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Die Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Im Rahmen des Stands der Technik sind verschiedene Konzepte hinsichtlich der Realisierung einer Drehwinkelbegrenzung einer Lenkwelle eines Lenksystems, insbesondere für die Anwendung im Rahmen eines Steer-by-Wire-Lenksystems, bekannt.
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DE 100 17 049 A1 offenbart eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Lenkhandhabe, die über eine in Drehverbindung mit ihr stehenden Lenkspindel verbunden ist und ein Lenkgetriebe, wobei die momentmäßige Anbindung der Lenkspindel an das Lenkgetriebe je nach Ausführung der Lenkeinrichtung über mechanische, hydraulische, pneumatische oder elektrische Übertragungselemente erfolgen kann, wobei die Lenkspindel niedermomentenseitig zur Drehwinkelbegrenzung in beide Drehrichtungen Axial- und/oder Torsionsanschläge aufweist und gehäuseseitig Gegenanschläge angeordnet sind.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs vorzusehen, welches verbesserte Eigenschaften hinsichtlich einer Kraftwirkung im Endanschlag aufweist.
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Die Aufgabe wird mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug.
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Das Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst eine zumindest abschnittsweise in einem Gehäuse des Steer-by-Wire-Lenksystems angeordnete Einrichtung zur mechanischen Drehwegbegrenzung einer Lenkwelle umfassend eine Mehrzahl von auf der Lenkwelle drehbar angeordneten Anschlagelementen, welche jeweils einen ringförmigen Abschnitt, durch welchen die Lenkwelle durchgeführt ist, eine sich von dem ringförmigen Abschnitt radial erstreckende erste Anschlagfläche und eine zur ersten Anschlagfläche gegenüberliegend angeordnete zweite Anschlagfläche aufweist.
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Des Weiteren ist ein erstes Anschlagelement mit der Lenkwelle drehfest verbunden, wobei in Axialrichtung der Lenkwelle zumindest ein zweites Anschlagelement benachbart zum ersten Anschlagelement angeordnet sind.
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Die Anschlagelemente sind jeweils derart ausgebildet, dass die Anschlagflächen benachbart zueinander angeordneter Anschlagelemente bei einer Drehung der Lenkwelle aneinander anschlagen. Am Gehäuse des Steer-by-Wire-Lenksystems ist zumindest ein Endanschlag angeordnet, welcher dazu ausgebildet ist, eine Drehung der Lenkwelle in beide Drehrichtungen durch Anschlagen des zu dem Endanschlag benachbart angeordneten Anschlagelements zu begrenzen, wobei eine Bohrung des jeweiligen ringförmigen Abschnitts des ersten Anschlagelements und des zumindest einen zweiten Anschlagelements gegenüber der Lenkwelle ein vorgegebenes Spiel aufweist, welches dazu ausgebildet ist, dass die erste Anschlagfläche und die gegenüberliegend angeordnete zweite Anschlagfläche des jeweiligen Anschlagselements gleichzeitig an den Anschlagflächen eines benachbarten Anschlagelements anschlagen.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, einen zusätzlichen Freiheitsgrad am Führungsdurchmesser zwischen Lenkwelle und dem Innenumfang der jeweiligen Anschlagelemente zu schaffen. Somit kann das jeweilige Anschlagelement in vorteilhafter Weise dessen Position innerhalb bestimmter Grenzen ändern, wodurch eine Überbestimmung des Systems vermieden wird, indem die beiden gegenüberliegenden Anschlagflächen des jeweiligen Anschlagelements eine exakte Positionierung gegenüber den Anschlagflächen des benachbart angeordneten Anschlagelements aufweisen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein drittes Anschlagelement benachbart zu dem zumindest einen zweiten Anschlagelement angeordnet ist, wobei der Endanschlag dazu ausgebildet ist, eine Drehung der Lenkwelle in beide Drehrichtungen durch Anschlagen des dritten Anschlagelements zu begrenzen.
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Durch Vorsehen des dritten Anschlagelements, welches zwischen dem zweiten Anschlagelement und dem Endanschlag angeordnet ist, kann in vorteilhafter Weise ein Drehwinkel der Lenkwelle vergrößert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Anschlagelement, das zumindest eine zweite Anschlagelement und das dritte Anschlagelement dazu ausgebildet sind, bei einer Drehmomenteinleitung durch Anlage der ersten Anschlagfläche und der zweiten Anschlagfläche an jeweilige Anschlagflächen des benachbarten Anschlagelements ein Kräftepaar zu bilden.
