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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Lenksystem mit einer solchen Lenkvorrichtung und ein Verfahren zur Montage einer solchen Lenkvorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind Lenksysteme für Kraftfahrzeuge mit an einer Lenkwelle angeordneten Lenksensoren zur Bestimmung eines Lenkwinkels und/oder eines an der Lenkwelle ausgeübten Lenkmoments bekannt. Derartige Lenksensoren umfassen in der Regel ein mit der Lenkwelle verbundenes Sensorgehäuse sowie ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Sensorelement.
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Bei einem bekannten Montageprozess wird das Sensorgehäuse auf die Lenkwelle geschoben und an der Lenkwelle befestigt. Anschließend wird die Lenkwelle zusammen mit dem Sensorgehäuse in eine Montageöffnung eines Lenkgetriebegehäuses eingesetzt, wobei gleichzeitig ein Sensorkabel manuell von einem Monteur mit dem Sensorgehäuse bzw. dem Sensorelement verbunden werden kann. Anschließend wird die Montageöffnung mittels eines Gehäusedeckels verschlossen. Dieser Aufbau führt jedoch zu einem komplizierten und zeitaufwändigen Montageprozess, welcher mehrere Montageschritte sowie ein manuelles Stecken des Sensorkabels während des Montageprozesses der Lenkwelle bzw. des Lenksensors erfordert.
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Ferner ist aus der
DE 10 2012 202 676 A1 eine gattungsgemäße Lenkvorrichtung umfassend eine Lenksensoreinheit mit einem Sensorgehäuse und einer in dem Sensorgehäuse gelagerten Steckeinheit zur Kopplung mit einem Gegenstecker bekannt. Ähnliche Lenkvorrichtungen sind ebenfalls aus der
DE 10 2007 057 299 A1 und/oder der
DE 10 2005 038 514 A1 bekannt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Lenkvorrichtung und ein Verfahren zur Montage einer Lenkvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Kontaktierung bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 14 und 15 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Lenkvorrichtung mit einer Lenksensoreinheit zur Erfassung wenigstens einer Lenkinformation, insbesondere von einer um eine Lenkachse drehbar gelagerten Lenkwelle, welche ein Sensorgehäuse umfasst, und mit einer der Lenksensoreinheit zugeordneten und insbesondere mit der Lenksensoreinheit verbundenen Steckeinheit, welche in dem Sensorgehäuse gelagert ist und zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit mit einer weiteren Steckeinheit koppelbar ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Lenkvorrichtung eine Halteeinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, die Steckeinheit bei einem Steckvorgang bis zu einer in eine Steckrichtung der weiteren Steckeinheit wirkenden Grenzsteckkraft in einer definierten Steckposition, insbesondere relativ zu dem Sensorgehäuse, zu halten und oberhalb der Grenzsteckkraft eine, vorteilhaft definierte und/oder festgelegte, Bewegung der Steckeinheit und insbesondere eines Steckelements der Steckeinheit relativ zu dem Sensorgehäuse, insbesondere in die Steckrichtung, zu ermöglichen. Insbesondere ist die Grenzsteckkraft dabei größer als eine in die Steckrichtung der weiteren Steckeinheit wirkende minimale Montagekraft, welche bei dem Steckvorgang mindestens benötigt wird, um eine sichere und vollständige Kopplung der Steckeinheiten zu erreichen. Vorteilhaft ist die Grenzsteckkraft zudem geringer als eine in die Steckrichtung der weiteren Steckeinheit wirkende maximale Montagekraft, welche bei dem Steckvorgang auf die Steckeinheit und/oder die weitere Steckeinheit in die Steckrichtung maximal ausgeübt wird und/oder werden kann, beispielsweise durch einen Monteur und/oder eine entsprechende Maschine. Darüber hinaus können die Steckeinheit und die weitere Steckeinheit eine gemeinsame Steckverbindereinheit der Lenkvorrichtung ausbilden. Durch diese Ausgestaltung kann eine vorteilhaft sichere und/oder flexible Kontaktierung der Lenksensoreinheit mit einer definierten Steckkraft erreicht werden. Darüber hinaus kann dabei ein Montagevorgang stark vereinfacht werden, wobei eine Automatisierung des Montagevorgangs erreicht und eine Anzahl manueller Arbeitsschritte reduziert werden kann. Ferner kann eine Flexibilität der Lenkvorrichtung erhöht und/oder eine Betriebssicherheit verbessert werden. Zudem kann eine Standzeit und/oder eine Dauerfestigkeit der Lenkvorrichtung verbessert werden.
