EP4103452A1 - Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung - Google Patents

Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung

Info

Publication number
EP4103452A1
EP4103452A1 EP21704237.3A EP21704237A EP4103452A1 EP 4103452 A1 EP4103452 A1 EP 4103452A1 EP 21704237 A EP21704237 A EP 21704237A EP 4103452 A1 EP4103452 A1 EP 4103452A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stop
stop lever
steering
lever
limiting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21704237.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Forte
Gerald Reiter
Imre Szepessy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Presta AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP4103452A1 publication Critical patent/EP4103452A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup

Definitions

  • the present invention relates to a rotation limiting device for a steering column, comprising a steering shaft, of a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, comprising a housing, a first stop lever, a second stop lever and a stop, the first stop lever being non-rotatably connected to the steering shaft, wherein the second stop lever is rotatably mounted with respect to the steering spindle and wherein the stop is fixedly connected to the housing.
  • Steer-by-wire steering systems are characterized by the fact that there is no mechanical connection between the steering wheel and the steerable wheels. Instead, steer-by-wire steering systems provide devices for recording the steering request, for electrically forwarding the recorded steering request and for implementing the electrically forwarded steering request. It would therefore be possible in a steer-by-wire steering system to rotate the steering wheel and thus the steering spindle connected to the steering wheel in a rotationally fixed manner without hindrance and unlimited if the rotational movement of the steering wheel, that is to say the steering angle, were not limited. In order to give the driver the most realistic possible driving experience and thus to increase driving safety, it is necessary to limit the maximum possible number of revolutions or the maximum possible rotation of the steering wheel.
  • a clock spring is essentially a coiled ribbon cable that is used to transmit the ignition pulse to the airbag located in the steering wheel in the event of an accident.
  • the integrity of the clock spring is therefore of great importance for driving safety.
  • a clock spring is dimensioned so long that the steering wheel can be rotated from the first end stop to the second end stop without tearing off. Since coil springs always have a not unlimited length, it is included in a steer-by-wire steering system With an airbag in the steering column, it is imperative to limit the turning movement of the steering wheel in order to prevent the clock spring from tearing off.
  • DE 103 12 516 A1 discloses a steering column with a rotation limiter, two discs each being provided with a spiral path, a ball being arranged between the spiral paths. The ball shifts in the spiral paths when the steering shaft rotates.
  • a disadvantage of this solution is the high level of dimensional accuracy required of the components and the high tolerance of the components. If the high required dimensional accuracy of the components is not met, the ball can rattle in the spiral paths. Another disadvantage is that misuse of the steering column can lead to the rotation limiter jamming.
  • DE 102019 111 993 A1 discloses a feedback actuator comprising a first stop element rotatably mounted on the steering shaft, a second, stationary stop element and a driver element.
  • the stationary stop forms a hard stop.
  • JP 6393858 B1 also discloses the provision of two rotatably mounted stop elements and two stationary stop elements for limiting rotation.
  • the two stationary stop elements limit a rotary movement of the one rotatable stop element and a rotary movement of the other stop element is limited by the one rotatable stop element.
  • the stationary stop elements can be made of an elastic material in order to reduce the effect of the stop.
  • the present invention is based on the object of providing an improved rotation limitation which ensures safe operation and whose operation is quiet and comfortable.
  • a rotation limiting device for a steering column of a motor vehicle comprising a steering spindle, comprising a housing, a first stop lever, a second stop lever and a stop, the first stop lever being non-rotatably connected to the steering spindle, the second stop lever being mounted rotatably with respect to the steering spindle and wherein the stop is fixedly connected to the housing, characterized in that when a defined angle of rotation is reached, the first stop lever strikes the second stop lever and the second stop lever strikes the stop, so that the rotational movement of the steering spindle is limited.
  • the first stop lever is non-rotatably connected to the steering spindle, that is to say the first stop lever rotates together with the steering spindle without any relative movement between the first stop lever and the steering spindle.
  • the second stop lever is rotatably attached to the first stop lever.
  • the second stop lever can be designed in such a way that it is carried along by the first stop lever when it is rotated, that is to say that it at least partially rotates with the first stop lever.
  • the stop can also be referred to as a standing stop.
  • the stop forms a fixed or stationary support.
  • the rotational movement is limited by driving the second stop lever.
  • the stop element of the second stop lever blocks further rotation of the first stop lever relative to the housing.
  • the second stop lever advantageously has spring elements arranged on both sides in the circumferential direction of the steering spindle.
  • the spring elements are elastically deformable.
  • the spring elements can be designed in one piece with the second stop lever or be designed as a separate component that can be connected to the second stop lever.
  • the spring elements are advantageously arranged opposite one another with respect to the axis of symmetry of the second stop lever.
  • the spring elements are each intended to interact with a stop element.
  • the spring elements do not extend over the entire side length of the stop lever.
  • the spring elements are therefore advantageously shorter than the side length of the stop lever.
  • the spring action of the spring elements is in each case directed in the opposite direction to the steering movement.
  • the end stop advantageously forms a defined final end stop, beyond which, advantageously, no further rotation of the steering spindle is possible. If the spring element, after it has come into mechanical contact with a stop element, is elastically deformed by this stop element, the resulting spring effect advantageously also slows down the steering movement, namely shortly before reaching the end stop. As a result, the steering movement is advantageously not stopped abruptly by the end stop. This increases the comfort while driving.
  • a clearly defined end stop is advantageously retained, which is reached when the spring element makes mechanical contact with the second stop lever and thus no further deflection of the spring element can take place.
  • the second stop lever with the spring elements and the stop are coordinated with one another in such a way that when the stop lever strikes, one of the spring elements initially contacts the stop, depending on the direction of rotation.
  • the stop lever can advantageously be moved further against the spring force, advantageously further moved until a rigid part of the stop lever, which advantageously protrudes beyond the spring elements, contacts a further section of the stop and thus prevents further rotation.
  • the spring elements can have linear or non-linear characteristics.
  • the spring elements can also be elements with gas or air suspension.
  • the spring action of the spring element also advantageously has the effect that the steering spindle is pushed out of the state of the end stop. Since the spring effect is based on the elastic deformation of the spring element or on gas or air suspension of the spring element, i.e. it is purely mechanical or pneumatic, the spring effect is also without an electrical power supply, especially when the steer-by-action steering column is switched off or defective, guaranteed. Preferably, with the spatial orientation of the steering spindle in the state in which the steering column is pushed out of the end stop, a measurement of the absolute steering angle is possible.
  • the spring elements are each designed as elastically deformable webs with an open end.
  • the spring element extends parallel to the lateral delimitation of the stop lever.
  • it can respective spring element can be formed by making an incision in the stop lift, the then free-standing part of the stop lever advantageously each forming a spring element.
