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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verwendung beim Drehen von lenkbaren Fahrzeugrädern und insbesondere auf eine Servolenkungseinrichtung zur Verwendung beim Drehen lenkbarer Räder eines Fahrzeugs.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine bekannte Fahrzeuglenkeinrichtung umfasst ein Lenkglied, das dahingehend axial bewegbar ist, eine Drehbewegung lenkbarer Fahrzeugräder herbeizuführen, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, wie z. B. eines Schwerlastkraftwagens. Eine Lenksäule und eine Zwischenwelle verbinden das Fahrzeuglenkrad mit einem Lenkgetriebe. Die Getriebeeingangswelle ist mit einer Kugelspindel verbunden, die eine Position einer Zahnstangenmutter verlagert. Die Zahnstangenmutterzähne kämmen mit den Ausgangswellensegmentzähnen. Eine Bewegung des Lenkglieds wird durch eine Eingabeeinheit, die Bedienerbefehle von einem Lenkrad oder einer anderen Bedienereingabevorrichtung überträgt, gesteuert. Beispielhafte Fahrzeugservolenkungseinrichtungen werden in den US-Patenten Nr.
8,567,554 und Nr.
8,360,197 , die durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind, offenbart.
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Kurzdarstellung
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Bei einem Aspekt wird eine Einrichtung zur Verwendung beim Drehen lenkbarer Fahrzeugräder bereitgestellt. Eine drehbare Ausgangswelle ist dahingehend selektiv drehbar, eine Drehbewegung des mindestens einen Fahrzeugrads herbeizuführen. Ein Gehäuse stützt die Ausgangswelle zur Drehung bezüglich dazu um eine Wellenachse. Eine erste Dreheingangsanordnung ist zur Übertragung eines Lenkbefehls von einem Lenksteuerglied auf die Ausgangswelle vorgesehen. Ein Leistungsübertragungsmechanismus ist in dem Gehäuse positioniert und ist dazu konfiguriert, die Drehkraft von der Eingangsanordnung auf die Ausgangswelle zu übertragen. Der Leistungsübertragungsmechanismus umfasst mehrere Zahnradsegmente. Alle Zahnradsegmente sind mit der Ausgangswelle in einem lateralen Abstand zueinander wirkverbunden. Jedes Zahnradsegment umfasst mindestens einen Zahnradsegmentzahn. Eine Kugelspindel weist ein erstes und ein zweites Kugelspindelende, die in Längsrichtung getrennt sind, auf. Eine Kugelmutter weist mehrere Zahnstangenritzel auf. Alle Zahnstangenritzel sind mit der Kugelspindel in einem lateralen Abstand zueinander wirkverbunden. Jedes Zahnstangenritzel umfasst mindestens einen Zahnstangenritzelzahn, der zum selektiven Eingriff mit einem entsprechenden Zahnradsegmentzahn konfiguriert ist. Die Kugelmutter steht mit der Kugelspindel in Wirkeingriff. Eine Drehkraft von der Eingangsanordnung dreht die Kugelspindel, und die Kugelmutter bewegt sich als Reaktion auf eine Drehung der Kugelspindel dahingehend in dem Gehäuse hin und her, jedes der Zahnstangenritzel in einer Längsrichtung zu bewegen. Die Längsbewegung der Zahnstangenritzelzähne treibt wiederum die Zahnradsegmentzähne an und überträgt dabei den Lenkbefehl auf die Ausgangswelle durch den Verzahnungseingriff zwischen jedem Zahnstangenritzel und einem entsprechenden Zahnradsegment.
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Figurenliste
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Zum besseren Verständnis wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die nicht maßstabsgerecht sind, insofern dies nicht in der nachstehenden Beschreibung explizit angemerkt wird; in den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine Teilvorderansicht einer elektrischen Servolenkungseinrichtung;
- 2 eine Teilseitenansicht der elektrischen Servolenkungseinrichtung von 1;
- 3 eine perspektivische Teilansicht einer Komponente einer Servolenkungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik; und
- 4 eine perspektivische Teilansicht einer Komponente der elektrischen Servolenkungseinrichtung von 1.
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Beschreibung von Aspekten der Offenbarung
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Sofern nicht anders definiert, haben alle hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Offenbarung bezieht, geläufige Bedeutung.