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Unter einer „Lenkvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Lenksystems, insbesondere eines Fahrzeugs und vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, verstanden werden. Insbesondere kann die Lenkvorrichtung auch die weitere Steckeinheit umfassen. Ferner kann die Lenkvorrichtung ein Lenkgetriebegehäuse, welches einen Sensoraufnahmebereich für die Lenksensoreinheit und die Steckeinheit bereitstellt, und/oder einen Gehäusedeckel, welcher dazu vorgesehen ist, in einem montierten Zustand den Sensoraufnahmebereich in axialer Richtung abzudecken umfassen. Vorteilhaft weist das Lenkgetriebegehäuse dabei eine mittels des Gehäusedeckels verschließbare Montageöffnung zur Aufnahme der Lenksensoreinheit und vorteilhaft zur zumindest teilweisen Aufnahme der Lenkwelle auf. Die Lenkwelle ist bevorzugt mehrteilig ausgebildet und umfasst zumindest eine Eingangswelle, vorzugsweise eine Lenkspindel, und zumindest eine von der Eingangswelle getrennt ausgebildete Ausgangswelle, vorzugsweise ein Lenkritzel. Eine Längserstreckung der Lenkwelle definiert dabei die axiale Richtung. Insbesondere kann die Lenkvorrichtung auch die Lenkwelle umfassen. Ferner soll unter einer „Lenksensoreinheit“ insbesondere eine die Lenkwelle in Umfangsrichtung umgreifende Sensoreinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, anhand einer Verdrehung der Lenkwelle und vorteilhaft einer Verdrehung der Eingangswelle relativ zu der Ausgangswelle, wenigstens eine, insbesondere mit einer Betätigung einer Lenkhandhabe des Lenksystems korrelierte, Lenkinformation zu erfassen. Die Lenkinformation ist dabei vorzugsweise ein Lenkwinkel und/oder ein, insbesondere mittels der Lenkhandhabe auf die Lenkwelle aufgebrachtes, Lenkmoment. Zur Erfassung der Lenkinformation kann die Lenksensoreinheit wenigstens ein Sensorelement umfassen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Des Weiteren soll unter einer „Steckverbindereinheit“ eine, vorteilhaft separat und/oder getrennt von dem Lenkgetriebegehäuse ausgebildete, Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine Kontaktierungsmöglichkeit zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit bereitzustellen. Dazu umfasst die Steckverbindereinheit zumindest zwei Steckeinheiten, insbesondere die Steckeinheit und die weitere Steckeinheit, welche getrennt voneinander ausgebildet sind und jeweils wenigstens ein Steckelement, beispielsweise in Form eines Steckers, einer Kupplung und/oder einer Buchse, umfassen. Vorzugsweise ist die Steckeinheit zumindest in Steckrichtung der weiteren Steckeinheit beweglich und/oder bewegbar in dem Sensorgehäuse gelagert. Zudem ist die Steckrichtung zur Kopplung der Steckeinheiten vorteilhaft zumindest im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung ausgerichtet. Der Ausdruck „zumindest im Wesentlichen senkrecht“ soll dabei eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene betrachtet, einen Winkel insbesondere zwischen 82° und 98°, vorteilhaft zwischen 85° und 95° und besonders bevorzugt zwischen 88° und 92° einschließen. Unter einer „Halteeinheit“ soll ferner eine mit der Steckeinheit und/oder dem Sensorgehäuse in Wirkverbindung stehende und die Steckeinheit und/oder das Sensorgehäuse kontaktierende Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Teil einer auf die Steckeinheit in die Steckrichtung einwirkenden und durch die weitere Steckeinheit bei dem Steckvorgang bewirkten Kraft, insbesondere Druckkraft, gegen das Sensorgehäuse abzustützen. Dabei ist die Halteeinheit dazu vorgesehen, die Steckeinheit zumindest beim Steckvorgang der weiteren Steckeinheit zumindest bis zu der Grenzsteckkraft mechanisch zu stabilisieren, um eine Kopplung zwischen der Steckeinheit und der weiteren Steckeinheit und insbesondere deren Steckelementen zu ermöglichen. Dazu umfasst die Halteeinheit insbesondere wenigstens ein Halteelement und bevorzugt mehrere, insbesondere zumindest zwei, zumindest drei oder zumindest vier, Halteelemente, welche insbesondere die Steckeinheit umgreifen und/oder umgeben und in Umfangsrichtung der Steckeinheit verteilt angeordnet sind.
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Bevorzugt umfasst die Steckeinheit wenigstens ein Steckelement, insbesondere das bereits zuvor genannte Steckelement, und wenigstens ein elektrisches Leitungselement, insbesondere ein Kabel, zur flexiblen Verbindung des Steckelements mit der Lenksensoreinheit, insbesondere dem Sensorelement der Lenksensoreinheit oder einem mit dem Sensorelement verbundenen Stanzgitter der Lenksensoreinheit. Hierdurch ist das Steckelement während der Montage und/oder im Betrieb der Lenkvorrichtung vorteilhaft beweglich, wodurch Toleranzen und/oder Bewegungen ausgeglichen werden können.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Halteeinheit dazu vorgesehen ist, die Steckeinheit mittels einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung in dem Sensorgehäuse und insbesondere in der definierten Steckposition zu halten. Hierdurch kann eine flexible Halterung der Steckeinheit erreicht werden. Zudem kann eine auf die Steckeinheit und/oder die weitere Steckeinheit ausgeübte Steckkraft vorteilhaft genau festgelegt und/oder gesteuert werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Halteeinheit wenigstens ein Halteelement aufweist, welches an dem Sensorgehäuse und insbesondere einer der Steckeinheit zugewandten Seitenwand des Sensorgehäuses angeordnet und vorteilhaft an diesem/dieser befestigt und/oder einstückig mit diesem/dieser ausgebildet ist. Unter „einstückig“ soll in diesem Zusammenhang zumindest stoffschlüssig verbunden und/oder miteinander ausgebildet verstanden werden. Der Stoffschluss kann beispielsweise durch einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess, einen Schweißprozess, einen Lötprozess und/oder einen anderen Prozess hergestellt werden. Vorteilhaft soll unter einstückig jedoch aus einem Stück und/oder in einem Stück geformt verstanden werden. Vorzugsweise wird dieses eine Stück aus einem einzelnen Rohling, einer Masse und/oder einem Guss, wie beispielsweise in einem Extrusionsverfahren und/oder einem Spritzgussverfahren hergestellt. Hierdurch kann eine vorteilhafte Lagerung der Steckeinheit erreicht werden. Ferner können verfügbare Standard-Steckeinheiten verwendet werden, wodurch vorteilhaft Kosten reduziert werden können.
