmt,
- - 10 die Lenkradbaugruppe aus den 8 und 9, wobei die Drehbegrenzungsbaugruppe über die Anschlagstellung hinaus verfahren ist, und
- - 11 eine erfindungsgemäße Lenkradbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Drehbegrenzungsbaugruppe gemäß einer sechsten Ausführungsform.
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1 zeigt eine Lenkradbaugruppe 10 für ein Steer-by-Wire-Lenksystem.
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Die Lenkradbaugruppe 10 umfasst ein lediglich schematisch dargestelltes Lenkrad 12, das an einem ersten Ende einer Lenkradwelle 14 befestigt ist, und eine Drehbegrenzungsbaugruppe 16 gemäß einer ersten Ausführungsform, die an einem zweiten, dem Lenkrad 12 abgewandten Ende der Lenkradwelle 14 vorgesehen ist.
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Das Lenkrad 12 ist zusammen mit der Lenkradwelle 14 um eine Mittelachse 18 drehbar.
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Die Aufgabe der Drehbegrenzungsbaugruppe 16 besteht darin, ein Verdrehen des Lenkrads 12 und der damit verbundenen Lenkradwelle 14 in beide Richtungen zu begrenzen.
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Hierfür weist die Drehbegrenzungsbaugruppe 16 ein Gehäuse 20 auf, in dem ein Wellenabschnitt 14a der Lenkradwelle 14 aufgenommen ist.
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Ferner ist eine erste Schiebeführungshülse 22 vorgesehen.
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Diese trägt an ihrem Außenumfang eine Schiebeführungsaußenkontur 24.
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An ihrem Innenumfang ist die erste Schiebeführungshülse22 mittels eines als Toleranzring ausgeführten Kraftschlussrings 26 über einen Kraftschluss 28, genauer gesagt über einen ersten Kraftschlussanteil, auf dem Wellenabschnitt 14a befestigt.
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Der Kraftschlussring 26 ist radial zwischen der ersten Schiebeführungshülse22 und dem Wellenabschnitt 14a angeordnet.
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Die Drehbegrenzungsbaugruppe 16 umfasst auch eine zweite Schiebeführungshülse30.
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Diese weist an ihrem Innenumfang eine Schiebeführungsinnenkontur 32 auf, die in die Schiebeführungsaußenkontur 24 eingreift.
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Die Schiebeführungsinnenkontur 32 und die Schiebeführungsaußenkontur 24 bilden somit eine Schiebeführung 34.
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In allgemeiner Form stellt die zweite Schiebeführungshülse 30 ein die Schiebeführungsinnenkontur 32 tragendes Bauteil 35 dar.
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An ihrem Außenumfang hat die zweite Schiebeführungshülse 30 ein Außengewinde 36. Dieses kooperiert mit einem Innengewinde 38, das am Gehäuse 20 vorgesehen ist.
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Das Außengewinde 36 und das Innengewinde 38 bilden somit eine Gewindepaarung 39.
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In der dargestellten Ausführungsform sind die Schiebeführungsinnenkontur 32 und die Schiebeführungsaußenkontur 24 als Axialverzahnungen ausgebildet.
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Somit ist die zweite Schiebeführungshülse 30 drehfest an der ersten Schiebeführungshülse 22 gehalten, jedoch axial gegenüber dieser verschiebbar.
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Aufgrund der Gewindepaarung 39 kann die zweite Schiebeführungshülse 30 gegenüber dem Gehäuse 20 verdreht werden.
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Der Wellenabschnitt 14a ist also über die Gewindepaarung 39, die Schiebeführung 34 und den Kraftschluss 28 mit dem Gehäuse 20 gekoppelt. Dabei sind die Gewindepaarung 39, die Schiebeführung 34 und der Kraftschluss 28 in Radialrichtung sequenziell angeordnet.
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Dabei ist der Kraftschluss 28 derart ausgebildet, dass beim Überschreiten eines vordefinierten Losbrechmoments der Wellenabschnitt 14a gegenüber dem Gehäuse 20 verdreht werden kann. Mit anderen Worten kann der Kraftschlussring 26 durchrutschen, sobald der Wellenabschnitt 14a mit einem das Losbrechmoment übersteigenden Drehmoment relativ zum Gehäuse 20 beaufschlagt wird.
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Genauer gesagt ist also die erste Schiebeführungshülse 22 beim Überschreiten des vordefinierten Losbrechmoments gegenüber dem Wellenabschnitt 14a drehbar.
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Ferner ist auf einer ersten Axialseite der Schiebeführungsaußenkontur 24, d.h. auf einer ersten Axialseite der ersten Schiebeführungshülse 22 eine erste Anschlagscheibe 40 vorgesehen.
