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Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung zum Lenken eines Fahrzeugs und mit einer Endanschlageinrichtung zum Begrenzen eines Lenkdrehwinkels, wobei ein Zahnrad der Endanschlageinrichtung um eine Lenkachse rotierbar ist, und ein Rotationselement der Endanschlageinrichtung um eine parallel und beabstandet zur Lenkachse ausgerichtete Rotationsachse rotierbar ist, wobei eine Rotation des Zahnrads um die Lenkachse eine Rotation des Rotationselementes um die Rotationsachse bewirkt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steer-by-Wire Lenksystem mit einer solchen Lenkvorrichtung.
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Eine derartige Lenkvorrichtung ist aus der
DE 10 2010 052 546 A1 bekannt. Hierbei weist das als Rotationsring ausgebildete Rotationselement einen Blockierabschnitt auf, der zum Begrenzen des Lenkdrehwinkels mit einem zwischen einer Freigabeposition und einer Begrenzungsposition verfahrbaren Begrenzungselement zusammenwirkt. Abhängig von der Drehrichtung des Rotationselementes schlägt das Begrenzungselement an eine von zwei Anschlagflächen des Blockierabschnittes an.
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Hierbei ist von Nachteil, dass zum Betätigen des verfahrbaren Begrenzungselements ein steuerbares Stellglied notwendig ist. Hierdurch ist die Herstellung der Lenkvorrichtung unerwünscht aufwändig und kostenintensiv. Zudem kann die Funktionsfähigkeit der Lenkvorrichtung bei einem Ausfall des Stellgliedes beeinträchtigt sein.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe eine Lenkvorrichtung und/oder ein Steer-by-Wire Lenksystem der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, so dass eine konstruktiv einfachere und/oder kostengünstigere Ausführung ermöglicht ist. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit einer Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder mit einem Steer-by-Wire Lenksystem nach Anspruch 10 gelöst.
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Bevorzugte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorgeschlagen wird eine Lenkvorrichtung zum Lenken eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Lenkvorrichtung hat eine Endanschlageinrichtung zum Begrenzen eines Lenkdrehwinkels. Die Lenkvorrichtung kann ein Lenkrad aufweisen. Hierbei steht der Begriff Lenkrad als Synonym für eine Lenkhandhabe jeglicher Form und/oder Gestalt. Somit kann ein Lenkdrehwinkel hinsichtlich der Drehung des Lenkrads um eine Lenkachse mittels der Lenkvorrichtung bzw. der Endanschlageinrichtung begrenzt sein bzw. werden.
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Ein Zahnrad der Endanschlageinrichtung ist um eine Lenkachse rotierbar. Die Lenkachse kann mittels einer Lenkwelle realisiert sein. Insbesondere fallen die Lenkachse und eine Mittelachse der Lenkwelle zusammen oder entsprechen einander. Vorzugsweise ist das Zahnrad drehfest mit der Lenkwelle verbunden. Das Zahnrad kann an einem Ende der Lenkwelle angeordnet sein. Die Lenkwelle kann als eine Hohlwelle ausgebildet sein, wobei ein zylinderförmiger Befestigungsabschnitt des Zahnrads zum Befestigen an der Lenkwelle in einem Ende der Hohlwelle befestigt, insbesondere eingepresst, ist. Hierbei kann das Zahnrad an einer Innenseite der als Hohlwelle ausgebildeten Lenkwelle stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig befestigt sein. An einem von dem Zahnrad abgewandten Ende der Lenkwelle kann das Lenkrad angeordnet, insbesondere drehfest mit der Lenkwelle verbunden, sein. Vorzugsweise ist das Zahnrad als ein Stirnzahnrad ausgebildet.
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Die Lenkvorrichtung kann einen Rückmeldungsmotor aufweisen. Insbesondere ist die Lenkwelle mittels des Rückmeldungsmotors in eine Rotationsbewegung um die Lenkachse versetzbar. Vorzugsweise ist mittels des Rückmeldungsmotors ein steuerbarer Drehmomentwiderstand bezüglich einer Drehung der Lenkwelle mittels des Lenkrads bereitgestellt. Hierdurch kann dem Fahrer eines Fahrzeugs oder Kraftfahrzeugs mit einer solchen Lenkvorrichtung eine Rückmeldung von den an den Rädern wirkenden Lenkkräften gegeben werden. Insbesondere ist der Rückmeldungsmotor als ein elektrischer Motor ausgebildet.
