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Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lenkvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lenkvorrichtung.
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Es sind Lenkvorrichtungen, die als Steer-by-wire-Lenkvorrichtungen ausgebildet sind, bekannt, bei welchen aufgrund der mechanischen Bauform in manchen Situationen, insbesondere in einer Parkposition eines die Lenkvorrichtung aufweisenden Kraftfahrzeugs, ein kraftfreies Drehen eines die Lenkvorrichtung aufweisenden Lenkrades möglich ist.
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Ein mechanischer Lenkanschlag, der bei konventionellen Lenkvorrichtungen insbesondere in einem Lenkgetriebe realisiert wird, kann bei Steer-by-wire-Lenkvorrichtungen in dieser Form nicht verwendet werden, da mechanische und elektronische Bauteile am lenkradnahen Ende der Lenkvorrichtung nicht mehr durch eine mechanische Begrenzung geschützt sind.
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Weiterhin sind Lenkvorrichtungen, die als Steer-by-wire-Lenkvorrichtungen ausgebildet sind, bekannt, die einen elektronischen Lenkanschlag aufweisen. Nachteilig daran ist, dass der elektronische Lenkanschlag mit einem entsprechenden Krafteinsatz überwunden werden kann.
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Darüber hinaus sind Lenkvorrichtungen, die als Steer-by-wire-Lenkvorrichtungen ausgebildet sind, bekannt, die eine Reihenschaltung von einer Mehrzahl an mechanischen Lenkanschlägen aufweisen. Nachteilig an diesen Lenkvorrichtungen ist, dass diese aufwendig und teuer sind, und das kraftfreie Drehen in der Parkposition nicht unterbunden werden kann.
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Die
KR 10 2018 0 028 235 A bezieht sich auf eine Lenkraddrehungsbegrenzungsvorrichtung, die den Drehwinkel des Lenkrads auf einen bestimmten Winkel begrenzen kann und aufgrund äußerer Bedingungen, wie z. B. einer Situation, in der das Vorderrad auf dem Bordstein hängen bleibt, die Lenkung des Vorderrads bei jedem Drehwinkel des Lenkrads durch einen Widerstand beeinflusst wird. In Bezug auf eine Lenkraddrehungsbegrenzungsvorrichtung, ist sie in der Lage, die Drehung des Lenkrads sofort zu beschränken, um dem begrenzten Drehwinkel zu entsprechen. Ferner betrifft die Druckschrift eine Rotationsbegrenzungsvorrichtung eines Lenkrads, die in einer Lenkreaktionskraftvorrichtung eines Steer-By-Wire-Systems installiert ist. Ferner zeigt sie ein Verfahren umfassend: Eine Lenkwelle, auf der das Lenkrad installiert ist, ein Gehäuse mit einem hohlen Abschnitt, durch den die Lenkwelle verläuft, innerhalb des Gehäuses einen Stopper, der dort angeordnet ist, um den Drehwinkel des Lenkrads auf einen vorbestimmten Winkel zu begrenzen. Die Lenkwelle ist auf der Außenseite des Gehäuses angeordnet. Eine Verriegelungseinheit zum Beschränken der Drehung des Lenkrads ist bei einem beliebigen Drehwinkel des Lenkrads möglich.