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Die erste Anschlagscheibe 40 ist im Wesentlichen kreisscheibenförmig, wobei sich der Wellenabschnitt 14a durch eine zentrale Öffnung der ersten Anschlagscheibe 40 erstreckt.
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Auf einer zweiten Axialseite der Schiebeführungsaußenkontur 24, die der ersten Axialseite entgegengesetzt ist, ist eine zweite Anschlagscheibe 42 vorgesehen.
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Die zweite Anschlagscheibe 42 ist somit auf einer der ersten Anschlagscheibe 40 entgegengesetzten Seite der ersten Schiebeführungshülse 22 positioniert.
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Auch die zweite Anschlagscheibe 42 ist im Wesentlichen kreisscheibenförmig, wobei sich wieder der Wellenabschnitt 14a durch eine zentrale Öffnung der zweiten Anschlagscheibe 42 erstreckt.
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Auf einer der ersten Schiebeführungshülse 22 abgewandten Axialseite ist die erste Anschlagscheibe 40 über einen O-Ring 44 an einen Wellenabsatz 14b angelegt.
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Mit anderen Worten ist die erste Anschlagscheibe 40 in Axialrichtung zwischen dem O-Ring 44 und der ersten Schiebeführungshülse 22 eingeklemmt.
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In entsprechender Weise liegt die zweite Anschlagscheibe 42 über einen O-Ring 46 an einem Druckstück 48 an, das mittels einer Schraube 50 an einem axialen Ende des Wellenabschnitts 14a befestigt ist.
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Somit ist die zweite Anschlagscheibe 42 zwischen der ersten Schiebeführungshülse 22 und dem O-Ring 46 eingeklemmt.
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Aufgrund der Tatsache, dass beim Einklemmen der Anschlagscheiben 40, 42 die O-Ringe 44, 46 komprimiert werden, liegen die Anschlagscheiben 40, 42 unter Vorspannung in Axialrichtung an der ersten Schiebeführungshülse 22 an.
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Der Kraftschluss 28 wird also anteilig auch durch die Anlage der Anschlagscheiben 40, 42 an der ersten Schiebeführungshülse 22 bewirkt.
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Die Anschlagscheiben 40, 42 wirken somit auch als Haltescheiben 52, 54.
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Ferner ist die erste Anschlagscheibe 40 dazu ausgebildet, die zweite Schiebeführungshülse 30 zu kontaktieren, um eine Drehbewegung des Wellenabschnitts 14a in eine erste Drehrichtung D1 zu begrenzen.
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Die zweite Anschlagscheibe 42 ist dazu ausgebildet, die zweite Schiebeführungshülse 30 zu kontaktieren, um eine Drehbewegung des Wellenabschnitts 14a in eine zweite Drehrichtung D2 zu begrenzen.
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In diesem Zusammenhang ist die Drehbegrenzungsbaugruppe 16 derart konfiguriert, dass bei einer Betrachtung in Radialrichtung ein erster Axialabstand A1 zwischen der ersten Anschlagscheibe 40 und der zweiten Schiebeführungshülse 30 und ein zweiter Axialabstand A2 zwischen der zweiten Anschlagscheibe 42 und der zweiten Schiebeführungshülse 30 kumuliert dem Zweifachen einer Steigung des Innengewindes 38 entspricht.
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In 1 ist die zweite Schiebeführungshülse 30 der Drehbegrenzungsbaugruppe 16 in einer Mittelstellung dargestellt, sodass die Axialabstände A1 und A2 gleich groß sind.
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Wird ausgehend hiervon die Lenkradwelle 14 in die erste Drehrichtung D1 gedreht, so kontaktiert die zweite Schiebeführungshülse 30 nach einer Umdrehung von 360° die erste Anschlagscheibe 40 (siehe 2).
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Ausgehend von dieser Situation kann der Wellenabschnitt 14a nur noch dann relativ zum Gehäuse 20 weitergedreht werden, wenn das Losbrechmoment überschritten wird. Ein Nutzer der Lenkradbaugruppe 10 spürt also in dieser Situation einen deutlich erhöhten Widerstand beim Drehen des mit der Lenkradwelle 14 gekoppelten Lenkrads 12.
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Gleiches gilt, wenn das Lenkrad 12 und die mit diesem gekoppelte Lenkradwelle 14 ausgehend von der Mittelstellung in die zweite Drehrichtung D2 gedreht wird.