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Die Endanschlageinrichtung weist ein Rotationselement auf. Das Rotationselement der Endanschlageinrichtung ist um eine parallel und beabstandet zur Lenkachse ausgerichtete Rotationsachse rotierbar. Insbesondere ergibt sich die Rotationsachse als eine virtuelle Achse und ist nicht mittels einer materiell ausgebildeten Welle realisiert. Alternativ kann die Rotationsachse als eine materiell ausgebildete Achse realisiert sein, die rotierbar gelagert ist und mit der zusammen das Rotationselement rotierbar ist.
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Insbesondere ist das Rotationselement als ein Rotationsring oder Rotationsringabschnitt ausgebildet. Ein als Rotationsring ausgebildetes Rotationselement kann als ein geschlossener oder offener Ring realisiert sein.
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Das Zahnrad kann mit einer Innenverzahnung des Rotationselementes in Eingriff stehen. Insbesondere wirkt das Zahnrad zum Rotieren des Rotationselementes mit diesem Zusammen. Eine Rotation bzw. Rotationsbewegung des Zahnrads um die Lenkachse bewirkt eine Rotation bzw. Rotationsbewegung des Rotationselementes um die Rotationsachse. Insbesondere ist die Innenverzahnung des Rotationselementes ringartig ausgebildet. Vorzugsweise bildet die Innenverzahnung einen Öffnungsrand einer Öffnung des Rotationselementes.
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Des Weiteren weist die Endanschlageinrichtung ein Anschlagelement auf. Das Anschlagelement der Endanschlageinrichtung ist zusammen mit dem Zahnrad um die Lenkachse rotierbar. Vorzugsweise ist eine Relativbewegung des Anschlagelementes in Bezug zum Zahnrad ausgeschlossen. Insbesondere ist das Anschlagelement drehfest an der Lenkwelle angeordnet. Hierbei kann das Anschlagelement an einer Außenseite und/oder an einem Außenumfang der Lenkwelle, insbesondere an einem Ende der Lenkwelle, befestigt sein. Vorzugsweise sind das Zahnrad und das Anschlagelement am selben Ende der Lenkwelle angeordnet. Das Anschlagelement schlägt zum Stoppen einer Rotationsbewegung des Zahnrads an einen Blockierabschnitt des Rotationselementes an.
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Hierbei ist von Vorteil, dass durch das Zusammenwirken von Zahnrad, Rotationselement, Anschlagelement und Blockierabschnitt des Rotationselementes ein zum Stand der Technik einfacher und somit kostengünstiger Aufbau ermöglicht ist. Insbesondere ist ein zu steuerndes Stellglied verzichtbar. Die Lenkvorrichtung gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit und lange Betriebsdauer. Der Ausfallrisiken können reduziert werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Anschlagelement mindestens eine Anschlagfläche zum Zusammenwirken mit dem Blockierabschnitt auf. Insbesondere ist die Anschlagfläche konvex gebogen ausgebildet. Hierbei kann die Anschlagfläche zum Anschlagen an dem Blockierabschnitt als ein Zylindermantelflächensegment ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist ein unverstellbarer maximaler Lenkdrehwinkel um die Längsachse ausgehend von einer Nullstellung und in eine erste Drehrichtung und/oder in eine zweite Drehrichtung vorgegeben. Somit ist bei diesem Ausführungsbeispiel der maximale Lenkdrehwinkel nicht individuell einstellbar, sondern fest bzw. unveränderlich vorgegeben. Der maximale Lenkdrehwinkel kann ausgehend von der Nullstellung in einem Bereich kleiner als ± 640° liegen. Insbesondere beträgt der maximale Lenkdrehwinkel ausgehend von der Nullstellung ± 540° oder ± 510°. Hierbei kann das Vorzeichen „+“ die erste Drehrichtung und das Vorzeichen „-“ die zweite Drehrichtung kennzeichnen. Die Nullstellung kann einer Geradeaus-Stellung der Lenkvorrichtung und/oder mit der Lenkvorrichtung gelenkter Räder des Fahrzeugs entsprechen oder zugeordnet sein.