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Die WO 2020/ 256 426 A1 offenbart eine Vorrichtung mit der es möglich ist, eine Lenkvorrichtung vom Steer-by-Wire-Typ bereitzustellen, die: Eine Lenkradbetätigung eines Fahrers innerhalb eines maximalen Drehwinkels begrenzt, wodurch das Lenkgefühl für den Fahrer erhöht wird und die verhindert, dass eine an einem Lenkrad installierte Uhrfeder beschädigt wird, und die ermöglicht, dass Teile leichter hergestellt und verarbeitet werden können. Sie ermöglicht eine einfache Montage; hat eine geringe Interferenz mit umgebenden Teilen. Somit kann die Vorrichtung in verschiedenen Strukturen entwickelt werden und ist verpackungstechnisch vorteilhaft.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkvorrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lenkvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lenkvorrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Lenkvorrichtung, die als Steer-by-wire-Lenkvorrichtung ausgebildet ist, geschaffen wird. Die Lenkvorrichtung weist eine in Umfangsrichtung drehbar angeordnete Lenkspindel, ein die Lenkspindel in Umfangsrichtung zumindest teilweise umgreifendes Mantelrohr, eine die Lenkspindel in Umfangsrichtung umgreifende Hülse und eine Verriegelungsvorrichtung auf. Die Lenkspindel ist relativ zu dem Mantelrohr in einer Axialrichtung der Lenkspindel festgelegt. Weiterhin weist die Lenkspindel ein Außengewinde auf, welches mit einem Innengewinde der Hülse kämmt, wobei die Hülse derart formschlüssig in das Mantelrohr eingepasst ist, dass die Hülse relativ zu dem Mantelrohr in der Axialrichtung verlagerbar und in Umfangsrichtung festgelegt ist. Die Mantelfläche der Hülse weist mindestens eine Vertiefung auf, wobei die Verriegelungsvorrichtung und die mindestens eine Vertiefung derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Verriegelungsvorrichtung in zumindest einer Axialposition der Hülse in die mindestens eine Vertiefung eingreifen kann.
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Vorteilhafterweise ist es damit möglich, mittels des Eingriffs der Verriegelungsvorrichtung in die mindestens eine Vertiefung die Lenkspindel, insbesondere in einer Parkposition, mechanisch zu blockieren und somit ein kraftfreies Drehen der Lenkspindel zu verhindern.
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Vorteilhafterweise kann damit die Lenkvorrichtung platzsparender ausgebildet werden. Weiterhin kann zusätzlich vorteilhafterweise auf teure Getriebeeinheiten zur Blockierung einer Drehung der Lenkspindel in der Parkposition verzichtet werden.
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Vorzugsweise weist die Mantelfläche der Hülse eine Mehrzahl an Vertiefungen, besonders bevorzugt drei Vertiefungen, auf, wobei die Verriegelungsvorrichtung und die Mehrzahl an Vertiefungen derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Verriegelungsvorrichtung in zumindest einer Axialposition der Hülse in eine Vertiefung der Mehrzahl an Vertiefungen eingreifen kann. Insbesondere sind jeweils zwei Vertiefungen der Mehrzahl an Vertiefungen axial voneinander beabstandet. Zusätzlich sind vorzugsweise mindestens zwei Vertiefungen der Mehrzahl an Vertiefungen identisch ausgebildet.
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Vorzugsweise beträgt die Steigung des Innengewindes und/oder des Außengewindes von 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 5 mm.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hülse zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition in der Axialrichtung der Lenkspindel verlagerbar ist. Dabei befindet sich zwischen der ersten Endposition und der zweiten Endposition vorzugsweise eine Null-Position. Insbesondere ist die Lenkvorrichtung derart ausgebildet, dass in der Null-Position die mittels der Lenkvorrichtung betätigbaren Räder keinen Lenkeinschlag aufweisen. Weiterhin beträgt vorzugsweise ein Abstand zwischen der Null-Position und der ersten Endposition entlang einer Verlagerungsdistanz von 6 mm bis 7 mm, vorzugsweise von 6,2 mm bis 6,7 mm. Alternativ oder zusätzlich kann die Hülse vorzugsweise mittels einer Drehung der Lenkspindel um einen Drehwinkel von 400 ° bis 500 °, vorzugsweise von 440 ° bis 480 °, von der Null-Position in die erste Endposition verlagert werden. Alternativ oder zusätzlich beträgt vorzugsweise ein Abstand zwischen der Null-Position und der zweiten Endposition entlang einer Verlagerungsdistanz von 6 mm bis 7 mm, vorzugsweise von 6,2 mm bis 6,7 mm. Alternativ oder zusätzlich kann die Hülse vorzugsweise mittels einer Drehung der Lenkspindel um einen Drehwinkel von 400 ° bis 500 °, vorzugsweise von 440 ° bis 480 °, von der Null-Position in die zweite Endposition verlagert werden. Vorzugsweise wird die Lenkspindel bei einer Drehung im Uhrzeigersinn von der Null-Position in die erste Endposition und bei einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn von der Null-Position in die zweite Endposition verlagert. Alternativ wird vorzugsweise die Lenkspindel bei einer Drehung im Uhrzeigersinn von der Null-Position in die zweite Endposition und bei einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn von der Null-Position in die erste Endposition verlagert.
