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Title:
ASSEMBLY FOR A STEERING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/104955
Kind Code:
A1
Abstract:
An assembly (2) for a steering device (1), the assembly (2) having an input shaft (3) and an output shaft (4) and a torsion mechanism (5) coupling the input shaft (3) to the output shaft (4), and the torsion mechanism (5) being designed in the form of a torsion spring element (6, 7), more particularly a spiral spring or helical spring, or comprises such a spring.

Inventors:
BECKER INGO (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/084951
Publication Date:
June 15, 2023
Filing Date:
December 08, 2022
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
G01L3/14; B62D6/10; G01L5/22
Foreign References:
JP2005274369A2005-10-06
US20020108804A12002-08-15
CN102320324B2013-01-16
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Claims:
Patentansprüche Baugruppe (2) für eine Lenkvorrichtung (1 ), welche Baugruppe (2) eine Eingangswelle (3) und eine Ausgangswelle (4) und eine die Eingangswelle (3) mit der Ausgangswelle (4) koppelnde Torsionseinrichtung (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionseinrichtung (5) als Torsionsfederelement (6, 7), insbesondere als Spiralfeder oder Schraubenfeder, ausgebildet ist oder ein solches umfasst. Baugruppe (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionseinrichtung (5) wenigstens zwei Torsionsfederelemente (6, 7) aufweist, die insbesondere in unterschiedlichen Axialpositionen angeordnet sind. Baugruppe (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Torsionsfederelemente (6, 7) gleichartig oder unterschiedlich ausgebildet sind und/oder wenigstens zwei Torsionsfederelemente (6, 7) gleich oder unterschiedlich in Bezug auf eine Umfangsrichtung um eine Längsachse der Baugruppe (2) ausgerichtet sind. Baugruppe (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Torsionsfederelement (6, 7) als Haupttorsionsfederelement und ein Torsionsfederelement (6, 7) als Rückfalltorsionsfederelement ausgebildet ist. Baugruppe (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Erfassungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Defekt in wenigstens einem Torsionsfederelement (6, 7) zu erfassen. Baugruppe (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Torsionsfederelement (6, 7) als Opfertorsionsfederelement ausgebildet ist, insbesondere durch eine Schwächung des Torsionsfederelements (6, 7). Baugruppe (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionseinrichtung (5) wenigstens ein an der Eingangswelle (3) angeordnetes erstes Mitnehmerelement (12, 12‘, 14) aufweist, das ein Torsionsfederelement (6, 7) mit der Eingangswelle (3) koppelt und/oder wenigstens ein an der Ausgangswelle (4) angeordnetes zweites Mitnehmerelement (12, 12‘, 14) aufweist, das das Torsionsfederelement (6, 7) mit der Ausgangswelle (4) koppelt. Baugruppe (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein an der Eingangswelle (3) angeordnetes erstes Mitnehmerelement (12, 12‘, 14) als Nut (8) ausgebildet ist und/oder wenigstens ein an der Ausgangswelle (4) angeordnetes zweites Mitnehmerelement (12, 14) als in Axialrichtung abragender Splint ausgebildet ist. Lenkvorrichtung (1 ) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Baugruppe (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche. Verfahren zur Montage einer Baugruppe (2) für eine Lenkvorrichtung (1 ), insbesondere eine Baugruppe (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (3) mit der Ausgangswelle (4) gekoppelt wird und anschließend wenigstens ein als Torsionsfederelement (6, 7) ausgebildetes Torsionselement auf die Eingangswelle (3) oder die Ausgangswelle (4) aufgebracht wird, wobei das Torsionsfederelement (6, 7) in der montierten Position die Eingangswelle (3) mit der Ausgangswelle (4) koppelt.
Description:
Baugruppe für eine Lenkvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für eine Lenkvorrichtung, welche Baugruppe eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle und eine die Eingangswelle mit der Ausgangswelle koppelnde Torsionseinrichtung aufweist.