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Gemäß einer Weiterbildung weist das Anschlagelement eine erste Anschlagfläche und eine zweite Anschlagfläche zum Zusammenwirken mit dem Blockierabschnitt auf. Hierbei können die erste Anschlagfläche und die zweite Anschlagfläche zum Anschlagen an den Blockierabschnitt jeweils konvex gebogen ausgebildet sein. Insbesondere sind die beiden Anschlagflächen jeweils als ein Zylindermantelflächensegment ausgebildet. Der Blockierabschnitt kann eine, insbesondere eine einzige, Blockierfläche aufweisen, die zum Anschlagen der ersten Anschlagfläche oder der zweiten Anschlagfläche dient. Die erste Anschlagfläche kann den Lenkdrehwinkel in die erste Drehrichtung und die zweite Anschlagfläche den Lenkdrehwinkel in die zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung aufgrund des Zusammenwirkens der jeweiligen Anschlagfläche mit der Blockierfläche blockieren.
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Vorzugsweise ergibt sich die Ausbildung der Anschlagflächen als, insbesondere radial nach außen gerichtetes und/oder konvex ausgebildetes, Zylindermantelflächensegment beim Anschlagen an den Blockierabschnitt, insbesondere an die Blockierfläche des Blockierabschnittes, mit einem vorgegebenen Radius in Bezug zur Rotationsachse des Rotationselementes. Insbesondere in einer Anschlagposition, in der die Anschlagfläche an dem Blockierabschnitt oder der Blockierfläche des Blockierabschnittes anliegt, ergibt sich somit die Ausbildung als Zylindermantelflächensegment ausgehend von der Rotationsachse des Rotationselementes mit einem vorgegebenen Radius.
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Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Blockierabschnitt zum Zusammenwirken mit dem Anschlagelement eine, insbesondere eine einzige, Blockierfläche auf. Insbesondere ist die Blockierfläche konkav gebogen ausgebildet. Die Blockierfläche des Blockierabschnittes kann als ein Zylindermantelflächensegment ausgebildet sein. Die Ausbildung der Blockierfläche als, insbesondere radial innen liegendes und/oder konkav gebogenes, Zylindermantelflächensegment kann sich mit einem vorgegebenen Radius in Bezug zur Rotationsachse des Rotationselementes ergeben. Vorzugsweise sind die Blockierfläche des Blockierabschnittes und die mindestens eine Anschlagfläche oder die beiden Anschlagflächen des Anschlagelementes korrespondierend zueinander ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung ist das Rotationselement, insbesondere in einer Ausbildung als ein Rotationsring, rotierbar in einer korrespondierend ausgebildeten Ringaufnahme eines Gehäuses und/oder Deckels gelagert. Insbesondere weist das Rotationselement an einer nach innen gerichteten und/oder dem Anschlagelement zugewandten Innenseite den Blockierabschnitt auf. Vorzugsweise erstreckt sich der Blockierabschnitt rechtwinklig von der Innenseite des Rotationselementes weg.
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Nach einer alternativen Ausführung kann das Rotationselement einen koaxial zur Rotationsachse angeordneten Zylinderring aufweisen. Hierbei ist der Zylinderring rotierbar in einer korrespondierend ausgebildeten Zylinderaufnahme eines Gehäuses und/oder Deckels gelagert. Insbesondere weist der Zylinderring an einer, vorzugsweise in Bezug zur Rotationsachse des Rotationselementes, radial nach innen gerichteten Innenseite den Blockierabschnitt auf. Somit kann der Blockierabschnitt als eine Art nach innen gerichteter Vorsprung an der Innenseite des Zylinderringes ausgebildet sein. Vorzugsweise erstreckt sich der Zylinderring rechtwinklig von einem Kreisringabschnitt des Rotationselementes weg. Hierbei ist innerhalb des Zylinderringes der Blockierabschnitt angeordnet. Insbesondere weist der Kreisringabschnitt eine mittige Öffnung auf. An einem Öffnungsrand des Kreisringabschnittes kann die Innenverzahnung des Rotationselementes angeordnet oder ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren Ausführungsform sind die beiden Anschlagflächen an einer Seite des Anschlagelementes ausgebildet. Insbesondere sind die beiden Anschlagflächen an derselben Seite des Anschlagelementes ausgebildet. Hierbei bilden die beiden Anschlagflächen zwei voneinander abgewandte Endabschnitte derselben Seite des Anschlagelementes. Insbesondere ist eine größte Breite des Anschlagelementes aufgrund des Abstandes zwischen zweier Kanten des Anschlagelementes gegeben. Hierbei bilden die beiden Kanten zugleich zwei voneinander abgewandte Enden der beiden Anschlagflächen und/oder derselben Seite des Anschlagelementes. Eine gebogen ausgebildete Außenseite des Anschlagelementes kann die beiden voneinander abgewandten Kanten miteinander verbinden. Die gebogene Außenseite des Anschlagelementes kann U-artig oder C-artig ausgebildet sein. Innerhalb der gebogenen Außenseite und der Seite mit den beiden Anschlagflächen ist die Lenkachse angeordnet. Somit können die Seite des Anschlagelementes mit den beiden Anschlagflächen und die Außenseite einen Außenumfang des Anschlagelementes definieren.
