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Hintergrund
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Ausführungsbeispiele beziehen sich hierin allgemein auf Fahrzeuglenksysteme, und beziehen sich insbesondere auf ein steuerbares/regelbares Lenkzahnstangenführungssystem und -verfahren.
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Fahrzeugdrift oder -ziehen ist ein Phänomen, wo das Fahrzeug tendenziell zur einen Seite hin driftet oder ein Vorhalten der Lenkung erforderlich ist, damit das Fahrzeug eine geradlinige Beschleunigung, Konstantfahrt und/oder Bremsung beibehält. Fahrzeugdrift/ziehen kann eine unangenehme Handhabungsinstabilität sowie menschliche Ermüdung verursachen. Ein Lenkungsrückschlagen ist unterdessen die Lenkdrehmomentschwankung, wenn das Fahrzeug auf einer holprigen Straße fährt. Übermäßiges Lenkungsrückschlagen ist einer der Faktoren, die bekanntermaßen schlechten Fahrtkomfort verursachen. Während das Lenkungsrückschlagen hauptsächlich durch externe Störungen verursacht wird, wie etwa unebene Straßenoberflächen, kann Fahrzeugdrift/ziehen entweder extern, wie etwa durch schräge Straßenoberflächen oder Seitenwind, oder intern, wie etwa durch asymmetrische Chassiskonstruktion verursacht werden.
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Im Hinblick auf die Fahrzeugdrift/zieh und Rückschlag-Eigenschaften verwenden Lenksysteme manchmal das Anwenden von zusätzlicher Reibung. Z. B. kann die mechanische Reibung beim Fahrzeugchassissystem erhöht werden, wie etwa eine Lagerreibung von Aufhängungsstreben und Reibung im Lenkgetriebe. Das Problem mit dieser Art von zusätzlicher Reibung ist, dass sie passiv und nicht steuerbar ist. Darüber hinaus kann der Reibungsbetrag über die Zeit hinweg schlechter werden und ein schlechtes Lenkgefühl und eine schlechte Leistungsfähigkeit hervorrufen.
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Andere Ansätze zum Behandeln von Fahrzeugdrift/zieh und Rückschlag-Eigenschaften enthalten das Anwenden einer zusätzlichen Servounterstützungskraft und/oder das Anwenden einer zusätzlichen Vibration im Lenksystem. Ein Nachteil beim Anwenden einer zusätzlichen Servounterstützungskraft ist, dass dies die Zuverlässigkeitsprobleme beim Selbstlenken erhöht und allgemein nur auf die Anwendung an elektronisch servogelenkten Fahrzeugen beschränkt ist. Ein Nachteil der Anwendung von zusätzlicher Vibration ist, dass sie häufig kompliziert und schwierig vollständig abstimmbar ist. Als Ergebnis kann die zusätzliche Vibration eine neue Vibrationsquelle und Geräusch im Fahrzeug zur Folge haben. Ein noch weiterer Ansatz ist es, eine zusätzliche steuerbare Reibung im Lenksystem anzuwenden. Jedoch wenden bekannte Systeme, die zusätzliche steuerbare Reibung anwenden, diese Reibung nur an die Lenksäulenwelle an und sind häufig kompliziert und teuer.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem Aspekt enhält ein steuerbares Lenkzahnstangenführungssystem ein Ritzel, das eine Ritzelverzahnung enthält, sowie eine Lenkzahnstange, die eine Zahnstangenverzahnung in Eingriff mit der Ritzelverzahnung des Ritzels enthält. Eine Zahnstangenführung ist relativ zu der Lenkzahnstange radial bewegbar, um auf die Lenkzahnstange eine radiale Kraft auszuüben. Eine Primärfeder übt eine Kompressionskraft auf die Zahnstangenführung aus, um die Zahnstangenführung radial zu der Lenkzahnstange zu drücken. Die Kompressionskraft der Primärfeder ist während des Betriebs des Ritzels und der Lenkzahnstange kontinuierlich einstellbar.