Lenkvorrichtungen für Kraftfahrzeuge, die zuvor beschriebene Baugruppen, umfassend eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Torsionseinrichtung aufweisen, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Lenkvorrichtungen sollen insbesondere eine Bestimmung eines Drehmoments ermöglichen, welches Drehmoment ein Fahrer auf ein Lenkelement bewirkt, das mit der Eingangswelle gekoppelt ist. Dadurch lässt sich die Eingangswelle gegenüber der Ausgangswelle verdrehen, wobei ein Torsionselement verformt wird. Die Verformung des Torsionselements, beispielsweise um einen bestimmten Winkel, kann anschließend als Grundlage dafür verwendet werden, das Drehmoment zu bestimmen.

Dies erfordert, dass bei der Montage der Baugruppe die Eingangswelle exakt zu der Ausgangswelle positioniert werden muss. Da die Eingangswelle über das Torsionselement mit der Ausgangswelle gekoppelt ist, ist es somit erforderlich, eine präzise Messung der Ausrichtungen der einzelnen Bauteile vorzunehmen, um diese zentrieren zu können. Hierbei ist ferner erforderlich, dass bei der Kopplung der Bauteile aneinander, die gemessene und eingestellte Zentrierung nicht verloren geht.

Ferner ist bekannt, dass die Eingangswelle und die Ausgangswelle nicht beliebig zueinander verdreht werden können, da dies, beispielsweise mechanisch, blockiert ist. Durch die Blockierung der Verdrehbarkeit zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle wird zum einen erreicht, dass bei einem auftretenden Fehler die Lenkbarkeit des Kraftfahrzeugs erhalten bleibt, zum Beispiel bei einem Bruch des Torsionselements, und zum anderen wird sichergestellt, dass das Torsionselement nur in einem bestimmten Winkelbereich verformt werden kann. Dennoch können über den Betrieb der Baugruppe Beschädigungen des Torsionselements, beispielsweise eines Torsionsstabs, nicht ausgeschlossen werden. Beispielsweise wird ein Torsionsstab in die Ausgangswelle gepresst und die Eingangswelle anschließend über den Torsionsstab geschoben. Die vormontierte Baugruppe muss anschließend vermessen und ausgerichtet werden, sodass die exakte Orientierung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle hergestellt werden kann. Hierbei sind selbst kleine Abweichungen in einer der beiden Drehrichtungen zu vermeiden. Das beschriebene Montageverfahren erfordert somit aufwändige Einrichtungen für die Vermessung der Baugruppe sowie für die präzise Ausrichtung der Teile relativ zueinander. Ferner ist die Durchführung der Vermessung und Zentrierung aufwändig und zeitintensiv und die erreichbare Präzision ist verbesserungswürdig. Zudem fehlt eine mechanische Redundanz, insbesondere bei einer Beschädigung des Torsionselements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte Baugruppe für eine Lenkvorrichtung anzugeben.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine Baugruppe für eine Lenkvorrichtung, die eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle aufweist, wobei mindestens eine Torsionseinrichtung die Eingangswelle mit der Ausgangswelle koppelt. Mit anderen Worten wird eine Drehbewegung, die auf die Eingangswelle aufgebracht wird, über die Torsionseinrichtung an die Ausgangswelle übertragen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Torsionseinrichtung als Torsionsfederelement, insbesondere als Spiralfeder oder Schraubenfeder, ausgebildet ist oder ein solches umfasst. Mit anderen Worten schlägt die Erfindung in einer beschriebenen Baugruppe einen Verzicht auf einen üblicherweise verwendeten Torsionsstab vor. Durch die Verwendung von Torsionsfederelementen bzw. wenigstens eines Torsionsfederelements, kann die in Axialrichtung, bezogen auf die Drehachse des Eingangsschafts und Ausgangsschafts, benötigte Baulänge erheblich reduziert werden. Das wenigstens eine Torsionsfederelement selbst ist in Bezug auf seine Herstellung und Montage keinen präzisen Anforderungen unterworfen, wie diese zuvor in Bezug den Torsionsstab beschrieben wurden. Insbesondere ist kein aufwendiger Montagevorgang erforderlich, da das Torsionsfederelement letztlich beliebig an Eingangswelle und Ausgangswelle angeordnet werden kann, solange bei einer Drehbewegung zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle das Torsionsfederelement eine Federkraft bzw. ein Drehmoment aufbaut, das Eingangswelle und Ausgangswelle aneinander koppelt. Insbesondere ist kein Einpressen, Bohren, Verstemmen oder anderweitiges aufwändiges Montageverfahren erforderlich. Letztlich bleiben die Eingangswelle und Ausgangswelle, insbesondere über eine Lagereinrichtung, relativ zueinander gelagert, wobei das Torsionsfederelement lediglich die Kopplung der beiden Bauteile übernimmt. Ferner wird der Aufwand in der Ausrichtung bzw. Zentrierung, Vermessung und dergleichen reduziert, da derartige Verfahrensschritte durch den Verzicht auf den Torsionsstab entfallen

