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Die Erfindung betrifft eine Steer-by-wire-Lenkung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Steer-by-wire-Lenkung nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
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Aus dem Stand der Technik sind Steer-by-wire-Lenkungen gemäß der
DE 10 2017 211 672 A1 oder
DE 10 2019213979 A1 bekannt, welche eine kostengünstige Anpassung an den vorhandenen Bauraum eines Kraftfahrzeuges im Bereich der jeweiligen Vorder- und/oder Hinterachse offenbaren. Wie aus der
DE 10 2017 112 049 A1 ersichtlich, kann es erforderlich sein, dass aufgrund des knappen Bauraumes ein langes und rohrartiges Gehäuse mit geringem Durchmesser erforderlich ist, welches sich über weite Teile der Fahrzeugbreite bzw. Fahrzeugachse erstreckt. Derartige Gehäuse bestehen in der Regel aus einem Druckguss aus Leichtmetall. Ein solches Gehäuse ist allein hinsichtlich der Montage mehrteilig auszuführen. Ein erster (Haupt-) Gehäuseteil nimmt wesentliche Teile, wie zum Beispiel den Antrieb auf. Ein weiterer Gehäuseteil bildet zunächst einen Gehäusedeckel, welcher sich dann verjüngt und in den langen rohrartigen Teil übergeht. Ein langes rohrartiges Druckgussbauteil lässt sich jedoch nur aufwändig herstellen und auch nur aufwändig bearbeiten, um z.B. erforderliche Lager für eine axial verschiebbare Lenkstange bzw. Spindel aufnehmen zu können. Für unterschiedliche Fahrzeugachsen ist zudem jeweils eine Neukonstruktion des Gehäuses der Steer-by-wire-Lenkung notwendig. Bekannt ist, die Gehäuseteile miteinander zu verschrauben.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Steer-by-wire-Lenkung zu verbessern. Es soll eine kostengünstige Herstellung für unterschiedliche Fahrzeugachsen möglich sein, wobei insbesondere eine Verbesserung für langgeestreckte Gehäuseteile im Vordergrund steht.
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Die Erfindung befasst sich mit einer Steer-by-wire-Lenkung mit geteilt ausgeführtem Gehäuse und einem Verfahren zur Herstellung einer Steer-by-wire-Lenkung nach den unabhängigen Patentansprüchen. Bevorzugte Ausführungsvarianten sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Nach einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Steer-by-wire-Lenkung für ein Kraftfahrzeug. Die Steer-by-wire-Lenkung umfasst ein mehrteiliges Gehäuse, bestehend aus einem ersten Gehäuseteil und zumindest einem weiteren Gehäuseteil, wobei die beiden Gehäuseteile miteinander zu einem gesamten Gehäuse verbunden sind. Das Gehäuse ist zur Aufnahme und drehfesten Lagerung einer axial gegenüber dem Gehäuse verschiebbaren Spindel ausgebildet. Jedes der Gehäuseteile weist hierzu Hohlräume auf. Die Gehäuseteile sind größtenteils rohrartig ausgebildet und umgeben die Spindel weitgehend konzentrisch, sodass auch der Hohlraum zwischen den Gehäuseteilen und der Spindel einen konzentrischen Hohlraum ausbilden. Die Gehäuseteile können des Weiteren Möglichkeiten zur Abstützung des Aktuators bzw. der Steer-by-wire-Lenkung an einem Fahrzeugaufbau und/oder dem Fahrwerk des Fahrzeugs aufweisen. Beispielsweise kann ein Gehäuseteil eine Lasche oder einen Flansch mit Bohrungen zur Verschraubung mit dem Fahrzeug aufweisen.