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Wie hier verwendet, können die Singularformen „ein“, „eine/r“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angibt. Ferner versteht sich, dass die Ausdrücke „umfasst“ und/oder „umfassen(d)“, so wie sie hier verwendet werden, das Vorhandensein von angeführten Merkmalen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen und/oder Komponenten angeben können, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
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So wie er hier verwendet wird, kann der Begriff „und/oder“ eine und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugeordneten aufgelisteten Elemente umfassen.
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Sich auf Raum beziehende Begriffe wie „unter“, „unterhalb“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen können hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder eines Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen, wie in den Figuren dargestellt, leichter zu beschreiben. Es versteht sich, dass sich auf Raum beziehende Begriffe verschiedene Ausrichtungen einer Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb zusätzlich zu der in den Figuren gezeigten Ausrichtung mit umfassen können. Wenn eine Vorrichtung in den Figuren zum Beispiel umgedreht wird, würden Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ von anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben wurden, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen ausgerichtet sein.
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So wie er hier verwendet wird, kann der Ausdruck „X und/oder Y“ so interpretiert werden, dass er X, Y oder eine Kombination aus X und Y umfasst. Wenn beispielsweise beschrieben wird, dass ein Element X und/oder Y aufweist, kann das Element zu einem bestimmten Zeitpunkt X, Y oder eine Kombination aus X und Y aufweisen, wobei die Auswahl zeitweise variieren könnte. Im Gegensatz dazu kann der Ausdruck „mindestens ein X“ so interpretiert werden, dass er ein oder mehrere X umfasst.
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Es versteht sich, dass, obgleich hier die Begriffe „erster“, „zweiter“, usw. zur Beschreibung verschiedener Elemente verwendet werden können, diese Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollen. Diese Begriffe werden lediglich dazu verwendet, ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Somit könnte ein „erstes“ Element, das nachstehend erörtert wird, auch als ein „zweites“ Element bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die Reihenfolge von Arbeitsgängen (oder Schritten) ist nicht auf die in den Ansprüchen oder den Figuren aufgezeigte Reihenfolge beschränkt, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben wird.
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Die Erfindung umfasst, besteht aus oder besteht im Wesentlichen aus den folgenden Merkmalen in beliebiger Kombination.
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1 zeigt eine Servolenkungseinrichtung 100 zur Verwendung beim Drehen von lenkbaren Fahrzeugrädern, die eine sich lateral erstreckende Ausgangswelle 102 umfasst, die dahingehend selektiv um eine Wellenachse SA drehbar ist, eine Drehbewegung des mindestens einen Fahrzeugrads (bei 104 schematisch gezeigt) herbeizuführen. Eine elektrische Servolenkungseinrichtung 100 wird hier als eine beispielhafte Anwendungsumgebung beschrieben, es wird jedoch in Betracht gezogen, dass die beschriebenen Komponenten auch bei einer mechanischen oder elektromechanischen Servolenkungseinrichtung (nicht gezeigt) verwendet werden könnten. Die „laterale“ Richtung, die hier angeführt wird, wird dazu verwendet, eine Richtung „La“ anzugeben, die im Wesentlichen parallel zur Wellenachse SA ist; d. h. in die und aus der Ebene der Seite gemäß der Darstellung bei der Ausrichtung von 1. Ein Lenkglied (z. B. ein Lenkrad, bei 106 schematisch gezeigt) ist von einem Fahrzeugbediener dahingehend manipulierbar, einen Lenkbefehl für eine Reaktionsbewegung der Ausgangswelle 102 bereitzustellen.
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Der Lenkbefehl kann von dem Lenkglied 106 oder von einer beliebigen anderen Steuerbefehlquelle (z. B. einer autonomen Fahrzeugkomponente) auf die Ausgangswelle 102 durch die Verwendung einer ersten Dreheingangsanordnung 108 übertragen werden. Die erste Dreheingangsanordnung 108 ist gemäß der Darstellung in den Figuren ein Eingangswellenmodul mit einem Drehmoment-/Winkelsensor, jedoch ist ein Durchschnittsfachmann in der Lage, eine geeignete erste Dreheingangsanordnung 108 bereitzustellen.