  • the first stop lever has recesses arranged on both sides in the circumferential view of the steering spindle.
  • the recesses can be arranged opposite one another with respect to the axis of symmetry of the first stop lever.
  • the recesses each serve to receive a stop element and are preferably designed to be complementary in shape to the stop element to be received. If, for example, the stop element to be received is cylindrical, the corresponding recess of the first stop lever is preferably semicircular.
  • the recesses can have any shape, in particular, the recesses can be angular.
  • the first stop lever has a stop element.
  • the stop element of the first stop lever can be designed as a cylindrical pin or pin or bolt.
  • the second stop lever can have a stop element.
  • the stop element of the second stop lever can be designed as a cylindrical pin or bolt.
  • the second stop lever comprises a first part and a second part spaced apart from the first part in the axial direction of the steering spindle.
  • the first and second parts of the second stop lever are preferably constructed essentially identically, so that they are aligned with one another in the axial direction of the steering spindle or are congruent in shape with one another.
  • the first part and the second part of the stop element are preferably arranged parallel to one another.
  • the "double design" of the second stop lever through its first and second part results in a structural reinforcement of the second stop lever.
  • the second stop lever can absorb greater steering torques. This increases the failure safety of the second stop lever and increases the operational reliability of the rotation limiting device.
  • the stop element of the second stop lever is between the first part of the second stop lever and the second part of the second Stop lever added.
  • the stop element of the second stop lever thus extends in the axial direction of the steering spindle.
  • the stop has recesses designed to correspond to the stop element of the second stop lever. These recesses are preferably arranged on both sides in the circumferential direction of the steering spindle.
  • the recesses can be arranged opposite one another with respect to the axis of symmetry of the stop.
  • the recesses each serve to receive a stop element and are preferably designed to be complementary in shape to the stop element to be received. If, for example, the stop element to be received is cylindrical, the corresponding recess of the stop is preferably semicircular.
  • the recesses can have any shape, in particular the recesses can be angular or otherwise non-circular.
  • the stop has recesses designed to correspond to the spring elements of the second stop lever. These recesses are preferably arranged on both sides in the circumferential direction of the steering spindle. The recesses are arranged opposite one another with respect to the axis of symmetry of the stop. The recesses each serve to receive a spring element and are preferably designed to be complementary in shape to the spring element to be received.
  • the stop can comprise a first part and a second part spaced apart from the first part in the axial direction of the steering spindle.
  • the first and second parts of the stop are preferably constructed essentially identically, so that they are aligned with one another in the axial direction of the steering spindle or are congruent in shape to one another.
  • the "double execution" of the stop through its first and second part results in a structural reinforcement of the stop.
  • the stop can absorb greater steering torques. This increases the failure safety of the stop and increases the operational reliability of the rotation limiting device.
  • first stop lever can be arranged in the axial direction between the first part of the stop and the second part of the stop.
  • the steering column is preferably provided for a motor vehicle with a previously described rotation limiting device.
  • a steering column for a motor vehicle comprising a steering spindle which is rotatably mounted in a steering shaft bearing unit, a housing and a
  • Rotation limiting device which is designed to limit rotation of the steering spindle, is provided, the rotation limiting device comprising a first stop lever, a second stop lever and a stop, the first stop lever being connected to the steering spindle in a rotationally fixed manner, the second stop lever being rotatable relative to the steering spindle is mounted and wherein the stop is fixedly connected to the housing, wherein when a defined angle of rotation is reached, the first stop lever strikes the second stop lever and the second stop lever strikes the stop, so that the rotational movement of the steering spindle is limited.
  • FIGS 1a to 1j show an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a steering column with the rotation limiting device from FIGS
  • FIGS. 1 a-j show an embodiment of the invention
  • FIG. 1a-f show a steering or rotary movement in the clockwise direction until the end stop of this direction of rotation is reached.
  • Figures 1 g-j show a steering or turning movement in the counterclockwise direction. Since the second stop lever 5 is freely rotatable relative to the steering spindle 1, the spatial orientation of the second stop lever 5 shown is only to be understood as an example.
  • the rotation-limiting device is used to limit the rotational movement of the steering spindle 1, also referred to as the steering wheel angle, of a steering column 2 of a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, caused by the driver.
  • the rotation limiting device comprises a housing 3, a first stop lever 4, a second stop lever 5 and a stop 6.
  • the first stop lever 4 is connected to the steering spindle 1 in a rotationally fixed manner.
  • the second stop lever 5 is freely rotatable relative to the steering spindle 1.
  • the stop 6 is connected to the housing 3 in a stationary manner, that is to say in a stationary manner.
  • the first stop lever 4 has recesses 7 arranged on both sides in the circumferential view of the steering spindle 1 in the form of semicircular recesses.
  • the first stop lever 4 has a stop element 8 in the form of a cylindrical pin.
  • the second stop lever 5 is designed in two parts, namely comprises a first part 11 and a second part 12, the first part 11 and the second part 12 being spaced apart from one another in the axial direction of the steering spindle.
  • the stop element 9 of the second stop lever 5 extends between the first part 11 and the second part 12 of the second stop lever 5 and is received by the two parts 11, 12.
  • the first stop lever 4 is arranged in the axial direction between the first part 11 and the second part 12 of the second stop lever 5.
  • the stop 6 has recesses 13 designed to correspond to the stop element 9 of the second stop lever 5.
  • the stop 6 has recesses 14 designed to correspond to the spring elements 10 of the second stop lever 5.
  • the stop 6 comprises a first part 15 and a second part 16, which is arranged at a distance from the first part 15 in the axial direction of the steering spindle 1.
  • the first stop lever 4 is arranged in the axial direction between the first part 15 and the second part 16 of the stop 16.
  • Figure 1a shows the rotation limiting device at a steering angle of about 0 °. This state corresponds to the neutral position or middle position of the steering wheel and thus the neutral position or middle position of the steering spindle 1.
  • the angle between the longitudinal axis of the first stop lever 4 and the longitudinal axis of the second stop lever 5, also referred to as the stop lever angle, is approximately 180 °.
  • Figure 1b shows the rotation limiting device from Figure 1a at a steering angle of about 90 °.
  • Figure 1c shows the rotation limiting device from Figure 1a at a steering angle of about 160 °.
  • the stop element 9 of the second stop lever 5 comes into mechanical contact with the recess 13 of the stop 6.
  • one of the two spring elements 10 of the second stop lever 5 comes into mechanical contact with the recess 14 of the stop 6.
  • the stop lever angle is unchanged at about 180 °.
  • FIG. 1d shows the rotation limiting device from FIG. 1a at a steering angle of approximately 270 °.
  • the second stop lever 5 is still in mechanical contact with the stop 6, as described for FIG. 1c, while the steering spindle 1 and thus the first stop lever 4 has continued to rotate.
