DE102008000344A1

DE102008000344A1 - Lenkung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102008000344A1
Application number: DE200810000344
Authority: DE
Inventors: Martin Münster; Michael Roske; Uwe Griesmeier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2009-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenkung, bei welcher ein Fahrzeugbediener mit einer Eingabevorrichtung (1) die gewünschte Lenkrichtung vorgeben kann, wobei die Eingabevorrichtung (1) mit einer Eingangswelle (2) verbunden ist, welche wiederum derart mit einem ersten und einem zweiten Wellensegment (7, 8) in Verbindung steht, dass eine Drehung der Eingabevorrichtung (1) eine Drehung der Eingangswelle (2) und des ersten und zweiten Wellensegmentes (7, 8) hervorruft. Auf jedem Wellensegment (7, 8) befindet sich dabei eine Führungskurve (6), welche mit mindestens einem Tastelement (9, 10) in Eingriff steht, welches durch die Drehung des Wellensegmentes (7, 8) geradlinig bewegt wird. Dabei ist jedes Tastelement (9, 10) mit einer verschiebbaren Betätigungsstange (11, 12, 16) verbunden, welche wiederum derart mit mindestens einem Fahrzeugrad (14) in Verbindung steht, dass eine Verschiebung der Betätigungsstange (11, 12, 16) eine Lenkbewegung des Fahrzeugs hervorruft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenkung bei welcher eine Drehung einer Eingabevorrichtung eine Lenkbewegung des Fahrzeugs hervorruft, gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen Patentansprüche.
Fahrzeuge aller Art weisen oft Eingabevorrichtungen auf, welche durch einen Fahrzeugbediener zur Erzeugung einer Lenkbewegung des Fahrzeugs in eine entsprechende Richtung gedreht werden müssen. Dies ist darin begründet, dass der Fahrzeugbediener intuitiv von der gewünschten Lenkbewegung des Fahrzeugs auf die hierzu notwendige Drehung der Eingabevorrichtung schließen kann. Beispielsweise weist ein Automobil als Eingabevorrichtung ein Lenkrad oder ein Flugzeug ein Steuerhorn auf, welches zur Erzeugung einer Lenkbewegung nach Links, nach Links gedreht werden muss und zur Erzeugung einer Lenkbewegung nach Rechts, nach Rechts gedreht werden muss.
Die DE 500 669 offenbart hierzu eine Fahrzeuglenkung, bei welcher eine Drehung einer Eingabevorrichtung mittels einer Eingangswelle, zweier Kegelräder und einer Übertragungswelle auf eine ersten und zweite Welle übertragen wird. Die erste und zweite Welle weisen jeweils ein globoidförmiges Wellensegment auf, welches eine spiralförmige Steuerkurve trägt, wobei mit der Steuerkurve ein scheibenförmiges Tastelement im Eingriff steht, das ortsfest und drehbar in einem Achsschenkel gelagert ist. Dieser trägt wiederum ein Fahrzeugrad und ist drehbar in einer Aufhängung gelagert.
Eine Drehung der Eingabevorrichtung führt bei der vorgeschlagenen Fahrzeuglenkung zu einer Drehung der Eingangswelle und der Übertragungswelle, welche wiederum die erste und die zweite Wellen antreibt. Hierdurch werden die Tastelemente auf Grund der Spiralform der Führungskurven und der Globoidform der Wellensegmente, entlang einer Kreisbahn um die Drehachsen der Achsschenkel bewegt, wobei sie eine Drehung der Achsschenkel und der an diesen befestigten Fahrzeugrädern erzeugen, welche das Fahrzeug in die entsprechende Richtung lenkt. Da die Wellensegmente und die Tastelemente bei der vorgeschlagenen Fahrzeuglenkung unmittelbar an den Achsschenkeln angeordnet sind, muss die Drehbewegung der Eingabevorrichtung über die Übertragungswelle auf die erste und zweite Welle übertragen werden. Dabei befinden sich die Achsschenkel jedoch immer auf den ungefederten Teilen der Radaufhängungen, was zum einen bedeutet, dass die Übertragungswelle aufwändige Gelenk- und Schiebestücke aufweisen muss, um ein Einfedern der Fahrzeugräder zu ermöglichen, zum anderen, dass die auf den ungefederten Teilen der Radaufhängungen angeordneten Wellen und Tastelemente auf Grund ihrer Massen einen negativen Einfluss auf den Federungskomfort des Fahrzeuges haben. Des Weiteren sind die beiden Wellensegmente, bedingt durch ihre Globoidform, aufwändig herzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher den Stand der Technik, insbesondere im Hinblick auf die genannten Nachteile, zu verbessern. Sie wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Kerngedanke der Erfindung ist es, dass mindestens ein erstes Tastelement derart mit einer schraubenförmigen Führungskurve eines ersten Wellensegmentes im Eingriff steht und mindestens ein zweites Tastelement derart mit einer schraubenförmigen Führungskurve eines zweiten Wellensegmentes im Eingriff steht, dass eine Drehbewegung des ersten und des zweiten Wellensegmentes zu einer geradlinigen Bewegung des ersten und des zweiten Tastelementes führt, wobei entweder alle Tastelemente mit einer einzigen verschiebbaren Betätigungsstange verbunden sind, oder das erste Tastelement mit einer verschiebbaren ersten Betätigungsstange verbunden ist und das zweite Tastelement mit einer verschiebbaren zweiten Betätigungsstange verbunden ist. Erfindungsgemäß steht dabei die einzige Betätigungsstange beziehungs weise die erste und die zweite Betätigungsstange derart mit mindestens einem Fahrzeugrad in Verbindung, dass eine Bewegung der einzigen Betätigungsstange beziehungsweise der ersten und die zweiten Betätigungsstange zu einer Lenkbewegung des Fahrzeugs führt.