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Gemäß einem anderen Aspekt enthält eine Lenkzahnstangenführungsanordnung zum Ausüben einer variabel gesteuerten/geregelten Reibkraft auf eine Zahnstangenführung in einem Fahrzeug eine Primärfeder und eine linear verlagerbare Zahnstangenführung, die die variabel gesteuerte/geregelte Reibkraft auf die Zahnstangenführung ausübt. Die Primärfeder hat ein erstes Ende, das relativ zur Zahnstangenführung linear fixiert ist, und ein zweites Ende, das relativ zu dem ersten Ende bewegbar eingestellt ist, um eine Kompressionskraft der Primärfeder einzustellen, die während des Betriebs des Fahrzeugs auf die Zahnstangenführung ausgeübt wird.
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Gemäß einem noch anderen Aspekt wird ein Verfahren angegeben, um eine steuerbare/regelbare Reibkraft auf eine Lenkzahnstange in einem Fahrzeug auszuüben. In dem Verfahren gemäß diesem Aspekt wird eine primäre Kompressionskraft auf die Lenkzahnstange von einer primären Druckfeder ausgeübt. Die primäre Kompressionskraft der primären Druckfeder wird während des Betriebs des Fahrzeugs variabel eingestellt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeuglenksystems.
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2 ist eine partielle schematische Ansicht eines Lenkgetriebegehäuses, worin eine Ritzelwelle mit einer Lenkzahnstange im Lenksystem betriebsmäßig verbunden ist.
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3 ist eine Explosionsansicht einer bekannten Zahnstangenführungsanordnung, die in dem Lenkgetriebegehäuse aufgenommen ist.
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4 ist eine schematische Ansicht des bekannten Zahnstangenführungssystems im zusammengebauten Zustand.
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5 ist eine schematische Ansicht eines verbesserten steuerbaren Lenkzahnstangenführungssystems im zusammengebauten Zustand.
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6 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Ausüben einer steuerbaren Reibkraft auf eine Lenkzahnstange in einem Fahrzeug darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Nun in Bezug auf die Zeichnungen, die zum Zwecke der Darstellung von einer oder mehreren Ausführungsbeispielen und nicht zum Zwecke der Begrenzung der selben gezeigt sind, stellt 1 schematisch ein Lenksystem 10 für ein Fahrzeug dar. In der dargestellten Ausführung ist in dem Lenksystem 10 eine obere Lenkwelle 12, die so ausgestaltet ist, dass sie sich zusammen mit einem Lenkrad 14 dreht, mit einer Ritzelwelle 16, die von einem Lenkgetriebegehäuse 18 vorsteht, über ein oberes Universalgelenk 20, eine untere Lenkwelle 22 und ein unteres Universalgelenk 24 verbunden. Spurstangen 26, 28, die von linken und rechten des Lenkgetriebegehäuses 18 vorstehen, können mit Achsschenkeln (nicht gezeigt) der linken und rechten Räder 32, 34 des Fahrzeugs, an dem das Lenksystem 10 angebracht ist, verbunden werden.
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Ein Servomotor 36 kann von dem Lenkgetriebegehäuse 18 getragen und/oder damit verbunden sein. Der Betrieb des Servomotors 36 kann von einer elektronischen Steuereinheit 38 gesteuert/geregelt werden, in die ein Signal von einer Lenkdrehmomenterfassungsvorrichtung St eingegeben wird, die in dem Lenkgetriebegehäuse 18 aufgenommen ist. In der dargestellten Ausführung ist der Motor 36 ein bürstenloser Gleichstrommotor, obwohl dies nicht erforderlich ist. Alternativ könnte der Motor 36 auch ein Hydraulikmotor sein, um in dem Lenksystem 10 eine Kraftunterstützung hydraulisch bereitzustellen.
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Innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 18 ist, mit zusätzlichen Bezug auf die 2–4, die Ritzelwelle 16 in Zahneingriff mit einer Lenkzahnstange 40, deren entgegensetze axiale Enden mit den seitlichen Innenenden der Spurstangen 26, 28 verbunden sind (die Verbindungen zwischen der Lenkzahnstange 40 und den Spurstangen 26, 28 sind nicht gezeigt). Insbesondere enthält, wie am besten in 4 gezeigt, das Ritzel oder die Ritzelwelle 16 eine Ritzelverzahnung 16a. Die Lenkzahnstange 14 enthält ebenfalls eine Zahnstangenverzahnung 40a, wobei die Verzahnung 40a mit der Verzahnung 16a des Ritzels 16 in kämmendem Eingriff steht.