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Eine zweite Dreheingangsanordnung (bei 110 in 1 als ein elektronisches Power-Pack schematisch gezeigt) kann mit der Ausgangswelle 102 wirkverbunden sein. Die zweite Dreheingangsanordnung 110 umfasst einen Motor, wobei es sich um einen elektrischen Antriebsmotor 112 handeln kann, zum Erzeugen einer elektrisch bereitgestellten Drehkraft zum indirekten Antreiben der Bewegung der Ausgangswelle 102. D. h., die zweite Dreheingangsanordnung 110 ist dahingehend betreibbar, eine elektrisch bereitgestellte Drehkraft von dem elektrischen Antriebsmotor 112 an die Ausgangswelle 102 anzulegen. Ein Durchschnittsfachmann kann ohne Weiteres mechanische und/oder elektrische Verbindungen zwischen sowohl der ersten als auch der zweiten Dreheingangsanordnung 108 bzw. 110 und den anderen hier beschriebenen und gezeigten Komponenten für eine bestimmte Anwendungsumgebung der vorliegenden Erfindung bereitstellen.
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Ein Gehäuse 114 stützt die Ausgangswelle 102 zur Drehung bezüglich dazu um eine Wellenachse SA. Das Gehäuse 114 dient auch dazu, andere Komponenten der elektrischen Servolenkungseinrichtung 100 zu umschließen und zu schützen, wie nachstehend erörtert wird, und dazu beizutragen, ein Teile-„Paket“ bereitzustellen, das einfach zu bevorraten ist und von Mitarbeitern in der Produktion und der Reparatur einfach zu manipulieren ist. Es wird in Betracht gezogen, dass das Gehäuse 114 nach Baukastenart mit „standardmäßigen“ Anschlüssen für externe Komponenten geliefert werden könnte. Solch eine Baukastenkonfiguration würde selektives Anschließen einer ersten und zweiten Dreheingangsanordnung 108 bzw. 110 mit ausgewählten Eigenschaften für eine bestimmte Anwendungsumgebung ermöglichen und somit eine bedarfsgerechte kundenspezifische Anpassung der elektrischen Servolenkungseinrichtung 100 ermöglichen.
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Bei der dargestellten beispielhaften Anwendungsumgebung stellt die erste Dreheingangsanordnung 108 eine kleine Drehkraft bereit, die die Richtung und das Ausmaß des von einem Menschen oder automatisierten Fahrer ausgegebenen Lenkbefehls angibt. Die zweite Dreheingangsanordnung 110 kann elektrisch betriebene Lenkunterstützung als Reaktion auf den lenkbefehlbasierten Dreheingang von der ersten Dreheingangsanordnung 102 bis zu einem Ausmaß, das mechanisch zur Erzielung der gewünschten Wirkung des Bewegens der Lenkwelle 102 und somit zum Drehen der Fahrzeugräder 104 ausreicht, bereitstellen.
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Wie nachstehend genauer erörtert wird, wird dieser Prozess (des Übertragens und Umwandelns eines eingehenden Lenkbefehls in eine Fahrzeugraddrehbewegung) durch einen Leistungsübertragungsmechanismus (der bei 116 allgemein gezeigt wird), der in dem Gehäuse 114 positioniert ist, unterstützt. Der Leistungsübertragungsmechanismus 116 ist dazu konfiguriert, die elektrisch bereitgestellte Drehkraft von dem elektrischen Antriebsmotor 112 als Reaktion auf den Lenkbefehl auf die Ausgangswelle 102 zu übertragen. Insbesondere überträgt der Leistungsübertragungsmechanismus 116 Leistung von dem elektrischen Antriebsmotor 112 (der allgemeiner als eine Art von „Eingangsdrehvorrichtung“ angesehen werden kann) mit einer Elektroantriebwirkachse EA (d. h. Eingangsdrehvorrichtungsachse EA) auf die Wellenachse SA, die zur Elektroantriebwirkachse EA senkrecht und quer von dieser versetzt ist. Die „Quer“-Richtung ist, so wie sie hier verwendet wird, im Wesentlichen senkrecht zur lateralen Richtung und wird in der nach oben und nach unten verlaufenden Richtung „T“ in der Ausrichtung von 1 gezeigt.