Hierdurch können die Wellensegmente und Tastelemente statt auf den ungefederten Teilen des Fahrzeugfahrwerks, bevorzugt auf einem gefederten Fahrzeugchassis angeordnet sein, was dem Federungskomfort zu Gute kommt, wobei jede Betätigungsstange mit einfachen Knick- oder Kugelgelenken ausgestattet sein kann, um ein Einfedern der Fahrzeugräder zu ermöglichen. Da die Tastelemente geradlinig bewegt werden, kann zudem die Form der Wellensegmente zylindrisch sein, wodurch sie einfacher herstellbar sind.
Falls das erste und zweite Tastelement mit einer ersten und zweiten Betätigungsstange verbunden ist, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, die Führungskurven auf dem ersten und zweiten Wellensegment derart auszuformen, dass bei einer Drehung der Eingabevorrichtung die erste und zweite Betätigungsstange in Abhängigkeit der Drehrichtung unterschiedlich weit verhoben werden, wodurch die mit den Betätigungsstangen verbundenen Fahrzeugräder unterschiedlich starke Einschlagwinkel einnehmen. Zur Verhinderung eines übermäßigen Reibens der Fahrzeugräder auf der Fahrbahnoberfläche bei einer Kurvenfahrt können die kurvenäußeren Fahrzeugräder somit einen kleineren Einschlagwinkel einnehmen als die kurveninneren Fahrzeugräder, wodurch sich die Verlängerungen der Radachsen der Fahrzeugräder bei einer idealen Ausformung der Führungskurven in einem gemeinsamen Punkt schneiden und somit alle Fahrzeugräder reibungsarm auf zueinander konzentrischen Kreisbahnen abrollen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Führungskurve des ersten Wellensegmentes eine oder mehrere erste Kontaktflächen auf, welche einer oder mehren auf der Führungskurve des zweiten Wellensegmentes befindlichen zweiten Kontaktflächen gegenüberliegen. Dabei sind die ersten und zweiten Tastelemente derart zueinander ausgerichtet, dass das erste Tastelement an den ersten Kontaktflächen anliegt und das zweite Tastelement an den zweiten Kontaktflächen, wodurch die Tastelemente definierte Positionen gegenüber den Wellensegmenten einnehmen und somit spielfrei sind. Dies kann beispielsweise durch ein Vorspannen der Tastelemente gegen die Wellensegmente erfolgen.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, sind die Führungskurven auf den Wellensegmenten derart geformt, dass bei einer Drehung der Eingabevorrichtung im Bereich einer Mittelstellung der Fahrzeuglenkung, die Tastelemente weniger weit bewegt werden, als bei einer Drehung der Eingabevorrichtung im Bereich eines Maximaleinschlags. Die Lenkcharakteristik der Fahrzeuglenkung ist somit progressiv, wodurch zum einen im Bereich der Mittelstellung der Fahrzeuglenkung eine sehr feinfühlige und präzise Vorgabe der Lenkrichtung möglich ist, zum anderen große Einschlagwinkel der Fahrzeugräder durch eine relativ kleine Drehbewegung der Eingabevorrichtung erzeugbar sind.