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Teil der Steer-by-wire-Lenkung ist des Weiteren ein Spindeltrieb, welcher in dem ersten Gehäuseteil angeordnet sein kann. Dieser Gehäuseteil kann an einem Ende durch einen Getriebedeckel geschlossen werden. Der Deckel ermöglicht die Montage der nachfolgend genannten Bauteile mit dem ersten Gehäuseteil. Alternativ kann der Deckel die nachfolgenden genannten Bauteile aufnehmen und nach der Montage mit dem hier genannten ersten Gehäuseteil verschlossen werden. Der Spindeltrieb besteht zumindest aus einer gegenüber dem Gehäuse ortsfest gelagerten und drehbar angetriebenen Spindelmutter, welche mit ihrem Innengewinde mit dem Außengewinde der Spindel in Eingriff ist. Diese Bauteile bilden somit ein Bewegungsgewinde aus. Der Spindeltrieb wird mittels eines Motors, bevorzugt eines Elektromotors, unmittelbar oder mittelbar mittels eines zwischengeschalteten Getriebes, bevorzugt eines Zahnriemengetriebes, angerieben. Dabei wird die Spindelmutter in Drehung versetzt, so dass die gegen Verdrehen gesicherte Spindel axial verschoben werden kann. Die Spindel ist unmittelbar oder mittelbar mit jeweiligen Radträgern einer Fahrzeugachse verbunden, sodass sich durch die axiale Verschiebung der Spindel eine Lenkbewegung erzeugen lässt. Ein mit dem Spindelantrieb bestücktes Gehäuseteil kann somit eine Basis für die Steer-by-wire-Lenkung bilden, welche mit weiteren Gehäuseteilen in der Länge variabel ergänzt werden kann. Der Motor kann innerhalb oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil und das zumindest eine weitere Gehäuseteil jeweils im Bereich zumindest eines ihrer Enden zueinander komplementäre Schnittstellen aufweisen. Über diese Schnittstellen werden die Gehäuseteile zueinander zentriert und bevorzugt formschlüssig miteinander fügbar. Mittels der komplementären Schnittstellen greifen die Gehäuseteile axial und radial ineinander. Mit anderen Worten lassen sich die Enden der Gehäuseteile auf einfache Weise miteinander fügen, sodass diese zueinander fluchten. Die gefügten Gehäuseteile sind im Bereich der Schnittstellen mittels eines Halteelements, welches die Schnittstellen umgreift, fest miteinander verbunden. Bevorzugt umgreift das Halteelement die Schnittstellen formschlüssig. Das Halteelement bewirkt, dass die Gehäuseteile axial zueinander in Position gehalten werden. Eine Verschraubung ist nicht notwendig, so dass die Gehäuseteile einfacher hergestellt werden können. Durch die komplementären Schnittstellen in Verbindung mit dem Halteelement wird bewirkt, dass die Gehäuseteile sowohl bei axialer und/oder radialer Belastung aufgrund der im Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges vorherrschenden Querkräfte, nicht klaffen oder sich anderweitig gegeneinander bewegen können. Die Gehäuseteile verhalten sich somit wie ein Gehäuse, welches aus einem Stück als Druckgussbauteil gefertigt wäre.
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Vorteilhaft ist, dass aufgrund der Schnittstelle eine variable Gestaltung der Länge der Steer-by-wire-Lenkung für verschiedene Fahrzeugachsen kostengünstig ermöglicht wird. Ist eine Änderung der Länge erforderlich, so muss lediglich das weitere Gehäuseteil in der Länge angepasst werden. Ein und dieselbe Basis-Steer-by-wire-Lenkung kann somit auf einfache Weise mit einem weiteren Gehäuseteil anderer Länge kombiniert werden. Die Steer-by-wire-Lenkung kann hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraumes bzw. der benötigten Länge kostengünstig variabel ausgestaltet werden. In vorteilhafter Weise kann eine Basis der Steer-by-wire-Lenkung als Gleichteil für verschiedene Fahrzeugtypen bzw. deren Fahrwerk verwendet und mittels weiterer Gehäuseteile zu angepassten Steer-by-wire-Lenkungen kombiniert werden, ohne dass für jedes Fahrzeug eine komplett neue Steer-by-wire-Lenkung entwickelt werden muss.