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Somit können in vorteilhafter Weise auf die jeweiligen Anschlagfläche wirkende Einzelkräfte halbiert werden. Hierdurch kann eine kleinere Dimensionierung des jeweiligen Anschlagelements gewählt werden, wodurch eine Ersparnis von Kosten, Gewicht und Bauraum erzielt werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Anschlagelement, das zumindest eine zweite Anschlagelement und das dritte Anschlagelement dazu ausgebildet sind, einen Drehweg der Lenkwelle ohne Querkrafteinleitung auf die Lenkwelle zu begrenzen.
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Infolgedessen kann in vorteilhafter Weise eine kleinere Dimensionierung der Lenkwelle gewählt werden, wodurch wiederum ebenfalls Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden können.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Spiel durch eine Durchmesserdifferenz zwischen einem Wellendurchmesser der Lenkwelle und einem Durchmesser der Bohrung des jeweiligen Anschlagelements ausgebildet ist. Somit kann eine optimale Dimensionierung der Lenkquelle und des Durchmessers der Bohrung des Anschlagelements gewählt werden, die optimal aufeinander abgestimmt sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Anschlagelement, das zumindest eine zweite Anschlagelement und das dritte Anschlagelement dazu ausgebildet sind, bei Anlage der ersten Anschlagfläche und der zweiten Anschlagfläche an jeweilige Anschlagflächen des benachbarten Anschlagelements sich relativ zur Lenkwelle derart auszurichten, dass eine gleichmäßige Kraftübertragung der ersten Anschlagfläche und der zweiten Anschlagfläche an jeweilige Anschlagflächen des benachbarten Anschlagelements durchführbar ist.
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Das Spiel kann daher in vorteilhafter Weise derart bemessen werden, dass dieses exakt die Positionsabweichung der jeweiligen Anschlagflächen der Anschlagelemente kommentiert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Größe des Spiels zwischen dem ersten Anschlagelement, dem zumindest einen zweiten Anschlagelement und dem dritten Anschlagelement gegenüber der Lenkwelle im Wesentlichen größer oder gleich einer Positionsabweichung der Anschlagflächen benachbarter Anschlagelemente beträgt. Das hierdurch entstandene Spiel kann in vorteilhafter Weise durch in die Bohrung des jeweiligen Anschlagelements eingebrachtes Fett gedämpft werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Positionsabweichung der Anschlagflächen benachbarter Anschlagelemente eine Positionsabweichung entlang einer Drehrichtung der Anschlagelemente ist. Diese kann somit exakt bestimmt werden, wobei auf dieser Grundlage sodann das erforderliche Spiel zwischen Lenkwelle und Bohrungsdurchmesser des Anschlagelements bestimmt werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das dritte Anschlagelement dazu ausgebildet ist, dass bei einer Drehung der Lenkwelle in eine erste Drehrichtung die erste Anschlagfläche an der ersten Anschlagfläche des benachbart angeordneten zweiten Anschlagelements anliegt, und wobei die zweite Anschlagfläche an einer dritten Anschlagfläche des am Gehäuse des Steer-by-Wire-Lenksystems angeordneten zumindest einen Endanschlags anliegt. Somit kann die Drehung der Lenkwelle effektiv in die erste Drehrichtung begrenzt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das dritte Anschlagelement dazu ausgebildet ist, dass bei einer Drehung der Lenkwelle in eine zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung die erste Anschlagfläche an der zweiten Anschlagfläche des benachbart angeordneten zweiten Anschlagelements anliegt, und wobei die zweite Anschlagfläche an einer vierten Anschlagfläche des am Gehäuse des Steer-by-Wire-Lenksystems angeordneten zumindest einen Endanschlags anliegt. Somit kann die Drehung der Lenkwelle effektiv in die zweite Drehrichtung begrenzt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das dritte Anschlagelement dazu ausgebildet ist, bei einer Drehung der Lenkwelle gleichzeitig an einer Anschlagfläche des zweiten Anschlagelements und an einer Anschlagfläche des am Gehäuse des Steer-by-Wire-Lenksystems angeordneten zumindest einen Endanschlags anzuschlagen. Das Anschlagen am Endanschlag kann somit in vorteilhafter Weise ebenfalls bei gleichmäßiger Kräfteverteilung bzw. Drehmomenteinleitung in die entsprechenden Anschlagflächen durchgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Anschlagfläche des jeweiligen Anschlagelement zumindest abschnittsweise eine metallische Anschlagfläche und zumindest abschnittsweise ein, insbesondere aus Elastomer ausgebildetes, Anschlagdämpfungselement aufweist. Hierdurch kann beispielsweise erreicht werden, dass die metallischen Anschlagflächen einer geringeren Abnutzung ausgesetzt sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die jeweiligen Anschlagelemente dazu ausgebildet sind, dass bei dem Anschlagen der Anschlagflächen benachbart zueinander angeordneter Anschlagelemente jeweilige Anschlagdämpfungselemente zuerst miteinander Kontakt bilden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine akustische Dämpfung bei dem Anschlagen jeweiligen Anschlagflächen erreicht werden.