  • the stop lever angle is about 60 °.
  • Figure 1e shows the rotation limiting device from Figure 1a at a steering angle of about 326 °.
  • the second stop lever 5 is still in mechanical contact with the stop 6, as described for FIG. 1c.
  • the stop element 8 of the first stop lever 4 comes into mechanical contact with the other of the two spring elements 10 without elastically deforming the spring element 10.
  • the spring element 10 is in mechanical contact with the stop element 8, but is not pretensioned by the stop element 8. Since the steering spindle 1 and thus the first stop lever 4 can still be rotated in this direction of rotation by the spring travel defined by the geometry of the spring element 10, this state does not correspond to the end stop of the steering movement in this direction of rotation.
  • the spring action opposing the steering movement shortly before reaching the end stop causes the steering movement to be slowed down so that the steering movement is not stopped abruptly by the end stop.
  • FIG. 1 f shows the rotation limiting device from FIG. 1a at a steering angle of approximately 331 °, beyond which no further adjustment is possible.
  • the steering stop is cushioned in a defined manner between the steering angle of 326 ° and the steering angle of 331 °.
  • This spring travel is advantageously not subject to any external influences and thus advantageously does not change with material aging and / or temperature fluctuations.
  • the second stop lever 5 is still in mechanical contact with the stop 6, as described for FIG. 1c.
  • the state shown corresponds to the end stop of the steering movement in this direction of rotation.
  • the stop element 8 of the first stop lever 4 deforms the spring element 10 elastically and therefore exerts a Preload off.
  • the elastic deformation of the spring elements 10 is limited by the second stop lever 5.
  • the recess 7 of the first stop lever 4 and the recess 13 of the stop 6 enclose or encompass the full circumference of the cylinder-shaped stop element 9 of the second stop lever 5.
  • FIG. 1g shows the rotation limiting device from FIG. 1a at a steering angle of approximately 326 °. This state occurs when, after the steering wheel has been turned to the end stop, the steering wheel is turned in the direction of rotation opposite to the direction of rotation according to FIGS. 1a-f.
  • the state shown in Figure 1g corresponds to the state shown in Figure 1e with the opposite direction of rotation.
  • FIG. 1h shows the rotation limiting device from FIG. 1a at a steering angle of approximately 180 °.
  • FIG. 1i shows the rotation limiting device from FIG. 1a at a steering angle of approximately 0 °.
  • the neutral position of the steering wheel is reached again by counter-steering.
  • the stop element 9 of the second stop lever 5 comes into mechanical contact with the corresponding recess 13 of the stop 6.
  • the corresponding spring element 10 of the second stop lever 5 comes into mechanical contact with the recess 14 of the stop 6 provided for this purpose
  • the state shown in FIG. 1i corresponds to the state shown in FIG. 1a with the opposite direction of rotation.
  • FIG. 1j shows the rotation limiting device from FIG. 1a at a steering angle of approximately -160 °. This state occurs when the steering wheel has been turned counterclockwise from the neutral position.
  • the second stop lever 5 is still in mechanical contact with the stop 6, as described for FIG. 1i, while the steering spindle 1 and thus the first stop lever 4 has continued to rotate.
  • FIG. 2 shows the rotation-limiting device from FIGS. 1 a-j in a perspective view from obliquely forward in the direction of travel of the vehicle in the neutral position of the steering wheel, that is to say at a steering angle of 0 °.
  • the steering column 2 comprises a support unit 17 and a jacket unit 18.
  • the steering column 2 is via the support unit 17 on a body (not shown in the figures) Motor vehicle attachable.
  • the support unit 17 has through openings for receiving fastening means, which are likewise not shown in the figures.
  • the support unit 17 is used to suspend the jacket unit 18 on the vehicle body.
  • the casing unit 18 comprises an actuating unit 19.
  • the actuating unit 19 is movably connected to the casing unit 18.
  • the actuating unit 19 is designed as a tubular body with a flange at the end facing the driver, that is to say on the steering wheel side.
  • the tubular body of the actuating unit 19 is arranged coaxially at the end facing away from the driver in the jacket unit 18, that is to say it is axially displaceable therein.
  • the setting unit 19 comprises the steering spindle 1.
  • the steering spindle 1 is rotatably mounted in the setting unit 19.
  • the end of the steering spindle 1 facing the driver has an external toothing 20 for receiving an internally toothed hub of a steering wheel, which is likewise not shown in the figures.
  • the steering column 2 comprises a manually adjustable lever 21 for locking the desired position, corresponding to a desired longitudinal and / or height adjustment of the steering spindle 1.
  • the rotation-limiting device according to the invention is arranged at the end of the steering column 2 facing away from the driver and is connected to the steering column 2 by fastening screws.
  • the rotation limiting device is connected to the steering column 2 by fastening screws.

Landscapes

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Abstract

Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung für eine Lenkspindel (1) umfassende Lenksäule (2) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse (3), einen ersten Anschlaghebel (4), einen zweiten Anschlaghebel (5) und einen Anschlag (6). Der erste Anschlaghebel (4) ist drehfest mit der Lenkspindel (1) verbunden, der zweite Anschlaghebel (5) ist drehbar gegenüber der Lenkspindel (1) gelagert und der Anschlag (6) ist ortsfest mit dem Gehäuse (3) verbunden. Wenn ein definierter Drehwinkel erreicht wird, stößt der erste Anschlaghebel (4) gegen den zweiten Anschlaghebel (5) und der zweite Anschlaghebel (5) stößt gegen den Anschlag (6), sodass die Drehbewegung der Lenkspindel (1) begrenzt ist, wobei der zweite Anschlaghebel (5) in Umfangsrichtung der Lenkspindel (1) beidseitig angeordnete Federelemente (10) aufweist.

Description

Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung für eine eine Lenkspindel umfassende Lenksäule eines Steer-by-Wire-Lenksystems eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse, einen ersten Anschlaghebel, einen zweiten Anschlaghebel und einen Anschlag, wobei der erste Anschlaghebel drehfest mit der Lenkspindel verbunden ist, wobei der zweite Anschlaghebel drehbar gegenüber der Lenkspindel gelagert ist und wobei der Anschlag ortsfest mit dem Gehäuse verbunden ist.