Die Zentrierung von Eingangswelle zur Ausgangswelle wird durch die geometrische Anordnung der Spiralfeder(n) zu den Wellen direkt im Zusammenbau umgesetzt. Eine aufwändige Vermessung der Zentrierung entfällt.

Nach einer Ausgestaltung der Baugruppe kann vorgesehen sein, dass die Torsionseinrichtung wenigstens zwei Torsionsfederelemente aufweist, die insbesondere in unterschiedlichen Axialpositionen angeordnet sind. Grundsätzlich kann die Baugruppe vorsehen, dass die Torsionseinrichtung an der Ausgangswelle oder der Eingangswelle angeordnet ist und eine mechanische Verbindung zu der Eingangswelle oder der Ausgangswelle herstellt. Nachfolgende Beschreibungen, die eine der beiden Alternativen auswählen, beispielsweise eine Anordnung der Torsionseinrichtung an der Eingangswelle und eine Abstützung an der Ausgangswelle, sind folglich auf die jeweils andere Alternative übertragbar. Zum Beispiel ist es in den entsprechenden Beschreibungen möglich, die Begriffe „Eingangswelle“ und „Ausgangswelle“ auszutauschen.

Die Anordnung bzw. die Verwendung wenigstens zweier Torsionsfederelemente, bietet den Vorteil, dass eine mechanische Redundanz geschaffen wird. Wird eines der beiden Torsionsfederelemente beschädigt, insbesondere zerstört, verbleibt wenigstens ein weiteres Torsionsfederelement, um die Eingangswelle an die Ausgangswelle zu koppeln. Dies ermöglicht, dass die Lenkvorrichtung lenkbar bleibt, auch wenn eines der Torsionsfederelemente der Baugruppe ausfällt. Grundsätzlich ist es hierbei möglich eine beliebige Anzahl von Torsionsfederelementen vorzusehen, die insbesondere in unterschiedlichen Axialpositionen angeordnet sind. Wie bereits beschrieben, wird als Axialrichtung die Richtung der Drehachse der Baugruppe, also insbesondere die zusammenfallenden Drehachsen des Ausgangsschafts und des Eingangsschafts verstanden. Die Axialrichtung kann auch als Zentralachse bzw. Symmetrieachse der Baugruppe verstanden werden.

Durch die mechanische Redundanz, die durch das Vorsehen wenigstens zweier Torsionsfederelemente erreicht wird, kann bei Ausfall eines Torsionsfederelements, beispielsweise bei Bruch eines Torsionsfederelements, das Drehmoment dennoch von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle durch das verbleibende Torsionsfederelement übertragen werden. Hierbei erhält der Benutzer des Kraftfahrzeugs eine mechanische Rückmeldung, da sich die Lenkvorrichtung schlagartig anders verhält. Der Defekt in der Lenkvorrichtung kann somit erkannt und beispielsweise bei einem nächsten Werkstattbesuch abgestellt werden.

