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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine relativ zu einem Lenksäulengehäuse um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkwelle, und einen Umdrehungsbegrenzer zur Begrenzung der Rotation der Lenkwelle relativ zum Lenksäulengehäuse, wobei der Umdrehungsbegrenzer einen mit der Lenkwelle gekuppelten Anschlagkörper aufweist, der mit einem an dem Lenksäulengehäuse angeordneten Gegenanschlag zusammenwirkt.
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Eine derartige Lenksäule mit einem Umdrehungsbegrenzer kann bevorzugt bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
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Eine gattungsgemäße Lenksäule weist ein Lenksäulengehäuse auf, das je nach Bauweise auch als Manteleinheit oder Führungskasten bezeichnet wird, in dem die Lenkwelle oder Lenkspindel um Ihre Längsachse drehbar gelagert ist. Das Lenksäulengehäuse kann - zumeist verstellbar - von einer fest mit der Karosserie des Fahrzeugs verbindbaren Trageinheit gehalten sein.
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Am fahrerseitigen, hinteren Ende der Lenkwelle ist als manuelle Lenkhandhabe ein Lenkrad angebracht, welches vom Fahrer zur manuellen Eingabe eines Lenkbefehls um die Längsachse gedreht werden kann. Die dadurch erzeugte Drehung der Lenkwelle wird über ein Lenkgetriebe in einen Lenkeinschlag der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs umgesetzt. Während bei einem konventionellen Lenksystem die Lenkwelle über das Lenkgetriebe mechanisch mit den Rädern verbunden ist, wird in einem Steer-by-Wire-Lenksystem die Rotation der Lenkwelle mittels elektronischer Sensoren erfasst und in ein elektrisches Steuersignal zur Ansteuerung von elektrischen Lenkaktuatoren umgesetzt, welche einen Lenkeinschlag der lenkbaren Räder bewirken.
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Durch die bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem fehlende mechanische Kopplung mit den Rädern wird die Drehung der Lenkwelle nicht durch den mechanischen Endanschlag der Räder oder des Lenkgetriebes bei Erreichen des mechanisch maximal möglichen Lenkeinschlags begrenzt. Um dennoch ein zu starkes Einlenken zu vermeiden und auch ein realistisches Lenkgefühl zu simulieren, ist es bekannt, den maximal möglichen Drehwinkel des Lenkrads und damit der Lenkwelle mittels eines Umdrehungsbegrenzers zu beschränken, zur Begrenzung der maximal möglichen Rotation der Lenkwelle relativ zum Lenksäulengehäuse.
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Eine Lenksäule mit einem Umdrehungsbegrenzer der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 103 12 526 A1 bekannt. Dieser weist einen drehfest an der Lenkwelle angebrachten Anschlagkörper auf, dem ein relativ dazu an dem Lenksäulengehäuse feststehend angebrachter Gegenanschlag wirkungsmäßig zugeordnet ist. Beim Erreichen der maximal möglichen Drehung kommt ein Anschlagelement des Anschlagkörpers in mechanischen Kontakt, dem Anschlagkontakt, mit einem korrespondierenden Gegenanschlagelement des Gegenanschlags, beispielsweise durch Anschlag oder Anlage von in Umfangsrichtung gegeneinander gerichteten Anschlag- und Gegenanschlagflächen, wie in dem genannten Stand der Technik beispielsweise gegen die Umfangsrichtung weisende Endflächen von umlaufenden Nuten. Dadurch wird eine weitere relative Drehung formschlüssig blockiert.
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Durch den mechanisch gegen den Gegenanschlag anschlagenden Anschlagkörper wird eine wirksame und robuste mechanische Rotationsbegrenzung ermöglicht. Der Anschlag ist jedoch relativ hart und abrupt, und kann nicht das haptische Lenkgefühl einer realen mechanischen Lenkung nachbilden, bei dem der Anschlagkontakt insbesondere auch durch die Reibung der dabei real bewegten Räder und mechanischen Lenkungskomponenten abgeschwächt wird. Darüber hinaus kann ein harter Anschlag zu unerwünschter Geräuschentwicklung und Verschleiß führen.
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Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes, realistischeres Lenkgefühl zu ermöglichen und Geräuschentwicklung und Verschleiß zu verringern.