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Gemäß einer Weiterbildung ist in einer Nullstellung bezogen auf den maximalen Lenkdrehwinkel in eine erste Drehrichtung oder eine zweite Drehrichtung der Blockierabschnitt mit einem maximalen Abstand zur Lenkachse angeordnet. Vorzugsweise ist in der Nullstellung die Rotationsachse zwischen dem Blockierabschnitt und der Lenkachse angeordnet. Beim Anschlagen des Blockierabschnittes an das Anschlagelement kann der Blockierabschnitt mit einem minimalen Abstand zur Lenkachse angeordnet sein. Der Abstand des Blockierabschnittes von der Lenkachse kann sich während der Rotationsbewegung des Rotationselementes und ausgehend von der Nullstellung in die erste Drehrichtung oder die zweite Drehrichtung bis zum Erreichen des maximalen Lenkdrehwinkels kontinuierlich verringern.
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Vorzugsweise sind das Anschlagelement und der Blockierabschnitt derart ausgebildet, so dass das Anschlagelement ausgehend von der Nullstellung und bis zum Erreichen des maximalen Lenkdrehwinkels mindestens einmal oder mehrmals berührungslos den Blockierabschnitt passiert. Insbesondere passiert die mindestens eine Anschlagfläche mindestens einmal oder mehrmals berührungslos den Blockierabschnitt. Vorzugsweise passiert die mindestens eine Anschlagfläche den Blockierabschnitt ausgehend von der Nullstellung und bis zum Erreichen des maximalen Lenkdrehwinkels mindestens einmal, mindestes zweimal, mindestens dreimal oder mindestes viermal berührungslos.
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Von besonderem Vorteil ist ein Steer-by-Wire Lenksystem mit einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung. Vorzugsweise ist das Steer-by-Wire Lenksystem gemäß den im Zusammenhang mit der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet.
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Insbesondere bei einem Steer-by-Wire Lenksystem gibt es keine mechanische Verbindung zwischen einem Lenkrad und einem Lenkgetriebe zum Lenken von Rädern des Fahrzeugs. Daher werden Lenkbefehle mittels eines Steuergeräts an einen elektrischen Motor übertragen, welcher über das Lenkgetriebe eine Zahnstange zum Lenken der Räder verschiebt. Hierbei kann die Zahnstange mittels Spurstangen einen Lenkwinkel an den Rädern einstellen. Vorzugsweise weist die Lenkvorrichtung einen Rückmeldungsmotor auf, welcher Lenkkräfte simuliert, um den Fahrer eine Rückmeldung von den wirkenden Lenkkräften zu geben. Bei einem konventionellen Lenksystem mit einer mechanischen Verbindung zwischen dem Lenkrad und der Zahnstange ist der Lenkdrehwinkel eines Lenkrads aufgrund der vorgegebenen Mechanik begrenzt. Aufgrund der fehlenden mechanischen Verbindung zwischen der Lenkvorrichtung und dem Lenkgetriebe bei einem Steer-by-Wire Lenksystem wäre es dagegen möglich, das Lenkrad unendlich in eine Drehrichtung zu drehen. Hierbei besteht jedoch die Gefahr einer Überlastung oder Beschädigung von Bestandteilen der Lenkvorrichtung. Zudem benötigt der Fahrer eine Rückmeldung über den maximal erreichbaren Lenkwinkel an den Rädern.
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Daher umfasst die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung die Endanschlageinrichtung zum Begrenzen des Lenkdrehwinkels.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente. Es zeigen:
- 1 eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung,
- 2 eine geschnittene Frontansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung gemäß 1,
- 3 eine perspektivische, teiltransparente Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung gemäß 1 und 2 in einer Nullstellung,
- 4 eine perspektivische, teiltransparente Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung gemäß 3 in einer Zwischenstellung,
- 5 eine perspektivische, teiltransparente Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung gemäß 3 in einer ersten Anschlagstellung,
- 6 eine perspektivische, teiltransparente Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung gemäß 3 in einer weiteren Zwischenstellung, und
- 7 eine perspektivische, teiltransparente Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung gemäß 3 in einer zweiten Anschlagstellung.
