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Kraftlenkung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge.
Es sind schon KrafLlenkungen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen ein Über-oder Unterdruck in einem oder mehreren Zylindern auf'Kolben wirkt, die mit dem Lenkgestänge verbunden sind. Der Über-oder Unterdruck in den Zylindern wird mechanisch gesteuert dadurch, dass ein mit dem Lenkrad gekuppelter Teil gegen einen mit dem Lenkkolben verbundenen Teil des Lenkgestänges verstellt wird. Als Steuerglied ist ein Schieber vorgesehen. der den Arbeitsraum des oder der Lenkzylinder von dem Über- oder Unterdruck abschaltet, wenn das Lenkrad nicht mehr in dem betreffenden Einscl)lagsinn weiterl) ewegt wird.
Da aber bei dieser Schieberstellung die Verbindung mit der Aussenluft unterbrochen bleibt, so herrscht im Lenkzylinder auch nach Erreichen des gewünschten Einschlags noch ein Über-oder Unterdruck, der die Räder über den gewünschten Einschlag hinaus zu bewegen sucht, denn zum Aufrechterhalten des betreffenden Einschlag wäre wegen der Reibung der Lenkschnecke praktisch keine Kraft mehr nötig. Der Fahrer muss deshalb durch Gegensteuern einen Ausgleich schaffen.
Bei diesen Einrichtungen wird ausserdem das Steuerglied, das den Druck im Lenkzylinder regelt, mechanisch, z. B. durch ein Gestänge, bei der gegenseitigen Bewegung vom Lenkrad und Lenkgestänge eingestellt. Die mechanische Steuerung hat aber immer den Nachteil, dass ein bestimmter Leerlauf oder Übergangsweg nötig ist bis zur Volleinstellung oder Umstellung
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Steuergestänges ausschlagen-und dass die mechanischen Übertragungsglieder häufig schwierig unterzubringen sind, dass ferner bei nachträglichem Einbau Schwierigkeiten entstehen, weil umfangreiche Abänderungen nötig werden.
Erfindungsgemäss wird die Kraftlenkung so gesteuert, dass der Arbeitsraum des oder der
Lenkzylinder zwangläufig mit der Aussenluft verbunden wird, sobald das Lenkrad vom Fahrer in der jeweiligen Einschlagrichtung nicht mehr weiter bewegt wird. Vorzugsweise wird dabei je ein elektromagnetisch angetriebenes Steuerglied für die Regelung des Druckes im Lenk- zylinder, z. B. ein Hub-oder Klappenventil, durch ein Kontaktpaar gesteuert, dessen einer
Kontakt mit dem Lenkgetriehe verbunden ist, mit dem auch der Kolben des Lenkzylinders gekuppelt ist, und dessen anderer Kontakt beim Vorbewegen des Lenkrades gegen den ersten gedrückt wird.
Es ist zwar schon eine rein elektrische Servolenkung bekannt, bei welcher der Strom des Antriebselektromotors durch ein Kontaktpaar in einer derartigen Weise gesteuert. nämlich beim Erreichen der gewünschten Stellung unterbrochen wird. Jedoch bietet diese an sich bekannte Steuerung durch Kontakte gerade für Lenkungen, die durch einen Über-oder
Unterdruck bewegt werden, insofern einen grossen Vorteil, weil dadurch die Ventile sehr rasch eingestellt und umgesteuert werden können und also das bei der Gestängesteuerung nicht zu umgehende lästige Nacheilen und übermässige Nachschieben der Lenkkolben vermieden wird, weil ferner insbesondere der nachträgliche Einbau einer Über-oder Unterdrucklenkung erleichtert wird.
Ein Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung ist in der Zeichnung für eine Lenkung dargestellt, die durch den vom Motor erzeugten Unterdurck angetrieben wird, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht des Lenkgestänges und die Verbindung mit einem doppelt wirkenden
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Lcnkzylinder (im Schnitt), Fig. 2 eine Draufsicht auf das Lenkrad, Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Steuerventil des Lenkzylinders.
Eine Welle 1 treibt ein in einem Gehäuse 2 angeordnetes Schneckengetriebe an. Auf der Achse 3 des Schneckenrades sitzt ein Hebel 4, der durch ein Gestänge 5 auf die Lenkräder des Fahrzeugs wirkt. An den Hebel 4 ist ausserdem noch eine Stange C und an diese die Stange 7 eines Kolbens 8 angelenkt. Der Kolben 8 gleitet in einem Zylinder 9, in dessen Räume 10 und 11 vor und hinter dem. Kolben ein Ventilgehäuse 12 bzw. 13 hineinragt. In diese Gehäuse endigen Leitungen 14 bzw. 15, die von einem Behälter 16 kommen, der mit einer Leitung 17 an eine Saugleitung 18 einer nicht gezeichneten Brennkraftmaschine für den Antrieb des Fahrzeugs angeschlossen ist.