Steer-by-Wire-Lenksysteme zeichnen sich dadurch aus, dass keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den lenkbaren Rädern existiert. Stattdessen sehen Steer-by-Wire-Lenksysteme Einrichtungen vor zur Erfassung des Lenkwunsches, zur elektrischen Weiterleitung des erfassten Lenkwunsches und zur Umsetzung des elektrisch weitergeleiteten Lenkwunsches. Daher wäre es in einem Steer-by-Wire-Lenksystem möglich, das Lenkrad und somit die mit dem Lenkrad drehfest verbundene Lenkspindel ungehindert und unbegrenzt zu drehen, wenn die Drehbewegung des Lenkrads, das heißt der Lenkeinschlag nicht begrenzt würde. Um dem Fahrer ein möglichst realistisches Fahrgefühl zu vermitteln und somit die Fahrsicherheit zu erhöhen, ist es erforderlich, die maximal möglichen Umdrehungen bzw. die maximal mögliche Drehung des Lenkrads zu begrenzen. Es ist üblich, Steer-by-Wire-Lenksysteme so auszulegen, dass mehr als eine volle Umdrehung des Lenkrades erforderlich ist, um von dem ersten Endanschlag zu dem zweiten Endanschlag in der entgegensetzten Drehrichtung zu lenken. Dies entspricht der Umdrehungsbegrenzung in einem konventionellen Lenksystem.
Neben der Übermittlung eines möglichst realistischen Fahrgefühls ist die Begrenzung der Drehbewegung des Lenkrads bedeutsam für die Verhinderung von Wickelfederabrissen.
Eine Wickelfeder ist im Wesentlichen ein aufgewickeltes Flachbandkabel, das dazu dient, den Zündimpuls an den im Lenkrad angeordneten Airbag im Falle eines Unfalls zu übertragen. Die Unversehrtheit der Wickelfeder ist daher von großer Bedeutung für die Fahrsicherheit. Eine Wickelfeder ist so lang dimensioniert, dass das Lenkrad ohne Abreißen von dem ersten Endanschlag zu dem zweiten Endanschlag drehbar ist. Da Wickelfedern stets eine nicht unbegrenzte Länge haben, ist es in einem Steer-by-Wire-Lenksystem mit einem Airbag in der Lenksäule zwingend erforderlich, die Drehbewegung des Lenkrads zu begrenzen, um einen Abriss der Wickelfeder zu verhindern.
Zur Begrenzung der Lenkraddrehung, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einen Anschlag in der Richtung der Lenkraddrehung vorzusehen. DE 103 12 516 A1 offenbart eine Lenksäule mit einer Umdrehungsbegrenzung, wobei zwei Scheiben mit jeweils einer Spiralbahn versehen ist, wobei zwischen den Spiralbahnen eine Kugel angeordnet ist. Die Kugel verlagert sich bei der Lenkwellenrotation in den Spiralbahnen.
Ein Nachteil dieser Lösung ist die hohe erforderliche Maßgenauigkeit der Bauelemente bzw. die hohe Toleranzanfälligkeit der Bauelemente. Falls die hohe erforderliche Maßgenauigkeit der Bauelemente nicht erfüllt ist, kann es zum Klappern der Kugel in den Spiralbahnen kommen. Weiter ist es von Nachteil, dass es bei einem Missbrauch der Lenksäule zum Verklemmen der Umdrehungsbegrenzung kommen kann.
DE 102019 111 993 A1 offenbart einen Feedback-Aktuator, umfassend ein erstes, drehbar auf der Lenkwelle gelagertes Anschlagelement, ein zweites, ortsfestes Anschlagelement und ein Mitnehmerelement. Der ortsfeste Anschlag bildet dabei einen harten Anschlag.
In der JP 6393858 B1 ist zudem für eine Umdrehungsbegrenzung offenbart, zwei drehbar gelagerte Anschlagelemente und zwei ortsfeste Anschlagelemente, vorzusehen. Dabei begrenzen die zwei ortsfesten Anschlagelemente eine Drehbewegung des einen drehbaren Anschlagelements und eine Drehbewegung des anderen Anschlagelements wird durch das eine drehbare Anschlagelement begrenzt. Die ortsfesten Anschlagelemente können dabei aus einem elastischen Material sein, um die Wrkung des Anschlags zu reduzieren.
Hierdurch ist aber der Endanschlag nicht mehr eindeutig definiert.
Im Lichte der vorangehend erläuterten Problematik der bekannten Umdrehungsbegrenzungen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Umdrehungsbegrenzung zur Verfügung zu stellen, die einen sicheren Betrieb gewährleistet und deren Betrieb geräuscharm und komfortabel ist.
Darstellung der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es wird eine Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung vorgeschlagen für eine eine Lenkspindel umfassende Lenksäule eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse, einen ersten Anschlaghebel, einen zweiten Anschlaghebel und einen Anschlag, wobei der erste Anschlaghebel drehfest mit der Lenkspindel verbunden ist, wobei der zweite Anschlaghebel drehbar gegenüber der Lenkspindel gelagert ist und wobei der Anschlag ortsfest mit dem Gehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein definierter Drehwinkel erreicht wird, der erste Anschlaghebel gegen den zweiten Anschlaghebel stößt und der zweite Anschlaghebel gegen den Anschlag stößt, sodass die Drehbewegung der Lenkspindel begrenzt ist.
Der erste Anschlaghebel ist drehfest mit der Lenkspindel verbunden, das heißt der erste Anschlaghebel dreht gemeinsam mit der Lenkspindel, ohne Relativbewegung zwischen dem ersten Anschlaghebel und der Lenkspindel. Der zweite Anschlaghebel ist drehbar an dem ersten Anschlaghebel befestigt. Der zweite Anschlaghebel kann derart ausgestaltet sein, von dem ersten Anschlaghebel bei dessen Drehung mitgenommen zu werden, das heißt sich mit dem ersten Anschlaghebel zumindest teilweise mitzudrehen. Der Anschlag kann auch als stehender Anschlag bezeichnet werden. Der Anschlag bildet eine ortsfeste bzw. stationäre Abstützung.
Die Begrenzung der Drehbewegung wird durch die Mitnahme des zweiten Anschlaghebels realisiert. Im Endanschlag blockiert das Anschlagelement des zweiten Anschlaghebels das Weiterdrehen des ersten Anschlaghebels gegenüber dem Gehäuse.
Der zweite Anschlaghebel weist vorteilhafterweise in Umfangsrichtung der Lenkspindel beidseitig angeordnete Federelemente auf. Die Federelemente sind elastisch verformbar.