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In den 2–4 ist ein bekanntes Lenkzahnstangenführungssystem und der Anordnung 50 dargestellt, welche das Ritzel 16, die Lenkzahnstange 40 und eine Zahnstangenführung 52 enthält, die relativ zur Lenkzahnstange 40 radial bewegbar ist, um auf die Lenkzahnstange 40 eine radiale Kraft auszuüben. Insbesondere ist die Zahnstangenführung 52 verschiebbar in ein Führungsloch oder eine Öffnung 54 eingesetzt, die in einem Zahnstangenführungsgehäuseabschnitt 56 des Lenkgetriebegehäuses 18 definiert ist. Die Zahnstangenführung 52 wird durch eine Feder 58 radial zur Zahnstange 40 gedrückt oder vorgespannt. Diese drückt die Zahnstangenführung 82 in das Ritzel 16 oder spannt diese vor. Wie in 4 gezeigt, ist ein Ende 58a der Feder 58 in einer Vertiefung 60 aufgenommen, die in der Zahnstangenführung 52 definiert ist, wohingegen das andere Ende 58b der Feder 58 gegen eine Zahnstangenführungsschraube 62 abgestützt ist. Wie gezeigt, kann die Zahnstangenführungsschraube 62 mit dem Zahnstangenführungsgehäuseabschnitt 56 in Gewindeeingriff stehen, um ein offenes Ende des Führungslochs 54 zu verschließen. Eine Arretiermutter kann auf der Zahnstangenführungsschraube 62 aufgeschraubt sein, um die Zahnstangenführungsschraube 62 in Position relativ zu dem Gehäuseabschnitt 56 axial zu arretieren.
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Während es möglich ist, dass die Zahnstangenführungsschraube 62 relativ zu dem Gehäuseabschnitt 56 selektiv positioniert wird, wenn sie angebracht ist, um hierdurch die Feder 58 um einen gewünschten Betrag zusammenzudrücken, bleibt eine solche selektive Positionierung der Zahnstangeführungsschraube 62 relativ zu der Zahnstangenführung 52 während des Fahrzeugbetriebs im Wesentlichen konstant, und somit bleibt auch die Kompressionskraft, die von der Feder 68 auf die Zahnstangenführung 52 ausgeübt wird, und somit auf die Lenkzahnstange 40, ebenfalls während des Betriebs des Ritzels 16 und der Lenkzahnstange 40 im Wesentlichen konstant, und allgemein während des Betriebs des Fahrzeugs, worin das Lenksystem 10 angebracht ist. Ein Problem mit dieser bekannten Anordnung ist, dass die in die Lenkzahnstange 40 ausgeübte Reibkraft allgemein passiv und nicht steuerbar ist. Darüber hinaus kann die Reibkraft mit der Zeit schlechter werden und kann hierdurch ein schlechtes Lenkgefühl und eine verschlechterte Lenkleistungsfähigkeit verursachen.
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In Bezug auf 5 wird nun ein steuerbares Lenkzahnstangenführungssystem oder eine solche Anordnung 80 beschrieben, die auf eine Zahnstangenführung in einem Fahrzeug eine variabel gesteuerte/geregelte Reibkraft ausübt. Das Zahnstangenführungssystem 80 kann das oben beschriebene Zahnstangenführungssystem 50 ersetzen und kann daher mit dem gleichen Ritzel 16, das die Ritzelverzahnung 16a enthält, und der Lenkzahnstange 40, die die Verzahnung 40a in Eingriff mit der Verzahnung 16a des Ritzels 16 enthält, verwendet werden. Das Zahnstangenführungssystem 80 enthält ferner eine Zahnstangenführung 82, die relativ zur Lenkzahnstange 40 radial bewegbar ist, um auf die Lenkzahnstange 40 eine radiale Kraft auszuüben. Anders als die Zahnstangenführung 52 von 4 ist die Zahnstangenführung 82 von 5 eine linear verlagerbare Zahnstangenführung, die eine variabel gesteuerte/geregelte Reibkraft auf die Lenkzahnstange 40 ausübt, wie nachfolgend im näheren Detail beschrieben wird.
