DE1573957B2 - Lenkkraft-messgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen und Aufzeichnen der Lenkkraft sowie der Steifigkeit von Lenkeinrichtungen bei Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von der Lenkraddrehung.

Bekannt ist ein Lenkkraft-Meßgerät (Patent 1 083 068) zum Anzeigen und Aufzeichnen der Kraft am Lenkrad, das aus einer Einrichtung mit zwei gegeneinander gespannten Federn besteht und zwischen Lenkspindel und Lenkspindelantrieb angeordnet ist. Mit diesem Gerät ist ein Zeiger gekoppelt, der als Schreiber einem Aufzeichnungsträger zugeordnet ist.

Mit dem bekannten Gerät kann die Kraft am Lenkrad von rein mechanischen Lenkeinrichtungen gemessen werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Kraft am Lenkrad nicht nur an rein mechanischen Lenkeinrichtungen sondern auch an Servolenkeinrichtungen messen zu können. Zugleich soll die Steifigkeit der Lenkungen gemessen werden können.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Gerät der eingangs beschriebenen Gattung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein für einen bestimmten Zweck angepaßtes, austauschbares Getriebe zwischen Lenkspindel und einem fah-rzeugfesten Punkt zur Ableitung der Bewegung eines für die Anzeige vorgesehenen Aufzeichnungsträgers angeordnet ist, daß neben einer an sich bekannten, aus zwei gegeneinander gespannten Federn bestehenden, zwischen Lenkspindel und Lenkspindelantrieb angeordneten Einrichtung zur Lenkkraftmessung eine Einrichtung zur Messung eines in einer Servolenkung wirkenden Druckes vorgesehen ist und daß ein erster Zeiger mit dem die Lenkkraft bestimmenden Meßfedersystem und ein zweiter Zeiger mit dem Druckmeßsystem der Servolenkung gekoppelt ist und daß beide Zeiger als Schreiber ausgebildet dem Aufzeichnungsträger zugeordnet sind.

Bei Vergleichs- oder Typenprüfungen von Kraftfahrzeugen muß die Drehgeschwindigkeit des Lenkrades konstant sein, um genaue Werte zu erhalten. Dies wird durch Anordnung einer Verstelleinrichtung erreicht, die aus einem Antriebsmotor und einem Untersetzungsgetriebe besteht. Der Antriebsmotor, vorzugsweise ein Elektromotor, kann ortsfest angeordnet und zur Übertragung des Drehmomentes auf die Lenkspindel mittels einer biegsamen Welle mit dem am Lenkrad anzuordnenden Untersetzungsgetriebe trieblich verbunden sein. Das Gehäuse des Unterseto zungsgetriebes ist bei dieser Anordnung am Mantelrohr der Lenksäule oder in anderer geeigneter Weise abgestützt.

Der Antriebsmotor kann mit dem Untersetzungsgetriebe auch eine Einheit bilden, die mit dem Lenkrad der zu untersuchenden Lenkung fest verbindbar ist. An dem Gehäuse dieses Untersetzungsgetriebes ist ein zweiter Lenkradkranz angeordnet, der zum Festhalten des Getriebegehäuses während der Messung dient.

Zwischen dem Mantelrohr der Lenksäule und dem Aufzeichnungsträger kann ein austauschbares Getriebe angeordnet werden, um das Meßgerät den unterschiedlichen Übersetzungen der zu untersuchenden Lenkeinrichtungen anpassen zu können.
Als Aufzeichnungsträger ist das Diagrammband bzw. die Diagrammtrommel (Aufzeichnung in kartesischen Koordinaten bzw. in verzerrten kartesischen Koordinaten) anwendbar, was in der überwiegenden Anzahl der Anwendungsfälle zweckmäßig ist.
Jedoch ist auch die Diagrammscheibe (zur Aufzeichnung in verzerrten Polarkoordinaten) anwendbar.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des bekannten Lenkkraft-Meßgerätes dargestellt, die mit zusätzlichen Einrichtungen nach der Erfindung ausgestattet sind. Außerdem werden in den dargestellten Ausführungsformen für das Meßgerät die Meßwerte auf ein Diagrammband aufgezeichnet (in kartesischen bzw. verzerrten kartesischen Koordinaten). Es zeigt

F i g. 1 den Querschnitt durch ein Lenkkraft-Meßgerät an sich bekannter Art mit zusätzlicher Anordnung eines an sich bekannten Druckmeßgerätes (Indikators) zur Anzeige bzw. Aufzeichnung des jeweils wirksamen .Druckes des Arbeitsmittels in einer Servolenkung,

F i g. 2 eine Draufsicht zu F i g. 1,

F i g. 3 die Anordnung nach F i g. 1 mit motorisch antreibbarer Verstelleinrichtung zur Drehung des Meßlenkrades, wobei der Antriebsmotor für die Verstelleinrichtung getrennt von dem Meßgerät angeordnet ist,