Sie können einstückig mit dem zweiten Anschlaghebel ausgebildet sein oder als separates, mit dem zweiten Anschlaghebel verbindbares Bauelement ausgebildet sein. Die Federelemente sind in Bezug auf die Symmetrieachse des zweiten Anschlaghebels vorteilhafterweise einander gegenüberliegend angeordnet. Die Federelemente sind jeweils zum Zusammenwirken mit einem Anschlagelement vorgesehen. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich die Federelemente nicht über die gesamte Seitenlänge des Anschlaghebels erstrecken. Die Federelemente sind also vorteilhafterweise kürzer als die Seitenlänge des Anschlaghebels. Die Federwirkung der Federelemente ist jeweils der Lenkbewegung entgegengesetzt gerichtet. Wenn das Federelement soweit elastisch verformt ist, das heißt verbogen ist, bis es den zweiten Anschlaghebel mechanisch kontaktiert, ist das Lenkrad und somit die Lenkspindel und somit der erste Anschlaghebel in dieser Drehrichtung nicht mehr weiter drehbar und der Endanschlag ist erreicht. Insofern bildet der Endanschlag vorteilhafterweise einen definierten finalen Endanschlag, über den hinaus vorteilhafterweise kein Weiterdrehen der Lenkspindel möglich ist. Wird das Federelement, nachdem es in mechanischen Kontakt mit einem Anschlagelement getreten ist, durch dieses Anschlagelement elastisch verformt, bewirkt die dadurch entstandene Federwirkung vorteilhafterweise zudem eine Verlangsamung der Lenkbewegung, und zwar kurz vor Erreichen des Endanschlags. Dadurch wird die Lenkbewegung vorteilhafterweise nicht abrupt durch den Endanschlag gestoppt. Dies erhöht den Komfort während des Lenkens. Dennoch bleibt vorteilhafterweise ein eindeutig definierter Endanschlag erhalten, der erreicht ist, wenn das Federelement den zweiten Anschlaghebel mechanisch kontaktiert und somit keine weitere Einfederung des Federelements erfolgen kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass der zweite Anschlaghebel mit den Federelementen und der Anschlag so aufeinander abgestimmt sind, dass bei einem Anschlägen des Anschlaghebels zunächst - abhängig von der Drehrichtung - eines der Federelemente den Anschlag kontaktiert. Für die Strecke des Federweges des Federelementes kann der Anschlaghebel vorteilhafterweise entgegen der Federkraft weiterbewegt werden, vorteilhafterweise so weit weiterbewegt werden, bis ein starrer Teil des Anschlaghebels, der die Federelemente vorteilhafterweise überragt, einen weiteren Abschnitt des Anschlags kontaktiert und somit ein Weiterdrehen verhindert.
Die Federelemente können linear oder nicht-lineare Kennlinien aufweisen. Die Federelemente können auch Elemente mit Gas- bzw. Luftfederung sein.
Die Federwirkung des Federelements bewirkt zudem vorteilhafterweise, dass die Lenkspindel aus dem Zustand des Endanschlags herausgedrückt wird. Da die Federwirkung auf der elastischen Verformung des Federelements oder auf Gas- bzw. Luftfederung des Federelements beruht, das heißt rein mechanisch oder pneumatisch ist, ist die Federwirkung auch ohne eine elektrische Energieversorgung, insbesondere bei ausgeschalteter oder defekter Steer-by-Wirke-Lenksäule, gewährleistet. Vorzugsweise ist bei der räumlichen Orientierung der Lenkspindel, in dem Zustand in dem die Lenksäule aus dem Endanschlag herausgedrückt wird, eine Messung des absoluten Lenkwinkels möglich.
Ein weiterer positiver Effekt der Federwirkung des Federelements ist eine gleichmäßige Mitnahme des zweiten Anschlaghebels in der Drehbewegung des ersten Anschlaghebels. Vorteilhafterweise sind die Federelemente jeweils als elastisch verformbare Stege mit einem offenen Ende ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich das Federelement parallel zu der seitlichen Begrenzung des Anschlaghebels erstreckt. Insbesondere kann das jeweilige Federelement durch das Einbringen eines Einschnitts in den Anschlagheben gebildet sein, wobei das dann freistehende Teil des Anschlaghebels vorteilhafterweise jeweils ein Federelement bildet.
Eine besonders vorteilhafte konkrete Ausgestaltung der Federelemente ist zudem in den Figuren gezeigt, die nachfolgend noch weiter erläutert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung weist der erste Anschlaghebel in Umfangsichtung der Lenkspindel beidseitig angeordnete Ausnehmungen auf. Die Ausnehmungen können in Bezug auf die Symmetrieachse des ersten Anschlaghebels einander gegenüberliegend angeordnet sein. Die Ausnehmungen dienen jeweils zur Aufnahme eines Anschlagelements und sind bevorzugt formkomplementär zu dem aufzunehmenden Anschlagelement ausgebildet. Wenn beispielsweise das aufzunehmende Anschlagelement zylinderförmig ist, ist die entsprechende Ausnehmung des ersten Anschlaghebels bevorzugt halbkreisförmig. Die Ausnehmungen können beliebige Formen aufweisen insbesondere können die Ausnehmungen eckig ausgestaltet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste Anschlaghebel ein Anschlagelement auf. Das Anschlagelement des ersten Anschlaghebels kann als zylinderförmiger Stift bzw. Pin bzw. Bolzen ausgebildet sein.
Darüber hinaus kann der zweite Anschlaghebel ein Anschlagelement aufweisen. Das Anschlagelement des zweiten Anschlaghebels kann als zylinderförmiger Stift bzw. Pin bzw. Bolzen ausgebildet sein.
Weiter bevorzugterweise umfasst der zweite Anschlaghebel einen ersten Teil und einen von dem ersten Teil in Axialrichtung der Lenkspindel beabstandeten zweiten Teil. Vorzugsweise sind der ersten und der zweite Teil des zweiten Anschlaghebels im Wesentlichen identisch aufgebaut, sodass sie in Axialrichtung der Lenkspindel miteinander fluchten bzw. zueinander formkongruent sind. Bevorzugterweise ist der erste Teil und der zweite Teil des Anschlagelements parallel zueinander angeordnet. Die „doppelte Ausführung“ des zweiten Anschlaghebels durch dessen ersten und zweiten Teils bewirkt eine konstruktive Verstärkung des zweiten Anschlaghebels. Dadurch kann der zweite Anschlaghebel größere Lenkmomente aufnehmen. Dies erhöht die Ausfallsicherheit des zweiten Anschlaghebels und erhöht die Betriebssicherheit der Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung.
Noch weiter bevorzugterweise ist das Anschlagelement des zweiten Anschlaghebels zwischen dem ersten Teil des zweiten Anschlaghebels und dem zweiten Teil des zweiten Anschlaghebels aufgenommen. Das Anschlagelement des zweiten Anschlaghebels erstreckt sich somit in Axialrichtung der Lenkspindel.
In vorteilhafter Weise ist der erste Anschlaghebel in Axialrichtung der Lenkspindel zwischen dem ersten Teil des zweiten Anschlaghebels und dem zweiten Teil des zweiten Anschlaghebels angeordnet.