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1 zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung 1. Die Lenkvorrichtung 1 kann Bestandteil eines hier nicht näher dargestellten Steer-by-wire Lenksystems sein. Die Lenkvorrichtung 1 ist zum Lenken eines Fahrzeugs ausgebildet. Die Lenkvorrichtung 1 weist eine Endanschlageinrichtung 2 zum Begrenzen eines Lenkdrehwinkels auf. Die Endanschlageinrichtung 2 hat ein Zahnrad 3. Das Zahnrad 3 ist um eine Lenkachse 4 rotierbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich die Lenkachse 4 als eine Mittelachse einer Lenkwelle 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Zahnrad 3 an einem Ende der Lenkwelle 5 angeordnet bzw. befestigt. Hier ist die Lenkwelle 5 beispielhaft als eine Hohlwelle ausgebildet. Das Zahnrad 3 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen zylinderförmigen Befestigungsabschnitt 6 auf. Der Befestigungsabschnitt 6 ist zum Befestigen des Zahnrads 3 an der Lenkwelle 5 in das hohle Ende der Lenkwelle 5 eingepresst. Somit ist das Zahnrad 3 bei diesem Ausführungsbeispiel an einer Innenseite 7 der als Hohlwelle ausgebildeten Lenkwelle 5 befestigt. Das Zahnrad 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als ein Stirnzahnrad ausgebildet. Gemäß dieser beispielhaften Ausbildung weist das Zahnrad 3 entsprechend einen Stirnzahnradabschnitt 8 auf, der außerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten Lenkwelle 5 angeordnet ist.
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An einem von dem Zahnrad abgewandten weiteren Ende der Lenkwelle 5 ist ein hier lediglich schematisch angedeutetes Lenkrad 9 angeordnet. Mittels des Lenkrads 9 lässt sich die Lenkwelle 5 und damit auch das Zahnrad 3 um die Lenkachse 4 rotieren bzw. drehen.
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Die Lenkvorrichtung 1 hat ein Gehäuse 10, welches hier lediglich teilweise dargestellt ist. Die Lenkwelle 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Kugellagers 11 rotierbar an dem Gehäuse 10 gelagert.
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Die Lenkvorrichtung 1 kann einen hier nicht näher dargestellten Rückmeldungsmotor aufweisen. Ein solcher Rückmeldungsmotor kann, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Getriebes, mit der Lenkwelle 5 verbunden sein. Somit kann mittels des Rückmeldungsmotors ein steuerbarer Drehmomentwiderstand bezüglich einer Drehung der Lenkwelle 5 mittels des Lenkrads 9 bereitgestellt werden. Hierdurch kann einem Fahrer eines Fahrzeugs oder Kraftfahrzeugs mit der Lenkvorrichtung 1 eine Rückmeldung von den an Rädern wirkenden Lenkkräften gegeben werden.
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Des Weiteren weist die Endanschlageinrichtung 2 ein Rotationselement 12 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Rotationselement 12 als ein geschlossener Rotationsring ausgebildet. Das Rotationselement 12 ist um eine parallel und beabstandet zur Lenkachse 4 ausgerichtete Rotationsachse 13 rotierbar. Hierbei ergibt sich die Rotationsachse 13 als eine virtuelle Achse und ist somit nicht mittels einer materiell ausgebildeten Welle realisiert. Hierbei steht das Zahnrad 3 in Eingriff mit einer Innenverzahnung 14 des Rotationselementes 12. Hierbei bewirkt eine Rotation bzw. Rotationsbewegung des Zahnrads 3 um die Lenkachse 4 eine Rotation bzw. Rotationsbewegung des Rotationselementes 12 um die Rotationsachse 13. Das Rotationselement 12 weist eine mittige Öffnung 15 auf. Ein die Öffnung 15 definierender Öffnungsrand des Rotationselementes 12 weist hierbei die Innenverzahnung 14 auf. Das Zahnrad 3 bzw. der Stirnzahnradabschnitt 8 greift in die Öffnung 15 zum Zusammenwirken mit der Innenverzahnung 14 ein. Hierbei ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Außendurchmesser des Zahnrads 3 bzw. des Stirnzahnradabschnittes 8 kleiner als ein halber Durchmesser der Öffnung 15.