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Darstellung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einer Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine relativ zu einem Lenksäulengehäuse um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkwelle, und einen Umdrehungsbegrenzer zur Begrenzung der Rotation der Lenkwelle relativ zum Lenksäulengehäuse, wobei der Umdrehungsbegrenzer einen mit der Lenkwelle gekuppelten Anschlagkörper aufweist, der mit einem an dem Lenksäulengehäuse angeordneten Gegenanschlag zusammenwirkt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Dämpfungsvorrichtung wirkungsmäßig zwischen der Lenkwelle und dem Anschlagkörper angeordnet ist.
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Der Anschlagkörper und der Gegenanschlag kommen nach einer maximal vorgegebenen relativen Drehbewegung in einen die Rotation begrenzenden Anschlagkontakt, d.h. sie schlagen mechanisch gegeneinander an. Erfindungsgemäß kann dieser Anschlagkontakt dadurch gedämpft werden, dass nach dem Anschlagkontakt die weitere Drehbewegung nicht wie im Stand der Technik durch die starre Verbindung schlagartig blockiert wird, sondern dass die Lenkwelle relativ zum Anschlagkörper durch die Dämpfungsvorrichtung gedämpft ist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Lenkwelle nach dem Anschlagkontakt relativ zum Anschlagkörper abgebremst wird, so dass die im Stand der Technik für den harten Anschlag maßgebliche, relativ hohe kinetische Energie zumindest teilweise absorbiert und in Wärme umgewandelt wird.
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Erfindungsgemäß ist bevorzugt ein Drehdämpfer zwischen der Lenkwelle und dem Anschlagkörper angeordnet. Dieser Drehdämpfer kann ein Dämpfungs- oder Bremsmoment erzeugen, welches einer relativen Drehung von Lenkwelle und Anschlagkörper durch ein Lenkmoment entgegengesetzt ist. Ein solches Drehmoment tritt auf, wenn der Anschlagkörper beim Erreichen des Gegenanschlags bezüglich weiterer Rotation relativ zum Lenkungsgehäuse gestoppt wird, aber die Lenkwelle durch das manuell über das Lenkrad auf die Lenkwelle ausgeübte Handmoment (das manuelle Lenkmoment) weiter belastet ist.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem zwischen der Lenkwelle und dem Anschlagkörper eine starre, drehsteife Verbindung vorgesehen ist, erlaubt die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung, bevorzugt mittels eines Drehdämpfers, eine relative Verdrehung von Lenkwelle und Anschlagkörper um die Längsachse, wobei durch die erfindungsgemäße Dämpfung zumindest ein Teil der kinetischen bzw. Rotationsenergie absorbiert werden kann. Dadurch kann der Aufschlag beim mechanischen Kontakt abgeschwächt werden. Vorteilhaft ist dabei, dass ein weicherer, haptisch angenehmerer Endanschlag realisiert werden kann, der für ein realistischeres Lenkgefühlt sorgt. Außerdem können eine geringere Geräuschentwicklung und eine reduzierte mechanische Belastung realisiert werden. Die mechanische Konstruktion kann einfacher und leichter ausgelegt werden, und darüber hinaus kann ein elektromotorischer Feedback-Antrieb der Lenkwelle wegen der wegfallenden hohen Lastspitze am Anschlag kleiner und leichter ausgestaltet werden.
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Ein Vorteil der Erfindung ist, dass an der dem Anschlagkörper und dem Gegenanschlag miteinander korrespondierende, miteinander in mechanische Anlage bringbare Anschlag- und Gegenanschlagelemente realisierbar sind, welche im Anschlag kontaktierbare Anschlag- und Gegenanschlagflächen haben. Es können beispielsweise an sich bekannte Anordnungen von radial und/oder axial vorstehenden Anschlag- und Gegenanschlagelementen eingesetzt werden, die beispielsweise korrespondierende, einander in Umfangsrichtung gegenüberliegende und miteinander kontaktierbare Anschlag- und Gegenanschlagflächen aufweisen. Diese können bezüglich Haltbarkeit und Belastbarkeit optimiert sein. Die angestrebte Dämpfungswirkung ist durch die Erfindung funktional von den Anschlag- und Gegenanschlagflächen getrennt und auf die Verbindung zwischen Lenkwelle und Anschlagkörper verlagert. Daraus ergeben sich vorteilhafte, erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung kann vorsehen, dass die Dämpfungsvorrichtung in dem Anschlagkörper in einer Nabe integriert ist, welche zur drehbaren Lagerung der Lenkwelle ausgebildet ist. Die Nabe hat bevorzugt eine koaxiale, zentrale Nabenbohrung, in der die Lenkwelle um einen vorgegebenen Drehwinkel relativ zum Anschlagkörper um die Längsachse drehbar aufgenommen ist. Durch die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung, die bevorzugt einen Drehdämpfer aufweist, kann eine Drehbewegung der Lenkwelle relativ zum Anschlagkörper gedämpft sein. Hierzu kann eine Abbremsung erfolgen, um Rotationsenergie zu absorbieren. Die Integration in den Anschlagkörper hat den Vorteil, dass ein kompakter, geschützter und dadurch ein langfristig funktionssicherer Aufbau der Dämpfungsvorrichtung realisiert werden kann.