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Die komplementären Schnittstellen sind bevorzugt als eine Kegelverbindung ausgebildet. Dabei weist das eine Gehäuseteil einen Innenkegel und das andere Gehäuseteil einen Außenkegel auf, welche komplementär zueinander ausgebildet sind. Die Kegel sind jeweils an den Enden der Gehäuseteile angeformt. Der Durchmesser der jeweiligen Kegel nimmt dabei nach radial auswärts zu. Der für die Hindurchführung bzw. Aufnahme und Lagerung der Spindel benötigte Bauraum wird nicht beeinträchtigt. Die Schnittstellen sind derart ausgelegt, dass die Kegel bei gefügtem Gehäuse sowohl axial als auch radial ineinandergreifen. Es ergibt sich dadurch eine formschlüssige Verbindung, welche die Gehäuseteile sowohl axial als auch radial zueinander in eine definierte zentrierte Position zusammenführt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Gehäuseteile im Bereich der Schnittstellen eine radialauswärtsweisende und umlaufende Erhebung auf. Diese ist bevorzugt im Bereich der radial äußeren Enden des jeweiligen Kegels angeordnet. Die radial auswärtsweisende Erhebung weist an ihren axialen Enden eine Kreisringfläche auf, wobei die Kreisringflächen sich bei gefügtem Gehäuse gegenüberstehen. Die Kreisringflächen sind orthogonal zur Längsachse der Gehäuse Teile angeordnet, welche mit der Längsachse der gelagerten Spindel zusammenfällt. An ihren radial äußeren Enden weisen die Erhebungen jeweils eine umlaufende Außenfläche auf. Diese Außenfläche ist jeweils annähernd zylindrisch, bevorzugt zylindrisch, und konzentrisch zur Längsachse ausgebildet. Die beiden Außenflächen weisen einen annähernd bevorzugt genau gleichen Durchmesser auf.
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Bevorzugt ist an der jeweils der Kreisringfläche gegenüberliegenden Seite der Erhebung eine Fase angeordnet. Diese Fase ist eine abgeschrägte Fläche, welche als eine umlaufende Fläche in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet ist. Die Fase erstreckt sich vom Ende der jeweiligen Außenfläche und in einer von der Kreisringfläche abgewandten Richtung nach radial einwärts. Die Fase bildet mit der Außenfläche einen stumpfen Winkel, bevorzugt von 120-150°. Die Fase geht mit ihrem radial einwärts verlaufenden Ende jeweils in eine weitere, konzentrisch zur Längsachse verlaufenden Außenfläche über. Diese Außenfläche weist einen geringeren Durchmesser auf als die erste Außenfläche. In einem Längsschnitt gesehen ergeben sich die Erhebungen nach dem Fügen der Gehäuseteile zu einem gleichschenkligen Trapez, welches durch die gemeinsamen Außenflächen und den Fasen eingegrenzt wird. Das Halteelement, welches die Schnittstellen umgreift, liegt zumindest an den Fasen an und hält die miteinander gefügten Gehäuseteile in Position.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Halteelement eine Innenwandung auf, welche komplementär zu den äußeren Bereichen der gefügten Schnittstelle ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, dass das Halteelement zumindest die Fasen sowie zumindest teilweise die weiteren Außenflächen formschlüssig umgreift. Das Halteelement steht dadurch zumindest mit den Fasen und zumindest mit Teilen der weiteren Außenflächen in flächigem Kontakt. Die radiale und axiale Position der Schnittstellen bzw. der Gehäuseteile zueinander wird damit in vorteilhafter Weise fixiert.
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Bevorzugt ist das Halteelement ein- oder mehrteilig ausgebildet. Bei einer einteiligen Ausbildung weist das Halteelement eine Öffnung auf, sodass dieses um die Schnittstelle herum angelegt werden kann. Bei einer mehrteiligen Ausbildung können die Teile des Halteelements beispielsweise ineinander gehakt werden, sodass sich ebenfalls bei der Montage keine Probleme beim Anlegen des Halteelements um die Schnittstelle herum ergeben. Umgreift das Halteelement vollständig die Schnittstellen an den Enden der Gehäuseteile so werden die Enden des Halteelements form- und/oder kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander gekoppelt. Die Enden des Halteelements können zum Beispiel mittels einer Schraubverbindung gesichert werden. Dabei kann die Haltekraft eingestellt werden, welches jedoch auch mit den vorgenannten Möglichkeiten erfolgen kann.