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Das Rotationselement 12 weist einen Blockierabschnitt 16 auf. Der Blockierabschnitt 16 ist an einer Innenseite 17 des Rotationselementes 12 angeordnet. Der Blockierabschnitt 16 ist parallel zur Lenkachse 4 bzw. zur Rotationsachse 13 ausgerichtet. Zum Rotieren des Rotationselementes 12 um die Rotationsachse 13 ist das Rotationselement 12 bei diesem Ausführungsbeispiel rotierbar in einer korrespondierend zum Rotationselement 12 ausgebildeten Ringaufnahme 18 eines Deckels 19 gelagert. Der Deckel 19 ist an dem Gehäuse 10 befestigt und verschließt bei diesem Ausführungsbeispiel einen Aufnahmeraum 20, der die Endanschlageinrichtung 2 aufnimmt. Der Aufnahmeraum 20 ist bei diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen hohlzylinderartig ausgebildet. Der Blockierabschnitt 16 ist gleitend an einer Innenwand des Aufnahmeraumes 20 geführt.
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Die Endanschlageinrichtung 2 weist des Weiteren ein Anschlagelement 21 auf. Das Anschlagelement 21 ist zusammen mit dem Zahnrad 3 um die Lenkachse 4 rotierbar.
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Hierzu ist das Anschlagelement 21 bei diesem Ausführungsbeispiel an einer Außenseite 22 bzw. an einem Außenumfang der Lenkwelle 5 befestigt. Mit anderen Worten ist das Anschlagelement 21 drehfest an der Lenkwelle 5 angeordnet. Das Zahnrad 3 und das Anschlagelement 21 sind an demselben Ende der Lenkwelle 5 angeordnet. Wie nachfolgend noch näher erläutert, schlägt das Anschlagelement 21 zum Stoppen einer Rotationsbewegung des Zahnrads 3 und damit der Lenkwelle 5 an den Blockierabschnitt 16 des Rotationselementes 12 an.
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Die nachfolgende 2 zeigt eine geschnittene Frontansicht gemäß der hier dargestellten Schnittlinie A-A.
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2 zeigt eine geschnittene Frontansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung gemäß 1. Das Rotationselement 12 ist hier bis auf den Blockierabschnitt 16 nicht erkennbar. Zur besseren Veranschaulichung ist jedoch die Lage eines Öffnungsrandes der Öffnung 15 des Rotationselementes 12 schematisch angedeutet.
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Das Anschlagelement 21 weist bei diesem Ausführungsbeispiel eine erste Anschlagfläche 23 und eine zweite Anschlagfläche 24 zum Zusammenwirken mit dem Blockierabschnitt 16 auf. Die beiden Anschlagflächen 23, 24 sind nach außen gebogen bzw. konvex ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die erste Anschlagfläche 23 und die zweite Anschlagfläche 24 zum Anschlagen an den Blockierabschnitt 16 jeweils als ein Zylindermantelflächensegment ausgebildet. Wie nachfolgend noch näher erläutert, blockiert die erste Anschlagfläche 23 den Lenkdrehwinkel eine erste Drehrichtung und die zweite Anschlagfläche 24 den Lenkdrehwinkel in eine zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung.
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Die beiden Anschlagflächen 23, 24 sind an einer Seite 25 des Anschlagelementes 21 ausgebildet. Hierbei bilden die beiden Anschlagflächen 23, 24 zwei voneinander abgewandte Endabschnitte derselben Seite 25 des Anschlagelementes 21. Die Seite 25 ist mittels zweier voneinander abgewandter Kanten 26, 27 des Anschlagelementes 21 begrenzt. Hierbei bilden die beiden Kanten 26, 27 zugleich zwei voneinander abgewandte Enden der beiden Anschlagflächen 23, 24. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine größte Breite des Anschlagelementes 21 aufgrund des Abstandes zwischen den beiden Kanten 26, 27 gegeben.
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Von der ersten Kante 26 bis zur zweiten Kante 27 erstreckt sich eine gebogene Außenseite 28 des Anschlagelementes 21. Somit bilden die Seite 25 und die Außenseite 28 einen Außenumfang des Anschlagelementes 21. Das Anschlagelement 21 weist einen koaxial zur Lenkachse 4 ausgebildeten Durchbruch 29 auf, in dem formkorrespondierend das Ende der Lenkwelle 5 aufgenommen und befestigt ist.
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Der Blockierabschnitt 16 weist zum Zusammenwirken mit dem Anschlagelement 21 eine Blockierfläche 30 auf. Die Blockierfläche 30 ist in Bezug zum Blockierabschnitt 16 nach innen gebogen bzw. konkav ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Blockierfläche 30 als ein Zylindermantelflächensegment ausgebildet. Die Ausbildung der Blockierfläche 30 als radial innen liegendes Zylindermantelflächensegment ergibt sich mit einem vorgegebenen Radius in Bezug zur Rotationsachse 13. Mit anderen Worten ist die Blockierfläche 30 dem Anschlagelement 21 zugewandt.