F ig. 4 eine Draufsicht zu F i g. 3,

F i g. 5 den Querschnitt durch ein Lenkkraft-Meßgerät ähnlich F i g. 1, bei der die aus einem Elektromotor und einem Getriebe bestehende Verstelleinrichtung auf dem Meßlenkrad angeordnet ist,

F i g. 6 eine Draufsicht zu F i g. 5,

F i g. 7 einen Teilschnitt nach der Linie VII-VII in F i g. 6,

F i g. 8 einen Teilschnitt nach der Linie VIII-VIII in F i g. 6 mit Untersetzungsgetriebe zum Antrieb des Aufzeichnungsträgers bei Lenkkraftmessungen,

F i g. 9 einen Teilschnitt entsprechend F i g. 8 mit Übersetzungsgetriebe für Steifigkeitsmessungen,

F i g. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X in Fig.9.

In den F i g. 1 und 2 ist auf dem Ende der Lenk-

spindel 2 der zu untersuchenden Lenkeinrichtung ein Meßlenkrad 1 mit der Meßeinheit 4 zur Messung der Kraft am Lenkrad angeordnet. Als Aufzeichnungsträger ist bei der dargestellten Ausführungsform eine Diagrammtrommel 9 angeordnet, um eine Aufzeichnung der Meßwerte auf ein Diagrammband in rechtwinkligen Koordinaten zu ermöglichen. Zum Antrieb der Trommel 9 ist auf dem Mantelrohr 3 der Lenksäule ein Stirnrad 12 fest angeordnet. In einem drehfest mit dem Lenkrad 1 verbundenen Gehäuse 11, das frei drehbar zur Lenksäule 3 und zur Lenkspindel 2 gelagert ist, ist eine senkrechte Getriebewelle 14 gelagert, auf: deren unterem Ende ein mit dem Stirnrad 12 kämmendes Zahnrad fest angeordnet ist. Mittels der Welle 14 wird die Diagrammtrommel 9 über ein Getriebe, z. B. über eine Schnecke 15 und ein Schneckenrad 16 angetrieben.

Die Übertragung des durch elastische Verformung entstehenden Verdrehwinkels zwischen Lenkradi und Lenkspindel 2 erfolgt in an sich bekannter Weise durch ein Meßfederpaar auf das Schreibgerät 6, das eine Hebelanordnung 7 zur Geradführung des Schreibstiftes 8 auf der Mantellinie der Diagrammtrommel 9 aufweist.

Zur Messung der Verstellkraft, die von der Servoanlage der Lenkeinrichtung jeweils ausgeübt wird, ist nach vorliegender Erfindung ein Druckmeßgerät (Indikator) 17 angeordnet. Da bei diesen Servoeinrichtungen der Pumpendruck der jeweils ausgeübten Verstellkraft proportional ist, ist das Druckmeßgerät 17 durch einen Schlauch 18 mit der Pumpendruckleitung der Servoeinrichtung unmittelbar verbunden. Bei Aufzeichnung im rechtwinkligen Koordinatensystem auf ein Diagrammband muß der Schreibstift 19 ebenso wie der Schreibstift 8 über eine Hebelanordnung 20 zur Geradführung mit dem Druckmeßgerät 17 verbunden werden.

Um bei der Ermittlung der Lenkkräfte vergleichbare Meßwerte zu erhalten, sollte die Drehgeschwindigkeit des Lenkrades möglichst konstant sein. Diese Forderung wird durch Anordnung einer Verstelleinrichtung erzielt, die aus einem Motor und einem Getriebe besteht..

In F i g. 3 und 4 ist schematisch ein Lenkkraft-Meßgerät nach F i g. 1 und 2 dargestellt, das zur Betätigung des Meßlenkrades 31 mit einem Schneckengetriebe 33 ausgerüstet ist, das von einem ortsfesten Elektromotor 32 mittels einer biegsamen Welle 34 antreibbar ist.

Zur Untersuchung einer Lenkeinrichtung wird an Stelle des normalen Lenkrades das Meßlenkrad 31 auf der Lenkspindel 35 befestigt, während das mit der Diagrammtrommel 36 trieblich verbundene Zahnrad 37 mit dem Mantelrohr 38 der Steuersäule fest verbunden ist.

In den F i g. 5 bis 10 ist ein Lenkkraft-Meßgerät dargestellt, das sowohl die Einrichtungen zum Messen und Aufzeichnen der Lenkkräfte entsprechend der in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform als auch eine aus Motor und Getriebe bestehende Verstelleinrichtung für das Meßlenkrad aufweist und von ortsgebundenen Einrichtungen unabhängig ist.

Dieses Gerät kann auf das Lenkrad 61 der zu untersuchenden Lenkeinrichtung aufgesetzt und mit diesem fest verbunden werden.