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Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Halteeinheit wenigstens ein Halteelement aufweist, welches an der Steckeinheit angeordnet und vorteilhaft an dieser befestigt und/oder einstückig mit dieser ausgebildet ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte Lagerung der Steckeinheit erreicht werden. Ferner können Modifikationen an dem Sensorgehäuse reduziert und/oder vermieden werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Halteeinheit wenigstens ein Halteelement aufweist, welches als elastisches Element, insbesondere als Gummielement, als Elastomerelement, als Silikonelement, als Gelelement oder vorzugsweise als Federelement, bevorzugt als Federarm, ausgebildet ist. Vorteilhaft bildet die Halteeinheit in diesem Fall eine elastische Verbindung zwischen der Steckeinheit und dem Sensorgehäuse aus. Unter einem „elastischen Element“ soll ein Element verstanden werden, das zumindest einen Teilbereich und/oder zumindest einen Teil aufweist, der in einem normalen Betriebszustand zumindest in seiner Position um zumindest 0,1 cm, vorzugsweise um zumindest 0,25 cm und besonders bevorzugt um zumindest 0,5 cm, veränderbar ist, und das insbesondere eine von einer Veränderung der Position abhängige und vorzugsweise zu der Veränderung proportionale Gegenkraft erzeugt, die der Veränderung entgegen wirkt. Vorteilhaft ist das elastische Element wiederholt, insbesondere beschädigungsfrei, verformbar und strebt nach einer Verformung selbstständig wieder einer Grundform zu. Hierdurch kann eine Handhabbarkeit verbessert werden. Zudem kann eine besonders einfache und/oder sichere Kopplung der Steckeinheiten erreicht und/oder eine Beschädigung der Steckeinheiten vermieden werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Halteeinheit wenigstens ein Halteelement aufweist, welches zumindest eine, vorteilhaft stegförmige, Sollbruchstruktur aufweist und welches dazu vorgesehen ist, bei Erreichen der Grenzsteckkraft zu brechen. Vorteilhaft bildet die Halteeinheit in diesem Fall eine mechanisch starre Verbindung zwischen der Steckeinheit und dem Sensorgehäuse aus. Hierdurch kann eine auf die Steckelemente ausgeübte Steckkraft vorteilhaft genau festgelegt und/oder gesteuert werden.
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Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass die Halteeinheit wenigstens zwei Halteelemente umfasst, welche spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, insbesondere zu einer von der axialen Richtung und der Steckrichtung aufgespannten und auf die Steckeinheit bezogenen Mittenebene. Insbesondere sind die Halteelemente dabei senkrecht zur Steckrichtung versetzt zueinander angeordnet. Hierdurch kann eine gleichmäßige Halterung der Steckeinheit erreicht und/oder ein Verkippen der Steckeinheit beim Steckvorgang der weiteren Steckeinheit vermieden werden.
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Eine besonders hohe Betriebssicherheit und/oder eine besonders sichere Kopplung zwischen den Steckeinheiten kann erreicht werden, wenn die Grenzsteckkraft zumindest 10 N, vorzugsweise zumindest 15 N und besonders bevorzugt zumindest 30 N, und/oder höchstens 120 N, vorzugsweise höchstens 100 N und besonders bevorzugt höchstens 80 N, beträgt.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Sensorgehäuse eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme der Steckeinheit in einer zu der Steckrichtung senkrecht angeordneten axialen Richtung aufweist und die Lenksensoreinheit wenigstens ein Abdeckelement aufweist, welches dazu vorgesehen ist, in einem montierten Zustand die Aufnahmeöffnung abzudecken und die Steckeinheit in dem Sensorgehäuse mit definiertem Spiel in der axialen Richtung zu sichern. Hierdurch kann eine einfache Montage der Steckeinheit erreicht werden. Zudem ist die Steckeinheit während der Montage und/oder im Betrieb der Lenkvorrichtung vorteilhaft beweglich, wodurch Toleranzen und/oder Bewegungen ausgeglichen werden können.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Lenkvorrichtung ein Lenkgetriebegehäuse, insbesondere das bereits zuvor genannte Lenkgetriebegehäuse, aufweist, welches einen Sensoraufnahmebereich für die Lenksensoreinheit und die Steckeinheit bereitstellt und eine, vorteilhaft in Umfangsrichtung geschlossenen, Kontaktierungsausnehmung, insbesondere eine Bohrung und/oder eine Durchbrechung, zur Aufnahme der weiteren Steckeinheit aufweist. Hierdurch kann eine besonders flexible und/oder robuste Kontaktierung der Lenksensoreinheit erreicht werden.