Vorzugsweise wird die Fahrzeuglenkung in einem Nutz- oder Personenkraftwagen eingesetzt, wobei die Eingabevorrichtung beispielsweise ein Lenkrad sein kann. Im Rahmen einer Steer-by-wire-Fahrzeuglenkung kann die Eingabevorrichtung neben einem Lenkrad oder einem Joystick Sensoren und Aktuatoren beinhalten, welche die Bewegungen des Lenkrades beziehungsweise des Joysticks erfassen und in eine entsprechende Drehbewegung der Eingangswelle umsetzen. Dabei können noch weitere, für das Lenkverhalten des Fahrzeugs wichtige Faktoren erfasst und in die Drehbewegung der Eingangswelle miteinbezogen werden, beispielsweise die Windverhältnisse, die Fahrzeugbeladung oder die Querbeschleunigung. Eine Eingabevorrichtung einer hilfskraftverstärkten Fahrzeuglenkung umfasst vorzugsweise ein Lenkrad, einen Sensoren, welcher die auf das Lenkrad aufgebrachte Kraft erkennt und einen Aktuator, der einen Teil der zur Drehbewegung benötigten Kraft erzeugt, wobei der Aktuator beispielsweise auf die Eingangswelle oder auf die Wellensegmente wirken kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Zeichnungen näher erläutert, aus welchen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen entnommen werden können. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung,
1 eine Fahrzeuglenkung mit einer ersten und einer zweiten Betätigungsstange, bei welcher die Drehrichtungen des ersten und zweiten Wellensegmentes entgegengesetzt sind;
2 eine Steer-by-wire-Fahrzeuglenkung mit einer ersten und einer zweiten Betätigungsstange, bei welcher die Drehrichtungen des ersten und zweiten Wellensegmentes entgegengesetzt sind, wobei zwischen den Betätigungsstangen ein elastisches Element angeordnet ist;
3 eine hilfskraftverstärkte Fahrzeuglenkung mit einer einzigen Betätigungsstange, bei welcher die Drehrichtungen des ersten und zweiten Wellensegmentes gleich sind;
4 Eine Fahrzeuglenkung mit einer ersten und einer zweiten Betätigungsstange, bei welcher die Drehrichtungen des ersten und zweiten Wellensegmentes gleich sind;
5 ein Tastelement einer Fahrzeuglenkung mit einer einzigen Betätigungsstange, wobei das Tastelement einen mit der Betätigungsstange verbundenen Finger, ein elastisches Element und eine Kegelrolle umfasst;
6 ein Tastelement einer Fahrzeuglenkung, welches an einer Führungsschiene im Sinne einer Führungskurve anliegt.
1 zeigt eine Fahrzeuglenkung bei welcher ein Fahrzeugbediener eine gewünschte Lenkbewegung des Fahrzeuges über eine Eingabevorrichtung 1 in Form eines Lenkrades vorgeben kann. Hierzu ist die Eingabevorrichtung 1 mit einer drehbar gelagerten Eingangswelle 2 verbunden, an deren unteren Ende sich ein Kegelrad 3 befindet, welches mit zwei weiteren, auf separaten Wellen 4, 5 befestigten Kegelrädern 3 kämmt. Auf der ersten Welle 4 befindet sich dabei orts- und drehfest ein mit einer schraubenförmigen Führungskurve 6 versehenes erstes Wellensegment 7 und auf der zweiten Welle 5 befindet sich orts- und drehfest ein mit einer Führungskurve 6 versehenes zweites Wellensegment 8, wobei die beiden Führungskurven 6 in Form einer halbkreisförmigen Nut in die Wellensegmente 7, 8 eingearbeitet sind. Mit den Führungskurven 6 steht jeweils eine mit Kugelrückführungen versehene Kugelmutter im Sinne eines Tastelementes 9, 10 im Eingriff, welches durch Drehungen der Wellensegmente 7, 8, je nach Drehrichtung, geradlinige nach recht oder links bewegt wird. Zur Übertragung und Umwandlung dieser geradlinigen Bewegung in eine Lenkbewegung des Fahrzeuges, ist an den Tastelementen 9, 10 jeweils eine Betätigungsstange 11, 12 angebracht, welche mittels zweier Kugelgelenke auf einen Lenkhebel wirkt 13. Dieser ist wiederum mit einem ein Fahrzeugrad 14 tragenden Achsschenkel 15 verbunden.