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Die Eingangsdrehvorrichtung stellt eine richtungs- und/oder ausmaßändernde Version, falls vorhanden, des Geradausgangs des elektrischen Antriebsmotors 112 - der beispielsweise durch die Verwendung eines mit dem elektrischen Antriebsmotor 112 verbundenen Getriebes bereitgestellt wird - dar. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass der elektrische Antriebsmotor 112 je nach Wunsch für eine bestimmte Anwendungsumgebung Leistung direkt entlang der Elektroantriebwirkachse EA anderen Komponenten des Leistungsübertragungsmechanismus 116 zuführen könnte. Anders ausgedrückt könnte eine „Eingangsdrehvorrichtung“ entweder eine einzige eigenständige elektrische Antriebsmotorkomponente oder eine Kombination aus einer elektrischen Antriebsmotorkomponente und einem richtungs- und/oder ausmaßändernden Mechanismus darstellen, ohne darauf beschränkt zu sein.
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Gemäß der Darstellung in 1 weist eine Kugelspindel 118 ein erstes und ein zweites Kugelspindelende 120 und 122, die in Längsrichtung getrennt sind, auf und definiert eine Kugelspindelachse BA, um die sich die Kugelspindel 118 selektiv dreht. Der Begriff „in Längsrichtung“ wird hier dazu verwendet, eine Richtung „Lo“ anzugeben, die zu sowohl der lateralen als auch der Querrichtung im Wesentlichen senkrecht ist und als die von Seite zu Seite verlaufende Richtung in der Ausrichtung von 1 gezeigt wird. Bei der dargestellten Konfiguration wird die Kugelspindel 118 an sowohl dem ersten als auch dem zweiten Kugelspindelende 120 und 122 gestützt und ist durch Lagerhalterungen 124 drehbar an dem Gehäuse 114 angebracht. Die Kugelspindel 118 und zugehörige Mechanismen könnten jedoch auf beliebige Art konfiguriert und vorgesehen sein. Wiederum kann sich die Kugelspindel 118, wie hier gezeigt wird, kollinear mit der Eingangsdrehvorrichtung erstrecken (dargestellt durch die Elektroantriebwirkachse EA in 1). Es wird auch in Betracht gezogen, dass bei anderen Konfigurationen eine Elektroantriebsausgangswelle direkt an dem ersten und/oder dem zweiten Kugelspindelende 120 und 122 zum direkten Antrieb dadurch angebracht sein könnte. Zur Erleichterung der Beschreibung wird die Kugelspindelachse BA als mit der Elektroantriebwirkachse EA in 1 zusammenfallend erachtet.
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Eine Kugelmutter 126 steht mit der Kugelspindel 118 in Wirkeingriff. Mindestens eine Kugel 128 ist zwischen einer äußeren spiralförmigen Laufbahn 130 der Kugelspindel 118 und einer inneren spiralförmigen Laufbahn 132 der Kugelmutter 126 zur Übertragung von Kräften zwischen diesen angeordnet. Auf diese Weise kann sich die Kugelmutter 126 in Querrichtung bezüglich einer rotierenden Kugelspindel 118 verschieben und wird durch diese angetrieben, während sie eine im Wesentlichen konstante Drehposition bezüglich der Kugelspindelachse BA beibehält.
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Die Kugelmutter 126 weist mehrere Zahnstangenritzel auf (eines wird bei 134 in 1 gezeigt, ein erstes und ein zweites Zahnstangenritzel werden bei 134a bzw. 134b in 2 und 4 gezeigt). Jedes Zahnstangenritzel 134 ist mit der Kugelmutter 126 in einem lateralen Abstand zu jedem anderen Zahnstangenritzel 134 wirkverbunden. Jedes Zahnstangenritzel 134 umfasst mindestens einen Zahnstangenritzelzahn 136.
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Der Leistungsübertragungsmechanismus 116 umfasst des Weiteren mehrere Zahnradsegmente (eines wird bei 138 in 1 gezeigt, ein erstes und ein zweites Zahnradsegment werden bei 138a bzw. 138b in 2 und 4 gezeigt). Jedes Zahnradsegment 138 ist mit der Ausgangswelle 102 in einem lateralen Abstand zu jedem anderen Zahnradsegment 138 wirkverbunden. Jedes Zahnradsegment 138 umfasst mindestens einen Zahnradsegmentzahn 140.