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Das Zahnstangenführungssystem 80 enthält ferner eine Primärfeder 84, die eine Kompressionskraft auf die Zahnstangenführung 82 ausübt, um die Zahnstangenführung 82 radial zur Lenkzahnstange 40 hin zu drücken. Wie nachfolgend im näheren Detail beschrieben wird, ist die Kompressionskraft der Primärfeder 84 während des Betriebs des Ritzels 16 und der Lenkzahnstange 40 kontinuierlich einstellbar, und allgemeiner während des Betriebs des Fahrzeugs. Wie gezeigt, kann ein Zahnstangenführungssitz 122 zwischen der Zahnstangenführung 82 und der Lenkzahnstange 40 eingefügt werden, um Lastkräfte von der Zahnstangenführung 82 auf die Lenkzahnstange 40 zu übertragen. Der Zahnstangenführungssitz 122 kann eine separate Komponente sein oder kann Teil der Zahnstangenführung 82 sein. Die Materialien, die zur Herstellung der Komponenten des steuerbaren Lenkzahnstangenführungssystems 80 verwendet werden, und/oder die spezifischen Typen der verwendeten Komponenten können vom Fachkundigen geeignet ausgewählt werden. Z. B. kann der Zahnstangenführungssitz 122 aus Kunststoff, Teflon, Bronze und/oder Messing gebildet sein.
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Insbesondere ist die Kompressionskraft der Primärfeder 84 stufenlos einstellbar, indem der Kompressionsbetrag der Primärfeder 84 verändert wird. In der dargestellten Ausführung von 5 kann der Kompressionsbetrag der Primärfeder 84 verändert werden, indem eine relative Position eines Endes der Primärfeder 84, das der Zahnstangenführung 82 gegenüberliegt, eingestellt wird. Insbesondere kann die Primärfeder 84 ein erstes Ende 84a haben, das relativ zur Zahnstangenführung 82 linear fest ist, oder zumindest linear fest darin, dass sich das Ende 84a nicht weiter in die Zahnstangenführung 82 als in 5 gezeigt voran bewegen kann. Insbesondere definiert in der dargestellten Ausführung die Zahnstangenführung 82 eine Vertiefung 86, die das Ende 84a der Primärfeder 84 aufnimmt. Der Boden der Vertiefung 86 kann eine weitere Bewegung des Endes 84a der Primärfeder 84 in die Zahnstangenführung 82 begrenzen. Die Primärfeder 84 kann auch ein zweites Ende 84b haben (d. h., das der Zahnstangenführung 82 gegenüberliegende Ende), das relativ zum ersten Ende 84a bewegbar einstellbar ist, um eine Kompressionskraft der Primärfeder 84 einzustellen, welche während des Betriebs des Fahrzeug, in dem das Fahrzeugzahnstangenführungssystem 80 angebracht ist, auf die Zahnstangenführung 82 ausgeübt wird.
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Das Zahnstangenführungssystem 80 kann ferner einen Motor 90 enthalten, um ein Drehmoment und eine Drehverlagerung zu erzeugen und schließlich die relative Position des Endes 84b der Primärfeder 84 gegenüber der Zahnstangenführung 82 einzustellen. Dementsprechend ist der Motor 90 mit der Primärfeder 84 betriebsmäßig verbunden, um die Kompressionskraft der Primärfeder 84 nach Wunsch kontinuierlich einzustellen. Insbesondere ist der Motor 90 mit dem zweiten Ende 84b der Primärfeder 84 betriebsmäßig verbunden, um das zweite Ende 84b der Primärfeder relativ zum ersten Ende 84a der Primärfeder 84 einstellbar zu bewegen. Da die Feder 84 die Zahnstangenführung 82 in die Zahnstange 40 drückt, stellt eine Einstellung der Kompression der Feder 84 die Reibkraft ein, die von der Zahnstangenführung 82 auf die Zahnstange 40 ausgeübt wird. Der Motor 90 kann ein Bürstengleichstrom(DC)-Motor, ein bürstenloser Gleichstrommotor, ein Schrittmotor oder jeder andere geeignete Motortyp sein.