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Steer-by-Wire-Lenksystems eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2a eine Längsschnittansicht des Steer-by-Wire-Lenksystems des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
- 2b zeigt eine Längsschnittansicht des Steer-by-Wire-Lenksystems des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
- 3 eine schematische Darstellung eines nicht der Erfindung zugehörigen Anschlagelements eines Steer-by-Wire-Lenksystems eines Kraftfahrzeugs; und
- 4 eine schematische Darstellung eines Anschlagelements für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Das Steer-by-Wire-Lenksystem 1 für das Kraftfahrzeug umfasst eine zumindest abschnittsweise in einem Gehäuse 10 des Steer-by-Wire-Lenksystems 1 angeordnete Einrichtung 12 zur mechanischen Drehwegbegrenzung einer Lenkwelle 14 umfassend eine Mehrzahl von auf der Lenkwelle 14 drehbar angeordneten Anschlagelementen 16, 18, 20, welche jeweils einen ringförmigen Abschnitt 16a, 18a, 20a, durch welchen die Lenkwelle 14 durchgeführt ist, eine sich von dem ringförmigen Abschnitt 16a, 18a, 20a radial erstreckende erste Anschlagfläche 16b, 18b, 20b und eine zur ersten Anschlagfläche 16b, 18b, 20b gegenüberliegend angeordnete zweite Anschlagfläche 16c, 18c, 20c aufweist.
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Ein erstes Anschlagelement 16 ist mit der Lenkwelle 14 drehfest verbunden, wobei in Axialrichtung der Lenkwelle 14 zumindest ein zweites Anschlagelement 18 benachbart zum ersten Anschlagelement 16 angeordnet sind. Ein optionales drittes Anschlagelement 20 ist ferner benachbart zu dem zumindest einen zweiten Anschlagelement 18 angeordnet, wobei die Anschlagelemente 16, 18, 20 jeweils derart ausgebildet sind, dass die Anschlagflächen benachbart zueinander angeordneter Anschlagelemente 16, 18, 20 bei einer Drehung der Lenkwelle 14 aneinander anschlagen.
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2a zeigt eine Längsschnittansicht des Steer-by-Wire-Lenksystems des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Am Gehäuse 10 des Steer-by-Wire-Lenksystems 1 ist zumindest ein Endanschlag 22 angeordnet, welcher dazu ausgebildet ist, eine Drehung der (in 2a nicht gezeigten) Lenkwelle 14 in beide Drehrichtungen durch Anschlagen des dritten Anschlagelements 20 zu begrenzen.
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2b zeigt eine Längsschnittansicht des Steer-by-Wire-Lenksystems des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Am Gehäuse 10 des Steer-by-Wire-Lenksystems 1 ist zumindest ein Endanschlag 22 angeordnet, welcher dazu ausgebildet ist, eine Drehung der Lenkwelle 14 in beide Drehrichtungen durch Anschlagen des dritten Anschlagelements 20 zu begrenzen.
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Das dritte Anschlagelement 20 ist ferner dazu ausgebildet, dass bei einer Drehung der Lenkwelle 14 in eine erste Drehrichtung die erste Anschlagfläche 16b, 18b, 20b an der ersten Anschlagfläche 16b, 18b, 20b des benachbart angeordneten zweiten Anschlagelements 18 anliegt, wobei die zweite Anschlagfläche 16c, 18c, 20c an einer dritten Anschlagfläche 26 des am Gehäuse 10 des Steer-by-Wire-Lenksystems 1 angeordneten zumindest einen Endanschlags 22 anliegt.
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Das dritte Anschlagelement 20 ist des Weiteren dazu ausgebildet, dass bei einer Drehung der Lenkwelle 14 in eine zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung die erste Anschlagfläche 16b, 18b, 20b an der zweiten Anschlagfläche 16c, 18c, 20c des benachbart angeordneten zweiten Anschlagelements 18 anliegt, wobei die zweite Anschlagfläche 16c, 18c, 20c an einer vierten Anschlagfläche 28 des am Gehäuse 10 des Steer-by-Wire-Lenksystems 1 angeordneten zumindest einen Endanschlags 22 anliegt.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines nicht der Erfindung zugehörigen Anschlagelements für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.