Die Ventile 12 und 13 werden gesteuert durch Elektromagnete, von deren Wicklungsenden je ein Draht 19 bzw. 20 zur Masse und je ein anderer Draht 21 bzw. 22 zu isoliert an einem Rahmen 23 befestigten Kontaktfedern 24
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sitzt gegen die Welle 1 verdrehbar aber nicht auf ihr verschiebbar das Lenkrad 26, das an seiner Nabe einen Anschlag 27 hat, der in eine Aussparung 28 an der Nabe des Rahmens : ! 8 mit Spiel derart eingreift, dass das Lenkrad erst einen bestimmten Weg machen muss, ehe es den Rahmen 23 und damit die Welle 1 mitnehmen kann. An einer Speiche des Lenkrades 26 ist eine Platte 29 befestigt, die in den Rahmen 23 hineinragt und durch Federn 30 und 31 in der Mitte dieses Rahmens gehalten wird.
An den Seiten des Rahmens 55 sind ferner Kontakte 32 und 33 isoliert befestigt und durch Leitungen 34 und 35 mit dem einen Pol einer Batterie 3 (J verbunden, deren anderer Pol an Masse gelegt ist. Die Kontaktfedern 24 und 25 sind abgebogen und legen sich gegen Isolierscheiben 37 und 38 an der Platte 29, derart, dass ihre Kontakte 39 und 40 nur einen kleinen Abstand von den Gegenkontakten 24 und 25 am Bügel 23 haben.
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durch das Ventil 12 zu erläutern (Fig. 3).
Das Ventil 12 hat ein Gehäuse 41 mit einem Deckel 42 und ragt durch eine Bohrung in den Zylinder 9 hinein. Das Gehäuse und der Deckel haben einen doppelten Mantel, deren Zwischenräume miteinander und mit der Unterdruckleitung 14 verbunden sind. In dem Gehäuse 41 ist ein Topfmagnet 43 mit einer Wicklung 44 eingebaut. Der Kern des Magnets 43 hat eine Bohrung 45, durch die der Schaft 46 eines Tellers 47 hindurchgeht. Der Teller 47 ist an einer Biegehaut 48 aufgehängt, die an ihrem Umfang zwischen das Gehäuse 41 und den Deekel 42 eingeklemmt ist, so dass nur ein einziges Gleitlager 50 zur Führung des Ventilkörpers nötig ist. Die Biegehaut 48 hat Löcher 49 für den Durchtritt des Bremsmittels.
Das Gehäuse 41 hat eine Bohrung 51, welche die rechte Ventilkammer 52 mit dem Zylinderraum verbindet und mehrere Bohrungen 53, welche die Kammer 52 über die weite Bohrung 45 mit der Aussenluft verbinden. Der Teller 47 ist gleichzeitig als Anker für den Magnet ausgebildet und trägt auf jeder Seite eine Dichtungsscheibe 54 bzw. 55, von denen die eine einen Kanal 56 zum Mantelraum des Gehäuses 41/42, die andere die Bohrung 45 abschliessen kann.
Die Vorrichtung wirkt wie folgt : Wenn das Lenkrad 26 im Sinn des Pfeiles A gedreht wird, so wird die Feder 30 zusammengedrückt, bis die Kontakte 39 und 32 sich berühren und der Stromkreis für das Ventil 12 geschlossen ist. Der Magnet 43 zieht den Teller 47 an, der dann mit der Scheibe 55 die zur Aussenluft führende Bohrung 45 abschliesst und gleichzeitig die Scheibe 54 von dem Unterdruckkanal 56 abhebt. Infolgedessen wird aus dem Zylinderraum 10 Luft abgesaugt und der Kolben 8 bewegt sich nach rechts, wobei er den Hebel 4 mitnimmt, so dass die Fahrzeugräder entsprechend eingeschlagen werden.
Der Hebel 4 bewegt aber nicht nur das Lenkgestänge 5 sondern er dreht über den Schneckentrieb auch die Welle 1 und damit den Rahmen 23 in der Pfeilrichtung A so dass die Kontakte 3. 2/39 wieder getrennt werden, wenn der Fahrer mit dem Lenkrad nicht nachfolgt.