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In der dargestellten Ausführung enthält das Zahnstangenführungssystem 80 zusätzlich einen Antriebsstrang 92, der den Motor 90 mit dem zweiten Ende 84b der Primärfeder 84 betriebsmäßig verbindet. Der Antriebsstrang 92 wandelt die Drehung einer Ausgangswelle 94 des Motors 90 in eine lineare Bewegung des zweiten Endes 84b der Primärfeder 84 relativ zum ersten Ende 84a der Primärfeder 84 um. Zusätzlich zur Motorausgangswelle 94 kann der Antriebsstrang 92 ein Untersetzungsgetriebe 96 enthalten, das mit der Motorausgangswelle 94 betriebsmäßig verbunden ist (z. B. die Ausgangswelle 94 kann eine Verzahnung in Eingriff mit der Verzahnung des Untersetzungsgetriebes 96 haben), um die Drehgeschwindigkeit vom Motor 90 zu reduzieren. Das Untersetzungsgetriebe 96 kann ein Harmonic Drive sein, kann ein Planetengetriebe, ein Schneckenrad und/oder Gradzahnräder verwenden. Der Antriebsstrang 92 kann auch eine Schraubwelle 98 enthalten, die mit dem Untersetzungsgetriebe 96 zur gemeinsamen Drehung damit betriebsmäßig verbunden ist (z. B. die Schraubwelle 98 kann Zähne im Gewindeeingriff mit den Zähnen des Untersetzungsgetriebes 96 oder einer Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes 96 haben, oder die Schraubwelle 98 kann mit dem Untersetzungsgetriebe 96 einstückig und koaxial ausgebildet sein).
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Zusätzlich kann der Antriebsstrang 92 eine Mutter 100 enthalten, die mit der Schraubwelle 89 in Gewindeeingriff steht und in einem Gehäuse verschiebbar aufgenommen ist. Die Schraubwelle 98 kann die Mutter 100 antreiben, und die Drehbewegung in eine Translations- oder lineare Bewegung umzuwandeln. Insbesondere kann die Mutter 100 in einem Zahnstangenführungsgehäuseabschnitt 102 eines Lenkzahnstangengehäuses 104 verschiebbar aufgenommen sein, um die Drehung der Schraubwelle 98 in eine lineare Bewegung umzusetzen. Die Mutter 100 kann am Ende 84b der Primärfeder 84 gegenüber der Zahnstangenführung 82 befestigt sein, um die relative Position des Endes 84b relativ zur Zahnstangenführung 82 einzustellen. Das Lenkzahnstangengehäuse 104 kann dem Lenkzahnstangengehäuse 18 von 4 ähnlich sein, außer dass das Lenkzahnstangengehäuse 104 den Zahnstangenführungsgehäuseabschnitt 102, den Untersetzungsgetriebegehäuseabschnitt 106 und den Motorgehäuseabschnitt 108 enthält, die gemeinsam konfiguriert sind, um das Zahnstangenführungssystem 80 aufzunehmen. In dieser Hinsicht können die Zahnstangenführung 82, der Antriebsstrang 92 und der Motor 90 in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein, wie etwa dem Lenkzahnstangengehäuse 104, oder insbesondere dem Gehäuseabschnitt 102, 106, 108. Wie gezeigt, können die Gehäuseabschnitte 106, 108 über Bolzen 110 an dem Gehäuseabschnitt 102 gebolzt sein. Während drei trennbare Gehäuseabschnitte 102, 106, 108 gezeigt sind, versteht es sich, dass diese bei Bedarf auch als Einzelgehäuse (oder eine beliebige Anzahl von Gehäuseabschnitten) ausgebildet werden könnten.