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Eine steer-by-wire-Lenkung ist für die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeuges ausgelegt. Es müssen daher ausreichende Maßnahmen zum Korrosionsschutz vorgenommen werden. Zwischen den Gehäuseteilen ist im Bereich der Schnittstellen bevorzugt eine Dichtung angeordnet. Die Dichtung kann beispielsweise in Form eines Dichtringes zwischen den Kreisringflächen anliegen. Alternativ können vor der Montage die zueinander komplementären Flächen mit einer Flüssigdichtung benutzt werden, sodass sich nach dem Fügen ein dauerhafter Korrosionsschutz ergibt. Ein Eindringen von Staub und Flüssigkeiten kann somit wirkungsvoll vermieden werden.
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Um die Spindel in dem Gehäuse der steer-by-wire-Lenkung zu lagern und zu führen sind Gleitlager in Form von Lagerbuchsen vorgesehen. Besonders bei langen Steer-by-wire-Lenkungen, welche sich über nahezu die gesamte Fahrzeugbreite erstrecken, ist es erforderlich, dass nicht nur an den Gehäuseenden der Steer-by-wire-Lenkung ein Gleitlager vorhanden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Bereich zumindest einer Schnittstelle an deren Innenwandung eine zylindrische Aussparung ausgebildet, welche ein Gleitlager zur Lagerung der Spindel und/oder einer Lagerhülse aufnehmen kann. Das Gleitlager wird bei der Montage bevorzugt in die Aussparung eingepresst. Die zylindrische Ausbildung kann auch in beiden Schnittstellen ausgebildet sein. Nach dem Fügen kann durch die Lagerbuchse zusätzlich eine Zentrierung der beiden Schnittstellen und somit der Gehäuseteile zueinander ermöglicht werden.
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Die steer-by-wire-Lenkung ist bevorzugt als eine Hinterachslenkung ausgebildet. Eine Steer-by-wire-Lenkung ist eine von einer mechanischen Lenkhandhabe, z.B. einem Lenkrad entkoppelte, zumeist elektromechanische Einheit. Aufgrund von Lenksignalen und einem oder mehreren Parametern wie z.B. einer Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkradwinkel, aktuell vorliegenden Lenkwinkeln an Vorder- und/oder Hinterachse, einer Gierbeschleunigung und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs etc., werden in einem Steuergerät Lenksignale generiert. Die Lenkbewegung erfolgt mittels zumindest eines Aktuators der Steer-by-wire-Lenkung, welcher vom Steuergerät Lenksignale erhält. Bspw. kann in dem Aktuator mittels eines Spindeltriebs eine Spindel oder Lenkstange translatorisch verlagert werden, welche unmittelbar oder mittelbar mit Radträgern gelenkig gekoppelt ist. Durch die Verlagerung der Spindel können die Radträger um ihre Hochachse geschwenkt werden, so dass die drehbar an den Radträgern gelagerten Räder mit einer Änderung der Radlenkwinkel des jeweiligen Radträgers beaufschlagt werden können.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer steer-by-wire-Lenkung. In Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraums an einer Achse eines Kraftfahrzeuges sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen, welche in den nachfolgenden Schritten aufgeführt sind. Die Reihenfolge der Schritte ist dabei nicht auf die hier angegebene Reihenfolge beschränkt.