Die Baugruppe kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass wenigstens zwei Torsionsfederelemente gleichartig oder unterschiedlich ausgebildet sind und/oder wenigstens zwei Torsionsfederelemente gleich oder unterschiedlich in Bezug auf eine Umfangsrichtung um eine Längsachse der Baugruppe ausgerichtet sind. Die Längsachse der Baugruppe kann insbesondere mit der zuvor beschriebenen Axialrichtung bzw. Drehachse zusammenfallen. Nach der beschriebenen Ausgestaltung können grundsätzlich wenigstens zwei gleichartige Torsionsfederelemente verwendet werden. Beispielsweise kann jedes der Torsionsfederelemente dieselbe Federhärte aufweisen, sodass letztlich die Übertragung des Drehmoments zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle gleichteilig über jedes der Torsionsfederelemente vorgenommen wird. Fällt eines der Torsionsfederelemente aus, wird das gesamte Drehmoment entsprechend über die verbleibenden Torsionsfederelemente übertragen. Ebenso ist es möglich, dass wenigstens zwei der verwendeten Torsionsfederelemente unterschiedlich ausgebildet sind. Die Unterschiede in der Ausbildung der Torsionsfederelemente können sich grundsätzlich auf jedwede mechanische Parameter der Torsionsfederelemente beziehen. Insbesondere kann eine Federhärte der unterschiedlichen Torsionsfederelemente unterschiedlich gewählt werden. Dies erlaubt, dass beispielsweise ein Torsionsfederelement weicher oder steifer ausgebildet ist als das wenigstens eine andere Torsionsfederelement. Zum Beispiel kann eine Federhärte von einem Torsionsfederelement geringer ausgeführt sein als die des anderen Torsionsfederelements. Fällt eines der Torsionsfederelemente aus, kann die Lenkbarkeit durch das andere Torsionsfederelement sichergestellt bleiben. Durch geeignete Wahl der Torsionsfederelemente kann so gezielt das mechanische Feedback an die Benutzer des Kraftfahrzeugs bestimmt werden.

Ebenso kann ein Unterschied in Bezug auf die Ausrichtung bzw. Anbindung der Torsionsfederelemente vorgenommen werden. Beispielsweise können die einzelnen Torsionsfederelemente unterschiedlich in Umfangsrichtung in der Baugruppe angeordnet sein. Zum Beispiel können Abstützungspunkte an der Eingangswelle oder der Ausgangswelle in unterschiedlichen Umfangspositionen gewählt werden. Werden genau zwei Torsionsfederelemente verwendet, ist es möglich, deren Anschlagpunkte, Abstützpunkte bzw. Mitnehmer, durch die die Torsionsfederelemente an die Eingangswelle oder Ausgangswelle angebunden sind, an gegenüberliegenden Umfangspositionen bzw. 180° in Umfangsrichtung beabstandet, anzuordnen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Baugruppe kann vorgesehen sein, dass ein Torsionsfederelement als Haupttorsionsfederelement und ein Torsionsfederelement als Rückfalltorsionsfederelement ausgebildet ist. Dadurch kann eine gezielte Aufgabenverteilung der einzelnen Bauteile bewirkt werden. Insbesondere kann eine mechanische Redundanz sichergestellt werden, wobei grundsätzlich das Drehmoment zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle durch das Haupttorsionsfederelement übertragen wird. Bei einem Defekt in dem Haupttorsionsfederelement kann das als Rückfalltorsionsfederelement ausgebildete Torsionsfederelement verwendet werden, um das Drehmoment zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle zu übertragen. Haupttorsionsfederelement und Rückfalltorsionsfederelement können insbesondere verschiedene Wirkbereiche und/oder unterschiedliche Federhärten aufweisen. Beispielsweise kann das Rückfalltorsionsfederelement erst zum Einsatz kommen, wenn das Haupttorsionsfederelement bereits um einen gewissen Winkelbereich ausgelenkt ist.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Baugruppe kann eine Erfassungseinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, einen Defekt in wenigstens einem Torsionsfederelement zu erfassen. Wie zuvor beschrieben, kann grundsätzlich der Benutzer bei einer Bedienung der Lenkvorrichtung feststellen, dass wenigstens eines der Torsionsfederelemente beschädigt, beispielsweise gebrochen, ist. Die Erfassungseinrichtung erlaubt eine objektive Erfassung der Lenkbarkeit der Lenkvorrichtung. Zum Beispiel können Lenkbewegungen, die ein Benutzer des Kraftfahrzeugs über die Lenkvorrichtung ausführt, erfasst werden. Verändert sich das Lenkverhalten des Benutzers plötzlich, insbesondere in Bezug auf die aufgewendeten Drehmomente bzw. die ausgeführten Lenkwinkel, kann die Erfassungseinrichtung eine Warnung ausgeben. Da, wie zuvor beschrieben, durch das Vorsehen wenigstens zweier Torsionsfederelemente bevorzugt eine mechanische Redundanz erreicht wird, kann die Erfassungseinrichtung in diesem Fall das Aufsuchen einer Werkstatt nahelegen, beispielsweise durch eine bestimmte Ausgabe an den Benutzer des Kraftfahrzeugs. Ebenso ist es möglich, eine Warnmeldung auszugeben, der dem Benutzer anzeigt, dass eine Beeinträchtigung der Lenkvorrichtung vorliegt.

