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Einblock-Servolenkung
Die Lenkspindel kann in beliebiger bekannter Art durch ein einziges
Einstellager gehalten werden. Man kann auch ein Kreuzgelenk vorsehen. Die Lenkspindel
muß nur durch die Drehmomentreaktion, insbesondere durch geeignete Abstützung an
einem nachgeschalteten Getriebeteil so ausgelenkt werden, daß die Servosteuerung
dadurch betätigt werden kann. Lenkmutter, Schneckensegment oder Lenkstein können
dabei in unverändertem Kontakt zur Schraube oder Schnecke gehalten werden. Dieser
Getriebeteil oder dessen Halter, insbesondere die Mütter, IM sich voruzgsweise mittels
eines ah ihr in an sich bekannter Weis vorgesehenen Fingers mit Kugelfläche iri
einer Radialbohrung des nachgeschalteten Getriebeteils abstützen. Dies kann z. B.
der Servokolben sein, in welchem die Mutter mit seitlichem Spiel angeordnet ist.
Durch die Abstützung an der außerhalb der Lenkspindelachse liegenden Kugelfläche
wird dann die zentrisch zur Lenkspindelachse angeordnete Mutter um zwei durch den
Kugelmittelpunkt führende Achsen verschwenkt, von welchen die eine parallel zur
Lenkspindelachse verläuft und die andere die Lenkspindelachse unter rechtem Winkel
schneidet.
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Die Zeichnung veranschaulicht in einer räumlichen Darstellung lediglich
die funktionswichtigen Elemente der Erfindung.
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Die Lenkspindel 1 ist im Gehäuse 2 in einer üblichen Lagerung 3 axial
und radial geführt. Das Ende der Lenkspindel 1 geht in eine Schraube 4 über, die
einen Zapfen 5 trägt. Dieser Zapfen 5 greift in den Steuerungsmechanismus 6 hinein,
den er durch seine Bewegung betätigt. Auf der Schraube 4 ist eine Mutter 7 angeordnet,
die derart mit Spiel gelagert ist, daß sie Schwenkbewegungen in einer senkrecht
zur Schraubenachse liegenden Ebene ausführen kann. Hierbei bewegt sich der an der
Mutter 7 vorgesehene Finger 8 mit kugelförmiger Oberfläche in einer zylindrischen
Radialbohrung des Servokolbens 9. Der Kolben 9 ist dicht gleitend im Gehäuse 2 gelagert.
Die Verbindung zwischen dem Kolben 9 und dem Lenkstockhebel wird durch übliche Mittel,
z. B. Kurbeltrieb, hergestellt, wodurch der Kolben 9 zugleich gegen Drehen um seine
Längsmittelachse gesichert ist.
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Dreht der Fahrer mit einer gewissen Kraft das Lenkrad, so wird auf
die Lenkspindel gegen den Widerstand der gelenkten Räder ein Drehmoment ausgeübt,
das in erwähnter Weise auf den Kolben 9 übertragen wird. Der Kolbenwiderstand -
die durch den Kolben 9 übertragene Axialkraft - wird durch die durch den Finger
8 der Mutter 7 übertragene Radialkraft ausgeglichen, und diese Kraft ist im Gleichgewicht
mit der durch die Schraube 4 auf die Mutter 7 übertragenen Axialkraft. Bei
dieser Kraftübertragung von der Schraube 4 über die Mutter 7 auf den Kolben 9 sucht
das Drehmoment die Mutter 7 gegenüber der Mutterschraubenlinie, um ihren durch den
Krümmungsmittelpunkt der Kugelform des Fingers 8 gebildeten Drehpunkt zu drehen.
Die mögliche Ausschwenkung der Mutter 7, in der Zeichnung durch die Pfeile A dargestellt,
wird durch Anschlagen am Kolben 9 begrenzt. Gleichzeitig mit dem Ausschwenken der
Mutter wird die Schraube 4 infolge einer leichten Durchbiegung der Lenkspindel aus
ihrer normalen Achslage ausgelenkt. Die Auslenkung der Schraube 4 wird von
einer Drehung der Mutter 7 in der durch den kugelförmigen Finger 8 gebildeten Lagerung
im Servokolben 9 begleitet. Die Lagerung der Mutter besitzt also zwei Freiheitsgrade:
Ausschwenken in der zur=Lenkspindelachse senkrechten Ebene und Drehung um- die zur
Achse der Lenkspindel 1 senkrecht stehende Achse, die die erstgenannte Achse schneidet
und durch den Krümmungsmitteipunkt der kugelförmigen Lagerfläche des Fingers
8 verläuft. .
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Das Ausschwenken der Mutter 7 und somit auch der Ausschlag , der Schraube
4 durch Biegung der Lenkspindel -1 werden zum Betätigen der Drucksteuerung
6 mit Hilfe des Zapfens 5 ausgenutzt, wie dies die Pfeile B veranschaulichen. Die
Steuerung erfolgt in bekannter Weise durch Füllen der entsprechenden Kammer des
Arbeitszylinders und Einwirken auf die eine oder andere Stirnfläche des Kolbens
9, wodurch die erforderliche Kraftkomponente entsteht.
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Die Steifigkeitskonstante der durch Biegung beanspruchten Lenkspindel
1 ist so gewählt, daß der Ausschlag der Lenkspindel gegenüber dem durch die Steuerung
6 geregelten Druck in einem von vornherein bestimmten Bereich gehalten wird.
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Auf diese Art wird das sogenannte »Lenkgefühl« der Servolenkung erreicht,
da der Ausschlag der Mutter 7 in einer der Richtungen A bzw. der Ausschlag des Zapfens
5 in Richtung B direkt von dem Drehmoment M abhängt.
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Die Wirkung ist grundsätzlich die gleiche, wenn das Drehmoment M geringer
wird oder im entgegengesetzten Sinne wirkt: Die Abhängigkeit zwischen der Verschiebung
der Steuerung (Pfeil B) und der Größe des Drehmomentes M gilt auch hier.
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Der Vorzug der geschilderten Ausführung gegenüber den bekannten Konstruktionen
besteht in einem sehr einfachen Aufbau. Ein weiterer Vorteil liegt in dem wesentlich
kleineren Lenkradspiel im Vergleich mit Servolenkungen, bei denen die Drucksteuerung
beispielsweise von der Axialbewegung der Schnecke oder der Mutter abgeleitet ist.
Gegenüber diesen Ausführungen läßt sich das Lenkradspiel auf ein Drittel herabsetzen.