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Zunächst wird der Bauraum an einer Achse eines Kraftfahrzeugs bemessen. Daraus ergeben sich die Platzverhältnisse und Möglichkeiten, wie die steer-by-wire-Lenkung in die jeweilige Achse eines Kraftfahrzeuges eingebaut bzw. integriert werden kann. Als besonderer Parameter ergibt sich daraus die Länge der Steer-by-wire-Lenkung. Es wird ein erstes Gehäuseteil mit einer ersten Schnittstelle bereitgestellt. Dieses erste Gehäuseteil ist bevorzugt als eine Basis einer steer-by-wire-Lenkung im Sinne eines Gleichteils ausgelegt und hergestellt. Diese Basis enthält zumindest einen Spindeltrieb und einen motorischen Antrieb und ist ausgelegt für unterschiedliche Längen der Steer-by-wire-Lenkung. Für verschiedene Fahrzeugachsen kann somit hinsichtlich der erforderlichen Leistungsdaten immer dieses Gleichteil verwendet werden. Es versteht sich, dass für dieses Gleichteil eine entsprechende Erprobung stattgefunden hat, sodass unter Leistung- und Sicherheitsaspekten die Verwendung der Basis sichergestellt ist. Eine Lenkung ist eine radführende Einheit und muss somit den Seiten- und Querkräften standhalten und muss die geforderten Stellkräfte und -momente in jeder Fahrsituation bereitstellen können. In Abhängigkeit der benötigten Länge der steer-by-wire-Lenkung für die betreffende Achse des Kraftfahrzeuges wird unter Berücksichtigung der Basis zumindest ein weiteres Gehäuseteil bemessen. In Abhängigkeit der Länge der Basis und der benötigten Länge für die jeweilige Fahrzeugachse wird bei dem Schritt des Bemessens festgelegt, ob ein weiteres oder gegebenenfalls mehrere weitere Gehäusebauteile notwendig sind. Zumindest ein weiteres Gehäusebauteil wird in einem weiteren Schritt bereitgestellt, wobei das weitere Gehäuseteil eine komplementäre Schnittstelle zu der Schnittstelle des ersten Gehäusebauteils aufweist. Im Sinne der Herstellung der steer-by-wire-Lenkung werden bei der Montage das erste Gehäuseteil mit dem zumindest einen weiteren Gehäuseteil mittels der Schnittstellen miteinander gefügt. Um eine feste Verbindung im Sinne einer dauerhaften und belastbaren Verbindung zu bewirken, wird ein Halteelement bereitgestellt. Beim Herstellen der festen Verbindung zwischen den Gehäuseteilen wird die Verbindung mittels eines Halteelements nach dem Fügen der jeweiligen Gehäuseteile fixiert.
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In vorteilhafter Weise lässt sich durch die Erfindung eine Steer-by-wire-Lenkung kostengünstig auf verschiedene Fahrzeuge bzw. Fahrwerke anpassen ohne das jeweils eine Neukonstruktion notwendig ist.
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Die Erfindung kann sowohl für einen sogenannten Einzelsteller als auch einen Zentralsteller verwendet werden. Ist die Steer-by-wire-Lenkung als Einzelsteller ausgebildet, so kann mit diesem Einzelsteller an einer Achse eine Veränderung des Radlenkwinkels an einem Rad bewirkt werden. Für eine Achse werden somit bevorzugt zwei Einzelsteller verwendet. Ein Zentralsteller wirkt auf beide Räder einer Achse gleichzeitig. Bevorzugt würde das erste Gehäuseteil als zentrale Basis mit Antrieb und Spindeltrieb ausgelegt. Somit würde an beiden Seiten zumindest ein weiteres Gehäuse gemäß der Erfindung angefügt.