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Die Anschlagelemente 16, 18 sind derart ausgebildet, dass die Bohrung des jeweiligen ringförmigen Abschnitts 16a, 18a des ersten Anschlagelements 16 und des zumindest einen zweiten Anschlagelements 18 gegenüber der Lenkwelle 14 ein zu geringes Spiel aufweist.
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Somit sind die Anschlagelemente 16, 18 nicht in der Lage, einen Abstand bzw. eine Positionsabweichung 32 zwischen den Anschlagflächen benachbarter Anschlagelemente auszugleichen. Dies wiederum resultiert in einer ungleichen Drehmomenteinleitung der Anschlagflächen des jeweiligen Anschlagelements.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Anschlagelements für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Eine Bohrung 16a1, 18a1, 20a1 des jeweiligen ringförmigen Abschnitts 16a, 18a, 20a des ersten Anschlagelements 16, des zumindest einen zweiten Anschlagelements 18 und des dritten Anschlagelements 20 weist gegenüber der Lenkwelle 14 ein vorgegebenes Spiel 24 auf, welches dazu ausgebildet ist, dass die erste Anschlagfläche 16b, 18b, 20b und die gegenüberliegend angeordnete zweite Anschlagfläche 16c, 18c, 20c des jeweiligen Anschlagselements 16, 18, 20 gleichzeitig an den Anschlagflächen eines benachbarten Anschlagelements 16, 18, 20 anschlagen.
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Das erste Anschlagelement 16, das zumindest eine zweite Anschlagelement 18 und das dritte Anschlagelement 20 sind dazu ausgebildet, bei einer Drehmomenteinleitung durch Anlage der ersten Anschlagfläche 16b, 18b, 20b und der zweiten Anschlagfläche 16c, 18c, 20c an jeweilige Anschlagflächen des benachbarten Anschlagelements 16, 18, 20 ein Kräftepaar zu bilden.
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Des Weiteren sind das erste Anschlagelement 16, das zumindest eine zweite Anschlagelement 18 und das dritte Anschlagelement 20 dazu ausgebildet, einen Drehweg der Lenkwelle 14 ohne Querkrafteinleitung auf die Lenkwelle 14 zu begrenzen. Das Spiel 24 ist ferner durch eine Durchmesserdifferenz zwischen einem Wellendurchmesser der Lenkwelle 14 und einem Durchmesser der Bohrung 16a1, 18a1, 20a1 des jeweiligen Anschlagelements 16, 18, 20 ausgebildet.
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Das erste Anschlagelement 16, das zumindest eine zweite Anschlagelement 18 und das dritte Anschlagelement 20 sind überdies dazu ausgebildet, bei Anlage der ersten Anschlagfläche 16b, 18b, 20b und der zweiten Anschlagfläche 16c, 18c, 20c an jeweilige Anschlagflächen des benachbarten Anschlagelements 16, 18, 20 sich relativ zur Lenkwelle 14 derart auszurichten, dass eine gleichmäßige Kraftübertragung der ersten Anschlagfläche 16b, 18b, 20b und der zweiten Anschlagfläche 16c, 18c, 20c an jeweilige Anschlagflächen des benachbarten Anschlagelements 16, 18, 20 durchführbar ist.
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Eine Größe des Spiels 24 zwischen dem ersten Anschlagelement 16, dem zumindest einen zweiten Anschlagelement 18 und dem dritten Anschlagelement 20 gegenüber der Lenkwelle 14 ist dabei größer oder gleich einer Positionsabweichung der Anschlagflächen benachbarter Anschlagelemente 16, 18, 20. Die Positionsabweichung der Anschlagflächen benachbarter Anschlagelemente 16, 18, 20 ist dabei eine Positionsabweichung entlang einer Drehrichtung der Anschlagelemente 16, 18, 20.
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Darüber hinaus ist das dritte Anschlagelement 20 dazu ausgebildet, bei einer Drehung der Lenkwelle 14 gleichzeitig an einer Anschlagfläche des zweiten Anschlagelements 18 und an einer Anschlagfläche des am Gehäuse 10 des Steer-by-Wire-Lenksystems 1 angeordneten zumindest einen Endanschlags 22 anzuschlagen.
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Eine Anschlagfläche des jeweiligen Anschlagelement weist zumindest abschnittsweise eine metallische Anschlagfläche und zumindest abschnittsweise ein, insbesondere aus Elastomer ausgebildetes, Anschlagdämpfungselement 30 auf.
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Die jeweiligen Anschlagelemente 16, 18, 20 sind ferner dazu ausgebildet sind, dass bei dem Anschlagen der Anschlagflächen benachbart zueinander angeordneter Anschlagelemente 16, 18, 20 jeweilige Anschlagdämpfungselemente zuerst miteinander Kontakt bilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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