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Eine vorteilhaft einfache elektrische Kontaktierung kann zudem dann erreicht werden, wenn die weitere Steckeinheit zur Bereitstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Sensoraufnahmebereich und einer Außenseite des Lenkgetriebegehäuses vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die weitere Steckeinheit dabei als Kabeldurchführung, insbesondere für ein Sensorkabel, ausgebildet und/oder weist eine Kabeldurchführung, insbesondere für das Sensorkabel, auf, wobei das Sensorkabel beispielsweise dazu vorgesehen sein kann, eine elektrische Verbindung mit einem Steuergerät der Lenkvorrichtung herzustellen und/oder bereitzustellen. Besonders bevorzugt ist die weitere Steckeinheit separat von dem Lenkgetriebegehäuse ausgebildet und im montierten Zustand fest mit dem Lenkgetriebegehäuse verbunden.
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Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Lenkvorrichtung, wobei die Lenkvorrichtung eine Lenksensoreinheit zur Erfassung wenigstens einer Lenkinformation, insbesondere von einer um eine Lenkachse drehbar gelagerten Lenkwelle, welche ein Sensorgehäuse umfasst, und eine der Lenksensoreinheit zugeordnete und insbesondere mit der Lenksensoreinheit verbundenen Steckeinheit, welche in dem Sensorgehäuse gelagert ist und zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit mit einer weiteren Steckeinheit koppelbar ist, umfasst.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Steckeinheit mittels einer Halteeinheit bei einem Steckvorgang bis zu einer in eine Steckrichtung der weiteren Steckeinheit wirkenden Grenzsteckkraft in einer definierten Steckposition, insbesondere relativ zu dem Sensorgehäuse, gehalten wird und oberhalb der Grenzsteckkraft eine, vorteilhaft definierte und/oder festgelegte, Bewegung der Steckeinheit und insbesondere eines Steckelements der Steckeinheit relativ zu dem Sensorgehäuse, insbesondere in Steckrichtung, erfolgt. Hierdurch können die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann dabei eine sichere und/oder flexible Kontaktierung der Lenksensoreinheit mit einer definierten Steckkraft erreicht werden.
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Vorzugsweise wird dabei in einem ersten Montageschritt zumindest aus der Lenksensoreinheit, der Steckeinheit und der Halteeinheit eine mechanisch miteinander gekoppelte, vormontierte Unterbaugruppe hergestellt, insbesondere indem die Steckeinheit und optional die Halteeinheit in die Aufnahmeöffnung des Sensorgehäuses eingesetzt wird/werden und die Aufnahmeöffnung mittels des Abdeckelements verschlossen wird, in einem zweiten Montageschritt zumindest aus der vormontierten Unterbaugruppe und der Lenkwelle eine vormontierte Lenksensorbaugruppe hergestellt, in einem dritten Montageschritt die vormontierte Lenksensorbaugruppe in die Montageöffnung des Lenkgetriebegehäuses eingesetzt, in einem vierten Montageschritt die weitere Steckeinheit mit der Steckeinheit gekoppelt, wobei eine, insbesondere in die Steckrichtung der weiteren Steckeinheit wirkende, maximale Montagekraft, welche bei dem Steckvorgang auf die Steckeinheit und/oder die weitere Steckeinheit ausgeübt wird, größer als die Grenzsteckkraft ist, sodass die Steckeinheit mittels der Halteeinheit bei dem Steckvorgang bis zur Grenzsteckkraft in einer definierten Steckposition, insbesondere relativ zu dem Sensorgehäuse, gehalten wird und oberhalb der Grenzsteckkraft eine, vorteilhaft definierte und/oder festgelegte, Bewegung der Steckeinheit relativ zu dem Sensorgehäuse, insbesondere in Steckrichtung, erfolgt und in einem fünften Montageschritt die Montageöffnung mittels des Gehäusedeckels verschlossen. Alternativ können dabei einzelne Montageschritte und/oder eine Abfolge der Montageschritte jedoch auch variieren.
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Die Lenkvorrichtung, das Lenksystem und das Verfahren zur Montage der Lenkvorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die Lenkvorrichtung, das Lenksystem und das Verfahren zur Montage der Lenkvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 ein beispielhaftes Lenksystem mit einer Lenkvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
- 2a-b die Lenkvorrichtung in einem zumindest teilweise montierten Zustand in einer perspektivischen Darstellung und in einer Detaildarstellung,
- 3a-b eine Lenksensoreinheit und eine Steckverbindereinheit der Lenkvorrichtung in perspektivischen Darstellungen,
- 4a-b eine Steckeinheit und eine mit der Steckeinheit koppelbare weitere Steckeinheit der Steckverbindereinheit in perspektivischen Darstellungen,
- 5 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Montage der Lenkvorrichtung und
- 6 eine Lenksensoreinheit und eine Steckverbindereinheit einer weiteren Lenkvorrichtung in einer perspektivischen Detaildarstellung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein rein beispielhaftes Lenksystem 46a in einer schematischen Darstellung. Das Lenksystem 46a ist als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist demnach eine elektrische Hilfskraftunterstützung auf. Ferner ist das Lenksystem 46a zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgesehen. Das Lenksystem 46a weist in einem eingebauten Zustand eine Wirkverbindung mit Fahrzeugrädern des Fahrzeugs auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Prinzipiell ist natürlich auch denkbar, ein Lenksystem als hydraulisch unterstütztes Lenksystem, insbesondere mit einer hydraulischen Hilfskraftunterstützung, auszubilden.