Durch die dargestellte Fahrzeuglenkung wird eine Drehung der Eingabevorrichtung 1, zuerst über die Kegelräder 3 um 90° umgelenkt und auf das erste und zweite Wellensegment 7, 8 verteilt. An diesen greifen das erste und zweite Tastelement 9, 10 die Drehbewegungen ab, wandeln sie in eine parallel zu den Wellen 4, 5 verlaufende geradlinige Bewegung um und übertragen diese auf die mit den Tastelementen 9, 10 verbundene erste und zweite Betätigungsstange 11, 12. Die Betätigungsstangen 11, 12 leiten die Bewegung schließlich auf die mit den Achsschenkeln 15 verbundenen Lenkhebeln 13, wodurch die geradlinige Bewegung der Betätigungsstangen 11, 12 in eine Drehbewegung der Fahrzeugräder 14 zurückgewandelt wird.
Da mit der in 1 gezeigten Fahrzeuglenkung bei einer Drehung der Eingabevorrichtung 1 die beiden Wellensegmente 7, 8 immer in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden, die Betätigungsstangen 11, 12 jedoch zur Erzeugung einer Lenkbewegung immer in die gleiche Richtung bewegt werden müssen, sind unterschiedliche Steigungsrichtungen der Führungskurven 6 auf den Wellensegmenten 7, 8 notwendig. Um den herstellungstechnischen Aufwand von zwei verschiedenen Wellen 4, 5 zu vermeiden, können die erste und zweite Wellen 4, 5 identisch ausgeführt sein und die Lenkhebel 13 auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Achsschenkel 15 angeordnet sein, wodurch sich die Fahrzeugräder 14 trotz entgegengerichteter Bewegungen der Betätigungsstangen 11, 12 immer in die gleiche Richtung drehen.
Die Wellensegmente 7, 8 können wie gezeigt mittels einer Fest-Los-Lagerung ortsfest fixiert sein, wobei es gegebenenfalls auch zweckmäßig sein kann stattdessen eine schwimmende Lagerung oder eine X- oder O-Anordnung von Schrägkugellagern oder Kegelrollenlagern einzusetzen. Im Sinne der Erfindung können die Tastelemente 9, 10, wie in 3 gezeigt, auch mit einer einzigen Betätigungsstange 16 verbunden sein, welche über die Lenkhebel 13 und die Achsschenkel sowohl auf das rechte, als auch auf das linke Fahrzeugrad 14 wirkt.
Die in 2 gezeigte Fahrzeuglenkung weist als Eingabevorrichtung ein Steer-by-Wire-System auf, welches ein Lenkrad, einen Sensor 17 und einen Aktuator 18 umfasst. Dabei erkennt der Sensor 17 den Einschlagwinkel des Lenkrades und gibt diesen an den mit der Eingangswelle 2 verbundenen elektrischen oder hydraulischen Aktuator 18 weiter. Gegebenenfalls ist zwischen dem Sensor 17 und dem Aktuator 18 eine zusätzliche Recheneinheit zwischengeschaltet, welche neben dem Einschlagwinkel weiter Daten, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Windverhältnisse berücksichtigt, um hieraus den für die momentane Fahrsituation optimalen Drehwinkel der Eingangswelle 2 zu berechnen. Die hierbei durch den Aktuator 18 erzeugte Drehbewegung wird über die Eingangswelle 2 und die Kegelräder 3 auf die erste und zweite Welle 4, 5 übertragen, auf welchen sich das erste und zweite Wellensegment 7, 8 mit den beiden schraubenförmigen Führungskurven 6 befinden. Diese bestehen in der dargestellten Ausgestaltung der Erfindung aus jeweils einer im Querschnitt rechteckigen Nut, mit welcher das fingerartiges Tastelement 9, 10 im Eingriff steht. Die Tastelemente 9, 10 sind wiederum mit den Betätigungsstangen 11, 12 verbunden, welche auf mindestens ein hier nicht dargestelltes Fahrzeugrad 14 wirken. Zur Minimierung des Spiels zwischen den Tastelementen 9, 10 und den Wellensegmenten 7, 8 weist die Führungskurve 6 des ersten Wellensegmentes 7 eine erste Kontaktfläche 19 auf, an welcher das erste Tastelement 9 anliegt und die Führungskurve 6 des zweiten Wellensegmentes 8 weist eine zweite Kontaktfläche 20 auf, an welcher das zweite Tastelement 10 anliegt. Um sicherzustellen, dass die beiden Tastelemente 9, 10 jederzeit an der jeweiligen Kontaktfläche 19, 20 anliegen, ist zwischen der ersten und der zweiten Betätigungsstange 11, 12 ein elastisches Element 21 in Form einer Schrauben-Druckfeder angeordnet, welche die Betätigungsstangen 11, 12 derart auseinanderdrückt, dass die Tastelemente 9, 10 jederzeit an den Kontaktflächen 19, 20 anliegen. Dabei kann im Sinne der Erfindung das elastische Element 21 beispielsweise auch aus einer oder mehreren Tellerfedern bestehen oder aus einem Gummielement.