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Es ist vorteilhaft, dass die Dämpfungsvorrichtung mindestens ein Dämpfungselement aufweist. Ein Dämpfungselement kann allgemein ausgestaltet sein, um derart mit der Lenkwelle und dem Anschlagkörper zusammenzuwirken, so dass es bei einer relativen Bewegung bzw. Rotation Energie absorbiert. Diese absorbierte kinetische und/oder Rotationsenergie wird dem Anschlagbegrenzer entzogen, so dass der Anschlag gedämpft und abgeschwächt wird.
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Ein Dämpfungselement kann eine lineare oder zumindest abschnittweise nichtlineare Kennlinie aufweisen. Dadurch kann beispielsweise eine progressiv ansteigende Dämpfung erzeugt werden, die bei Annäherung an den Anschlag allmählich erhöht wird.
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Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Dämpfungsvorrichtung mindestens ein Reibelement aufweist. Ein Reibelement stellt ein Dämpfungselement dar, welches im Reibkontakt zwischen Lenksäulengehäuse und Lenkwelle angeordnet ist, so dass es ein Reibmoment ausübt, welches als Dämpfungsmoment einer Drehung der Lenkwelle relativ zum Anschlagkörper entgegengesetzt ist. Durch die dabei auftretende Reibung wird kinetische Energie absorbiert und in Wärme umgewandelt, so dass eine relative Abbremsung erfolgt. Die Reibung kann durch mechanische Grenzflächenreibung zwischen dem Reibelement und der Lenkwelle oder dem Anschlagkörper erzeugt werden. Es kann auch Flüssigkeitsreibung ausgenutzt werden, beispielsweise durch ein hochviskoses Fluid, welches zwischen Lenkwelle und Anschlagkörper eingebracht sein kann.
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Ein Reibelement kann bevorzugt einen Kunststoff aufweisen, oder aus einem Kunststoff ausgebildet sein, beispielsweise einem thermoplastischen Polymer oder Elastomer oder einem Gummiwerkstoff. Der Kunststoff kann bevorzugt weicher sein als eine korrespondierende Reibfläche an der Lenkwelle oder dem Anschlagkörper, die vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff oder einem härteren Kunststoffmaterial ausgebildet sein kann. Durch die Optimierung der Reibpaarung kann die Brems- und Dämpfungswirkung optimiert, und Verschleiß reduziert werden.
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Es kann vorteilhaft sein, dass die Dämpfungsvorrichtung mindestens einen elastischen Dämpfungskörper aufweist. Ein elastischer Dämpfungskörper kann beispielweise ein Federelement umfassen. Dieses kann zwischen zwei gegeneinander anschlagbaren Anschlag- und Gegenanschlagflächen angeordnet sein, so dass der Anschlagkontakt elastisch abgefedert wird, wodurch Belastungsspitzen abgeschwächt werden können. Als weiterer Vorteil kann im Zusammenspiel mit einem Reibelement realisiert sein, dass ein elastischer Dämpfungskörper elastisch vorgespannt wird, und die dadurch erzeugte Vorspannkraft auf gegeneinander im Reibkontakt stehende Reibflächen ausgeübt wird. Dadurch können die Reibflächen zur Erzeugung eines definierten Reibmoments oder einer Reibkraft mit der Vorspannkraft gegeneinander angepresst werden. Der Dämpfungskörper kann an dem Anschlagkörper abgestützt sein, und einen Reibkontakt mit der relativ dazu beweglichen Lenkwelle belasten, oder umgekehrt.