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Das Lenksystem 46a weist eine Lenkvorrichtung auf. Die Lenkvorrichtung umfasst eine, im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe 48a zum Aufbringen eines manuellen Lenkmoments sowie ein an sich bekanntes Lenkgetriebe 50a, welches dazu vorgesehen ist, eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe 48a in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder umzusetzen. Dazu umfasst das Lenkgetriebe 50a ein Lenkungsstellelement 52a sowie ein Lenkgetriebegehäuse 38a mit einem ersten Gehäuseabschnitt 54a für das Lenkungsstellelement 52a und mit einem zweiten Gehäuseabschnitt 56a, welcher einen Sensoraufnahmebereich 40a bereitstellt (vgl. insbesondere auch 2a).
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Darüber hinaus umfasst die Lenkvorrichtung eine an sich bekannte Lenkwelle 58a. Die Lenkwelle 58a verbindet die Lenkhandhabe 48a mit dem Lenkgetriebe 50a, insbesondere dem Lenkungsstellelement 52a, und ist dazu in einem montierten Zustand zumindest teilweise in eine, insbesondere den Sensoraufnahmebereich 40a begrenzende, Montageöffnung 60a des Lenkgetriebegehäuses 38a und insbesondere des zweiten Gehäuseabschnitts 56a eingesetzt. Eine Längserstreckung der Lenkwelle 58a definiert dabei eine axiale Richtung 32a. Die Lenkwelle 58a ist drehbar um eine parallel zu der axialen Richtung 32a ausgerichtete Lenkachse gelagert. Ferner ist die Lenkwelle 58a mehrteilig ausgebildet. Die Lenkwelle 58a umfasst eine der Lenkhandhabe 48a zugeordnete Eingangswelle in Form einer Lenkspindel, eine dem Lenkgetriebe 50a zugeordnete und von der Eingangswelle getrennt ausgebildete Ausgangswelle in Form eines Lenkritzels und ein, vorteilhaft als Drehstab ausgebildetes, Torsionselement, welches die Eingangswelle mit der Ausgangswelle verbindet. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, eine Lenkwelle einstückig auszubilden.
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Des Weiteren umfasst die Lenkvorrichtung einen Gehäusedeckel 62a. Der Gehäusedeckel 62a weist eine, beispielsweise mittels eines eingespritzten Dichtelements, abgedichtete Durchtrittsöffnung für die Lenkwelle 58a auf und ist dazu vorgesehen, im montierten Zustand die Montageöffnung 60a des Lenkgetriebegehäuses 38a in axialer Richtung 32a fluiddicht zu verschließen.
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Ferner weist die Lenkvorrichtung eine Lenksensoreinheit 10a auf. Die Lenksensoreinheit 10a ist im montierten Zustand in dem Sensoraufnahmebereich 40a angeordnet und umgreift dabei die Lenkwelle 58a in Umfangsrichtung. Im vorliegenden Fall ist die Lenksensoreinheit 10a dazu vorgesehen, anhand einer Verdrehung der Lenkwelle 58a wenigstens eine, insbesondere mit einer Betätigung der Lenkhandhabe 48a korrelierte, Lenkinformation, insbesondere einen Lenkwinkel und/oder ein Lenkmoment, zu erfassen. Dazu umfasst die Lenksensoreinheit 10a ein, insbesondere als Aufnahmegehäuse ausgebildetes, Sensorgehäuse 12a sowie wenigstens ein in dem Sensorgehäuse 12a angeordnetes Sensorelement (nicht dargestellt) zur Erfassung der Lenkinformation.
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Zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit 10a umfasst die Lenkvorrichtung zudem eine Steckverbindereinheit 36a. Die Steckverbindereinheit 36a weist im vorliegenden Fall zwei getrennt voneinander ausgebildete Steckeinheiten 14a, 16a auf, welche zur elektrischen Kontaktierung der Lenksensoreinheit 10a miteinander koppelbar sind (vgl. insbesondere auch 3a bis 4b). Im vorliegenden Fall sind die Steckeinheiten 14a, 16a dabei in einer zu der axialen Richtung 32a senkrecht ausgerichteten Steckrichtung 20a miteinander koppelbar.
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Eine erste Steckeinheit 14a der Steckeinheiten 14a, 16a ist der Lenksensoreinheit 10a zugeordnet. Die erste Steckeinheit 14a ist vollständig innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 38a und insbesondere des zweiten Gehäuseabschnitts 56a angeordnet. Die erste Steckeinheit 14a ist dabei in dem Sensorgehäuse 12a gelagert und in einem montierten Zustand in eine Aufnahmeöffnung 30a des Sensorgehäuses 12a eingesetzt (vgl. 2b). Im vorliegenden Fall ist die erste Steckeinheit 14a derart in dem Sensorgehäuse 12a gelagert, dass die erste Steckeinheit 14a ein definiertes Spiel in der axialen Richtung 32a aufweist. Dazu umfasst die Lenksensoreinheit 10a ein Abdeckelement 34a, welches die Aufnahmeöffnung 30a zur Aufnahme der ersten Steckeinheit 14a im montierten Zustand in der axialen Richtung 32a abdeckt und die erste Steckeinheit 14a in dem Sensorgehäuse 12a mit definiertem Spiel in der axialen Richtung 32a sichert.