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In der dargestellten Ausführung definiert der Gehäuseabschnitt 102 einen Gleitschlitz 116, der die Mutter 100 zusammenwirkend aufnimmt, um eine axiale Bewegung der Mutter 100 zu erlauben. Der Gleitschlitz 116 kann eine relative Drehung zwischen der Mutter 100 und dem Gehäuseabschnitt 102 verhindern. Das Ende 84b der Primärfeder 84 stützt sich gegen die Mutter 100 derart ab, dass die relative Position der Mutter 100 in dem Gehäuseabschnitt 102 die Position des Endes 84b relativ zum Gehäuseabschnitt 102 und relativ zur Zahnstangenführung 82 steuert. Somit steuert die Position der Mutter 100 den Kompressionsbetrag der Feder 84 und hierdurch die Höhe der Kraft, die von der Feder 84 auf die Zahnstangenführung 82 ausgeübt wird.
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Zusätzlich zur Begrenzung einer Relativdrehung zwischen der Mutter 100 und dem Gehäuseabschnitt 102 kann der Gleitschlitz 116 auch mit einer bestimmten Tiefe h ausgestaltet sein, wie in 5 gezeigt. Die Tiefe h wird durch eine Schulter 118 definiert, die den Maximalhub der Mutter 100 in Richtung zur Zahnstangenführung 82 hin begrenzt. Auf diese Weise können die Maximalkraft, die auf die Zahnstangführung 82 wirkt, und die maximale Gleitreibung der Lenkzahnstange 40 eingeschränkt werden. Dies kann vorteilhaft ein „Blockieren” der Lenkzahnstange 40 verhindern, das andernfalls aufgrund übermäßiger Reibung auftreten könnte (z. B. wenn der Motor 90 oder irgendeine andere Komponente ausfallen sollten).
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Das Zahnstangenführungssystem 80 kann ferner einen Controller 120 enthalten, der mit dem Motor 90 betriebsmäßig verbunden ist. Wie nachfolgend im näheren Detail beschrieben, kann der Controller 120 den Motor 90 anweisen, um die Kompressionskraft der Primärfeder 84 in Reaktion auf eine oder mehrere Fahrbedingungen oder Betriebsparameter einzustellen, wie etwa Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkradwinkel, Lenkraddrehmoment und Fahrzeuggierrate. Durch den Controller 120 und den Motor 90 über den Antriebsstrang 92 kann das steuerbare Lenkzahnstangenführungssystem 80 einstellbare Zahnstangenreibwerte auf die Zahnstangenführung 82 ausüben, und diese können von dem Controller 120 gesteuert oder geregelt werden. Insbesondere steuert/regelt der Betrieb der Controller 120, durch den Motor 90 und den Antriebsstrang 92, die Länge der Primärfeder 184 und stellt diese ein. Da die Primärfeder 84 auf die Zahnstangenführung 82 drückt, werden somit die Normalkraft und die resultierende Reibung zwischen der Zahnstangenführung 82 und der Lenkzahnstange 40 gesteuert/geregelt.
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Der Controller 120 kann von einem Typ sein, der zum Liefern eines Steuersignals für den Motor 90 geeignet ist, wie dies vom Fachkundigen verstanden wird. In einer Ausführung kann der Controller 120 den Motor 90 ein mechanisches Signal liefern, wie etwa ein pneumatisches oder hydraulisches Drucksignal. In einer anderen Ausführung kann der Controller 120 dem Motor 90 ein elektrisches Signal liefern. Jedenfalls kann der Controller 120 eine alleinstehende Steuereinheit sein oder könnte mit irgendeinem anderen Controller an dem Fahrzeug, in dem das Zahnstangenführungssystem 80 angebracht ist, integriert sein. In einer Ausführung kann, wenn das steuerbare Lenkzahnstangenführungssystem 80 in ein Fahrzeugchassissystem integriert ist, der Controller 120 in die elektronische Steuereinheit (ECU) des Fahrzeugs integriert sein und kann den Gleitreibungswert der Lenkzahnstange 40 in Reaktion auf verschiedene Fahrzustände und Betriebsparameter des Fahrzeugs einstellen.