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Zur Erfindung werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Fahrzeugachse mit Steer-by-wire-Lenkung,
- 2, 3 Schnittansichten einer Steer-by-wire-Lenkung nach der Erfindung
- 4 eine detaillierte Schnittdarstellung der Erfindung
- 4a Detaildarstellung zu 4
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1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte und eingangs dieser Anmeldung beschriebene Steer-by-wire-Lenkung 12 an einer Fahrzeugachse 1, hier dargestellt als eine Hinterachse mit einem Hilfsrahmen 2, der an einem Fahrzeugaufbau befestigt ist bzw. diesen bildet und mit der Karosserie eines Kraftfahrzeuges verbunden ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Hinterachse beschränkt. Die Räder 5 und 6 sind mittels Lenkern 3 an dem Hilfsrahmen 2 angelenkt. Die Lenker 3 sind Teil der Radaufhängung für die Räder 5, 6. An dem Hilfsrahmen 2 ist ein Aktuator 10 einer steer-by-wire-Lenkung 12 angeordnet. Der Aktuator 10 ist mit seinem Gehäuse 21 an dem Hilfsrahmen 2 befestigt. Die Steer-by-wire-Lenkung ist in der vorliegenden Ausführung als eine zentrale Lenkung ausgebildet, welche auf beide Räder 5, 6 der Achse wirken. Sie weist eine durchgehende Lenkstange 27 auf, welche durch das Gehäuse 21 des Aktuators 10 hindurchgeführt ist. Der Antriebsmotor 22 ist achsparallel zur Lenkstange 27 angeordnet. An den Enden der Lenkstange bzw. Spindel 27 sind Spurstangen 23 angelenkt, welche mit dem von dem Aktuator 10 abgewandten Ende jeweils mit dem nicht dargestellten Radträger der Räder 5 und 6 gelenkig verbunden sind. Es ist offensichtlich, dass bei einer axialen Verlagerung, also einer Verlagerung der Spindel 27 entlang der Längsachse s in die eine oder andere Richtung eine Veränderung des Radlenkwinkels 8, 9 erfolgt, weil die Spurstangen 23 eine Zwangsverbindung zwischen Rad 5, 6 bzw. Radträger und dem Aktuator 10 darstellen. Zur Lenkung der Räder 5, 6 sind diese um deren Hochachse drehbar an der Radaufhängung 3 angelenkt.
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2 zeigt eine mehrteilige Steer-by-wire-Lenkung 220 und umfasst ein Gehäuse 221 bestehend aus den Gehäuseteilen 221 I, 221m und 221r. In dem linken Gehäuseteil 221 I ist eine Spindelmutter 250 ortsfest und drehbar angetrieben gelagert. Der Antrieb der Spindelmutter 250 erfolgt mittelbar über einen Antriebsmotor 222. Die Gehäuseteile 221 I, 221 m, 221 r weisen einen Hohlraum 221h zur Aufnahme und Lagerung einer Spindel 240 auf. Die Spindel 240 ist mit ihrem Spindelgewinde 240a in Eingriff mit dem Spindelmuttergewinde 250a der Spindel 240. Die Gewinde der Spindelmutter 250 und der Spindel 240 bilden somit ein Bewegungsgewinde zur translatorischen Verschiebung der Spindel 240 aus. Die Spindel 240 ist gegenüber dem Gehäuse mittels Lagerhülsen 255, 256 verschiebbar gelagert, wobei die Lagerhülsen in Gleitlagern 260, 261 verschiebbar gelagert sind. Die Gleitlager sind in den Gehäuseteilen 221 I, 221r eingepresst. Mittels der Schrauben 232, 233 sind Gelenkgabeln 230, 231 mit den äußeren Enden der Lagerhülse 255, 256 verschraubt. Bei einer Drehbewegung der Spindelmutter 250 in die eine oder andere Richtung verlagert sich die Spindel 240 nach links oder nach rechts. Es lässt sich mittels der Gelenkgabeln 230, 231 eine Lenkbewegung übertragen, wenn die Gelenkgabeln 230, 231 mittelbar oder unmittelbar mit nicht dargestellten Radträgern verbunden sind, an welchen Räder drehbar aufgenommen sind (vergleiche 1). Die Gehäuseteile 221 I, 221m sind an einer Trennebene ET miteinander verbunden und verschraubt. Das mittlere Gehäuseteil 221m verschließt die zur Montage des Spindeltriebs notwendige Öffnung. Die Gehäuseteile 221m und 221r weisen an ihren Enden Schnittstellen 221s1, 221s2 auf, mittels derer die Gehäuseteile 221m und 221r erfindungsgemäß miteinander verbunden sind.