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Ein elastischer Dämpfungskörper kann in sich elastisch verformbar ausgebildet sein, beispielweise aus einem Elastomer- oder Gummiwerkstoff. Zusätzlich oder alternativ kann ein metallisches Federelement vorgesehen sein, beispielsweise aus Federstahl. Dabei hat ein einstückiger Elastomerkörper den Vorteil einer einfachen Fertigung und Montage. Eine Federstahl-Feder ermöglicht die Erzeugung einer hohen Vorspannkraft auf kleinem Raum, bei einer hohen Langzeitstabilität. Es ist auch eine Verbundbauweise möglich, wobei die spezifischen Vorteile der unterschiedlichen Materialien vorteilhaft genutzt werden können.
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Es ist auch möglich, dass ein oder mehrere Dämpfungskörper im Reibkontakt federnd vorgespannt sind, und bei einer relativen Drehung von Lenkwelle und Anschlagkörper elastisch deformiert werden.
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Es ist vorteilhaft, dass mehrere Dämpfungskörper, die Reib- und/oder Federelemente aufweisen können, bezüglich der Längsachse über den Umfang verteilt angeordnet sind, und dabei vorzugsweise gleichmäßig verteilt bzw. symmetrisch angeordnet sind. Dadurch kann eine vorteilhafte Konstruktion und eine gleichmäßige Dämpfungswirkung erreicht werden.
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Eine vorteilhafte Ausführung kann dadurch realisiert sein, dass ein Innenbegrenzer zur Begrenzung einer relativen Drehung zwischen Lenkwelle und Anschlagkörper angebracht ist. Der Innenbegrenzer, der gleichbedeutend auch als innerer Umdrehungsbegrenzer oder Innenumdrehungsbegrenzer bezeichnet werden kann, bildet einen zweiten Umdrehungsbegrenzer, der zwischen der Lenkwelle und dem Lenksäulengehäuse in Serie mit dem ersten Umdrehungsbegrenzer angeordnet ist, der gattungsgemäß zwischen Anschlagkörper und Lenksäulengehäuse ausgebildet ist. Dadurch wird ein Innenanschlag zwischen Lenkwelle und Anschlagkörper realisiert. Es handelt sich gewissermaßen durch zwei wirkungsmäßig kaskadiert angeordnete Umdrehungsbegrenzer, wobei sich die zur Drehung freigegebenen Winkelbereiche addieren. Dadurch können in vorteilhafter Weise einfach Winkelbereiche von mehr als 360° begrenzt werden.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass der durch den Innenbegrenzer vorgegebene Umdrehungswinkelbereich, der auch als zweiter Drehwinkelbereich bezeichnet wird, durch die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung gedämpft werden kann. Der durch den ersten Umdrehungsbegrenzer zwischen Anschlagkörper und Lenksäulengehäuse vorgegebene erste Drehwinkelbereich kann davon unabhängig, beispielsweise ungedämpft bzw. gebremst ausgestaltet sein, um eine leichte Drehung der Lenkwelle zu ermöglichen.
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Die Funktionsweise ist, dass beim Erreichen des maximal möglichen Drehwinkels zunächst der erste Umdrehungsbegrenzer in Anschlag kommt, so dass die Drehung des Anschlagköpers relativ zum Lenksäulengehäuse gestoppt wird. Daran anschließend kann die Lenkwelle relativ zum Anschlagkörper weitergedreht werden, wobei diese Drehbewegung durch den erfindungsgemäßen zweiten Umdrehungsbegrenzer, den Innenbegrenzer, gedämpft wird, bis der Innenanschlag erreicht ist, der die Drehbewegung stoppt.
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Die vorangehende Ausführung kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Innenbegrenzer einen mit der Lenkwelle verbundenes Innenanschlagelement aufweist, welches mit einem korrespondierenden, an dem Anschlagkörper angebrachten Innengegenanschlagelement in Anschlagkontakt bringbar ist. Das Innenanschlagelement und ein korrespondierendes Innengegenanschlagelement können die Drehung in Umfangsrichtung begrenzen, wie dies im Prinzip von einem gattungsgemäßen Umdrehungsbegrenzer bekannt ist. Beispielsweise kann ein Innenanschlagelement von der Lenkwelle radial nach außen vorstehen und ein Innengegenanschlagelement von der dem Anschlagkörper nach innen radial vorstehen, so dass es den Bewegungsraum des Innenanschlagelements radial überlappt, und einander in Umfangsrichtung gegenüberliegende Innenanschlag- und Innengegenanschlagflächen im Anschlagkontakt kommen können. Es können auch axial überlappende Anordnungen vorgesehen sein. Es kann weiter ein einziges Innenanschlagelement mit einem oder zwei Innengegenanschlagelementen zusammenwirken, oder jeweils zwei unabhängig zusammenwirkende Paare von Innenanschlag- und Innengegenanschlagelementen.