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Mindestens ein Zahnstangenritzelzahn 136 ist zum dahingehenden selektiven Eingriff mit einem entsprechenden Zahnradsegmentzahn 140, die Ausgangswelle 102 als Reaktion auf den Lenkbefehl zu drehen, konfiguriert. D. h., eine Drehkraft von der Eingangsdrehvorrichtung (hier dem elektrischen Antriebsmotor 112) dreht die Kugelspindel 118. Die Kugelmutter 126 bewegt sich in dem Gehäuse 114 als Reaktion auf eine Drehung der Kugelspindel 118 dahingehend hin und her, jedes der mehreren Zahnstangenritzel 134 in einer Längsrichtung zu bewegen. Im Ergebnis treibt eine Längsbewegung der Zahnstangenritzelzähne 136 als Reaktion die Zahnradsegmentzähne 140 an und überträgt dabei den Lenkbefehl auf die Ausgangswelle 102 durch den Verzahnungseingriff zwischen jedem Zahnstangenritzel 134 und einem entsprechenden Zahnradsegment 138.
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3 ist eine perspektivische Ansicht einer Kugelmutter BN des Stands der Technik und einer Ausgangswelle SS. Wie aus 3 ohne Weiteres ersichtlich ist, umfasst die Kugelmutter BN des Stands der Technik ein einziges Zahnstangenritzel RG, das mehrere Zahnstangenritzelzähne RGT umfasst, die sich über die Unterseite der Kugelmutter BN hinweg erstrecken. Die in 3 gezeigte Ausgangswelle SS des Stands der Technik umfasst ein einziges Zahnradsegment SG, das mehrere Zahnradsegmentzähne SGT umfasst, die in der lateralen Richtung La auch relativ dick zum Eingriff mit den Zahnstangenritzelzähnen RGT sind. Eine Kugelspindel des Stands der Technik wird hier nicht gezeigt, würde sich jedoch in der Praxis in Längsrichtung durch die Zahnstangenbohrung RB hindurch erstrecken. Wie ersichtlich ist, hat der Getriebemittenabstand - ein Messwert des transversalen Abstands zwischen der Kugelspindelachse BA und der senkrechten Ausgangswellenachse SA - eine Länge D1 für die Kugelmutter BN und die Ausgangswelle SS des Stands der Technik.
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Im Gegensatz dazu zeigt 4 - die eine Komponente des elektrischen Servolenkgetriebes 100 von 1 darstellt - deutlich eine Ausgangswelle 102 mit mehreren Zahnradsegmenten 138 in Wirk- und Verzahnungseingriff mit einer Kugelmutter 126, die mehrere Zahnstangenritzel 134 aufweist. Zwei Zahnstangenritzel 134 und zwei Zahnradsegmente 138 werden zumindest in 2 und 4 beispielhaft dargestellt. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass eine beliebige gewünschte Anzahl an Zahnstangenritzeln 134 und/oder Zahnradsegmenten 138 für eine bestimmte Anwendungsumgebung der elektrischen Servolenkungseinrichtung 100 vorgesehen sein könnten. Es wird auch in Betracht gezogen, dass, wenn mehr als zwei Zahnstangenritzel 134 und/oder Zahnradsegmente 138 an einer einzigen elektrischen Servolenkungseinrichtung 100 vorgesehen sind, mindestens eines der Zahnstangenritzel 134 und/oder Zahnradsegmente 138 nach Wunsch unbelegt (d. h. bei Betrieb nicht in Verzahnungseingriff mit einer anderen Komponente) gelassen werden könnte.
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Beispielsweise könnte eine einzige Ausgangswelle 102 drei oder mehr lateral angeordnete Zahnradsegment 138 umfassen, die jeweils optional anders konfigurierte Zahnradsegmentzähne 140 von mindestens einem anderen Zahnradsegment umfassen könnten, und nur zwei ausgewählte der drei oder mehr Zahnradsegmente 138 würden während des Betriebs der elektrischen Servolenkungseinrichtung 100 mit entsprechenden Zahnstangenritzeln 134 kämmen. In diesem Beispiel könnte eine Vielfalt an unterschiedlich konfigurierten Zahnstangenritzeln 134 in verschiedenen vorbestimmten Kombinationen mit einer einzigen Ausgangswelle 102 verwendet werden, um die Anzahl an separat konfigurierten Ausgangswellen 102, die ein Hersteller, ein Zulieferer, eine Werkstatt oder ein anderer Zwischenhändler im Lagerbestand haben müsste, zu reduzieren. Die Kugelmutter 126 könnte aus ähnlichen Lagerbestandreduzierungsgründen gleichermaßen mit einer Auswahl von mehr als zwei Zahnstangenritzeln 134 versehen sein.