In weiter vorteilhafter Weise weist der Anschlag zu dem Anschlagelement des zweiten Anschlaghebels korrespondierend ausgebildete Ausnehmungen auf. Vorzugsweise sind diese Ausnehmungen in Umfangsrichtung der Lenkspindel beidseitig angeordnet. Die Ausnehmungen können in Bezug auf die Symmetrieachse des Anschlags einander gegenüberliegend angeordnet sein. Die Ausnehmungen dienen jeweils zur Aufnahme eines Anschlagelements und sind bevorzugt formkomplementär zu dem aufzunehmenden Anschlagelement ausgebildet. Wenn beispielsweise das aufzunehmende Anschlagelement zylinderförmig ist, ist die entsprechende Ausnehmung des Anschlags bevorzugt halbkreisförmig. Die Ausnehmungen können beliebige Formen aufweisen, insbesondere können die Ausnehmungen eckig oder anders unrund ausgestaltet sein.
In noch weiter vorteilhafter Weise weist der Anschlag zu den Federelementen des zweiten Anschlaghebels korrespondierend ausgebildete Ausnehmungen auf. Vorzugsweise sind diese Ausnehmungen in Umfangsrichtung der Lenkspindel beidseitig angeordnet. Die Ausnehmungen sind in Bezug auf die Symmetrieachse des Anschlags einander gegenüberliegend angeordnet. Die Ausnehmungen dienen jeweils zur Aufnahme eines Federelements und sind bevorzugt formkomplementär zu dem aufzunehmenden Federelement ausgebildet.
Des Weiteren kann der Anschlag einen ersten Teil und einen von dem ersten Teil in Axialrichtung der Lenkspindel beabstandeten zweiten Teil umfassen. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Teil des Anschlags im Wesentlichen identisch aufgebaut, sodass sie in Axialrichtung der Lenkspindel miteinander fluchten bzw. zueinander formkongruent sind. Die „doppelte Ausführung“ des Anschlags durch dessen ersten und zweiten Teils bewirkt eine konstruktive Verstärkung des Anschlags. Dadurch kann der Anschlag größere Lenkmomente aufnehmen. Dies erhöht die Ausfallsicherheit des Anschlags und erhöht die Betriebssicherheit der Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung.
Weiterhin kann der erste Anschlaghebel in Axialrichtung zwischen dem ersten Teil des Anschlags und dem zweiten Teil des Anschlags angeordnet sein. Bevorzugt ist die Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einer zuvor beschriebenen Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung vorgesehen.
Demnach ist eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Lenkspindel, welche in einer Lenkwellenlagereinheit drehbar gelagert ist, ein Gehäuse und eine
Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein Verdrehen der Lenkspindel zu begrenzen, vorgesehen, wobei die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung einen ersten Anschlaghebel, einen zweiten Anschlaghebel und einen Anschlag umfasst, wobei der erste Anschlaghebel drehfest mit der Lenkspindel verbunden ist, wobei der zweite Anschlaghebel drehbar gegenüber der Lenkspindel gelagert ist und wobei der Anschlag ortsfest mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei wenn ein definierter Drehwinkel erreicht wird, der erste Anschlaghebel gegen den zweiten Anschlaghebel stößt und der zweite Anschlaghebel gegen den Anschlag stößt, sodass die Drehbewegung der Lenkspindel begrenzt ist.
Weiterhin ist ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einer zuvor beschriebenen Lenksäule vorgesehen.
Beschreibung der Zeichnung
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen im Einzelnen
Figuren 1a bis 1j eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung in der Draufsicht in verschiedenen Zuständen und Figur 2 eine Lenksäule mit der Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung aus den
Figuren 1 a-j in einer perspektivischen Darstellung.
Ausführungsform der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und sind daher in der Regel jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
Figuren 1 a-j zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung in der Draufsicht in verschiedenen Zuständen. Figuren 1a-f zeigen eine Lenk- bzw. Drehbewegung im Uhrzeigersinn bis zu dem Erreichen des Endanschlags dieser Drehrichtung. Figuren 1 g-j zeigen eine Lenk- bzw. Drehbewegung gegen den Uhrzeigersinn. Da der zweite Anschlaghebel 5 frei drehbar gegenüber der Lenkspindel 1 gelagert ist, ist die dargestellte räumliche Orientierung des zweiten Anschlaghebels 5 nur beispielhaft zu verstehen.
Die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung dient zur Begrenzung der durch den Fahrer bewirkten Drehbewegung der Lenkspindel 1, auch als Lenkradeinschlag bezeichnet, einer Lenksäule 2 eines Steer-by-Wire-Lenksystems eines Kraftfahrzeugs.
Die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse 3, einen ersten Anschlaghebel 4, einen zweiten Anschlaghebel 5 und einen Anschlag 6. Der erste Anschlaghebel 4 ist drehfest mit der Lenkspindel 1 verbunden. Der zweite Anschlaghebel 5 ist frei drehbar gegenüber der Lenkspindel 1 gelagert. Der Anschlag 6 ist stationär, das heißt ortsfest mit dem Gehäuse 3 verbunden. Wenn die Lenkspindel 1 durch einen entsprechenden Lenkradeinschlag des Fahrers einen definierten Drehwinkel erreicht, stößt der erste Anschlaghebel 4 gegen den zweiten Anschlaghebel 5 und stößt der zweite Anschlaghebel 5 gegen den Anschlag 6, sodass die Drehbewegung der Lenkspindel 1 begrenzt ist.
Der erste Anschlaghebel 4 weist in Umfangsichtung der Lenkspindel 1 beidseitig angeordnete Ausnehmungen 7 in Form von halbkreisförmige Aussparungen auf. Außerdem weist der erste Anschlaghebel 4 ein Anschlagelement 8 in Form eines zylinderförmigen Stifts auf.
Der zweite Anschlaghebel 5 ist derart ausgestaltet, dass sich dieser mit dem ersten Anschlaghebel 4 aufgrund einer definierten Reibung mitdreht. Auf diese Weise dreht sich der zweite Anschlaghebel 5 entsprechend der Drehung des ersten Anschlaghebels 4, soweit der zweite Anschlaghebel 5 nicht in Kontakt mit dem Anschlag 6 tritt. Der zweite Anschlaghebel 5 weist ein als zylinderförmiger Stift ausgebildetes Anschlagelement 9 auf. Weiterhin weist der zweite Anschlaghebel 5 in Umfangsrichtung der Lenkspindel 1 beidseitig angeordnete Federelemente 10 auf. Die Federelemente 10 sind jeweils als elastisch verformbare Stege mit einem offenen Ende ausgebildet und sind einstückig mit dem zweiten Anschlaghebel 5 ausgebildet.
Der zweite Anschlaghebel 5 ist zweiteilig ausgebildet, umfasst nämlich einen ersten Teil 11 und einen zweiten Teil 12, wobei der erste Teil 11 und der zweite Teil 12 in Axialrichtung der Lenkspindel voneinander beabstandet sind. Das Anschlagelement 9 des zweiten Anschlaghebels 5 erstreckt sich zwischen dem ersten Teil 11 und dem zweiten Teil 12 des zweiten Anschlaghebels 5 und ist von den beiden Teilen 11, 12 aufgenommen.