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Die erste Steckeinheit 14a umfasst ferner ein erstes Steckelement 22a. Das erste Steckelement 22a ist im vorliegenden Fall beispielhaft als Kupplung und/oder Buchse ausgebildet. Alternativ könnte eine erste Steckeinheit jedoch auch ein als Stecker ausgebildetes erstes Steckelement und/oder mehrere erste Steckelemente umfassen. Zudem kann die erste Steckeinheit 14a wenigstens ein elektrisches Leitungselement 24a umfassen. Das elektrische Leitungselement 24a ist flexibel und im vorliegenden Fall insbesondere als Kabel ausgebildet. Das elektrische Leitungselement 24a ist zur flexiblen Verbindung des ersten Steckelements 22a mit der Lenksensoreinheit 10a, beispielsweise dem Sensorelement oder einem mit dem Sensorelement verbundenen Stanzgitter der Lenksensoreinheit 10a, vorgesehen.
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Eine zweite Steckeinheit 16a der Steckeinheiten 14a, 16a ist separat von dem Lenkgetriebegehäuse 38a ausgebildet und im montierten Zustand fest mit dem Lenkgetriebegehäuse 38a und insbesondere dem zweiten Gehäuseabschnitt 56a verbunden. Die zweite Steckeinheit 16a ist dabei im montierten Zustand in einer Kontaktierungsausnehmung 42a des Lenkgetriebegehäuses 38a, insbesondere in Form einer Bohrung und/oder einer Durchbrechung, angeordnet. Die zweite Steckeinheit 16a ist ferner als Kabeldurchführung, insbesondere für ein Sensorkabel 70a, ausgebildet und zur Bereitstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Sensoraufnahmebereich 40a und einer Außenseite 44a des Lenkgetriebegehäuses 38a vorgesehen. Die zweite Steckeinheit 16a ist folglich zumindest teilweise außerhalb des Lenkgetriebegehäuses 38a angeordnet und kann bei einem Steckvorgang, beispielsweise von einem Monteur und/oder maschinell, mit der ersten Steckeinheit 14a gekoppelt werden, insbesondere indem die zweite Steckeinheit 16a, vorteilhaft in einer linearen Bewegung, in die Kontaktierungsausnehmung 42a eingebracht wird.
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Die zweite Steckeinheit 16a umfasst im vorliegenden Fall einen Trägergrundkörper 66a. Der Trägergrundkörper 66a kontaktiert im montierten Zustand das Lenkgetriebegehäuse 38a und verschließt die Kontaktierungsausnehmung 42a fluiddicht. Der Trägergrundkörper 66a begrenzt zudem einen Kabeldurchführungskanal (nicht dargestellt) für das Sensorkabel 70a. Darüber hinaus umfasst die zweite Steckeinheit 16a ein zweites Steckelement 68a. Das zweite Steckelement 68a ist an dem Trägergrundkörper 66a angeordnet. Das zweite Steckelement 68a ist dabei fest und/oder unbeweglich mit dem Trägergrundkörper 66a verbunden. Das zweite Steckelement 68a ist zudem elektrisch mit dem Sensorkabel 70a verbunden. Das zweite Steckelement 68a ist korrespondierend zu dem ersten Steckelement 22a ausgebildet. Das zweite Steckelement 68a ist im vorliegenden Fall beispielhaft als Stecker ausgebildet. Das zweite Steckelement 68a ist dazu vorgesehen, in Steckrichtung 20a mit dem ersten Steckelement 22a verbunden zu werden und hierdurch eine elektrische Kontaktierung der Lenksensoreinheit 10a zu ermöglichen. Alternativ könnte eine zweite Steckeinheit jedoch auch ein als Kupplung und/oder Buchse ausgebildetes zweites Steckelement und/oder mehrere zweite Steckelemente umfassen. Zudem könnte eine zweite Steckeinheit auch wenigstens ein, insbesondere im Bereich einer Außenseite eines Lenkgetriebegehäuses angeordnetes, Sensorkabelsteckelement aufweisen, welches zur Kopplung eines Sensorkabels vorgesehen ist.