Statt eines einzelnen Tastelementes 9, 10 können auch mehrere Tastelemente 9, 10 mit einer Führungskurve 6 im Eingriff stehen und statt zwei getrennter Betätigungsstangen 11, 12 können, wie in 3 gezeigt, die Tastelemente 9, 10 mit einer einzigen Betätigungsstange 16 verbunden sein. Diese kann zur Minimierung des Spiels zwischen den Tastelementen 9, 10 und den Wellensegmenten 7, 8 beispielsweise derart exakt gefertigt und mit den Tastelementen 9, 10 verbunden sein kann, dass die Tastelemente 9, 10 an den jeweiligen Kontaktflächen 19, 20 vorzugsweise unter Vorspannung anliegen.
Generell brauchen die Führungskurven 6 nicht wie dargestellt aus in die Wellensegmente 7, 8 eingearbeitete Nuten bestehen, sondern können auch aus schraubenförmig auf den Wellensegmenten 7, 8 angeordnete Führungsschienen bestehen, welche von den Tastelementen 9, 10 umfasst werden. Darüber hinaus können die Tastelemente 9, 10 wie beispielhaft in 5 dargestellt, Kugeln, Hülsen oder Rollen umfassen, über welche sie mit einer Führungskurve 6 im Eingriff stehen, wodurch die Reibung zwischen den Tastelementen 9, 10 und den Führungskurven 6 signifikant reduziert werden kann.
Bei der in 3 dargestellten Fahrzeuglenkung wird im Sinne einer hilfskraftverstärkten Lenkung die von dem Fahrzeugbediener auf das Lenkrad aufgebrachte Lenkkraft durch einen auf die Eingangswelle 2 wirkenden Aktuator 18 verstärkt. Dabei wird die Drehbewegung der Eingangswelle 2 mittels zweier Kegelräder 3 auf eine einzelne Welle 22 übertragen, welche das erste und zweite Wellensegment 7, 8 trägt. Die Welle 22 ist drehfest und in axialer Richtung verschieblich mit dem ersten Wellensegment 7 verbunden und mit dem zweiten Wellensegment 8 sowohl ortsfest, als auch drehfest verbunden, wodurch die beide Wellensegmente 7, 8 bei einer Drehung der Eingangswelle 2 immer in dieselbe Richtung gedreht werden. Mit den auf dem ersten und zweiten Wellensegment 7, 8 befindlichen Führungskurven 6 stehen das erste und das zweite Tastelement 9, 10 im Eingriff, welche wiederum mit einer einzigen geradlinig beweglichen Betätigungstange 16 verbunden sind. Um sicherzustellen, dass sich zwischen den Tastelementen 9, 10 und den Wellensegmenten 7, 8 kein Spiel einstellt, ist auf der Welle 22 ein elastisches Element 21 angeordnet, welche sich auf der linken Seite gegen die Welle 22 und auf der rechten Seite gegen das auf der Welle 22 verschiebbar angeordnete erste Wellensegment 7 stützt. Hierdurch liegt die erste Kontaktfläche 19 unter Vorspannung an dem ersten Tastelement 9 an, welches sich wiederum über die Betätigungsstange 16, dem zweiten Tastelement 10 und der zweiten Kontaktfläche 20 auf dem zweiten Wellensegment 8 abstützt. Die Führungskurven 6 der beiden Wellensegmente 7, 8 weisen im Bereich der linken und rechten äußeren Enden größere Steigungen auf, als im mittleren Bereich, wodurch die Fahrzeugräder 14 bei einem Einschlag der Eingabevorrichtung 1 im Bereich der Mittelstellung der Fahrzeuglenkung weniger weit gedreht werden, als bei einem Einschlag im Bereich des Maximaleinschlagwinkels. Falls, wie in 1 dargestellt, die Fahrzeugräder 14 über Lenkhebel 13 angesprochen werden, kann das durch sie hervorgerufene degressive Fahrverhalten mittels Anpassung der Führungskurven 6 kompensiert oder sogar in ein progressives Lenkverhalten umgestaltet werden.