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Besonders bevorzugt sind die Steigung des Innengewindes und/oder des Außengewindes derart ausgelegt, dass der Abstand zwischen Null-Position und der ersten Endposition von 6 mm bis 7 mm, besonders bevorzugt von 6,2 mm bis 6,7 mm, beträgt und die Lenkspindel um einen Drehwinkel von 400 ° bis 500 °, besonders bevorzugt von 440 ° bis 480 °, gedreht wird, um die Hülse von der Null-Position in die erste Endposition zu verlagern. Alternativ oder zusätzlich sind besonders bevorzugt die Steigung des Innengewindes und/oder des Außengewindes derart ausgelegt, dass der Abstand zwischen der Null-Position und der zweiten Endposition von 6 mm bis 7 mm, besonders bevorzugt von 6,2 mm bis 6,7 mm, beträgt und die Lenkspindel um einen Drehwinkel von 400 ° bis 500 °, besonders bevorzugt von 440 ° bis 480 °, gedreht wird, um die Hülse von der Null-Position in die zweite Endposition zu verlagern.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Vertiefung in einer Bodenfläche einer Ausnehmung - als einer Teilfläche der Mantelfläche - der Hülse ausgebildet ist. Die Ausnehmung weist in der Axialrichtung der Lenkspindel eine erste Anschlagfläche und eine zweite Anschlagfläche auf. Zusätzlich greift ein die Verriegelungsvorrichtung umgreifendes Gehäuse derart in die Ausnehmung ein, dass das Gehäuse in Verbindung mit der ersten Anschlagfläche und der zweiten Anschlagfläche die Verlagerung der Hülse entlang der Axialrichtung der Lenkspindel begrenzt.
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Vorteilhafterweise wird mittels der Ausnehmung mechanisch der Lenkanschlag, insbesondere ein Lenkwinkelbereich der Lenkspindel, begrenzt.
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Vorzugsweise weist die Ausnehmung in der Axialrichtung der Lenkspindel eine Länge auf, die der Summe der Verlagerungsdistanz von der Null-Position in die erste Endposition, insbesondere von 6 mm bis 7 mm, vorzugsweise von 6,2 mm bis 6,7 mm, der Verlagerungsdistanz von der Null-Position in die zweite Endposition, insbesondere von 6 mm bis 7 mm, vorzugsweise von 6,2 mm bis 6,7 mm, und einer Ausdehnung des die Verriegelungsvorrichtung umgreifenden Gehäuses in der Axialrichtung der Lenkspindel entspricht.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungsvorrichtung einen Bolzen aufweist. Der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung ist ausgebildet, um in die mindestens eine Vertiefung einzugreifen. Vorzugsweise ist der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung ausgebildet, um in jede Vertiefung der Mehrzahl an Vertiefungen eingreifen zu können.
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Vorteilhafterweise kann damit in einfacher Weise die Blockierung der Lenkspindel insbesondere in der Parkposition realisiert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung in einen Sperrzustand vorgespannt und mittels eines Aktuators, insbesondere Elektromotors, entgegen der Vorspannung, welche insbesondere durch eine Feder erzeugt wird, in einen Freigabezustand verlagerbar ist.