Wie zuvor beschrieben, können wenigstens zwei Torsionsfederelemente verwendet werden, die unterschiedlich ausgebildet sind. Nach einer Ausgestaltung der Baugruppe kann ein Torsionsfederelement als Opfertorsionsfederelement ausgebildet sein, insbesondere durch eine Schwächung des Torsionsfederelements. Das Opfertorsionsfederelement kann beispielsweise hinsichtlich des verwendeten Materials an wenigstens einer Bauteilstelle dünner ausgeführt werden. Ebenso ist es möglich, das Opfertorsionsfederelement in wenigstens einem Abschnitt aus einem anderen Material auszuführen. Allgemein kann bei dem Opfertorsionsfederelement auch eine Sollbruchstelle vorgesehen sein, die dazu führt, dass das Opfertorsionsfederelement maßgeblich vor dem wenigstens einen weiteren Torsionsfederelemente beschädigt wird bzw. bricht. Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine weitere Torsionsfederelement maßgeblich für die Übertragung des Drehmoments zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle verantwortlich sein, sodass bei einem Ausfall des Opfertorsionsfederelements die Lenkbarkeit nahezu unverändert erhalten bleibt. Hierbei kann durch den Benutzer dennoch, wenn auch stark reduziert, festgestellt werden, dass sich das Lenkverhalten der Lenkvorrichtung verändert hat, sodass eine Werkstatt aufgesucht werden kann. Die zuvor beschriebene Erfassungseinrichtung kann subjektiv feststellen, dass das Opfertorsionsfederelement beschädigt wurde, beispielsweise gebrochen ist, und, wie zuvor beschrieben, die entsprechenden Ausgaben bzw. Maßnahmen veranlassen.

Die Torsionseinrichtung kann, wie bereits beschrieben, wenigstens ein an der Eingangswelle angeordnetes erstes Mitnehmerelement aufweisen, das ein Torsionsfederelement mit der Eingangswelle koppelt und/oder wenigstens ein an der Ausgangswelle angeordnetes zweites Mitnehmerelement aufweisen, das das Torsionsfederelement mit der Ausgangswelle koppelt. Die Mitnehmerelement bewirkt somit eine mechanische Kopplung des Torsionsfederelements an die Eingangswelle und/oder die Ausgangswelle. Die Mitnehmerelemente sind beispielsweise als in Axialrichtung vorstehende Splinte ausgeführt und können abragende Abgänge oder Enden, beispielsweise Beine, der Torsionsfederelemente bei einer Drehbewegung zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle mitnehmen.

Ferner ist grundsätzlich eine beliebige Anordnung der einzelnen Mitnehmerelement möglich, wobei die Anordnung der Mitnehmerelemente bevorzugt in einem Grundzustand der Ausrichtung der Abgänge der Torsionsfederelemente bzw. des wenigstens einen Torsionsfederelements entsprechen. Als Grundzustand wird insbesondere ein Zustand der Lenkvorrichtung verstanden, bei dem die Eingangswelle nicht relativ zu der Ausgangswelle verdreht ist bzw. der Winkel zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle 0° beträgt, beispielsweise bei Geradeausfahrt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Baugruppe kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein an der Eingangswelle angeordnetes erstes Mitnehmerelement als Nut ausgebildet ist und/oder wenigstens ein an der Ausgangswelle angeordnetes zweites Mitnehmerelement als in Axialrichtung abragender Splint ausgebildet ist. Die Nut kann sich in Axialrichtung innerhalb des Eingangsschafts oder des Ausgangsschafts erstrecken. Wie bereits beschrieben, sind die Beschreibungen auf die umgekehrten Alternativen übertragbar, d.h. , dass insbesondere die Begriffe „Eingangswelle“ und „Ausgangswelle“ austauschbar sind.