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Die nutzbare Gesamtlänge der steer-by-wire-Lenkung 220 ergibt sich aus dem linken Gehäuseteil 221 I und den damit verbundenen weiteren Gehäuseteilen 221m und 221r. Wird eine längere Steer-by-wire-Lenkung benötigt, so ist entsprechend der geforderten Gesamtlänge in einfacher Weise lediglich das rechte Gehäuseteil 221r zu verlängern, welches in 3 dargestellt ist. Es ist nicht notwendig, eine komplette Steer-by-wire-Lenkung oder auch einen verlängerten Gehäuseteil neu zu konstruieren. In 3 ist eine Verlängerung des Gehäuses und somit der Steer-by-wire-Lenkung gezeigt, wobei hier lediglich der rechte Gehäuseteil 321r verlängert wurde. Die Schnittstellen 321s1, 321s2 lassen wie in 2 eine einfache Verbindung der Gehäuseteile zu. Die links bzw. mittig dargestellten Gehäuseteile 221 I, 221m, 321 I, 321m mit dem Spindeltrieb und dem Antrieb stellen eine Basis der steer-by-wire-Lenkung 220 mit einer Grundlänge dar. Diese kann, wie gezeigt, auf einfache und kostengünstige Weise auf die jeweilige Fahrzeugachse mit dem dort vorherrschendem Bauraum angepasst werden.
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Der Bereich der Schnittstellen ist in 2 mit einem gestrichelten Kreis IV bezeichnet und in der 4 als detaillierte Darstellung gezeigt. 4 zeigt einen linken Gehäuseteil 421m und einen rechten Gehäuseteil 421r welche mittels der Schnittstellen 421s1, 421s2 miteinander gefügt und mittels eines Halteelements 470 in Position gehalten werden. Das Gehäuse 421 weist einen Hohlraum 421h auf, in welchem eine Spindel 440, welche mit einer Lagerhülse 455 verschraubt ist, aufgenommen ist. Das Gehäuse 421 und die Spindel 440 bzw. Lagerhülse 455 weisen eine gemeinsame Längsachse s auf. Die Spindel 440 bzw. Lagerhülse 450 sind von dem Hohlraum 421h umgeben. In den rechten Gehäuseteil 421r ist im Bereich der Schnittstellen 421s1, 421s2 eine Aussparung 461 vorgesehen, in welcher ein Gleitlager 460 eingepresst ist. Dadurch kann die Spindel zusammen mit der Lagerhülse 455 geführt werden. Die Schnittstellen 421s1, 421s2 greifen radial und axial formschlüssig ineinander. Hierzu weist die Schnittstelle 421s1 einen Innenkegel 485 auf, welcher komplementär zu dem Außenkegel 484 der Schnittstelle 421s2 ausgebildet ist. Die Kegel sind ausgehend von der Innenwandung 421i nach radial auswärts ausgebildet. Das Halteelement 470 umgreift mit seiner Innenkontur 470i die Erhebungen 481, 482, welche umlaufend im Bereich der Schnittstellen an den radial äußeren Enden der formschlüssig ineinandergreifenden Kegel 484, 485 nach radial auswärts ausgebildet sind. An den axialen Enden der Erhebungen 481, 482 sind Kreisringflächen 481k, 482k ausgebildet, welche einander zugewandt sind. Zwischen diesen Kreisringflächen 481k, 482k ist beispielhaft eine Dichtung 488 vorgesehen, um einen Korrosionsschutz gegen Staub und Feuchtigkeit auszubilden. An die umlaufenden Außenflächen 481a, 482a, welche nach dem Fügen der Gehäuseteile 421m, 421r eine gemeinsame zylindrische Außenfläche gleichen Durchmessers ergeben, schließen sich umlaufende Fasen 481F, 482F an. Diese umlaufenden Fasen bilden jeweils einen Kegelstumpf aus und erstrecken sich bis zu weiteren Außenflächen 483, 489, welche