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Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre greift der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung in dem Sperrzustand in die mindestens eine Vertiefung ein und blockiert somit eine Drehung der Lenkspindel um die Axialrichtung der Lenkspindel.
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Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre greift der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung in dem Freigabezustand nicht in die mindestens eine Vertiefung ein. Somit kann die Lenkspindel um die Axialrichtung der Lenkspindel gedreht werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hülse mittels mindestens einer radialen Erhebung formschlüssig in das Mantelrohr eingreift.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine radiale Erhebung die Ausnehmung aufweist.
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Vorteilhafterweise können damit der mechanische Lenkanschlag, die mechanische Blockierung der Lenkspindel und die mechanische Festlegung der Hülse in Umfangsrichtung gemeinsam in einfacher Weise realisiert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lenkvorrichtung einen Lenksensor aufweist. Der Lenksensor ist ausgebildet, um einen Funktionszustand des Bolzens, ausgewählt aus dem Freigabezustand, einem Wartezustand und dem Sperrzustand zu bestimmen. Der Bolzen kann in dem Freigabezustand eine Rotation der Lenkspindel nicht blockieren. Vorzugsweise ist der Bolzen in dem Freigabezustand außerhalb der Ausnehmung angeordnet. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Wichtig ist, dass der Bolzen in dem Freigabezustand gegen die Vorspannung durch den Aktuator gehalten ist. In dem Wartezustand ist der Bolzen insbesondere gegen die Bodenfläche der Ausnehmung vorgespannt - und nicht durch den Aktuator gehalten -, um in eine Vertiefung der mindestens einen Vertiefung eingreifen zu können, sobald er mit dieser durch Drehung der Lenkspindel und Verlagerung der Hülse in Überdeckung gelangt. In dem Sperrzustand greift der Bolzen in eine Vertiefung der mindestens einen Vertiefung ein.
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Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre greift der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung in dem Wartezustand nicht in die mindestens eine Vertiefung ein. Somit kann die Lenkspindel um die Axialrichtung der Lenkspindel gedreht werden. Allerdings ist der Bolzen in dem Wartezustand derart ausgelegt, dass der Bolzen bei einer Drehung der Lenkspindel in die mindestens eine Vertiefung gedrängt wird.
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Insbesondere ist der Bolzen in dem Freigabezustand entgegen einer Vorspannung verlagert, wobei diese Verlagerung vorzugsweise mittels Aktivierung eines Aktuators, insbesondere eines Elektromotors, realisiert werden kann. Zusätzlich ist der Aktuator in dem Warte- und Sperrzustand nicht aktiviert. Damit kann in einfacher Weise, insbesondere anhand des Aktuators, bestimmt werden, ob sich der Bolzen in dem Freigabezustand befindet oder nicht.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung oder einer Lenkvorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen geschaffen wird. In Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Lenkvorrichtung erläutert wurden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Lenkvorrichtung des Kraftfahrzeugs den Lenksensor auf. Der Lenksensor ist insbesondere mit der Lenkspindel und der Verriegelungsvorrichtung wirkverbunden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kraftfahrzeug als ein Personenkraftwagen ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass das Kraftfahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Nutzfahrzeug, oder ein anderes Kraftfahrzeug ist.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung oder einer Lenkvorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen geschaffen wird. Dabei ist der Lenksensor mit der Lenkspindel und der Verriegelungsvorrichtung wirkverbunden. Mittels des Lenksensors wird ein Funktionszustand des Bolzens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus dem Freigabezustand, dem Wartezustand und dem Sperrzustand, bestimmt. Falls sich der Bolzen in dem Wartezustand befindet, wird die Lenkspindel - insbesondere automatisch - gedreht, bis der Bolzen, insbesondere durch die Vorspannung, in den Sperrzustand gedrängt wird. In Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Lenkvorrichtung und dem Kraftfahrzeug erläutert wurden.