Der erste Anschlaghebel 4 ist in Axialrichtung zwischen dem ersten Teil 11 und dem zweiten Teil 12 des zweiten Anschlaghebels 5 angeordnet.
Der Anschlag 6 weist zu dem Anschlagelement 9 des zweiten Anschlaghebels 5 korrespondierend ausgebildete Ausnehmungen 13 auf. Darüber hinaus weist der Anschlag 6 zu den Federelementen 10 des zweiten Anschlaghebels 5 korrespondierend ausgebildete Ausnehmungen 14 auf.
Der Anschlag 6 umfasst einen ersten Teil 15 und einen zweiten Teil 16, der von dem ersten Teil 15 in Axialrichtung der Lenkspindel 1 beabstandet angeordnet ist. Der erste Anschlaghebel 4 ist in Axialrichtung zwischen dem ersten Teil 15 und dem zweiten Teil 16 des Anschlags 16 angeordnet.
Figur 1a zeigt die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung bei einem Lenkwinkel von etwa 0°. Dieser Zustand entspricht der Neutralstellung bzw. Mittelstellung des Lenkrads und somit der Neutralstellung bzw. Mittelstellung der Lenkspindel 1. Der Winkel zwischen der Längsachse des ersten Anschlaghebels 4 und der Längsachse des zweiten Anschlaghebels 5, auch als Anschlaghebelwinkel bezeichnet, beträgt etwa 180°.
Figur 1b zeigt die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung aus Figur 1a bei einem Lenkwinkel von etwa 90°. In diesem Zustand ist noch kein mechanischer Kontakt zwischen dem ersten Anschlaghebel 4, dem zweiten Anschlaghebel 5 und/oder dem Anschlag 6 eingetreten. Das heißt, die Anschlaghebel 4, 5 sind jeweils in dem von dem Anschlag 6 definierten „freien“ Raum positioniert. Der Anschlaghebelwinkel beträgt unverändert etwa 180°. Figur 1c zeigt die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung aus Figur 1a bei einem Lenkwinkel von etwa 160°. In diesem Zustand tritt das Anschlagelement 9 des zweiten Anschlaghebels 5 in mechanischen Kontakt mit der Ausnehmung 13 des Anschlags 6. Gleichzeitig tritt eines der beiden Federelemente 10 des zweiten Anschlaghebels 5 in mechanischen Kontakt mit der Ausnehmung 14 des Anschlags 6. Der Anschlaghebelwinkel beträgt unverändert etwa 180°.
Figur 1d zeigt die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung aus Figur 1a bei einem Lenkwinkel von etwa 270°. In diesem Zustand ist der zweite Anschlaghebel 5 nach wie vor im mechanischen Kontakt mit dem Anschlag 6 wie zu Figur 1c beschrieben, während sich die Lenkspindel 1 und somit der erste Anschlaghebel 4 weitergedreht hat. Der Anschlaghebelwinkel beträgt etwa 60°.
Figur 1e zeigt die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung aus Figur 1a bei einem Lenkwinkel von etwa 326°. In diesem Zustand ist der zweite Anschlaghebel 5 nach wie vor im mechanischen Kontakt mit dem Anschlag 6 wie zu Figur 1c beschrieben. Gleichzeitig tritt das Anschlagelement 8 des ersten Anschlaghebels 4 in mechanischen Kontakt mit dem anderen der beiden Federelemente 10 ohne das Federelement 10 elastisch zu verformen. Das Federelement 10 steht zwar im mechanischen Kontakt mit dem Anschlagelement 8, ist jedoch nicht durch das Anschlagelement 8 vorgespannt. Da die Lenkspindel 1 und somit der erste Anschlaghebel 4 in dieser Drehrichtung noch um den durch die Geometrie des Federelements 10 definierten Federweg drehbar ist, entspricht dieser Zustand nicht dem Endanschlag der Lenkbewegung in dieser Drehrichtung. Die der Lenkbewegung entgegengesetzte Federwirkung kurz vor Erreichen des Endanschlags bewirkt eine Verlangsamung der Lenkbewegung, sodass die Lenkbewegung nicht abrupt bzw. schlagartig durch den Endanschlag gestoppt wird.
Figur 1 f zeigt die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung aus Figur 1a bei einem Lenkwinkel von etwa 331°, über den hinaus keine weitere Verstellung mehr möglich ist. Das Abfedern des Lenkanschlags erfolgt somit in diesem Ausführungsbeispiel definiert zwischen dem Lenkwinkel 326° und dem Lenkwinkel von 331°. Dieser Federweg ist dabei vorteilhafterweise keinen äußeren Einflüssen unterworfen und ändert sich somit vorteilhafterweise auch nicht bei Materialalterung und/oder Temperaturschwankungen. In dem in Figur 1f gezeigten Zustand ist der zweite Anschlaghebel 5 nach wie vor im mechanischen Kontakt mit dem Anschlag 6 wie zu Figur 1c beschrieben. Der dargestellte Zustand entspricht dem Endanschlag der Lenkbewegung in dieser Drehrichtung. Denn das Anschlagelement 8 des ersten Anschlaghebels 4 verformt das Federelement 10 elastisch und übt daher eine Vorspannung aus. Die elastische Verformung der Federelemente 10 ist begrenzt durch den zweiten Anschlaghebel 5. Die Ausnehmung 7 des ersten Anschlaghebels 4 und die Ausnehmung 13 des Anschlags 6 umschließen bzw. umgreifen jeweils halbkreisförmig den vollen Umfang des zylinderförmig ausgebildeten Anschlagelements 9 des zweiten Anschlaghebels 5.
Figur 1g zeigt die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung aus Figur 1a bei einem Lenkwinkel von etwa 326°. Dieser Zustand stellt sich ein, wenn, nachdem das Lenkrad bis zum Endanschlag eingeschlagen worden ist, das Lenkrad in die zu der Drehrichtung gemäß Figuren 1a-f entgegengesetzten Drehrichtung eingeschlagen wird. Der in Figur 1g dargestellte Zustand entspricht dem in Figur 1e dargestellten Zustand mit entgegengesetzter Drehrichtung.
Figur 1h zeigt die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung aus Figur 1a bei einem Lenkwinkel von etwa 180°.