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Das Zahnstangenführungssystem 80 kann zusätzlich einen oder mehrere Sensoren enthalten, um Betriebszustände zu sensieren und entsprechende Rückkopplungssignale zu dem Controller 120 zu schicken. Jeder solche Sensor kann ein mechanisches oder elektrisches Rückkopplungssignal liefern, das für den Controller 120 und/oder die Sensoren geeignet ist. In einer Ausführung ist ein Lastsensor 124 vorgesehen, um eine auf die Zahnstangenführung 82 wirkende Last zu sensieren. Wie gezeigt, kann der Lastsensor 124 mit dem Controller betriebsmäßig verbunden sein, um dem Controller 120 Rückkopplung zu geben. In der gleichen oder einer anderen Ausführung kann ein Sensor 126 vorgesehen sein, um eine lineare Verlagerung des Endes 84b der Primärfeder 84 gegenüber der Zahnstangenführung 82 zu messen. Wie gezeigt, kann der Sensor 126 mit dem Controller 120 betriebsmäßig verbunden sein, um dem Controller 120 Rückkopplung zu geben. Beispielsweise kann der Sensor 126 ein Drehsensor sein, der die Drehung der Schraubwelle 98 sensiert, um hierdurch die lineare Verlagerung der Mutter 100 zu messen. Es versteht sich, dass die Sensoren 124, 126 nur beispielhaft sind und nur schematisch gezeigt sind. Die Sensoren 124, 126 könnten innerhalb des Gehäuses 104 angeordnet sein oder anderswo in dem Lenksystem. Auch versteht es sich, dass von einem Fachkundigen eine beliebige Anzahl und ein beliebiger Typ von Sensoren ausgewählt werden kann, um in dem Zahnstangenführungssystem 80 zu arbeiten.
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In der dargestellten Ausführung kann das Zahnstangenführungssystem 80 zusätzlich eine Sekundärfeder 130 enthalten, die eine sekundäre Kompressionskraft auf die Zahnstangenführung 82 ausübt, um die Zahnstange 82 radial zu der Lenkzahnstange 40 hin zu drücken. Die ausgeübte Gesamtreibkraft kann die Summe der festen Kraft, die von der Sekundärfeder 130 ausgeübt wird, und der variablen Kraft, die von der Primärfeder 84 ausgeübt wird, sein. Wie gezeigt, kann ein erstes Ende 130a der Sekundärfeder gegen die Zahnstangenführung 82 abgestützt sein, insbesondere gegen eine axiale Außenfläche 132 der Zahnstangenführung 82, die ringförmig um die Verteifung 86 herum angeordnet ist. Das andere Ende 130b der Sekundärfeder 130 kann hingegen eine Zahnstangenführungsschraube 134 abgestützt sein. In der dargestellten Ausführung ist die Zahnstangenführungsschraube 134 durch Aufschrauben auf den Gehäuseabschnitt 102 gesichert. Insbesondere kann der Gehäuseabschnitt 102 eine Gewindegegenbohrung 136 enthalten, in der die Zahnstangenführungsschraube 134 eingeschraubt ist.
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Durch diese Anordnung wird das erste Ende 130a der Sekundärfeder 130 relativ zur Zahnstangenführung 182 linear fixiert, und wird das zweite Ende 130b der Sekundärfeder 130 relativ zum ersten Ende 130a der Sekundärfeder 130 linear fixiert, einschließlich während des Betriebs des Fahrzeugs. Die Zahnstangenführungsschraube 134 ist über ihren Gewindeeingriff mit dem Gehäuseabschnitt 102 axial beweglich, um die Kompression der Sekundärfeder 130 einzustellen, aber nur während des Zusammenbaus oder während das Lenksystem zerlegt wird. Dementsprechend ist die sekundäre Kompressionskraft der Sekundärfeder 130 einstellbar; jedoch bleibt diese Einstellung während des Betriebs des Ritzels 16 oder der Lenkzahnstange 40 im Wesentlichen konstant, und allgemeiner während des Betriebs des Fahrzeugs.
