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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Seriennr.
63/388,019 , eingereicht am 11. Juli 2022, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig enthalten ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Offenbarung bezieht sich auf eine lasertexturierte Reibungsfläche für Grenzflächen bildende Komponenten.
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HINTERGRUNG
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Ein Fahrzeug, wie etwa ein Pkw, ein Lkw, ein Sport Utility Vehicle, ein Crossover, ein Mini-Van, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug, ein Geländewagen, ein Freizeitfahrzeug oder ein anderes geeignetes Fahrzeug, verfügt über verschiedene Lenksysteme, z. B. Steer-by-Wire (SbW) und Fahrerschnittstellenlenkung. Häufig umfassen die verschiedenen Lenkschemata ein elektrisches Servolenksystem (EPS), das Komponenten, wie etwa ein Lenkrad, eine Säule, ein Zahnstangengetriebe, einen Elektromotoraktor usw. umfasst. Das EPS unterstützt den Fahrer bei der Lenkung des Fahrzeugs, indem es erforderliches Unterstützungsmoment und Rückmeldung liefert.
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Bei bestimmten Zahnstangen-EPS-Systemen kann es zu Problemen kommen, wenn sich das Lenkgetriebe relativ zum Rahmen bewegt, an dem das Lenkgetriebe montiert ist, da die Oberfläche der Montagebuchse glatt ist. Die extreme Belastung einiger Fahrzeuge kann die Klemmkraft einiger Halterungen überwinden, insbesondere bei Geländefahrten oder extremen Manövern. Dies ist nur ein Beispiel für eine Baugruppe, die relativ zu ihrer Montagefläche verrutschen könnte. Die hier offenbarten Ausführungsformen befassen sich mit diesem Problem.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst eine Reibungsbaugruppe für montierte Komponenten eine erste Komponente mit einer ersten Grenzfläche. Die Reibungsbaugruppe umfasst auch eine zweite Komponente mit einer zweiten Grenzfläche, wobei die erste Grenzfläche und die zweite Grenzfläche in einem zusammengebauten Zustand in Kontakt stehen. Eine von der ersten und zweiten Grenzfläche ist texturiert, um eine Reibungsfläche zu bilden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung umfasst ein Lenksystem ein Lenkgetriebe. Das Lenksystem umfasst auch einen Rahmen mit einer Rahmenfläche. Das Lenksystem umfasst ferner eine Buchse mit einer Buchsenoberfläche, die in Betriebskontakt mit der Rahmenoberfläche und dem Lenkgetriebe steht, wobei die Buchsenoberfläche texturiert ist, um eine Reibungsfläche zu bilden.
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Gemäß einem nochmals weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe mit Grenzflächen bildenden Komponenten bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Vergleichen einer ersten Härte eines ersten Materials einer ersten Komponente mit einer zweiten Härte eines zweiten Materials einer zweiten Komponente. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen, welches von dem ersten und dem zweiten Material ein härteres Material ist. Das Verfahren umfasst ferner das Texturieren des härteren Materials mit einem Laser, um eine Reibungsfläche zu bilden. Das Verfahren umfasst ferner das Zusammensetzen der ersten und der zweiten Komponente, wobei die Reibungsfläche eine Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Komponente ist.
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Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen, den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden Figuren offenbart.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Offenbarung wird am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die verschiedenen Merkmale der Zeichnungen, wie allgemein üblich, nicht maßstabsgetreu sind. Vielmehr sind die Dimensionen der verschiedenen Merkmale aus Gründen der Übersichtlichkeit beloebig erweitert oder reduziert.
- 1 zeigt schematisch ein Lenksystem mit einem Lenkgetriebe;
- 2 ist eine Perspektivansicht eines Abschnitts einer Lenkzahnstangenbaugruppe; und
- 3 ist eine Perspektivansicht einer lasertexturierten Buchsenoberfläche.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Diskussion beziehen sich auf verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung. Die hier offenbarten Ausführungsformen sollten nicht als Einschränkung des Umfangs der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, ausgelegt oder anderweitig verwendet werden. Darüber hinaus wird ein Fachmann verstehen, dass die folgende Beschreibung eine breite Anwendung hat, und die Diskussion einer beliebigen Ausführungsform soll nur beispielhaft für diese Ausführungsform sein und nicht bedeuten, dass der Umfang der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
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Die vorliegende Erfindung kann in jedes geeignete Fahrzeug eingebaut werden, wie etwa in einen Pkw, einen Lkw, ein Sport Utility Vehicle, einen Mini-Van, einen Crossover, ein anderes Personenfahrzeug, ein geeignetes Nutzfahrzeug oder ein anderes geeignetes Fahrzeug. Darüber hinaus können die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung auch auf andere Fahrzeuge, wie Flugzeuge, Boote, Züge, Drohnen oder andere geeignete Fahrzeuge, angewendet werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung in verschiedene Lenksystemschemata und elektrische Servolenksysteme (EPS), einschließlich Steer-by-Wire-Systeme, integriert werden.