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Aufgrund der Wirkung der Gewindepaarung 39 verlagert sich die zweite Schiebeführungshülse 30 in axialer Richtung und schlägt nach einer Umdrehung von 360° an der zweiten Anschlagscheibe 42 an. Ein Weiterdrehen ist dann noch möglich, wobei jedoch das Losbrechmoment überwunden werden muss. Somit merkt ein Nutzer der Lenkradbaugruppe 10 einen erhöhten Drehwiderstand.
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Es versteht sich, dass die Axialabstände A1, A2 je nach Anwendungsfall gewählt werden können. Beispielsweise können die Axialabstände A1, A2 auch so gewählt werden, dass sie kumuliert das Dreifache der Steigung des Innengewindes betragen. Dann lässt sich der Wellenabschnitt 14a ausgehend von der in 1 gezeigten Mittelstellung um 1,5 Umdrehungen in jede Richtung drehen, bevor die zweite Schiebeführungshülse 30 an einer jeweils zugeordneten Anschlagscheibe 40, 42 anläuft.
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In einer alternativen hier nicht näher dargestellten Ausführungsform kann eine Gewindedrehrichtung der Gewindepaarung 39 derart ausgebildet sein, dass bei einer Drehung des Lenkrads 12 und der mit diesem gekoppelten Lenkradwelle 14 ausgehend von der Mittelstellung in die erste Drehrichtung D1 eine Verlagerung der zweiten Schiebführungshülse 30 erfolgt, bis diese an der zweiten Anschlagscheibe 42 anschlägt. Bei dieser alternativen Ausführungsform würde somit bei einer Drehung des Lenkrads 12 und der mit diesem gekoppelten Lenkradwelle 14 ausgehend von der Mittelstellung in die zweite Drehrichtung D2 die zweite Schiebführungshülse 30 letztlich an der ersten Anschlagscheibe 40 anschlagen. Ob die zweite Schiebeführungshülse 30 somit in Abhängigkeit von der Drehrichtung D1 oder D2 an der ersten Anschlagscheibe 40 oder der zweiten Anschlagscheibe 42 anschlägt, hängt somit auch von der Gewindedrehrichtung der Gewindepaarung 39 ab.
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4 zeigt den als Toleranzring ausgebildeten Kraftschlussring 26 in einer isolierten Darstellung.
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Dabei ist ersichtlich, dass der Kraftschlussring 26 als Biegestanzteil aus Blech ausgebildet ist. Erweist an seinem Außenumfang eine Vielzahl an Ausbuchtungen 55 auf, die in definierter Weise komprimiert werden, wenn der Kraftschlussring 26 zwischen dem Wellenabschnitt 14a und der ersten Schiebeführungshülse 22 angeordnet wird.
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Eine Lenkradbaugruppe 10 mit einer Drehbegrenzungsbaugruppe 16 gemäß einer zweiten Ausführungsform ist in 5 dargestellt.
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Dabei wird lediglich auf die Unterschiede gegenüber der Drehbegrenzungsbaugruppe 16 gemäß der ersten Ausführungsform eingegangen. Gleiche oder einander entsprechende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Vorliegend betreffen die Unterschiede die Lagerung und Vorspannung der Anschlagscheiben 40, 42 die wieder auch Haltescheibe 52, 54 sind.
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Im Vergleich zur ersten Ausführungsform sind nun die O-Ringe 44, 46 weggelassen. Die erste Anschlagscheibe 40 liegt somit einerseits direkt am Wellenabsatz 14b und andererseits direkt an der ersten Schiebeführungshülse 22 an.
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Auch die zweite Anschlagscheibe 42 liegt direkt an der ersten Schiebeführungshülse 22 an. Auf ihrer der ersten Schiebeführungshülse 22 abgewandten Axialseite ist jedoch eine Tellerfeder 56 vorgesehen über die die zweite Anschlagscheibe 42 mittels des Druckstücks 48 in Axialrichtung vorgespannt wird.
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Hinsichtlich ihrer Funktion und der übrigen Struktur entspricht die Drehbegrenzungsbaugruppe 16 gemäß der zweiten Ausführungsform der ersten Ausführungsform, sodass auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen werden kann.
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Eine Lenkradbaugruppe 10 mit einer Drehbegrenzungsbaugruppe 16 gemäß einer dritten Ausführungsform ist in 6 gezeigt.
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Dabei wird wieder lediglich auf die Unterschiede zu den bereits erläuterten Ausführungsformen eingegangen. Gleiche oder einander entsprechende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Im Unterschied zu den zuvor erläuterten Ausführungsformen ist nun die Schiebeführungsaußenkontur 24 direkt auf dem Wellenabschnitt 14a vorgesehen. Die erste Schiebeführungshülse 22 entfällt somit.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass nunmehr eine Innengewindehülse 58 vorgesehen ist, an deren Innenumfang ein Innengewinde 60 vorgesehen ist, das mit einem Außengewinde 36 der zweiten Schiebeführungshülse 30 in Eingriff steht.