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Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Umdrehungsbegrenzer ein mit dem Anschlagkörper verbundenes Anschlagelement aufweist, welches mit einem korrespondierenden, an dem Lenksäulengehäuse angebrachten Gegenanschlagelement in Anschlagkontakt bringbar ist. Das Anschlagelement, auch als Außenanschlagelement bezeichnet, und das Gegenanschlagelement können in an sich bekannter Weise in Umfangsrichtung in Anschlagkontakt bringbare Anschlag- und Gegenanschlagflächen aufweisen.
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Die Anschlag- und Gegenanschlagelemente des Umdrehungsbegrenzers und ebenso des Innenbegrenzers, können radial und/oder axial vorstehende Vorsprünge, Zapfen, Nuten und dergleichen umfassen, deren Querschnitte sich in Umfangsrichtung gesehen überlappen, so dass sie in an sich bekannter Weise im Anschlagkontakt gegeneinander in Anlage kommen können.
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Erfindungsgemäß sind der Umdrehungsbegrenzer und Innenbegrenzer als erster und zweiter Umdrehungsbegrenzer zwischen Lenkwelle und Lenksäulengehäuse in Serie angeordnet. Bei einer gegebenen Drehrichtung der Lenkwelle relativ zum Lenkwellengehäuse erfolgen die Anschläge seriell aufeinanderfolgend. Zuerst schlägt der erste, äußere Umdrehungsbegrenzer an, so dass die Drehung des Anschlagkörpers relativ zum Lenksäulengehäuse gestoppt wird, danach wird die Lenkwelle relativ zum Anschlagkörper weitergedreht, bis auch diese Drehung durch den Innenbegrenzer gestoppt wird. Dadurch lässt sich ein Drehwinkel von mehr als 360° begrenzen. Besonders vorteilhaft für ein realistisches Lenkgefühl ist, dass gezielt eine Dämpfung und damit ein der Lenkbewegung entgegengesetztes Dämpfungsmoment nach dem Außenanschlag und vor dem Erreichen des Innenanschlags erzeugt werden kann.
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Als vorteilhafte Ausführung ist es möglich, dass die Lenkwelle mit einem Feedback-Aktuator verbunden ist. Ein Feedback-Aktuator weist einen motorischen Antrieb auf, der angesteuert werden kann, um ein Feedback-Moment in die Lenkwelle einzukoppeln, welches die Rückwirkung eines mechanisch verbundenen Lenksystems simuliert. Das Feedback-Moment wird einem über das Lenkrad eingegebenen manuellen Lenkmoment überlagert. Je nach simulierter Fahrsituation kann es diesem entgegengesetzt sein und es abbremsen, oder es auch verstärken. Durch die erfindungsgemäß optimierte Dämpfung der Anschläge können impulsartige mechanische und elektrische Belastungsspitzen, die durch den harten Anschlag im Stand der Technik auftreten können, abgeschwächt werden. Entsprechend wird die elektrische und mechanische Beanspruchung reduziert, so dass eine vorteilhafte kleinere Dimensionierung ermöglicht wird.
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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 einen erfindungsgemäßen Umdrehungsbegrenzer in einer schematischen perspektivischen Ansicht,
- 2 eine weitere schematische perspektivische Ansicht des Umdrehungsbegrenzers gemäß 1,
- 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Umdrehungsbegrenzers in einer schematischen perspektivischen Ansicht ähnlich 1,
- 4 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Umdrehungsbegrenzers in einer schematischen perspektivischen Ansicht ähnlich 3,
- 5,6,7 einen Umdrehungsbegrenzer gemäß einer der 1 bis 3 in einer Axialansicht in verschiedenen Dreh- und Anschlagstellungen.
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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. Dies gilt auch für gleichwirkende Teile unterschiedlicher Ausführungsformen.