Bei der in 4 dargestellten Fahrzeuglenkung erfolgt die Übertragung der Drehbewegung der nicht dargestellten Eingabevorrichtung 1 auf die Welle 22 über die ebenfalls nicht dargestellte Eingangswelle 2 und über eine Schnecken-Schneckenrad-Kombination, wobei die Schnecke 23 mit der Eingangswelle 2 verbunden ist und das Schneckenrad 24 mit der Welle 22. Auf der Welle 22 sind das erste und zweite Wellensegment 7, 8 dreh- und ortsfest angeordnet, wodurch beide Wellensegmente 7, 8 bei einer Drehung der Eingangswelle 2 immer in die gleiche Richtung gedreht werden. Die in die Wellensegmente 7, 8 eingearbeiteten Führungskurven 6 weisen einen viereckigen Querschnitt und jeweils eine Kontaktfläche 19, 20 auf, an welcher das erste und zweite Tastelement 9, 10 anliegen. Dabei sind die Tastelemente 9, 10 wiederum mit jeweils einer Betätigungsstange 11, 12 verbunden, mittels welchen mindestens ein nicht dargestelltes Fahrzeugrad 14 angesteuert wird. Zwischen den Betätigungsstangen 11, 12 ist ein elastisches Element 21 angeordnet, welches sicherstellt, dass die Tastelemente 9, 10 an den jeweiligen Kontaktflächen 19, 20 unter Vorspannung anliegen.
Um bei einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs ein reibungsintensives „Radieren" der Reifen auf der Fahrbahnoberfläche, das heißt eine Bewegung der Reifen quer zur Rollrichtung, zu verhindern, müssen die gelenkten Fahrzeugräder 14, welche sich auf der kurveninneren Seite des Fahrzeugs befinden, stärker eingelenkt werden, als die auf der kurvenäußeren Seite befindlichen Fahrzeugräder 14. Dies wird dadurch erreicht, dass die Steigung der Führungskurve 6 des ersten Wellensegmentes 7 in dem Bereich zunimmt, in welchem sich das erste Tastelement 9 bei einer Lenkbewegung nach Links befindet und die Steigung der Führungskurve 6 des zweiten Wellensegmentes 8 in dem Bereich zunimmt, in welchem sich das zweite Tastelement 10 bei einer Lenkbewegung nach Rechts befindet, wobei die Steigungen derart gewählt sind, dass sich die Fahrzeugräder 14 bei einer Kurvenfahrt auf zueinander konzentrischen Kreisbahnen bewegen. Das hierdurch erzielte Lenkverhalten ist vorzugsweise mit einem progressiven Lenkverhalten überlagert, beispielsweise indem die Steigungen der Führungskurven 6 aus 3 und 4 durch Überlagerung kombiniert werden.
5 stellt das erste Tastelement 9 einer Fahrzeuglenkung dar, bei welcher das erste und das zweite Tastelement 9, 10 mit einer einzelnen Betätigungsstange 16 verbunden sind. Die Tastelemente 9, 10 sind dabei derart zu dem ersten und zweiten Wellensegment 7, 8 angeordnet, dass sie an den zwei gegenüberliegenden Kontaktflächen 19, 20 der Führungskurven 6 anliegen, wodurch die Betätigungsstange 16 gegenüber den Wellensegmenten 7, 8 spielfrei ist. Das gezeigte Tastelement 9 selbst besteht aus einem mit der Betätigungsstange 16 verbunden Finger 25, auf welchem axial beweglich eine Kegelrolle 26 angeordnet ist. Diese wird durch einen Nadelkranz 27 radial auf dem Finger 25 drehbar gelagert und durch ein in axialer Richtung auf dem Finger 25 angeordnetes elastisches Element 21 unter Vorspannung gegen die erste Kontaktfläche 19 der Führungskurve 6 gedrückt. Vorzugsweise besteht das elastische Element 21 wie dargestellt aus einer Schrauben-Druckfeder. Entsprechend dem hier dargestellten ersten Tastelement 9 kann das zweite Tastelement 10 ausgeführt sein.
6 zeigt das erste Tastelement 9 einer ersten Betätigungsstange 11 oder einer einzigen Betätigungsstange 16, wobei das Tastelement 9 aus zwei auf einem Träger 28 angeordneten Fingern 25 besteht, auf welchen jeweils eine Kegelrolle 26 über einen Nadelkranz 27 axial beweglich und drehbar gelagert ist. Hierbei drücken zwei elastische Elemente 21 die Kegelrollen 26 unter Vorspannung gegen zwei erste Kontaktflächen 19 einer zwischen den Kegelrol len 26 angeordneten Führungsschiene, welche sich im Sinne einer Führungskurve 6 auf dem ersten Wellensegment 7 befindet. Ein Spiel zwischen der Führungskurve 6 und dem Tastelement 9 wird dabei durch die Vorspannung und die axiale Beweglichkeit der Kegelrolle 26 ausgeschlossen. Falls die Steigung der Führungskurve 6, wie in 1 und 2 dargestellt, konstant ist, ist der Träger 28 vorzugsweise orts- und drehfest mit der einzigen Betätigungsstange 16 beziehungsweise mit der ersten Betätigungsstangen 11 verbunden. Falls sich die Steigungen jedoch entlang der Führungskurve, wie in 3 und 4 dargestellt, ändern, muss der Träger 28 in geringem Maße drehbar mit der einzigen Betätigungsstange 16 beziehungsweise mit der ersten Betätigungsstangen 11 verbunden sein.