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Des Weiteren umfasst die Lenkvorrichtung eine Halteeinheit 18a (vgl. insbesondere 3a und 3b). Die Halteeinheit 18a steht mit der ersten Steckeinheit 14a und dem Sensorgehäuse 12a in Wirkverbindung. Die Halteeinheit 18a ist dazu vorgesehen, die erste Steckeinheit 14a zumindest in einem vormontierten Zustand in einer definierten Steckposition in dem Sensorgehäuse 12a zu halten. Dabei ist die Halteeinheit 18a dazu vorgesehen, die erste Steckeinheit 14a mittels einer rein kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung in dem Sensorgehäuse 12a zu halten. Im vorliegenden Fall bildet die Halteeinheit 18a eine mechanisch starre Verbindung zwischen der ersten Steckeinheit 14a und dem Sensorgehäuse 12a aus. Die Halteeinheit 18a ist dazu vorgesehen, die erste Steckeinheit 14a bei einem Steckvorgang der zweiten Steckeinheit 16a bis zu einer in die Steckrichtung 20a wirkenden Grenzsteckkraft in einer definierten Steckposition relativ zu dem Sensorgehäuse 12a zu halten und oberhalb der Grenzsteckkraft eine Bewegung der ersten Steckeinheit 14a und insbesondere des ersten Steckelements 22a relativ zu dem Sensorgehäuse 12a zu ermöglichen. Die Grenzsteckkraft ist dabei größer als eine in die Steckrichtung 20a wirkende minimale Montagekraft, welche bei dem Steckvorgang benötigt wird, um eine sichere und vollständige Kopplung der Steckeinheiten 14a, 16a zu erreichen. Die Grenzsteckkraft ist zudem geringer als eine in die Steckrichtung 20a wirkende maximale Montagekraft, welche bei dem Steckvorgang auf die Steckeinheiten 14a, 16a ausgeübt wird. Die Grenzsteckkraft beträgt vorteilhaft zwischen 30 N und 120 N, während die minimale Montagekraft bevorzugt wenigstens 5 % und vorteilhaft wenigstens 10 % unterhalb der Grenzsteckkraft liegt und/oder die maximale Montagekraft bevorzugt wenigstens 5 % und vorteilhaft wenigstens 10 % oberhalb der Grenzsteckkraft liegt. Die Halteeinheit 18a ist folglich dazu vorgesehen, eine durch die zweite Steckeinheit 16a bei dem Steckvorgang bewirkte und auf die erste Steckeinheit 14a in die Steckrichtung 20a einwirkende Kraft, insbesondere eine Druckkraft, gegen das Sensorgehäuse 12a abzustützen und die erste Steckeinheit 14a zumindest beim Steckvorgang der zweiten Steckeinheit 16a bis zu der Grenzsteckkraft mechanisch zu stabilisieren, um eine Kopplung zwischen den Steckeinheiten 14a, 16a zu ermöglichen.
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Dazu umfasst die Halteeinheit 18a wenigstens ein Halteelement 26a, 28a. Im vorliegenden Fall weist die Halteeinheit 18a beispielhaft wenigstens zwei Halteelemente 26a, 28a auf, welche die erste Steckeinheit 14a umgreifen und in Umfangsrichtung der ersten Steckeinheit 14a verteilt angeordnet sind, wodurch insbesondere eine gleichmäßige Halterung der ersten Steckeinheit 14a erreicht und/oder ein Verkippen der ersten Steckeinheit 14a beim Steckvorgang vermieden werden kann. Die Halteelemente 26a, 28a sind identisch zueinander ausgebildet. Die Halteelemente 26a, 28a sind an der ersten Steckeinheit 14a angeordnet. Im vorliegenden Fall sind die Halteelemente 26a, 28a einstückig mit der ersten Steckeinheit 14a ausgebildet. Die Halteelemente 26a, 28a sind zudem spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet, insbesondere zu einer von der axialen Richtung 32a und der Steckrichtung 20a aufgespannten und auf die erste Steckeinheit 14a bezogenen Mittenebene. Darüber hinaus sind die Halteelemente 26a, 28a stegförmig ausgebildet und erstrecken sich in die axiale Richtung 32a. Die Halteelemente 26a, 28a weisen im vorliegenden Fall beispielhaft einen T-förmigen Querschnitt auf. Darüber hinaus weist jedes der Halteelemente 26a, 28a zumindest eine, vorteilhaft stegförmig ausgebildete, Sollbruchstruktur 27a, 29a auf. Im vorliegenden Fall umfasst jedes der Halteelemente 26a, 28a beispielhaft zwei Sollbruchstrukturen 27a, 29a. Alternativ könnte eine Halteeinheit jedoch auch genau ein Halteelement oder zumindest vier Halteelemente umfassen. Zudem könnte wenigstens ein Halteelement auch an einem Sensorgehäuse angeordnet und/oder befestigt sein. Insbesondere ist auch denkbar, ein Halteelement ohne Sollbruchstruktur auszubilden. In diesem Fall könnte ein Halteelement beispielsweise elastisch ausgebildet sein und/oder eine elastische Struktur aufweisen.
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Zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung der ersten Steckeinheit 14a mit dem Sensorgehäuse 12a, umfasst das Sensorgehäuse 12a zudem zwei zu den Halteelementen 26a, 28a korrespondierend ausgebildete Einführnuten 72a, 74a. Die Einführnuten 72a, 74a sind an der ersten Steckeinheit 14a zugewandten Seitenwänden des Sensorgehäuses 12a angeordnet und legen die definierte Steckposition der ersten Steckeinheit 14a fest. Die Einführnuten 72a, 74a wirken mit den Halteelementen 26a, 28a zusammen, um die erste Steckeinheit 14a in der definierten Steckposition zu halten. Die Einführnuten 72a, 74a wirken dabei derart mit den Halteelementen 26a, 28a zusammen, dass die Halteelemente 26a, 28a und insbesondere die Sollbruchstrukturen 27a, 29a bei Erreichen der Grenzsteckkraft brechen.