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1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Umdrehungsbegrenzer 1 für eine Lenksäule, die eine Lenkwelle 2 umfasst, die um eine Längsachse L, bezüglich einem Lenksäulengehäuse 3, von dem schematisch nur eine axiale Stirnseite dargestellt ist, drehbar ist.
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Ein Anschlagkörper 4 ist koaxial drehbar relativ zum Lenksäulengehäuse 3 angeordnet. Die Lenkwelle 2 ist in einer koaxialen Nabenöffnung 40 des Anschlagkörpers 4 um die Längsachse L drehbar gelagert.
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Ein erster oder äußerer Umdrehungsbegrenzer umfasst ein (erstes) Anschlagelement 41 und ein (zweites) Anschlagelement 42, die beide von dem Anschlagkörper 4 radial nach außen abstehen. An dem Lenksäulengehäuse 3 ist ein erster Gegenanschlagkörper 31 angeordnet, der axial in den in Umfangsrichtung kreisbogenförmigen Bewegungsweg des Anschlagelements 41 vorsteht. Ein zweiter Gegenanschlagkörper 31 ist an dem Lenksäulengehäuse 3 angeordnet, so dass er in den Bewegungsweg des Anschlagelements 42 vorsteht. Die Anordnung ist so gestaltet, dass der Anschlagkörper 41 ausschließlich gegen den dazugehörigen Gegenanschlagkörper 31 in Umfangsrichtung in Anschlagkontakt bringbar ist, und entsprechend der Anschlagkörper 42 nur gegen den dazugehörigen Gegenanschlagkörper 32 anschlagbar ist. Zum Gegenanschlagkörper 31 hat der Anschlagkörper 32 radialen Abstand, und der Anschlagkörper 31 hat zum Gegenanschlagkörper 32 axialen Abstand. Durch diese Anordnung kann der Anschlagkörper 4 relativ zum Lenkungsgehäuse 3 um mehr als ° gedreht werden, bevor die Umdrehungsbegrenzung anschlägt.
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Die Anschlagelemente 41 und 42 können bevorzugt einstückig an dem Anschlagkörper 4 ausgebildet sein, beispielsweise im Kunststoff-Spritzguss. Die Gegenanschlagkörper 31 und 32 können ebenfalls bevorzugt auf diese Weise an dem Lenkungsgehäuse 3 angeformt sein.
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Eine erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung 5 umfasst zwei Dämpfungskörper 51, die innen in dem Anschlagkörper 4 fixiert sind. Die Dämpfungskörper 51 weisen radial innen eine Reibfläche 52 auf, die im Reibungskontakt von außen gegen einen Umfang der Lenkwelle 2 anliegt. Die Dämpfungskörper 51 können einen elastischen Elastomerkörper aufweisen oder ein anderes Federelement, so dass sie in radialer Richtung zwischen dem Anschlagkörper 4 und der Lenkwelle 2 elastisch verspannt sind, und entsprechend der Reibkontakt elastisch vorgespannt ist.
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Ein Innenbegrenzer 6 umfasst radial nach außen von der Lenkwelle 2 abstehend angebrachte Innenanschlagelemente 61, und in Umfangsrichtung davon beabstandet an dem Anschlagkörper 4 radial nach innen vorstehende Innengegenanschlagelemente 62, gegen die die besagten Innenanschlagelemente 61 in Umfangsrichtung anschlagen können. Die Innenanschlagelemente 61 können dadurch zusammen mit der Lenkwelle 2 um einen vorgegebenen Innendrehwinkel zwischen den durch die Innengegenanschlagelemente 62 bereitgestellten Innenanschlägen verdreht werden.
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Die Drehung der Lenkwelle 2 relativ zum Anschlagkörper 4 ist durch den Reibkontakt mit den Dämpfungselementen 51 gebremst, so dass die Drehbewegung gedämpft ist. Der mögliche Innendrehwinkel ist durch den Innenbegrenzer 6 begrenzt.