Entsprechend dem hier dargestellten ersten Tastelement 9 kann das zweite Tastelement 10 ausgeführt sein.
Die in 2 bis 6 dargestellten elastischen Elemente 21 müssen selbstverständlich derart dimensioniert sein, dass die Tastelemente 9, 10 unter den in der Fahrzeuglenkung auftretenden Betriebskräften zuverlässig gegen die jeweiligen Kontaktflächen 19, 20 gedrückt werden. Durch die in 4 dargestellten Formen der Führungskurven 6 wird der Abstand zwischen der ersten und zweiten Betätigungsstange 11, 12 bei einer Drehung der Eingabevorrichtung 2 verkürzt, wodurch das elastische Element 21 gestaucht wird und sich somit der auf die Kontaktflächen 19, 20 lastende Druck erhöht. Das elastische Element 21 muss daher starr genug sein, um unter den Betriebskräfte die Tastelemente 9, 10 sicher gegen die Kontaktflächen 19, 20 zu drücken und gleichzeitig flexibel genug sein, um die Stauchung ohne eine übermäßige Belastung der Tastelemente 9, 10 oder der Wellensegmente 7, 8 aufzunehmen. Zudem sollte die hierdurch hervorgerufene Erhöhung der zur Lenkbewegung notwendigen Lenkkraft klein gehalten werden.

1: Eingabevorrichtung
2: Eingangswelle
3: Kegelräder
4: erste Welle
5: zweite Welle
6: Führungskurve
7: erstes Wellensegment
8: zweites Wellensegment
9: erstes Tastelement
10: zweites Tastelement
11: erste Betätigungsstange
12: zweite Betätigungsstange
13: Lenkhebel
14: Fahrzeugrad
15: Achsschenkel
16: Betätigungsstange
17: Sensor
18: Aktuator
19: erste Kontaktfläche
20: zweite Kontaktfläche
21: elastisches Element
22: Welle
23: Schnecke
24: Schneckenrad
25: Finger
26: Kegelrolle
27: Nadelkranz
28: Träger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 500669 [0003]

Claims

Fahrzeuglenkung mit einem ersten und einem zweiten ortsfesten und drehbaren Wellensegment (7, 8) und mindestens einem ersten Tastelement (9), welches derart mit einer schraubenförmigen Führungskurve (6) des ersten Wellensegmentes (7) im Eingriff steht, dass eine Drehung des ersten Wellensegmentes (7), eine Bewegung des ersten Tastelements (9) bewirkt und mindestens einem zweiten Tastelement (10), welches derart mit einer schraubenförmigen Führungskurve (6) des zweiten Wellensegmentes (8) im Eingriff steht, dass eine Drehung des zweiten Wellensegmentes (8), eine Bewegung des zweiten Tastelements (10) bewirkt, sowie einer ortsfesten und drehbaren Eingangswelle (2), welche eine Eingabevorrichtung (1) zur Vorgabe einer Lenkbewegung des Fahrzeugs derart mit dem ersten und zweiten Wellensegment (7, 8) koppelt, dass eine Drehung der Eingabevorrichtung (1) eine Drehung der Eingangswelle (2) sowie des ersten und zweiten Wellensegmentes (7, 8) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des ersten und zweiten Tastelementes (9, 10) geradlinig ist und die Fahrzeuglenkung eine drehfeste und verschiebbare erste Betätigungsstange (11) umfasst, welche mit dem ersten Tastelement (9) verbunden ist und eine drehfest und verschiebbare zweite Betätigungsstange (12) umfasst, welche mit dem zweiten Tastelement (10) verbunden ist, wobei die die erste und die zweite Betätigungsstange (11, 12) derart mit mindestens einem Fahrzeugrad (14) in Verbindung stehen, dass eine Verschiebung der Betätigungsstangen (11, 12) eine Lenkbewegung des Fahrzeugs hervorruft.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formen der schraubenförmigen Führungskurven (6) des ersten und zweiten Wellensegmentes (7, 8) derart gestaltet sind, dass bei einer Drehung der Eingabevorrichtung (1), die erste und zweite Betätigungsstange (11, 12) in Abhän gigkeit der Drehrichtung der Eingabevorrichtung (1) unterschiedlich weit verschoben werden.