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Vorzugsweise wird das Verfahren mittels einer Steuervorrichtung durchgeführt, wobei die Steuervorrichtung dazu insbesondere mit dem Lenksensor, der Lenkspindel und der Verriegelungsvorrichtung wirkverbunden ist und eingerichtet ist zu deren jeweiliger Ansteuerung. Besonders bevorzugt wird die Lenkspindel automatisch durch einen Motor gedreht, welcher insbesondere von der Steuervorrichtung angesteuert wird.
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Darüber hinaus ist es mittels des Verfahrens vorteilhafterweise möglich, die Lenkspindel, insbesondere in einer Parkposition, zu blockieren und damit ein kraftfreies Drehen der Lenkspindel zu verhindern.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung ersten Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Lenkvorrichtung,
- 3 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der Lenkvorrichtung in vier Positionen,
- 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Hülse
- 5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Lenkvorrichtung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Lenkvorrichtung 3, die als Steer-by-wire-Lenkvorrichtung ausgebildet ist.
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Die Lenkvorrichtung 3 weist eine in Umfangsrichtung 5 drehbar angeordnete Lenkspindel 7, ein die Lenkspindel 7 in Umfangsrichtung 5 zumindest teilweise umgreifendes Mantelrohr 9, eine die Lenkspindel 7 in Umfangsrichtung 5 umgreifende Hülse 11 und eine Verriegelungsvorrichtung 13 auf. Die Lenkspindel 7 ist relativ zu dem Mantelrohr 9 in einer Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7 festgelegt.
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Die Lenkspindel 7 weist ein Außengewinde 17 auf. Besonders bevorzugt beträgt die Steigung des Außengewindes 17 von 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 5 mm. Die Hülse 11 weist ein mit dem Außengewinde 17 kämmendes Innengewinde 19 auf. Besonders bevorzugt beträgt die Steigung des Innengewindes 19 von 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 5 mm. Weiterhin ist die Hülse 11 derart formschlüssig in das Mantelrohr 9 eingepasst, dass die Hülse 11 relativ zu dem Mantelrohr 9 in der Axialrichtung 15 verlagerbar und in Umfangsrichtung 5 festgelegt ist.
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Eine - insbesondere in 2 dargestellte - Mantelfläche 21 der Hülse 11 weist mindestens eine Vertiefung 23 auf, wobei die Verriegelungsvorrichtung 13 und die mindestens eine Vertiefung 23 derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Verriegelungsvorrichtung 13 in zumindest einer Axialposition der Hülse 11 in die mindestens eine Vertiefung 23 eingreifen kann. Besonders bevorzugt weist die Verriegelungsvorrichtung 13 einen Bolzen 25 auf. Der Bolzen 25 ist vorzugsweise ausgebildet, um in die mindestens eine Vertiefung 23 einzugreifen.
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Vorzugsweise weist die Mantelfläche 21 der Hülse 11 eine Mehrzahl an Vertiefungen 23, besonders bevorzugt drei Vertiefungen 23, auf. In der Figur ist zur übersichtlicheren Darstellung nur eine Vertiefung 23 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Verriegelungsvorrichtung 13 und die Mehrzahl an Vertiefungen 23 sind vorzugsweise derart relativ zueinander angeordnet, dass die Verriegelungsvorrichtung 13 in zumindest einer Axialposition der Hülse 11 in eine Vertiefung 23 der Mehrzahl an Vertiefungen 23 eingreifen kann. Vorzugsweise sind jeweils zwei Vertiefungen 23 der Mehrzahl an Vertiefungen 23 axial voneinander beabstandet. Vorzugsweise ist der Bolzen 25 ausgebildet, um in jede Vertiefung 23 der Mehrzahl an Vertiefungen 23 eingreifen zu können.