Figur 1i zeigt die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung aus Figur 1a bei einem Lenkwinkel von etwa 0°. In diesem Zustand ist die Neutralstellung des Lenkrads durch Gegenlenken wieder erreicht. In diesem Zustand tritt das Anschlagelement 9 des zweiten Anschlaghebels 5 in mechanischen Kontakt mit der entsprechenden Ausnehmung 13 des Anschlags 6. Gleichzeitig tritt eines das entsprechende Federelement 10 des zweiten Anschlaghebels 5 in mechanischen Kontakt mit der dafür vorgesehenen Ausnehmung 14 des Anschlags 6. Der in Figur 1i dargestellte Zustand entspricht dem in Figur 1a dargestellten Zustand mit entgegengesetzter Drehrichtung.
Figur 1j zeigt die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung aus Figur 1a bei einem Lenkwinkel von etwa -160°. Dieser Zustand stellt sich ein, wenn das Lenkrad aus der Neutralstellung heraus gegen den Uhrzeigersinn gelenkt worden ist. Der zweite Anschlaghebel 5 ist nach wie vor im mechanischen Kontakt mit dem Anschlag 6 wie zu Figur 1i beschrieben, während sich die Lenkspindel 1 und somit der erste Anschlaghebel 4 weitergedreht hat.
Figur 2 zeigt die Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung aus den Figuren 1 a-j in einer perspektivischen Darstellung von schräg vorn in Fahrzeugfahrtrichtung in der Neutralstellung des Lenkrads, das heißt bei einem Lenkwinkel von 0°.
Die Lenksäule 2 umfasst eine Trageinheit 17 und eine Manteleinheit 18. Die Lenksäule 2 ist über die Trageinheit 17 an einer in den Figuren nicht dargestellten Karosserie eines Kraftfahrzeugs anbringbar. Zu diesem Zweck weist die Trageinheit 17 Durchgangsöffnungen zur Aufnahme von in den Figuren ebenfalls nicht dargestellten Befestigungsmitteln auf. Die Trageinheit 17 dient zur Aufhängung der Manteleinheit 18 an der Fahrzeugkarosserie.
Die Manteleinheit 18 umfasst eine Stelleinheit 19. Die Stelleinheit 19 ist beweglich mit der Manteleinheit 18 verbunden. Die Stelleinheit 19 ist als Rohrkörper mit einem Flansch an dem dem Fahrer zugewandten Ende, das heißt lenkradseitig, ausgebildet. Der Rohrkörper der Stelleinheit 19 ist an dem dem Fahrer abgewandten Ende in der Manteleinheit 18 koaxial angeordnet, nämlich darin axial verschiebbar gelagert.
Die Stelleinheit 19 umfasst die Lenkspindel 1. Die Lenkspindel 1 ist drehbar in der Stelleinheit 19 gelagert. Das dem Fahrer zugewandte Ende der Lenkspindel 1 weist eine Außenverzahnung 20 zur Aufnahme einer in den Figuren ebenfalls nicht dargestellten innenverzahnten Nabe eines Lenkrads auf.
Des Weiteren umfasst die Lenksäule 2 einen manuell verstellbaren Hebel 21 zur Arretierung der gewünschten Position, entsprechend einer gewünschten Längs- und/oder Höhenverstellung der Lenkspindel 1.
Die erfindungsgemäße Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung ist stirnseitig an dem dem Fahrer abgewandten Ende der Lenksäule 2 angeordnet und ist mit der Lenksäule 2 durch Befestigungsschrauben verbunden. Das Gehäuse 3 der
Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung ist durch Befestigungsschrauben mit der Lenksäule 2 verbunden.
Bezugszeichenliste
1 Lenkspindel
2 Lenksäule 3 Gehäuse
4 Erster Anschlaghebel
5 Zweiter Anschlaghebel
6 Anschlag
7 Ausnehmung des ersten Anschlaghebels 8 Anschlagelement des ersten Anschlaghebels
9 Anschlagelement des zweiten Anschlaghebels
10 Federelement
11 Erster Teil des zweiten Anschlaghebels
12 Zweiter Teil des zweiten Anschlaghebels 13 Ausnehmung
14 Ausnehmung
15 Erster T eil des Anschlags
16 Zweiter T eil des Anschlags
17 Trageinheit 18 Manteleinheit
19 Stelleinheit
20 Außenverzahnung
21 Hebel

Claims

ANSPRÜCHE
1. Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung für eine eine Lenkspindel (1) umfassende Lenksäule (2) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse (3), einen ersten Anschlaghebel (4), einen zweiten Anschlaghebel (5) und einen Anschlag (6), wobei der erste Anschlaghebel (4) drehfest mit der Lenkspindel (1) verbunden ist, wobei der zweite Anschlaghebel (5) drehbar gegenüber der Lenkspindel (1) gelagert ist und wobei der Anschlag (6) ortsfest mit dem Gehäuse (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein definierter Drehwinkel erreicht wird, der erste Anschlaghebel (4) gegen den zweiten Anschlaghebel (5) stößt und der zweite Anschlaghebel (5) gegen den Anschlag (6) stößt, sodass die Drehbewegung der Lenkspindel (1) begrenzt ist, wobei der zweite Anschlaghebel (5) in Umfangsrichtung der Lenkspindel (1) beidseitig angeordnete Federelemente (10) aufweist.
2. Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlaghebel (4) in Umfangsichtung der Lenkspindel (1) beidseitig angeordnete Ausnehmungen (7) aufweist.
3. Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlaghebel (4) ein Anschlagelement (8) aufweist.
4. Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschlaghebel (5) ein Anschlagelement (9) aufweist.
5. Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschlaghebel (5) einen ersten Teil (11) und einen von dem ersten Teil (11) in Axialrichtung der Lenkspindel (1) beabstandeten zweiten Teil (12) umfasst.
6. Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement (9) des zweiten Anschlaghebels (5) zwischen dem ersten Teil (11) des zweiten Anschlaghebels (5) und dem zweiten Teil (12) des zweiten Anschlaghebels (5) aufgenommen ist.
7. Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlaghebel (4) in Axialrichtung der Lenkspindel (1) zwischen dem ersten Teil (11) des zweiten Anschlaghebels (5) und dem zweiten Teil (12) des zweiten Anschlaghebels (5) angeordnet ist.
8. Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (6) zu dem Anschlagelement (9) des zweiten
Anschlaghebels (5) korrespondierend ausgebildete Ausnehmungen (13) aufweist.
9. Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (6) zu den Federelementen (10) des zweiten Anschlaghebels (5) korrespondierend ausgebildete Ausnehmungen (14) aufweist.
10. Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (6) einen ersten Teil (15) und einen von dem ersten Teil (15) in Axialrichtung der Lenkspindel (1) beabstandeten zweiten Teil (16) umfasst.
11. Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlaghebel (4) in Axialrichtung der Lenkspindel (1) zwischen dem ersten Teil (15) des Anschlags (6) und dem zweiten Teil (16) des Anschlags (6) angeordnet ist.
12. Lenksäule (2) für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Umdrehungsbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11. 13. Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Lenksäule (2) nach Anspruch
12.
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