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3 zeigt eine perspektivische, teiltransparente Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung 1 gemäß 1 und 2 in einer Nullstellung. Hierbei ist der Deckel 19 weggelassen und das Rotationselement 12 ist teiltransparent dargestellt. Hierdurch ist die Lage des Blockierabschnittes 16 und des Anschlagelementes 21 gut erkennbar. Die Verzahnung des Zahnrads 3 bzw. des Stirnzahnradabschnittes 8 sowie der Innenverzahnung 14 ist wie auch bei den zuvor beschriebenen 1 und 2 nicht näher dargestellt.
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Aus der gemäß den 1 bis 3 gezeigten Nullstellung der Lenkvorrichtung 1 bzw. der Endanschlageinrichtung 2 kann eine Rotation um die Lenkachse 4 wahlweise in eine erste Drehrichtung gemäß Pfeil 31 oder in eine zu der ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung gemäß Pfeil 32 und bis zum Erreichen des maximalen Lenkdrehwinkels folgen. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der maximale Lenkdrehwinkel beispielhaft ± 510°. Hierbei steht das Vorzeichen „+“ für eine Rotation in Richtung der ersten Drehrichtung gemäß Pfeil 31 und das Vorzeichen „-“ für eine Rotation in die zweite Drehrichtung gemäß Pfeil 32.
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In der hier dargestellten Nullstellung ist der Blockierabschnitt 16 mit einem maximalen Abstand zur Lenkachse 4 angeordnet.
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4 zeigt eine perspektivische, teiltransparente Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung 1 gemäß 3 in einer Zwischenstellung. Ausgehend von der Nullstellung gemäß 3 ist zum Erreichen der hier gezeigten Zwischenstellung das Zahnrad 3 in die erste Drehrichtung gemäß Pfeil 31 um die Lenkachse 4 rotiert worden. Aufgrund des Zusammenwirkens des Zahnrads 3 mit der Innenverzahnung 14 des Rotationselementes 12 ist hierdurch auch das Rotationselement 12 in die erste Drehrichtung gemäß dem Pfeil 31 rotiert worden. Hierdurch ergibt sich die im Vergleich zur Nullstellung gemäß 3 geänderte Position des Blockierabschnitts 16.
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Da zusammen mit dem Zahnrad 3 auch das Anschlagelement 21 um die Lenkachse 4 bewegt wird, ist auch das Anschlagelement 21 im Vergleich zur Nullstellung gemäß 3 in die erste Drehrichtung gemäß dem Pfeil 31 rotiert worden. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht die hier dargestellte Zwischenstellung ausgehend von der Nullstellung einer Rotation der Lenkwelle 5 gemäß 1 und 2 um 90° um die Lenkachse 4 in die erste Drehrichtung gemäß Pfeil 31. Zum Erreichen der hier dargestellten Zwischenstellung hat die erste Anschlagfläche 23 den Blockierabschnitt 16 bzw. die Blockierfläche 30 einmal berührungslos passiert.
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Mittels des Durchmessers des Zahnrads 3 bzw. des Stirnzahnradabschnittes 8 einerseits und dem Innendurchmesser der Öffnung 15 mit der Innenverzahnung 14 ergibt sich ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis. Hierbei ergibt sich, dass das Zahnrad 3 und das Anschlagelement 21 schneller rotiert als das Rotationselement 12.
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5 zeigt eine perspektivische, teiltransparente Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung 1 gemäß 3 in einer ersten Anschlagstellung. Zum Erreichen dieser ersten Anschlagstellung ist die Lenkwelle 5 gemäß 1 und 2 ausgehend von der Nullstellung gemäß 3 bzw. der Zwischenstellung gemäß 4 in die erste Drehrichtung gemäß Pfeil 31 gedreht worden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die hier dargestellte Anschlagposition bei einem maximalen Lenkdrehwinkel von + 510° erreicht.