Die verwendeten Torsionsfederelemente können insbesondere eine dazu korrespondierende Geometrie aufweisen. Beispielsweise weisen die Torsionsfederelemente wenigstens einen Eingriffsabschnitt auf, der in die Nut eingebracht werden kann, beispielsweise, wenn die Torsionsfederelemente in Axialrichtung auf die Eingangswelle bzw. Ausgangswelle aufgeschoben werden. In diesem Fall umgreifen die Torsionsfederelemente mit wenigstens einer Schleife bzw. Wicklung die Eingangswelle oder die Ausgangswelle, wobei die Eingriffsabschnitte in der Nut aufgenommen sind.

Daneben betrifft die Erfindung eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine zuvor beschriebene Baugruppe aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Baugruppe für eine Lenkvorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebene Baugruppe, wobei die Eingangswelle mit der Ausgangswelle gekoppelt wird, insbesondere mittels einer Lagereinrichtung, und anschließend wenigstens ein als Torsionsfederelement ausgebildetes Torsionselement auf die Eingangswelle oder die Ausgangswelle aufgebracht wird, wobei das Torsionsfederelement in der montierten Position die Eingangswelle mit der Ausgangswelle koppelt.

Wie beschrieben, kann das wenigstens eine Torsionsfederelement zur Montage in Axialrichtung auf die Eingangswelle oder die Ausgangswelle aufgeschoben werden, wobei ein Teil des Torsionsfederelements eine Kopplung an die Eingangswelle sicherstellt und ein Teil des Torsionsfederelements eine Kopplung an die Ausgangswelle sicherstellt, beispielsweise durch Verwendung wenigstens eines Mitnehmerelements. Somit wird sichergestellt, dass das Torsionsfederelement nicht relativ zu der Eingangswelle und der Ausgangswelle verdreht werden kann, sondern bei einer Relativdrehung zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle ein Drehmoment aufbringt, das ausgerichtet ist, Eingangswelle und Ausgangswelle in ihre Grundstellung zurückzustellen.

Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Baugruppe beschrieben wurden, sind vollständig auf die Lenkvorrichtung und das Verfahren übertragbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug in einer Längsschnittdarstellung;

Fig. 2 einen Ausschnitt einer Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug in einer Querschnittsdarstellung;

Fig. 3 ein Torsionsfederelement einer Baugruppe für eine Lenkvorrichtung nach Fig. 1 , 2;

Fig. 4a-4d einen Ausschnitt einer Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug in eine Längsschnittdarstellung in verschiedenen Montagezuständen;

Fig. 5a-5c einen Ausschnitt einer Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug in einer Querschnittsdarstellung in verschiedenen Ausführungsbeispielen.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Lenkvorrichtung 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Die Lenkvorrichtung 1 umfasst eine Baugruppe 2, die eine Eingangswelle 3, eine Ausgangswelle 4 und eine Torsionseinrichtung 5 aufweist. Grundsätzlich bestimmt die Ankopplung die Funktion des Eingangsschafts 3 und des Ausgangsschafts 4, das heißt, wie diese im Drehmomentfluss zwischen einem Bedienelement, beispielsweise einem Lenkrad, und einem Lenkgetriebe des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Die nachfolgende Beschreibung ist daher vollständig umkehrbar. Insbesondere sind die Begriffe „Eingangswelle“ und „Ausgangswelle“ austauschbar. Die Eingangswelle 3 ist mittels einer Lagereinrichtung 11 , beispielsweise einem Radiallager, an der Ausgangswelle 4 gelagert und relativ zu diesem drehbar bzw. ist ein auf die Eingangswelle 3 aufgebrachtes Drehmoment auf die Ausgangswelle 4 übertragbar, nämlich über die Torsionseinrichtung 5, die die Eingangswelle 3 mit der Ausgangswelle 4 koppelt. In der gezeigten Ausführungsform weist die Torsionseinrichtung 5 zwei Torsionsfederelemente 6, 7 auf, wobei auch Ausgestaltungen möglich sind, in denen nur ein Torsionsfederelement 6, 7 oder eine beliebige weitere Anzahl von Torsionsfederelementen 6, 7 vorgesehen sind.