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Es ist also die Gewindepaarung 39 zwischen der Innengewindehülse 58 und der zweiten Schiebeführungshülse 30 vorgesehen. Dabei ist die Innengewindehülse 58 über einen als Toleranzring ausgebildeten Kraftschlussring 62 im Gehäuse 20 gelagert.
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Der Kraftschlussring 62 ist nunmehr derart ausgebildet, dass er eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Innengewindehülse 58 und dem Gehäuse 20 bewirkt, die derart ausgebildet ist, dass die Innengewindehülse 58 gegenüber dem Gehäuse 20 verdreht werden kann, wenn ein vorgegebenes Losbrechmoment überschritten ist.
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Der Kraftschlussring 62 ist 4 isoliert dargestellt.
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Der Kraftschlussring 62 ist radial zwischen der Innengewindehülse 58 und dem Gehäuse 20 angeordnet.
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Auch hinsichtlich der Anschlagscheiben 40, 42 bestehen Unterschiede.
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Die erste Anschlagscheibe 40 ist nunmehr integral mit dem Wellenabschnitt 14a ausgebildet. Mit anderen Worten ist die erste Anschlagscheibe 40 durch den Wellenabsatz 14b gebildet.
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Die zweite Anschlagscheibe 42 ist mittels der Schraube 50 am axialen Ende des Wellenabschnitts 14a befestigt. Dabei kann die zweite Anschlagscheibe 42 auch als Weiterbildung des Druckstücks 48 angesehen werden.
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Beide Anschlagscheiben 40, 42 sind starr gegenüber dem Wellenabschnitt 14a gelagert.
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Die Anschlagscheiben 40, 42 sind nun auch nicht mehr als Haltescheiben ausgebildet.
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Die Funktion der Drehbegrenzungsbaugruppe gemäß 6 ergibt sich wie in den zuvor erläuterten Ausführungsformen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass es nach dem Kontaktieren der zweiten Schiebeführungshülse 30 mit der ersten Anschlagscheibe 40 oder der zweiten Anschlagscheibe 42 zu einer Relativdrehung zwischen der Innengewindehülse 58 und dem Gehäuse 20 kommt. Diese Relativdrehung ersetzt eine Relativdrehung zwischen dem Wellenabschnitt 14a und der ersten Schiebeführungshülse 22.
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Eine Variante der Lenkradbaugruppe 10 mit einer Drehbegrenzungsbaugruppe gemäß der dritten Ausführungsform ist in 7 gezeigt. Diese Variante wird als vierte Ausführungsform bezeichnet.
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Der Unterschied gegenüber der dritten Ausführungsform besteht darin, dass nunmehr ein Drehbegrenzungsmechanismus 64 vorgesehen ist.
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Dabei ist die Innengewindehülse 58 über diesen Drehbegrenzungsmechanismus 64 mit dem Gehäuse 20 gekoppelt, sodass die Innengewindehülse 58 auch beim Überschreiten des Losbrechmoments nur begrenzt gegenüber dem Gehäuse 20 verdrehbar ist.
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Dabei umfasst der Drehbegrenzungsmechanismus 64 einen Stift 66, der in einer zugehörigen Öffnung 68 am Gehäuse 20 montiert ist. Dabei ist der Stift 66 unbeweglich am Gehäuse 20 gehalten.
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Der Stift 66 steht nach radial innen vom Gehäuse 20 ab und greift in ein Langloch 70 ein, das an der Innengewindehülse 58 ausgebildet ist und sich in Umfangsrichtung erstreckt.
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Die Innengewindehülse 58 kann also nur soweit gegenüber dem Gehäuse 20 verdreht werden wie der Stift 66 relativ zum Langloch verschiebbar ist. Sobald der Stift 66 an einem Ende des Langlochs 70 anschlägt, ist keine weitere Drehung möglich.
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Im Übrigen gelten die Erläuterungen zur dritten Ausführungsform auch für die vierte Ausführungsform.
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Es versteht sich, dass der im Zusammenhang mit der vierten Ausführungsform erläuterte Drehbegrenzungsmechanismus 64 ohne weiteres auch in den anderen Ausführungsformen verwendet werden kann.