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Hierbei schlägt die erste Anschlagfläche 23 an der Blockierfläche 30 des Blockierabschnittes 16 an. In der Anschlagposition ergibt sich die erste Anschlagfläche 23 als ein radial nach außen gerichtetes Zylindermantelflächensegment mit einem vorgegebenen Radius in Bezug zur Rotationsachse 13 des Rotationselementes 12. Die Blockierfläche 30 ist somit formkorrespondierend zu der ersten Anschlagfläche 23 ausgebildet. Ausgehend von der hier dargestellten Anschlagposition kann das Zahnrad 3 und das Anschlagelement 21 entgegen der Drehrichtung gemäß Pfeil 31 in die Nullstellung gemäß 3 zurückgedreht werden.
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6 zeigt eine perspektivische, teiltransparente Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung 1 gemäß 3 in einer weiteren Zwischenstellung. Ausgehend von der Nullstellung gemäß 3 ist die Lenkwelle 5 gemäß 1 und 2 in die zweite Drehrichtung gemäß Pfeil 32 gedreht worden. Hierdurch ist zugleich das Anschlagelement 21 sowie über die Wirkverbindung zwischen dem Zahnrad 3 und der Innenverzahnung 14 auch das Rotationselement 12 in die zweite Drehrichtung gemäß Pfeil 32 rotiert worden.
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Die hier dargestellte weitere Zwischenstellung zeigt die Endanschlageinrichtung 2 ausgehend von der Nullstellung für einen Lenkdrehwinkel von - 370°. Es ist zu erkennen, dass zum Erreichen der weiteren Zwischenstellung das Anschlagelement 21 bzw. hier die Kante 26 den Blockierabschnitt 16 kurz vor Erreichen der weiteren Zwischenstellung berührungslos passiert hat. Wesentlich ist demnach, dass das Anschlagelement 21 und der Blockierabschnitt 16 derart ausgebildet sind, so dass das Anschlagelement 21 ausgehend von der Nullstellung gemäß 3 und bis zum Erreichen des maximalen Lenkdrehwinkels mindestens einmal oder mehrmals berührungslos den Blockierabschnitt 16 passieren kann.
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7 zeigt eine perspektivische, teiltransparente Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung 1 gemäß 3 in einer zweiten Anschlagstellung. Die zweite Anschlagstellung ergibt sich ausgehend von der Nullstellung gemäß 3 und nach einer Rotation der Lenkwelle 5 gemäß 1 und 2 in die zweite Drehrichtung gemäß Pfeil 32 bei Erreichen des maximalen Lenkdrehwinkels, der bei diesem Ausführungsbeispiel - 510° beträgt.
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In der zweiten Anschlagstellung schlägt die zweite Anschlagfläche 24 des Anschlagelementes 21 an die Blockierfläche 30 des Blockierabschnittes 16 an. In der zweiten Anschlagposition ergibt sich die Ausbildung der zweiten Anschlagfläche 24 als radial nach außen gerichtetes Zylindermantelflächensegment mit einem vorgegebenen Radius in Bezug zur Rotationsachse 13 des Rotationselementes 12.
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Ausgehend von der zweiten Anschlagposition kann das Anschlagelement 21 zum Erreichen der Nullstellung gemäß 3 entgegen der zweiten Drehrichtung gemäß Pfeil 32 um die Lenkachse 4 rotiert werden.
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Während das Anschlagelement 21 bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Anschlagflächen 23, 24 bereitstellt, weist der Blockierabschnitt 16 lediglich eine einzige Blockierfläche 30 auf, die in der ersten Anschlagposition gemäß 5 mit der ersten Anschlagfläche oder in der zweiten Anschlagposition gemäß 7 mit der zweiten Anschlagfläche zusammenwirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkvorrichtung
- 2
- Endanschlageinrichtung
- 3
- Zahnrad
- 4
- Lenkachse
- 5
- Lenkwelle
- 6
- Befestigungsabschnitt
- 7
- Innenseite
- 8
- Stirnzahnradabschnitt
- 9
- Lenkrad
- 10
- Gehäuse
- 11
- Kugellager
- 12
- Rotationselement
- 13
- Rotationsachse
- 14
- Innenverzahnung
- 15
- Öffnung
- 16
- Blockierabschnitt
- 17
- Innenseite
- 18
- Ringaufnahme
- 19
- Deckel
- 20
- Aufnahmeraum
- 21
- Anschlagelement
- 22
- Außenseite
- 23
- erste Anschlagfläche
- 24
- zweite Anschlagfläche
- 25
- Seite
- 26
- Kante
- 27
- Kante
- 28
- Außenseite
- 29
- Durchbruch
- 30
- Blockierfläche
- 31
- Pfeil (erste Drehrichtung)
- 32
- Pfeil (zweite Drehrichtung)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010052546 A1 [0002]