Die Torsionsfederelemente 6, 7 sind sowohl an der Eingangswelle 3 als auch einem Ausgangswelle 4 angebunden, sodass diese sich nicht relativ zu Eingangswelle 3 und Ausgangswelle 4 verdrehen können. Stattdessen sind die Torsionsfederelemente 6, 7 an beiden Bauteilen abgestützt und bewirken ein rückstellendes Drehmoment bei einer Drehung zwischen Eingangswelle 3 und Ausgangswelle 4. Die Torsionsfederelemente 6, 7 sind in verschiedenen Axialpositionen in Bezug auf eine Drehachse 10 der Lenkvorrichtung 1 bzw. der Baugruppe 2 angeordnet. Die Drehachse 10 kann auch als Symmetrieachse bezeichnet werden bzw. als Drehachse 10 des Eingangsschafts 3 oder des Ausgangsschafts 4 verstanden werden.

In der gezeigten Ausgestaltung weist die Eingangswelle 3, wie in Fig. 2 dargestellt, zwei Nuten 8 auf, in die Eingriffsabschnitte 9 der Torsionsfederelemente 6, 7 eingreifen. Am besten dargestellt in Fig. 2, 3, greifen die Eingriffsabschnitte 9 der Torsionsfederelemente 6, 7 radial in die Nuten 8 an der Eingangswelle 3 ein, sodass die Torsionsfederelemente 6, 7 nicht relativ zu der Eingangswelle 3 verdrehbar sind. Ferner weist die Ausgangswelle 4 Mitnehmerelemente 12, 12‘ auf, an denen die Torsionsfederelemente 6, 7 abgestützt sind. Bei einer Drehbewegung des Eingangsschafts 3 bzw. des Ausgangsschafts 4 tritt eine Deformation der Torsionsfederelemente 6, 7 auf, da diese durch die Eingriffsabschnitte 9 in den Nuten 8 in der Eingangswelle 3 mitgenommen werden und mit den Mitnehmerelementen 12, 12‘ bzw. jeweils mit einem Mitnehmerelement 12, 12‘ von der Ausgangswelle 4 mitgenommen werden. In Fig. 3 ist ein Torsionsfederelement 6, 7 isoliert dargestellt. Ersichtlich erstrecken sich an gegenüberliegenden Umfangspositionen die Eingriffsabschnitte 9 radial nach innen, die bei der Montage in die Nuten 8 eingreifen, die sich entlang der Drehachse 10 in Axialrichtung erstrecken. In Fig. 3 sind ferner Abgänge 13 des Torsionsfederelements 6, 7 dargestellt, mit denen das Torsionsfederelement 6, 7 an dem Mitnehmerelement 12, 12‘ des Ausgangsschafts 4 anliegt.

In Fig. 4a-4d ist beispielhaft ein Montageprozess der Baugruppe 2 dargestellt. In Fig. 4a ist dargestellt, dass die Eingangswelle 3 mit der Ausgangswelle 4 gefügt werden kann. Insbesondere kann ein Abschnitt des Eingangsschafts 3 in die Lagereinrichtung 11 in der Ausgangswelle 4 eingebracht werden, sodass ausgehend von der in Fig 4a dargestellten Situation in die in Fig. 4b dargestellte Situation bzw. den dargestellten Montagezustand übergegangen werden kann. Ausgehend von dem Zustand in Fig. 4b kann wenigstens eines der Torsionsfederelemente 6, 7 in Axialrichtung auf die Eingangswelle 3 und die Ausgangswelle 4 aufgeschoben werden. Dabei greifen, wie zuvor beschrieben, die Eingriffsabschnitte 9 des Torsionsfederelements 6 in die Nuten 8 in der Eingangswelle 3 ein und die Abgänge 13 werden in Anlage mit dem Mitnehmerelement 12 des Ausgangsschafts 4 gebracht.