Fahrzeuglenkung mit einem ersten und einem zweiten ortsfesten und drehbaren Wellensegment (7, 8) und mindestens einem ersten Tastelement (9), welches derart mit einer schraubenförmigen Führungskurve (6) des ersten Wellensegmentes (7) im Eingriff steht, dass eine Drehung des ersten Wellensegmentes (7), eine Bewegung des ersten Tastelements (9) bewirkt und mindestens einem zweiten Tastelement (10), welches derart mit einer schraubenförmigen Führungskurve (6) des zweiten Wellensegmentes (8) im Eingriff steht, dass eine Drehung des zweiten Wellesegmentes (8), eine Bewegung des zweiten Tastelementes (10) bewirkt, sowie einer ortsfesten und drehbaren Eingangswelle (2), welche eine Eingabevorrichtung (1) zur Vorgabe einer Lenkbewegung des Fahrzeugs derart mit dem ersten und zweiten Wellensegment (7, 8) koppelt, dass eine Drehung der Eingabevorrichtung (1) eine Drehung der Eingangswelle (2) sowie des ersten und zweiten Wellensegmentes (7, 8) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des ersten und zweiten Tastelements (9, 10) geradlinig ist und die Fahrzeuglenkung eine drehfeste und verschiebbare Betätigungsstange (16) umfasst, welche mit dem ersten und mit dem zweiten Tastelement (9, 10) verbunden ist, wobei die die Betätigungsstange (16) derart mit mindestens einem Fahrzeugrad (14) in Verbindung steht, dass eine Verschiebung der Betätigungsstange (16) eine Lenkbewegung des Fahrzeugs hervorruft.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmige Führungskurve (6) des ersten Wellensegmentes (7) eine oder mehrere erste Kontaktflächen (19) aufweist, welche einer oder mehrerer zweiten Kontaktflächen (20) der spiralförmigen Führungskurve (6) des zweiten Wellensegmentes (8) gegenüberliegen, wobei das erste und zweite Tastelement (9, 10) derart zueinander angeordnet sind, dass das erste Tastelement (9) an mindestens einer der ersten Kontaktflächen (19) anliegt und das zweite Tastelement (10) an mindestens einer der zweiten Kontaktfläche (20) anliegt.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1 und 4 oder 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten und dem zweiten Tastelement (9, 10) oder an der ersten und zweiten Betätigungsstange (11, 12) ein elastisches Element (21) derart angeordnet ist, dass das erste Tastelement (9) an die erste Kontaktfläche (19) gedrückt wird und das zweite Tastelement (10) an die zweite Kontaktfläche (20) gedrückt wird.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (2) mit dem ersten und dem zweiten Wellensegment (7, 8) derart gekoppelt ist, dass bei einer Drehungen der Eingangswelle (2), die Drehrichtungen des ersten und zweiten Wellensegmentes (7, 8) gleich sind.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (2) mit dem ersten und dem zweiten Wellensegment (7, 8) derart gekoppelt ist, dass bei einer Drehungen der Eingangswelle (2), die Drehrichtungen des ersten und zweiten Wellesegmentes (7, 8) entgegengesetzt sind.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wellensegment (7) auf einer ersten Welle (4) angeordnet ist und das zweite Wellensegment (8) auf einer zweiten Welle (5) angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Welle (4, 5) mit jeweils einem Kegelrad (3) verbunden sind, welches mit einem mit der Eingangswelle (2) verbundenen weiteren Kegelrad (3) im Eingriff steht.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formen der schraubenförmigen Führungskurven (6) des ersten und zweiten Wellensegmentes (7, 8) derart gestaltet sind, dass bei einer Drehung der Eingabevorrichtung (1) um einen Einschlagwinkel im Bereich der Mittelstellung der Fahrzeuglenkung, das erste und das zweite Tastelement (9, 10) weniger weit bewegt wird, als bei einer Drehung der Eingabevorrichtung (1) um den Einschlagwinkel im Bereich eines Maximaleinschlagwinkels der Fahrzeuglenkung.
Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuglenkung eine Lenkung eines Nutzkraftwagens oder eines Personenkraftwagens ist, wobei die Eingabevorrichtung (1) mindestens ein Lenkrad umfasst.