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3 und 4 zeigen mögliche Ausführungsformen, die nur ein Anschlagelement 41 aufweisen, welches in beiden Umfangsrichtungen gegen das Gegenanschlagelement 31 des Lenkungsgehäuses 3 anschlagbar ist. In 3 weist das Anschlagelement 41 einen Ansatz 411 auf, der in Anschlagkontakt mit dem Gegenanschlagelement 31 kommen kann, dagegen ist das Anschlagelement 41 gemäß 4 durchgehend massiv und überlappt radial und axial das Gegenanschlagelement 31. Der Ansatz 411 kann dabei bevorzugt in das Anschlagelement 41 eingeformt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Ansatz 411 als eigenes Bauelement ausgebildet ist und mit dem Anschlagelement 41 in Wirkverbindung gebracht werden kann. Durch diese Anordnung kann der Anschlagkörper 4 relativ zum Lenkungsgehäuse 3 um näherungsweise 360° gedreht werden, bevor die Umdrehungsbegrenzung anschlägt.
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5, 6 und 7 zeigen dieselbe axiale Ansicht auf die Stirnseite des Lenkungsgehäuses 3.
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In 5 ist eine normale Lenkposition der Lenkwelle 2 gezeigt, in der diese frei drehbar ist. Aus dieser wird die Lenkwelle 2 entgegen dem Uhrzeigersinn - wie mit dem gebogenen Pfeil angedeutet - relativ zum Lenkungsgehäuse 3 verdreht, beispieslweise durch manuelle Eingabe eines Lenkbefehls über ein an der Lenkwelle 2 angebrachtes, hier nicht dargestelltes Lenkrad. Dabei wird der Anschlagkörper 4 durch die reibschlüssig gegen die Lenkwelle 2 anliegenden Dämpfungselemente 51 mitgenommen, so keine Relativdrehung zwischen Lenkwelle 2 und Anschlagkörper 4 auftritt, und entsprechend das Anschlagelement 41 in Umfangsrichtung auf das Gegenanschlagelement 31 zu bewegt wird.
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In 6 ist eine erste Anschlagposition gezeigt, in der das Anschlagelement 41 im Anschlagkontakt gegen das Gegenanschlagelement 31 anschlägt, und der Anschlagkörper 4 relativ zum Lenkungsgehäuse 3 bezüglich der gezeigten Drehrichtung blockiert ist und stillsteht. Durch das weiterhin ausgeübte Lenkmoment wird die Lenkwelle 2 in der ursprünglichen Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn weitergedreht, wobei diesmal jedoch eine Verdrehung der Lenkwelle 2 relativ zum Anschlagkörper 4 erfolgt. Diese Drehbewegung ist in 6 durch die gebogenen Pfeile an den mitbewegten Innenanschlagelementen 61 angedeutet. Dabei wird die Drehbewegung durch die im Reibkontakt gegen die Lenkwelle 2 anliegenden Dämpfungselemente 51 gebremst und gedämpft. Das dadurch erzeugte Reibmoment wirkt als Brems- bzw. Dämpfungsmoment der manuellen Drehung entgegen, und wird bei der Eingabe als erhöhter Lenkungswiderstand haptisch wahrgenommen.
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Die gedämpfte Drehung der Lenkwelle 2 kann so weit erfolgen, bis die Innenanschlagelemente 61 gegen die korrespondierenden, in der jeweiligen Drehrichtung (hier entgegen dem Uhrzeigersinn) davor liegenden Innengegenanschlagelemente 62 anschlagen, bis die in 7 gezeigte Endposition erreicht ist, und eine weitere Drehung der Lenkwelle 2 vollkommen blockiert ist. In dieser Endposition befinden sich das Anschlagelement 41 mit dem Gegenanschlagelement 31 des äußeren Umdrehungsbegrenzers im Anschlagkontakt, und auch das Innenanschlagelement 61 mit dem Innengegenanschlagelement 62 des Innenbegrenzers 6.
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Als weitere, nicht in den Figuren dargestellte mögliche Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Innenbegrenzer 6 genau ein Innenanschlagelement 61 und genau ein Innengegenanschlagelement 62 aufweist. Auf diese Weise würde sich ein maximaler Drehwinkel von bis zu 720° realisieren lassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Umdrehungsbegrenzer
- 2
- Lenkwelle
- 3
- Lenksäulengehäuse
- 31, 32
- Gegenanschlagelement
- 4
- Anschlagkörper
- 40
- Nabenöffnung
- 41,42
- Anschlagelement
- 411
- Ansatz
- 5
- Dämpfungsvorrichtung
- 51
- Dämpfungskörper
- 52
- Reibfläche
- 6
- Innenbegrenzer
- 61
- Innenanschlagelement
- 62
- Innengegenanschlagelement
- L
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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