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Gleichermaßen können, ob nun zwei oder mehr Zahnstangenritzel 134 und Zahnradsegmente 138 in der elektrischen Servolenkungseinrichtung 100 vorliegen, diese jeweils gewünschte Abmessungen und Konfigurationen aufweisen. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass - für die meisten Anwendungsumgebungen - die Zahnteilungen, Flankenwinkel, Zahndicken (in der Längs- und/oder der Querrichtung) und andere Zahneigenschaften für sowohl die Zahnstangenritzelzähne 136 als auch die Zahnradsegmentzähne 140 vorbestimmt sein können und so gewählt werden, dass ein effektiver antreibender oder angetriebener Kontakt zwischen allen Zähnen für eine bestimmte elektrische Servolenkungseinrichtung 100 ermöglicht wird.
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Dabei wird jedoch angemerkt, dass die Zahnstangenritzel 134 und die Zahnradsegmente 138 unterschiedliche Abmessungen oder Dicken in der lateralen Richtung als andere Zahnstangenritzel 134 und/oder Zahnradsegmente 138 derselben elektrischen Servolenkungseinrichtung aufweisen könnten. D. h., nach Wunsch kann ein ausgewähltes Zahnstangenritzel 134a eine andere laterale Abmessung als ein anderes Zahnstangenritzel 134b aufweisen, und/oder ein ausgewähltes Zahnradsegment 138a kann eine andere laterale Abmessung als ein anderes Zahnradsegment 138b aufweisen. Dies kann beispielsweise für eine gewünschte Verteilung von Drehmoment oder von anderen entwickelten Kräften in dem Getriebesystem nützlich sein.
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Unter nun erfolgender Bezugnahme auf die Getriebemitte gemäß der Darstellung in 4 hat der transversale Abstand zwischen der Kugelspindelachse BA und der senkrechten Ausgangswellenachse SA - eine Länge D2, wie gezeigt, bei der Kombination aus der Kugelmutter 126 und der Ausgangswelle 102 der elektrischen Servolenkungseinrichtung 100, die hier beschrieben und gezeigt wird. Obgleich zumindest 3-4 hier nicht maßstabsgetreu gezeigt werden, kann der Abstand D2 von 4 nach Wunsch für eine bestimmte Anwendungsumgebung weniger als der Abstand D1 von 3 für gleich dimensionierte Kugelmuttern und Ausgangswellen betragen, da sich die Kugelspindel 118 der beschriebenen elektrischen Servolenkungseinrichtung 100 zwischen den zwei Zahnstangenritzeln 134 der Kugelmutter 126 auf eine Art und Weise „einschmiegen“ kann, die bei der Vorrichtung des Stands der Technik nicht möglich ist. Anders ausgedrückt ist bei der elektrischen Servolenkungseinrichtung 100 mindestens ein Abschnitt der Kugelspindel 118 lateral zwischen mindestens einem Abschnitt jedes der mehreren Zahnstangenritzel 134 angeordnet, wie durch die Linie RR von Zahnfuß zu Zahnfuß der Zahnstangenritzel 136 in 4 gezeigt wird. Bei der Vorrichtung des Stands der Technik von 3 würde im Gegensatz dazu eine ähnlich „eingeschmiegte“ Kugelspindel aus dem „Boden“ der Kugelmutter BN vorragen und sich störend auf den Eingriff zwischen den Zahnstangenritzelzähnen RGT und den Zahnradsegmentzähnen SGT auswirken, wenn der Abstand D1 auf einen Wert reduziert würde, der D2 entsprechender Komponenten wie bei der Anordnung bei der in 4 gezeigten Ausführungsform entspricht.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 4 können die Zahnstangenritzel 134 beliebig nach Wunsch an der Kugelmutter 126 vorgesehen werden. Beispielsweise kann mindestens ein Zahnstangenritzel 134 der mehreren Zahnstangenritzel als eine einzige unitäre Komponente mit der Kugelmutter 126 (z. B. durch Schmieden, Formen, maschinelles Bearbeiten oder anderweitige Herstellung als eine einstückige Komponente) integral ausgebildet werden.