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Vorzugsweise ist der Bolzen 25 in einen Sperrzustand vorgespannt und mittels eines Aktuators, insbesondere eines Elektromotors, entgegen der Vorspannung, welche insbesondere durch eine Feder erzeugt wird, in einen Freigabezustand verlagerbar. Insbesondere befindet sich der Bolzen 25 in 1 in dem Freigabezustand, in welcher der Bolzen 25 in keine Vertiefung 23 eingreift.
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Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Vertiefung 23 in einer Bodenfläche 27 einer Ausnehmung 29 der Hülse 11 ausgebildet. Die Ausnehmung 29 weist in der Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7 eine erste Anschlagfläche 31.1 und eine zweite Anschlagfläche 31.2 auf.
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Vorzugsweise weist die Lenkvorrichtung 3 ein die Verriegelungsvorrichtung 13 umgreifendes Gehäuse 33 auf, welches derart in die Ausnehmung 29 eingreift, dass das Gehäuse 33 in Verbindung mit der ersten Anschlagfläche 31.1 und der zweiten Anschlagfläche 31.2 die Verlagerung der Hülse 11 entlang der Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7 begrenzt.
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Weiterhin weist die Lenkvorrichtung 3 vorzugsweise einen Lenksensor 35 auf. Der Lenksensor 35 ist insbesondere mit der Lenkspindel 7 und der Verriegelungsvorrichtung 13 wirkverbunden und eingerichtet, um einen Funktionszustand der Verriegelungsvorrichtung 13 zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich weist die Lenkvorrichtung 3 vorzugsweise ein Lenkgetriebe 37 auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Lenkvorrichtung 3 vorzugsweise einen Motor 39 auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Lenkvorrichtung 3 vorzugsweise eine Steuervorrichtung 41 auf.
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Der Lenksensor 35 ist vorzugsweise ausgebildet, um einen Funktionszustand des Bolzens 25, ausgewählt aus dem Freigabezustand, einem Wartezustand und dem Sperrzustand zu bestimmen. Der Bolzen 25 kann in dem Freigabezustand eine Rotation der Lenkspindel 7 nicht blockieren. Vorzugsweise ist der Bolzen 25 in dem Freigabezustand außerhalb der Ausnehmung 29 angeordnet. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Wichtig ist, dass der Bolzen 25 in dem Freigabezustand gegen die Vorspannung durch den Aktuator gehalten ist. In dem Wartezustand ist der Bolzen 25 insbesondere gegen die Bodenfläche 27 der Ausnehmung 29 vorgespannt - und nicht durch den Aktuator gehalten -, um in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 eingreifen zu können, sobald er mit dieser durch Drehung der Lenkspindel 7 und Verlagerung der Hülse 11 in Überdeckung gelangt. In dem Sperrzustand greift der Bolzen 25 in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein.
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Insbesondere befindet sich die Hülse 11 in einer Null-Position in Bezug auf die Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Lenkvorrichtung 3.
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Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die jeweils vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Insbesondere ist die Lenkvorrichtung 3 entsprechend einer oder mehreren Ausgestaltungen aus 1 ausgebildet.
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Vorzugsweise weist die Hülse 11 mindestens eine radiale Erhebung 43 auf, die formschlüssig in das Mantelrohr 9 eingreift, wodurch eine Drehung der Hülse 11 relativ zu dem Mantelrohr 9 verhindert ist. Insbesondere weist die Hülse 11 eine erste radiale Erhebung 43.1 und eine zweite radiale Erhebung 43.2 auf. Alternativ oder zusätzlich weist die radiale Erhebung 43, insbesondere die erste radiale Erhebung 43.1, die Ausnehmung 29 auf.
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In 2 a) greift der Bolzen 25 in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein. Damit befindet sich der Bolzen 25 in dem Sperrzustand, und eine Drehung der Lenkspindel 7 um die Axialrichtung 15 wird verhindert.
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In 2 b) greift der Bolzen 25 nicht in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein. Daher befindet sich der Bolzen 25 entweder in dem Freigabezustand oder in dem Wartezustand.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der Lenkvorrichtung 3 in vier verschiedenen Positionen.