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In 1 ist zunächst ein Servolenksystem 20 allgemein dargestellt. Das Servolenksystem 20 kann als Fahrerschnittstellen-Lenksystem, als autonomes Fahrsystem oder als ein System, das sowohl eine Fahrerschnittstelle als auch ein autonomes oder halbautonomes Lenken ermöglicht, konfiguriert sein. Das Lenksystem kann eine Eingabevorrichtung 22, wie etwa ein Lenkrad oder andere HWAs, umfassen, bei dem ein Fahrer durch Drehen des Lenkrads mechanisch eine Lenkeingabe vornehmen kann. An oder in der Nähe der Eingabevorrichtung 22 kann sich eine Airbag-Vorrichtung 24 befinden. Eine Lenksäule 26 erstreckt sich entlang einer Achse von der Eingabevorrichtung 22 zu einer Ausgabebaugruppe 28. Die Lenksäule 26 kann mindestens zwei axial verstellbare Teile umfassen, z. B. einen ersten Abschnitt 30 und einen zweiten Abschnitt 32, die axial in Bezug zueinander verstellbar sind. Die Ausgabebaugruppe 28 kann eine Ritzelwellenbaugruppe, eine I-Welle, ein Kardangelenk, Steer-by-Wire-Komponenten oder irgendwelche andere Merkmale umfassen, die gegenüber der Eingabevorrichtung 22 angeordnet sind. Mit anderen Worten, die Lenksäule 26 kann eine mechanische Verbindung mit dem Lenkgestänge (auch als Zahnstange bezeichnet) aufweisen oder ein Steer-by-Wire-System sein, das keine durchgehende mechanische Verbindung erfordert. Die Ausgabebaugruppe 28 kann über eine Verbindung 36 mit einer Servounterstützungsbaugruppe 34 verbunden sein. Bei der Verbindung 36 kann es sich um eine Lenkgetriebe-Eingangswelle, eine Fortsetzung der Ritzelwellenbaugruppe oder um verdrahtete oder drahtlose digitale Kommunikationsprotokolle handeln.
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Die Servounterstützungsbaugruppe 34 kann über eine Lenkgetriebebaugruppe mit einem Lenkgestänge 40 funktional verbunden sein. Im Betrieb bewirkt die Betätigung der Fahrereingabe 22 eine entsprechende Bewegung der Servounterstützungsbaugruppe 34 und veranlasst das Lenkgestänge 40, ein zugehöriges Fahrzeug zu lenken.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist ein Gehäuse 50 einer Zahnstangenbaugruppe 26 gezeigt. Das Gehäuse 50 hat eine Montagebuchse 52, die in eine Aussparung oder Öffnung 54 des Gehäuses 50 eingesetzt ist. Die Montagebuchse 52 wirkt in einem vollständig montierten Zustand mit einem Rahmen (nicht gezeigt) zusammen. Insbesondere steht eine Buchsenoberfläche 56 mit einer Rahmenoberfläche in Kontakt.
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Um eine Relativbewegung zwischen dem Lenkgetriebe und dem Rahmen 50 zu vermeiden, ist eine ansonsten glatte Oberfläche 56 einer Montagebuchse 52 texturiert. Insbesondere ist die Oberfläche 56 der Montagebuchse, die texturiert ist, eine Oberfläche, die im montierten Zustand mit dem Lenkgetriebe zusammenwirkt. Der Begriff „texturiert“ bezieht sich auf eine Aufrauhung der Montagebuchsen-Oberfläche 56, um den Reibungskoeffizienten auf der Oberfläche 56 zu erhöhen. Daher kann die Oberfläche 56 hier auch als eine Reibungsfläche bezeichnet sein. Die Texturierung der Montagebuchsen-Oberfläche erhöht den Reibungskoeffizienten erheblich. Diese Erhöhung sorgt für ausreichend Reibung, um Bewegungen zwischen dem Lenkgetriebe und dem Rahmen 50 zu verhindern.