Wenn der Fahrer nicht nachfolgt, wird der Stromkreis für das Ventil 12 sofort unterbroche. Der Magnet 43 wird ebenfalls sofort stromlos und gibt den Teller 47 frei, der durch den Überdruck der durch 45 kommenden Aussenluft auf seinen Sitz am Kanal 56 gedrückt wird. Die Aussenluft strömt in den Zylinderraum 10 und vernichtet dort unmittelbar nach dem Trennen der Kontakte den den Kolben 8 nach rechts treibenden Unterdruck. Es ist aber im Raum 10 kein Unterdruck mehr nötig, weil zum Einhalten des erreichten Einschlag keine grosse Kraft mehr nötig ist. Vielfach genügt sogar schon der selbsthemmende Schneckentrieb dazu. Der Fahrer hat es also in der Hand, die Hilfslenkung schnell auszuschalten, indem er das Lenkrad nicht mehr weiter bewegt.
Beim Bewegen des Lenkrades in der Pfeilrichtung B wird der Zylinderraum 11 von der Aussenluft getrennt und die Unterdruckseite des Ventils 13 geöffnet, während der Raum 10 mit der Aussenluft verbunden bleibt, da das Ventil 12 in diesem Fall nicht beeinflusst wird.
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Infolgedessen bewegt sich der Kolben 8 nach links und nimmt das Lenkgestänge und die Steuersäule im entsprechenden Sinne so lange mit, als der Fahrer mit dem Lenkrad den Stromkreis geschlossen hält. Beim Stillhalten des Lenkrades stellt sich der Rahmen 23 wegen der Federn 80 und 31 auf eine Mittellage ein, bei der beide Stromkreise unterbrochen und beide Zylinderräume mit der Aussenluft verbunden sind.
Beim Ausbleiben des Unterdrucks oder des Steuerstroms kann in der üblichen Weise durch Muskelkraft gelenkt werden, weil nach einer kleinen Drehung des Lenkrades die Anschläge 27 und 28 aneinander gelegt werden und die zum Lenken nötige Kraft unmittelbar über diese Anschläge auf die Steuersäule übertragen wird. Der Widerstand des Kolbens 8 ist dabei gering, weil beide Seiten des Zylinders mit der Aussenluft verbunden sind.
Die Federn 30 und 31 werden zweckmässig mit einer gewissen Vorspannung eingesetzt. Diese Massnahme ist besonders wichtig für Kraftlenkungen, die durch einen vom Antriebsmotor des Fahrzeugs erzeugten und von einem Behälter aufgespeicherten Unterdruck bewegt werden. Der Zweck der Massnahme ist, zu verhindern, dass auch bei kleinen und wenig Kraft erfordernden Einschlagen Unterdruck verbraucht wird. dadurch, dass in diesen Fällen die Unterdruckquelle abgeschaltet bleibt und nur durch Muskelkraft gelenkt wird.
Beim Öffnen der Kontakte 32 3. 9 bzw. 53/40 entstehen in den Wicklungen der Ventilmagnete Induktionsstrome, die durch Funkenbildung die Kontakte gefährden. Um dies zu vermeiden wird zweckmässig zu jedem Ventilmagnet eine Lampe 57 bzw. 58 parallel geschaltet, über deren Faden und die Masse des Fahrzeugs die Induktionsströme ausgeglichen werden. Dadurch wird ein besonderer Kondensator, der sonst für den Ausgleich der Induktionsströme nötig wäre, gespart. Die Lampen können am Armaturenbrett angebracht werden, so dass der Fahrer mit ihnen gleichzeitig die Kraftlenkung überwachen kann.
Die Einrichtung kann ebensogut zum Steuern von Flugzeugen, Schiffen usw. verwendet werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kraftlenkung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem oder mehreren Zylindern, deren Kolben durch einen Über-oder Unterdruck angetrieben werden und mit dem üblichen Lenkgestänge verbunden sind, wobei der Druck in den Lenkzylindern gesteuert wird durch die Verschiebung eines mit dem Lenkrad gekuppelten Teiles gegen das mit dem Lenkkolben verbundene Gestänge, dadurch gekennzeichnet dass der Lenkkolben zwangläufig von dem Druckmittel vollständig entlastet wird, sobald das Lenkrad vom Fahrer in der jeweiligen Einschlagrichtung nicht mehr weiterhewegt wird.