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Alternativ dazu und wie es bei den beispielhaften Komponenten, die in 4 gezeigt werden, der Fall ist, ist mindestens ein Zahnstangenritzel 134 der mehreren Zahnstangenritzel an einer Kugelhülse 142 vorgesehen, die einen Außenumfang der Kugelmutter 126 zumindest zum Teil umgibt. Hier ragen sowohl das erste als auch das zweite Zahnstangenritzel 134a und 134b von einer Kugelhülse 142, die sich zum Teil um den Außenumfang der Kugelmutter 126 herum erstreckt, die Kugelmutter 126 jedoch nicht komplett umgibt, nach unten vor. Die dargestellte Kugelhülse 142 ist auf beliebige gewünschte Art und Weise (hier durch mindestens ein Befestigungsmittel 144 gezeigt) an der Kugelmutter 126 angebracht, um die Zahnstangenritzel 134 an der Kugelmutter 126 zu sichern. Unter Verwendung einer Anordnung gemäß der Darstellung in 4 könnte eine beliebige gewünschte Konfiguration (könnten beliebige gewünschte Konfigurationen) der Zahnstangenritzel 134 für eine bestimmte Anwendungsumgebung vorgesehen werden, ohne eine entsprechende Auswahl von Kugelmuttern 126 erforderlich zu machen. Stattdessen könnte eine einzige „universale“ Kugelmutter 126 vorgesehen sein, mit einer Kugelhülse 142, an der entsprechend konfigurierte Zahnstangenritzel 134 angebracht sind, um eine gewünschte Anordnung für die elektrische Servolenkungseinrichtung 100 zu erzielen.
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Es wird auch in Betracht gezogen, wie von der Hülsenlinie SL in 4 schematisch dargestellt wird, dass die Kugelhülse 142 eine erste Kugelhülse mit einem ersten Zahnstangenritzel 134a und eine zweite Kugelhülse mit einem zweiten Zahnstangenritzel 134b, die einen Außenumfang der Kugelmutter 126 an einer radial von der ersten Kugelhülse beabstandeten Position zumindest zum Teil umgibt, sein kann. Der Begriff „radial“ wird hier dazu verwendet, einen Abstand um einen Umfang der Kugelmutter 126 herum anzugeben. Bei dieser zusätzlichen geteilten Hülsenkonfiguration könnten mehrere Kugelhülsen 142 an verschiedenen Stellen an der Kugelmutter 126 (z. B. über Befestigungsmittel 144) angebracht sein, um die Zahnstangenritzel 134 in die gewünschten Ausrichtungen und Positionen bezüglich der Kugelmutter 126 zu platzieren.
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Die in 1-2 und 4 gezeigte „geteilte“ oder „Doppel“-Anordnung von Zahnstangenritzel 134 und Zahnradsegment 138 kann gewisse Merkmale haben, die bei der Anordnung des Stands der Technik von 3 nicht vorliegen. Beispielsweise kann die geteilte/Doppel-Anordnung beim Packaging der elektrischen Servolenkungseinrichtung 100 helfen. Der Durchmesser der Kugelspindel 118 der elektrischen Version ist nämlich gegenüber der hydraulischen Version des Stands der Technik vergrößert, um die Kräfte, die zuvor hydraulisch entwickelt wurden, beherrschen zu können. Um die Kugelmutter 126 um die einen größeren Durchmesser aufweisenden Kugelspindel 118 in einem ähnlich dimensionierten Gehäuse 114 unterbringen zu können, kann die Kugelmutter 126 eine reduzierte Dicke und somit eine geringere Festigkeit aufweisen. Die Fähigkeit der Kugelspindel 118, zumindest zum Teil lateral zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnstangenritzel 134b (wie durch die von Fuß zu Fuß verlaufende Linie RR gezeigt und oben beschrieben wird) „eingehängt“ zu sein, kann dabei helfen, den Getriebemittenabstand zu reduzieren und/oder einen gewissen Grad der Dickenreduzierung der Kugelmutter 126 zu vermeiden, die beide aus Packaging- und/oder Haltbarkeitsgründen wünschenswert sein können.