In Fig. 4d ist dargestellt, dass wenigstens ein zweites Torsionsfederelement 7 in Axialrichtung auf die Eingangswelle 3 und die Ausgangswelle 4 aufgeschoben werden kann. Anschließend liegt die in Fig. 1 dargestellte fertig montierte Baugruppe 2 für die Lenkvorrichtung 1 vor. Ersichtlich ist bei dem Montageverfahren kein aufwändiges Zentrieren, Ausrichten und Vermessen erforderlich. Verglichen mit üblicherweise im Stand der Technik verwendeten Torsionsstäben unterliegt die Herstellung bzw. die Verwendung der Torsionsfederelemente 6, 7 keiner präzisen Konfiguration. Die Maßhaltigkeit bzw. die Fertigung und Anordnung der Torsionsfederelemente 6, 7 hat keinen Einfluss auf die Positionierung bzw. die Positionierungsgenauigkeit zwischen Eingangswelle 3 und Ausgangswelle 4.

In Fig. 5a-5c sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele in Bezug auf die Anordnung der Torsionsfederelemente 6, 7, sowie deren Mitnehmerelemente 12, 12‘, 14 dargestellt. In Fig. 5a weist die Eingangswelle 3 ein Mitnehmerelement 14 und die Ausgangswelle 4 jeweils ein Mitnehmerelement 12 auf. Das dargestellte Torsionsfederelement 6, 7, wobei wiederum mehr als ein Torsionsfederelement 6, 7 verwendet werden kann, ist in dem dargestellten Querschnitt betrachtet U-förmig bzw. Klammerförmig. Je nach Richtung der Auslenkung zwischen Eingangswelle 3 und Ausgangswelle 4 wird das Torsionsfederelement 6, 7 durch die Mitnehmerelemente 12, 14 verformt.

In Fig. 5b ist ein schleifenförmiges Torsionsfederelement 6, 7 dargestellt, bei dem das Torsionsfederelement 6, 7, zum Beispiel ein drahtartiger Grundkörper, wenigstens eine Wicklung aufweist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Torsionsfederelement 6, 7 über ein Mitnehmerelement 14 an der Eingangswelle 3 fest angebunden. Die Ausgangswelle 4 weist zwei Mitnehmerelemente 12, 12‘ auf, an denen die Abgänge 13 des Torsionsfederelements 6, 7 anliegen. Entsprechend baut das Torsionsfederelement 6, 7 einer Verdrehung zwischen Eingangswelle 3 und Ausgangswelle 4 ein Drehmoment auf.

Fig. 5c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das grundsätzlich dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5b entspricht. In der gezeigten Darstellung sind die Richtungen der Abgänge 13 sowie die Anordnung der Mitnehmerelemente 12, 12‘ an der Ausgangswelle 4 anders gewählt. Während in Fig. 5b eine um 180° beabstandete bzw. in Umfangsrichtung gegenüberliegende Anordnung der Abgänge 13 bzw. der Mitnehmerelemente 12, 12‘ gezeigt ist, sind in der Ausgestaltung nach Fig. 5c die Abgänge 13 des Torsionsfederelements 6, 7 um 90° beabstandet. Ebenso sind die Mitnehmerelemente 12, 12‘ um 90° in Umfangsrichtung an der Ausgangswelle 4 angeordnet. Die in Fig. 5a-5c gezeigten Ausführungsbeispiele sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Grundsätzlich ist eine beliebige Anordnung der Abgänge 13 sowie der Mitnehmerelemente 12, 12‘, 14 möglich.

Obwohl die Torsionsfederelemente 6, 7 in den einzelnen Ausführungsbeispielen gleichartig dargestellt sind, können gleiche oder unterschiedliche Torsionsfederelemente 6, 7 verwendet werden. Die Torsionsfederelemente 6, 7 können sich insbesondere in Bezug auf ihre mechanischen Eigenschaften unterscheiden. Die vorangegangene Beschreibung der Lenkvorrichtung 1 ist vollständig auf das zuvor beschriebene Verfahren übertragbar. Ebenso können die Einzelheiten und Merkmale auf ein Kraftfahrzeug übertragen werden, das die Lenkvorrichtung 1 aufweist. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die einzelnen Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sind vollständig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar.

Bezugszeichen

Lenkvorrichtung

Baugruppe

Eingangswelle

Ausgangswelle

Torsionseinrichtung , 7 Torsionsfederelement

Nut

Eingriffsabschnitt 0 Drehachse 1 Lagereinrichtung 2, 12‘ Mitnehmerelement 3 Abgang 4 Mitnehmerelement