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In anderen Worten, sobald die Position der Zahnstangenführungsschraube 134 eingestellt ist, um hierdurch einen Kompressionswert der Sekundärfeder 130 zu setzen, und der Rest des Zahnstangenführungssystems 80 zusammengebaut ist, bleibt der von der Sekundärfeder 130 erzeugte Kompressionsbetrag konstant und ist nicht einstellbar, ohne das Zahnstangenführungssystem 80 zu zerlegen. Durch diese Anordnung kann die Sekundärfeder 130 benutzt werden, um eine Vorlastkraft auf die Zahnstangenführung 82 hinzuzufügen. Jedoch versteht es sich für den Fachkundigen, dass die Sekundärfeder 130 und die Zahnstangenführungsschraube 134 vollständig optional sind. In einer Ausführung enthält das Zahnstangenführungssystem 50 die Sekundärfeder 130 und die Zahnstangenführungsschraube 134 nicht. Optional können eine Kontermutter oder ein anderer Typ von Arretiermechanismus (beide nicht gezeigt) dazu benutzt werden, die Zahnstangenführungsschraube 134 in ihrer Position relativ zum Gehäuseabschnitt 102 zu arretieren.
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Vorteile des steuerbaren Lenkzahnstangenführungssystems 80 beinhalten, dass die einwirkende Lenkzahnstangengleitreibung steuerbar/regelbar ist und diese Steuerung/Regelung kontinuierlich ist (anstatt einfach ein oder aus zu sein). Wenn darüber hinaus die Sekundärfeder 130 enthalten ist, kann die von der Sekundärfeder 130 ausgeübte normale Zahnstangenführungskraft eingestellt werden. Unter normalen Fahrbedingungen braucht der Motor 120 nicht angeregt zu werden. Jedoch kann der Motor 90 nur dann angeregt werden, wenn höhere Steifigkeit erforderlich ist, und daher ist das steuerbare Lenkzahnstangenführungssystem 80 energieeffizient mit geringer Leistungsanforderung. Zusätzliche Vorteile des Zahnstangenführungssystems beinhalten, dass es leicht hergestellt werden kann und so sicher wie bekannte Zahnstangenführungsmechanismen arbeitet.
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Nun wird in Bezug auf 6 ein Verfahren zum Ausüben einer gesteuerten/geregelten Reibkraft auf eine Lenkzahnstange in einem Fahrzeug beschrieben. Insbesondere wird das Verfahren von 6 in Bezug auf das Zahnstangenführungssystem 80 von 4 beschrieben, obwohl es sich für den Fachkundigen versteht, dass das beschriebene Verfahren auch auf andere Zahnstangenführungssysteme als dem der dargestellten Ausführung angewendet werden kann. In dem Verfahren wird eine primäre Kompressionskraft von der primären Kompressionsfeder 84 auf die Lenkzahnstange 40 ausgeübt (S202). Die primäre Kompressionskraft der primären Kompressionsfeder 34 kann während des Betriebs des Fahrzeugs variabel eingestellt werden (S204). Wie hierin bereits beschrieben, kann das variable Einstellen der primären Kompressionskraft beinhalten, eine lineare Verlagerung zwischen zwei mit axialem Abstand voneinander angeordneten Bezugspunkten an der Primärfeder 84 einzustellen, wie etwa dem Ende 84a und dem Ende 84b. Insbesondere kann die Einstellung einer linearen Verlagerung zwischen zwei mit axialem Abstand voneinander angeordneten Bezugspunkten (z. B. den Enden 84a und 84b) enthalten, den Motor 90 vorzusehen und so zu verwenden, dass er einen der Bezugspunkte (z. B. das Ende 84b) relativ zum anderen der Bezugspunkte (z. B. das Ende 84a) linear verlagert. Zusätzlich und optional kann eine sekundäre Kompressionskraft von der sekundären Kompressionsfeder 130 auf die Lenkzahnstange 40 ausgeübt werden (S206).
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Es versteht sich, dass nach Wunsch verschiedene der oben offenbarten und anderen Merkmalen und Funktionen oder Alternativen oder Varianten davon mit vielen anderen unterschiedlichen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Auch, dass verschiedene gegenwärtig unvorhergesehene und nicht vorhergesagte Alternativen, Modifikationen, Varianten oder Verbesserungen darin vom Fachkundigen später vorgenommen werden können, soll durch die folgenden Ansprüche mit eingesschlossen sein.