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Darüber hinaus kann eine geteilte/Doppel-Anordnung, wie jene, die hier beschrieben und gezeigt wird, einen größeren Teilungsradius bei den Zahnstangenritzeln 134 und/oder den Zahnradsegmenten 138 gestatten, wodurch entweder für höheres Drehmoment für dieselbe Kraft der Kugelspindel 118 gesorgt werden kann oder die von der Kugelspindel 118 zur Erzeugung derselben Drehmomenthöhe erforderliche Kraft zur Unterstützung des Drehens der Ausgangswelle 102 wie gewünscht reduziert werden kann. Bei einem in Zusammenhang stehenden Merkmal kann durch Reduzieren des Abstands von den Zahnstangenritzelzähnen 136 zur Achse BA der Kugelspindel 118 die Kraftübertragung ein niedrigeres Moment zurück in das System der Kugelspindel 118 erzeugen, wodurch die Spannung an den Komponenten der elektrischen Servolenkungseinrichtung 100 reduziert wird. Diese geometrische Änderung kann auch verschiedene Zahnkonstruktionen, die zur Reduzierung der Trendkräfte nach Wunsch verwendet werden können, ermöglichen.
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Obgleich Aspekte der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die obigen beispielhaften Aspekte genau gezeigt und beschrieben wurden, ist für den Durchschnittsfachmann klar, dass verschiedene zusätzliche Aspekte in Betracht gezogen werden können. Beispielsweise sind die spezifischen oben beschriebenen Verfahren zur Nutzung der Einrichtung lediglich beispielhaft; ein Durchschnittsfachmann könnte ohne Weiteres jegliche Anzahl an Werkzeugen, Reihenfolgen von Schritten oder andere Mittel/Optionen zur Platzierung der oben beschriebenen Einrichtung oder von ihren Komponenten in Positionen, die jenen, die hier gezeigt und beschrieben werden, im Wesentlichen ähnlich sind, bestimmen. Zur Beibehaltung der Übersichtlichkeit in den Figuren sind gewisse sich wiederholende Komponenten, die gezeigt werden, nicht speziell nummeriert worden, jedoch erkennt ein Durchschnittsfachmann basierend auf den Komponenten, die nummeriert wurden, die Elementnummern, die den nicht nummerierten Komponenten zugeordnet werden sollten; durch das Vorhandensein oder Fehlen einer Elementnummer in den Figuren wird keine Unterscheidung zwischen ähnlichen Komponenten beabsichtigt oder impliziert. Ein „vorbestimmter“ Status kann zu einem beliebigen Zeitpunkt, bevor die manipulierten Strukturen jenen Status tatsächlich erreichen, bestimmt werden, wobei die „Vorbestimmung“ bis zu einem so späten Zeitpunkt, wie unmittelbar bevor die Struktur den vorbestimmten Status erreicht, erfolgen kann. Der Begriff „im Wesentlichen“ wird hier verwendet, um eine Eigenschaft anzugeben, die größtenteils, jedoch nicht zwangsweise komplett, jene, die spezifiziert wird, ist - eine „im Wesentlichen“ aufgewiesene Eigenschaft lässt die Möglichkeit eines gewissen relativ geringfügigen Einschlusses eines nicht der Eigenschaft entsprechenden Elements zu. Obgleich gewisse hier beschriebene Komponenten in der Darstellung spezifische geometrische Formen aufweisen, können alle Strukturen der vorliegenden Offenbarung je nach Wunsch für eine bestimmte Anwendung beliebige geeignete Formen, Größen, Konfigurationen, Relativbeziehungen, Querschnittsflächen oder jegliche andere physische Eigenschaften aufweisen. Jegliche Strukturen oder Merkmale, die unter Bezugnahme auf einen Aspekt oder eine Konfiguration beschrieben werden, könnten einzeln oder in Kombination mit anderen Strukturen oder Merkmalen bei irgendeinem anderen Aspekt oder irgendeiner anderen Konfiguration vorgesehen sein, da es unpraktisch wäre, alle Aspekte und Konfigurationen, die hier erörtert werden, so zu beschreiben, dass sie alle der in Bezug auf alle anderen Aspekte und Konfigurationen erörterten Optionen haben. Eine Vorrichtung oder ein Verfahren, die bzw. das eines dieser Merkmale enthält, ist als in den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung, der basierend auf den nachstehenden Ansprüchen und jeglichen Äquivalenten davon bestimmt wird, fallend zu verstehen.
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Weitere Aspekte, Aufgaben und Vorteile können durch Betrachtung der Zeichnungen, der Offenbarung und der anhängigen Ansprüche ermittelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 8567554 [0002]
- US 8360197 [0002]