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Insbesondere ist die Lenkvorrichtung 3 entsprechend einer oder mehreren Ausgestaltungen aus 1 oder 2 ausgebildet.
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In 3 a) greift der Bolzen 25 nicht in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein. Daher befindet sich der Bolzen 25 entweder in dem Freigabezustand oder dem Wartezustand. Weiterhin schlägt das Gehäuse 33 der Verriegelungsvorrichtung 13 an die erste Anschlagfläche 31.1 an und begrenzt somit die axiale Verlagerung der Hülse 11. Somit befindet sich die Hülse 11 in einer ersten Endposition in Bezug auf die Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7.
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In den 3 b) und 3 c) greift der Bolzen 25 in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein. Damit befindet sich der Bolzen 25 in dem Sperrzustand und eine Drehung der Lenkspindel 7 um die Axialrichtung 15 wird verhindert. Vorzugsweise wird die Hülse 11 zwischen der Null-Position aus 1 und der Position aus 3 b) um 6,2 mm entgegen der Axialrichtung 15 verlagert. Weiterhin wird vorzugsweise die Hülse 11 zwischen der Null-Position aus 1 und der Position aus 3 c) um 6,2 mm in der Axialrichtung 15 verlagert. Alternativ oder zusätzlich wird die Lenkspindel 7 um 440 ° in oder entgegen der Umfangsrichtung 5 gedreht, um die Hülse 11 von der Null-Position in die Position aus 3 b) entgegen der Axialrichtung 15 zu verlagern. Alternativ oder zusätzlich wird die Lenkspindel 7 um 440 ° in die andere Richtung, insbesondere entgegen oder in der Umfangsrichtung 5 gedreht, um die Hülse 11 von der Null-Position in die Position aus 3 c) in der Axialrichtung 15 zu verlagern. Besonders bevorzugt sind die Lenkspindel 7 und die Hülse 11 derart aufeinander abgestimmt, dass die Hülse 11 bei einer Drehung der Lenkspindel 7 um 440 ° in und/oder entgegen der Umfangsrichtung 5 von der Null-Position aus um 6,2 mm in und/oder entgegen der Axialrichtung 15 verlagert wird.
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In 3 d) greift der Bolzen 25 nicht in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein. Daher befindet sich der Bolzen 25 entweder in dem Freigabezustand oder dem Wartezustand. Weiterhin schlägt das Gehäuse 33 der Verriegelungsvorrichtung 13 an die zweite Anschlagfläche 31.2 an und begrenzt somit die axiale Verlagerung der Hülse 11. Somit befindet sich die Hülse 11 in einer zweiten Endposition in Bezug auf die Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7.
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Vorzugsweise wird die Hülse 11 zwischen der Null-Position aus 1 und der Position aus 3 a) um 6,7 mm entgegen der Axialrichtung 15 verlagert. Weiterhin wird vorzugsweise die Hülse 11 zwischen der Null-Position aus 1 und der Position aus 3 d) um 6,7 mm in der Axialrichtung 15 verlagert. Alternativ oder zusätzlich wird die Lenkspindel 7 um 480 ° in oder entgegen der Umfangsrichtung 5 gedreht, um die Hülse 11 von der Null-Position in die Position aus 3 a) entgegen der Axialrichtung 15 zu verlagern. Alternativ oder zusätzlich wird die Lenkspindel 7 um 480 ° in die andere Richtung, insbesondere entgegen oder in der Umfangsrichtung 5 gedreht, um die Hülse 11 von der Null-Position in die Position aus 3 d) in der Axialrichtung 15 zu verlagern. Besonders bevorzugt sind die Lenkspindel 7 und die Hülse 11 derart aufeinander abgestimmt, dass die Hülse 11 bei einer Drehung der Lenkspindel 7 um 480 ° in und/oder entgegen der Umfangsrichtung 5 von der Null-Position aus um 6,7 mm in und/oder entgegen der Axialrichtung 15 verlagert wird.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Hülse 11.