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Obwohl oben beschrieben und dargestellt ist, dass die Oberfläche 56 der Montagebuchse 52 texturiert ist, ist in Betracht zu ziehen, dass anstatt der Oberfläche 56 der Montagebuchse 52 die Rahmenoberfläche texturiert ist.
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In einigen Ausführungsformen hängt die Auswahl der Oberfläche der Komponente, die zur Erhöhung der Reibung texturiert wird, von einer Härteeigenschaft des Materials ab. In einigen Ausführungsformen ist die Komponente mit der härteren Materialeigenschaft die Oberfläche, die zu texturieren ist. In einer Ausführungsform ist der Rahmen beispielsweise aus einem ersten Material mit einer ersten Härte gebildet, und die Befestigungsbuchse 52 ist aus einem zweiten Material mit einer zweiten Härte gebildet, die größer ist als die erste Härte, so dass die Oberfläche 56 der Montagebuchse die Oberfläche ist, die texturiert ist. Als ein weiteres Beispiel ist der Rahmen aus einem ersten Material mit einer ersten Härte gebildet, und die Montagebuchse 52 ist aus einem zweiten Material mit einer zweiten Härte gebildet, die geringer ist als die erste Härte, so dass die Rahmenoberfläche die Oberfläche ist, die texturiert wird.
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Obwohl die hier beschriebenen Ausführungsformen ein Beispiel für ein Lenksystem darstellen, ist festzustellen, dass auch andere Arten von Baugruppen relativ zu einer Montagefläche verrutschen können und die hier offenbarte Texturierung zu einem geringeren Verrutschen führt. Dementsprechend kann die hier offenbarte Baugruppe mit texturierter Oberfläche ganz allgemein einer Reibungsbaugruppe für montierte Komponenten zugute kommen. In solchen Ausführungsformen hat eine erste Komponente eine erste Grenzfläche, eine zweite Komponente hat eine zweite Grenzfläche, und die erste Grenzfläche und die zweite Grenzfläche stehen in einem montierten Zustand in Kontakt. Eine von der ersten und zweiten Grenzfläche ist strukturiert, um eine Reibungsfläche zu bilden. In einigen Ausführungsformen befindet sich die zu texturierende Oberfläche an der Komponente mit der härteren Materialeigenschaft.
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Die hierin offenbarte Oberflächentexturierung kann mit verschiedenen in Betracht kommenden Prozessen durchgeführt werden. In einer Ausführungsform wird das Texturieren durch Lasertexturieren erreicht. Zum Beispiel kann die Oberfläche durch Laserätzen texturiert werden. Ein Beispiel für die texturierte Oberfläche der Montagebuchse 52 ist in 3 deutlicher gezeigt.
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Die hierin offenbarten Baugruppen bieten auch ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe von Grenzflächen bildenden Komponenten. Das Verfahren umfasst das Vergleichen einer ersten Härte eines ersten Materials einer ersten Komponente mit einer zweiten Härte eines zweiten Materials einer zweiten Komponente, und das anschließende Bestimmen, welches von dem ersten und dem zweiten Material ein härteres Material ist. Das Texturieren des härteren Materials mit einem Laser, um eine Reibungsfläche zu bilden, wird durchgeführt, und die erste und die zweite Komponente werden so zusammengesetzt, dass die Reibungsfläche eine Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Komponente bildet. Wie hier besprochen, kann das Texturieren durch einen Laserprozess, wie etwa Ätzen, erfolgen.
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Obgleich die Erfindung ausführlich in Verbindung mit nur einer begrenzten Zahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist leicht zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf solche offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist. Vielmehr kann die Erfindung abgewandelt werden, um jede Zahl von Veränderungen, Abänderungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen, die bislang nicht beschrieben wurden, die aber in den Gedanken und Umfang der Erfindung fallen, einzuarbeiten. Obgleich zusätzlich verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, ist es zu verstehen, dass Aspekte der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Darüber hinaus kann jedes Merkmal, jedes Element, jede Komponente oder jeder Vorteil von irgendeiner Ausführungsform in Verbindung mit jeder anderen Ausführungsform verwendet werden. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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