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Beispielsweise kann eine Variante der ersten Ausführungsform mit einem derartigen Drehbegrenzungsmechanismus 64 ausgestattet sein (nicht dargestellt). Dabei wird der Stift 66 in einer zugehörigen Öffnung 68 am Wellenabschnitt 14a positioniert und wirkt mit einem Langloch 70 zusammen, das an der ersten Schiebeführungshülse 22 vorgesehen ist.
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In den 8 bis 10 ist eine Lenkradbaugruppe 10 mit einer Drehbegrenzungsbaugruppe 16 gemäß einer fünften Ausführungsform dargestellt.
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Dabei stellt die fünfte Ausführungsform eine Weiterbildung der dritten Ausführungsform dar, sodass im Folgenden lediglich die Unterschiede gegenüber der dritten Ausführungsform erläutert werden.
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Wie bereits erwähnt, stellen auch in der fünften Ausführungsform die Anschlagscheiben 40, 42 keine Haltescheiben dar.
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Allerdings sind nun von den Anschlagscheiben 40, 42 separate Haltescheiben 52, 54 vorgesehen.
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Dabei ist die erste Haltescheibe 52 unter axialer Vorspannung, die aus einer axialen Komprimierung eines Federelements 72 resultiert, an die Innengewindehülse 58 angelegt.
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Das Federelement 72 wird durch einen Sicherungsring 74 axial am Gehäuse 20 gehalten.
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Die zweite Haltescheibe 54 ist ebenfalls unter axialer Vorspannung an die Innengewindehülse 58 angelegt. Dabei resultiert die axiale Vorspannung aus der Komprimierung eines Federelements 76. Dieses ist zwischen der zweiten Haltescheibe 54 und dem Gehäuse 20 angeordnet.
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Sowohl das Federelement 72 als auch das Federelement 76 sind als Elastomerfedern ausgebildet. Ebenfalls ist es denkbar, wenigstens eines der Federelemente 72, 76 aus Metall herzustellen, beispielsweis als Tellerfeder aus Stahl.
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Wird die Drehbegrenzungsbaugruppe 16 gemäß der fünften Ausführungsform so betrieben, dass die zweite Schiebeführungshülse 30 an der zweiten Anschlagscheibe 42 anläuft (siehe 9), kann die Innengewindehülse 58 in eine Richtung von der zweiten Anschlagscheibe 42 wegbewegt werden. Dabei wird das Federelement 72 komprimiert.
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Wenn das Federelement 72 nicht weiter komprimiert werden kann, aber über den Wellenabschnitt 14a ein Drehmoment eingebracht wird, das größer ist als das Losbrechmoment des Kraftschlussrings 62, kann sich die Innengewindehülse 58 gegenüber dem Gehäuse 20 verdrehen (siehe 10).
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Für eine Situation, in der die zweite Schiebeführungshülse 30 an der ersten Anschlagscheibe 40 anläuft, gilt dasselbe (nicht dargestellt).
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Es versteht sich, dass auch die Drehbegrenzungsbaugruppe 16 gemäß der fünften Ausführungsform mit einem Drehbegrenzungsmechanismus 64, wie er im Zusammenhang mit der Drehbegrenzungsbaugruppe 16 gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben wurde, kombiniert werden kann. Dabei muss jedoch darauf geachtet werden, dass das Langloch 70 in Axialrichtung so breit ist, dass es die zuvor beschriebene axiale Verlagerung der Innengewindehülse 58 nicht behindert.
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In der 11 ist eine Lenkradbaugruppe 10 mit einer Drehbegrenzungsbaugruppe 16 gemäß einer sechsten Ausführungsform gezeigt.
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Dieser Ausführungsform stellt eine Weiterbildung der fünften Ausführungsform aus den 8 bis 10 dar, sodass sie auf dieser Basis erläutert wird.
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Im Vergleich zur fünften Ausführungsform ist nunmehr der Kraftschlussring 62 weggelassen.
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Die Innengewindehülse 58 ist nunmehr über eine weitere Schiebeführung 78 axial verschiebbar, aber drehfest am Gehäuse 20 gelagert.
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Wenn die zweite Schiebeführungshülse 30 an einer der Anschlagscheiben 40, 42 anschlägt, lässt sich nun der Wellenabschnitt 14b deshalb weiterdrehen, weil die Innengewindehülse 58 unter axialer Kompression des jeweils zugeordneten Federelements 72, 76 axial verlagert werden kann.
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Die Haltescheiben 52, 54 dienen demnach lediglich dem Komprimieren der Federelemente 72, 76.
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Die Drehbegrenzungsbaugruppe 16 gemäß der sechsten Ausführungsform kommt also ohne Kraftschluss aus.