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Insbesondere ist die Hülse 11 entsprechend einer oder mehreren Ausgestaltungen aus den 1 bis 3 ausgebildet.
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Vorzugsweise sind mindestens zwei Vertiefungen 23 der Mehrzahl an Vertiefungen 23 identisch ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Ausnehmung 29 rechteckig ausgebildet.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Lenkvorrichtung 3.
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Insbesondere weist die Lenkvorrichtung 3 den Lenksensor 35 auf, welcher mit der Lenkspindel 7 und der Verriegelungsvorrichtung 13 wirkverbunden ist. Vorzugsweise ist der Lenksensor 35 eingerichtet, um einen Betriebszustand des Aktuators und eine Verlagerungsdistanz des Bolzens 25 der Verriegelungsvorrichtung 13 insbesondere relativ zu dem Gehäuse 33 zu bestimmen.
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Vorzugsweise wird das Verfahren mittels der Steuervorrichtung 41 durchgeführt, wobei die Steuervorrichtung 41 dazu insbesondere mit dem Lenksensor 35, der Lenkspindel 7 und der Verriegelungsvorrichtung 13 wirkverbunden ist und eingerichtet ist zu deren jeweiliger Ansteuerung.
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In einem ersten Schritt a) wird mittels des Lenksensors 35 ein Funktionszustand des Bolzens 25, ausgewählt aus dem Freigabezustand, dem Wartezustand und dem Sperrzustand bestimmt. Besonders bevorzugt wird der Funktionszustand des Bolzen 25 bestimmt, wenn eine Antriebsvorrichtung des die Lenkvorrichtung 3 aufweisenden Kraftfahrzeugs 1 deaktiviert ist.
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Insbesondere befindet sich der Bolzen 25 in dem Freigabezustand, falls der Aktuator, welcher den Bolzen 25 entgegen der Vorspannung verlagert, aktiviert ist. Der Bolzen 25 befindet sich insbesondere in dem Sperrzustand oder dem Wartezustand, falls der Aktuator nicht aktiviert ist. Falls der Aktuator deaktiviert ist und die Verlagerungsdistanz des Bolzens 25 größer ist als eine vorbestimmte Schwellen-Verlagerung, befindet sich der Bolzen 25 insbesondere in dem Sperrzustand. Falls der Aktuator deaktiviert ist und die Verlagerungsdistanz des Bolzens 25 kleiner als oder gleich einer vorbestimmten Schwellen-Verlagerung ist, befindet sich der Bolzen 25 insbesondere in dem Wartezustand.
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Falls sich der Bolzen 25 in dem Sperrzustand befindet, endet das Verfahren nach dem ersten Schritt a).
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Falls sich der Bolzen 25 in dem Wartezustand befindet, wird in einem zweiten Schritt b) die Lenkspindel 7 - insbesondere automatisch durch den Motor 39 - gedreht bis der Bolzen 25, insbesondere durch die Vorspannung, in den Sperrzustand gedrängt wird. Insbesondere wird nach einer Drehung der Lenkspindel 7 um einen vorbestimmten Drehwinkel anhand einer erneuten Durchführung von dem ersten Schritt a) geprüft in welchem Funktionszustand sich der Bolzen 25 befindet.
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Falls sich der Bolzen 25 in dem Freigabezustand befindet und insbesondere wenn die Antriebsvorrichtung deaktiviert ist, wird in einem optionalen dritten Schritt c) der Aktuator deaktiviert, um den Bolzen 25 in den Sperrzustand oder den Wartezustand zu überführen. Nach dem dritten Schritt c) wird insbesondere erneut der erste Schritt a) durchgeführt.
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Insbesondere werden bei einer deaktivierten Antriebsvorrichtung die Schritte a) bis b) so lange durchgeführt, bis sich der Bolzen 25 in dem Sperrzustand befindet.