ebenfalls eine Außenfläche mit gemeinsamen gleichen Durchmesser ausbilden, welche konzentrisch zur Längsachse s ausgebildet sind. Der Durchmesser der Außenflächen 483, 489 ist jedoch geringer als der Außendurchmesser der Außenflächen 481a, 482a der Erhebungen 481, 482. Die umlaufenden Phasen 481F, 482F schließen mit den Außenflächen 481a, 482a einen stumpfen Winkel α im Bereich von 120-150° ein, wie zur Verdeutlichung in 4a dargestellt ist. Der Übergang von den Fasen 481 F, 482F zu den Außenflächen 481a, 482a, 483, 489 ist jeweils mit Übergangsradien, mit anderen Worten verrundet ausgeführt. Wie aus der Darstellung zu ersehen, ist die Innenkontur 470i des Halteelements 470 komplementär zu den Erhebungen 481, 482 und den Außenflächen 483, 489 ausgebildet. Wie oben gesagt, fixiert das Halteelement 470 die miteinander gefügten Gehäuseteile 421m, 421r im Bereich der Schnittstellen 421s1, 421s2 auf einfache und kostengünstige Weise. Nach dem Umgreifen des Halteelements 470 um die vorgenannten Schnittstellen wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel das Halteelement mittels einer Schraube-Mutter-Verbindung (Schraube 486, Mutter 487) geschlossen und verspannt. Dadurch legt sich die Innenkontur umlaufend an die Fasen 481F, 482F und die Außenflächen 483, 489 an. Durch den flächigen Kontakt zwischen der Innenwandung des Halteelements 470 und den vorgenannten Flächen werden die Gehäuseteile 421m, 421r im Bereich der Schnittstellen auf einfache und effektive Weise selbst unter Belastung von Quer- und Längskräften, welche in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs vorherrschen, in Position gehalten, so dass kein Klaffen oder eine radiale Verschiebung der Gehäuseteile 421m, 421r auftreten kann.
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Bezugszeichen
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- 1
- Fahrzeugachse
- 2
- Hilfsrahmen, Fahrzeugaufbau
- 3
- Lenker, Radaufhängung
- 5, 6
- Rad
- 8, 9
- Radlenkwinkel
- 10
- Aktuator
- 12, 220
- Steer-by-wire-Lenkung
- 21,221,421
- Gehäuse
- 22, 222
- Antriebsmotor
- 23
- Spurstange
- 27
- Spindel, Lenkstange
- 221 h, 421h
- Hohlraum
- 221 I, 321 I
- Gehäuseteil
- 221m, 421m
- erstes Gehäuseteil
- 221r, 421r
- weiteres Gehäuseteil
- 221h, 421h
- Hohlraum Gehäuse
- 221s1, 221s2
- Schnittstelle
- 230, 231
- Gelenkgabel
- 232, 233
- Schraube
- 240, 440
- Spindel
- 240a
- Spindelgewinde
- 250
- Spindelmutter
- 250a
- Spindelmuttergewinde
- 251
- Riementrieb
- 255, 455
- Lagerhülse
- 260, 460
- Gleitlager
- 256
- Lagerhülse
- 261
- Gleitlager
- 270, 470
- Halteelement
- 321m
- Gehäuseteil
- 321r
- Gehäuseteil
- 321 s1, 321 s2
- Schnittstelle
- 370
- Halteelement
- 421i
- Innenwandung Gehäuse
- 421s1, 421s2
- Schnittstelle
- 470i
- Innenwandung Halteelement
- 461
- Aussparung
- 481
- Erhebung
- 481a
- Außenfläche
- 481k
- Kreisringfläche
- 481F, 482F
- Fase
- 482
- Erhebung
- 482a
- Außenfläche
- 482k
- Kreisringfläche
- 483
- weitere Außenfläche
- 484
- Außenkegel
- 485
- Innenkegel
- 486
- Schraube
- 487
- Mutter
- 488
- Dichtung
- 489
- weitere Außenfläche
- s
- Längsachse
- ET
- Trennebene Gehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017211672 A1 [0002]
- DE 102019213979 A1 [0002]
- DE 102017112049 A1 [0002]