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Im Folgenden wird unter Verweis auf 5 ein beispielhaftes Verfahren zur Montage der Lenkvorrichtung beschrieben.
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In einem ersten Montageschritt 80a wird zumindest aus der Lenksensoreinheit 10a, der ersten Steckeinheit 14a und der Halteeinheit 18a eine mechanisch miteinander gekoppelte, vormontierte Unterbaugruppe hergestellt, insbesondere indem die erste Steckeinheit 14a zusammen mit der Halteeinheit 18a in die Aufnahmeöffnung 30a des Sensorgehäuses 12a eingesetzt wird und die Aufnahmeöffnung 30a mittels des Abdeckelements 34a verschlossen wird. Die erste Steckeinheit 14a ist dabei derart in dem Sensorgehäuse 12a gelagert, dass die erste Steckeinheit 14a in einer definierten Steckposition gehalten wird.
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In einem zweiten Montageschritt 82a wird zumindest aus der vormontierten Unterbaugruppe und der Lenkwelle 58a eine vormontierte Lenksensorbaugruppe hergestellt, indem die vormontierten Unterbaugruppe auf die Lenkwelle 58a geschoben und vorteilhaft daran befestigt wird.
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In einem dritten Montageschritt 84a wird die vormontierte Lenksensorbaugruppe in die Montageöffnung 60a des Lenkgetriebegehäuses 38a eingesetzt, wobei die Lenkwelle 58a direkt bis zu einer Endposition eingeschoben wird.
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In einem vierten Montageschritt 86a wird die zweite Steckeinheit 16a mit der ersten Steckeinheit 14a gekoppelt. Dabei ist eine, insbesondere in die Steckrichtung 20a wirkende, maximale Montagekraft größer als eine Grenzsteckkraft, sodass die erste Steckeinheit 14a bei dem Steckvorgang bis zur Grenzsteckkraft in der definierten Steckposition gehalten wird und oberhalb der Grenzsteckkraft eine Bewegung der ersten Steckeinheit 14a relativ zu dem Sensorgehäuse 12a erfolgt.
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In einem fünften Montageschritt 88a wird die Montageöffnung 60a mittels des Gehäusedeckels 62a fluiddicht verschlossen, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung und/oder einer Klemmverbindung.
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Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 5 soll dabei insbesondere lediglich beispielhaft ein Verfahren zur Montage der Lenkvorrichtung beschreiben. Insbesondere können einzelne Montageschritte und/oder eine Abfolge der Montageschritte variieren. Zudem könnte prinzipiell auf den ersten Montageschritt 80a und/oder den zweiten Montageschritt 82a auch verzichtet werden, beispielsweise falls die vormontierte Unterbaugruppe und/oder die vormontierte Lenksensorbaugruppe bereits käuflich erwerblich ist/sind.
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In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der 1 bis 5, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 5 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der 6 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
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Das weitere Ausführungsbeispiel der 6 unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung einer Halteeinheit 18b einer Lenkvorrichtung.
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Im vorliegenden Fall bildet die Halteeinheit 18b eine elastische Verbindung zwischen einer ersten Steckeinheit 14b einer Steckverbindereinheit 36b und einem Sensorgehäuse 12b einer Lenksensoreinheit 10b aus.
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Dazu umfasst die Halteeinheit 18b wenigstens ein als elastisches Element ausgebildetes Halteelement 26b, 28b. Die Halteelemente 26b, 28b sind dabei als, insbesondere hakenförmige, Federarme ausgebildet. Die Halteelemente 26b, 28b sind an dem Sensorgehäuse 12b angeordnet. Im vorliegenden Fall sind die Halteelemente 26b, 28b einstückig mit einer der ersten Steckeinheit 14b zugewandten Seitenwand des Sensorgehäuses 12b ausgebildet. Alternativ könnte in diesem Fall jedoch auch wenigstens ein Halteelement an einer ersten Steckeinheit angeordnet und/oder befestigt sein. Insbesondere ist auch denkbar, wenigstens ein Halteelement als Gummielement, als Elastomerelement, als Silikonelement oder als Gelelement oder dergleichen auszubilden.
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Zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung der ersten Steckeinheit 14b mit dem Sensorgehäuse 12b, umfasst die erste Steckeinheit 14b zudem wenigstens ein mit den Halteelementen 26b, 28b zusammenwirkendes Abstützelement 76b, 78b. Im vorliegenden Fall umfasst die erste Steckeinheit 14b beispielhaft genau zwei Abstützelemente 76b, 78b. Die Abstützelemente 76b, 78b sind dabei an einer Rückseite der ersten Steckeinheit 14b angeordnet und legen eine definierte Steckposition der ersten Steckeinheit 14b fest. Die Abstützelemente 76b, 78b wirken dabei derart mit den Halteelementen 26b, 28b zusammen, dass eine Federkraft der Halteelemente 26b, 28b bei Erreichen der Grenzsteckkraft überwunden wird und oberhalb der Grenzsteckkraft eine definierte und/oder festgelegte Bewegung der ersten Steckeinheit 14b relativ zu dem Sensorgehäuse 12b erfolgt. Prinzipiell ist jedoch auch denkbar, auf derartige Abstützelemente zu verzichten.