Das Lenkrad wird mit dem Flansch 62 des hohlen Lagerzapfens 63 fest verbunden, der zum Lenkrad 61 bzw. der zugehörigen Lenkspindel koaxial angeordnet ist. Mit dem Lagerzapfen 63 ist ein Träger 64 zur Aufnahme des Federgehäuses 65 einer an sich bekannten Meßeinheit 67 drehfest verbunden. Mit den Enden des Federbolzens 66 der Meßeinheit 67 ist eine Trommel 68 verbunden, die drehbar auf deiri Lagerzapfen 63 gelagert ist. Am äußeren Umfang der Trommel 68 ist ein Zahnkranz 69 fest angeordnet, in den das Zahnrad 71 einer Verstelleinrichtung 80 eingreift. : - .-.·'. · . ::.-..:■: ·:-;. :^; -■■;. ;_: r

Die Trommel 68 ist in einem Gehäuse 70 angeordnet, das ebenfalls auf dem Lagerzapfen 63 drehbar gelagert ist. In dem Gehäuse 70 ist koaxial zur Drehachse bzw. zur Lenkspindel ein Zahnrad 78 fest angeordnet, das mittels eines Getriebes 90 bzw. 100 mit der Diagrammtrommel 91 trieblich verbunden ist. Am äußeren Umfang des Gehäuses 70 ist ein Lenkradkranz 72 oder eine andere beliebige Haltevorrichtung angeordnet. Im Inneren des Gehäuses 70 können Führungsbahnen 75 und 76 für Führungsrollen 73 und 74 angeordnet sein, die zur Lagerung und Führung des Gehäuses 70 dienen, um Ungenauigkeiten bei der Meßwertübertragung durch Klemmen oder erhöhte Lagerreibung zu vermeiden.

Die Verstelleinrichtung 80 besteht aus dem Elektromotor 81 und dem Getriebe 83 (s. F i g. 6). Auf der Welle des Elektromotors 81 ist ein Zahnrad 82 drehfest angeordnet, das mit einem Zahnrad 84 des Getriebes 83 kämmt. Das Zahnrad 84 und ein Kegelrad 85 sind auf der gemeinsamen Welle 86 drehfest angeordnet (s. F i g. 7), während das mit Kegelrad 85 im Eingriff stehende Kegelrad 87 auf der senkrechten Welle 88 drehfest angeordnet ist, auf der ein mit dem Zahnkranz 69 kämmendes Zahnrad 71 ebenfalls drehfest angeordnet ist.

Das Getriebe zum Antrieb der Diagrammtrommel 91 ist auswechselbar. In F i g. 8 ist ein Untersetzungsgetriebe 90 mit einer senkrechten Welle 92 dargestellt, auf deren oberem Ende eine Schnecke 94 drehfest angeordnet ist, während das untere Wellenende trieblich mit dem Zahnrad 93 mittels Paßfeder, Keilverzahnung od. dgl. verbunden ist. Das Zahnrad 93 ist mit seiner Nabe drehbar in der Trommel 68 gelagert und kämmt mit dem Zahnrad 78 im Gehäuse 70; die Schnecke 94 steht im Eingriff mit dem Schneckenrad 95, das mit der Diagrammtrommel 91 drehfest verbunden ist. Das beschriebene Getriebe 90 nach F i g. 8 ist ein Untersetzungsgetriebe, dessen Übersetzungsfaktor so gewählt ist, daß die Diagrammtrommel eine Umdrehung macht bei einem Lenkradausschlag von äußerster Lenkradstellung für kleinste Linkskurve bis zur äußersten Lenkradstellung für kleinste Rechtskurve.

Zur Durchführung von Steifigkeitsmessungen wird an Stelle des Getriebes 90 das Übersetzungsgetriebe 100 (nach F i g. 9 und 10) angeordnet mit einem Ubersetzungsfaktor i, der beispielsweise bei 90° Lenkradausschlag eine Umdrehung der Diagrammtrommel 91 ergibt.

Das Übersetzungsgetriebe 100 weist am oberen Ende seiner senkrechten Welle 101 ein Kegelrad 102 auf, das mit einem Kegelrad 103 im Eingriff steht. Auf einer Welle 104 sind das Kegelrad 103 und ein Zahnrad 105 drehfest angeordnet. Parallel zur Welle 104 ist eine zweite Welle 106 (F i g. 10) mit einem Zahnrad 107 angeordnet, das mit dem Zahnrad 105 im Eingriff steht. Die Welle 107 liegt koaxial zur Drehachse der Diagrammtrommel 91, mit der die Welle 106 mittels eines Mitnehmerbolzens 108 auf

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dem Flansch 109 trieblich verbunden wird. Das un- tragen, der drehfest mit dem Träger 64 verbunden ist.

tere Ende der Welle 101 ist mittels Paßfeder, Kerb- Da der Lagerzapfen 63 mit seinem Flansch 62 fest

verzahnung od. dgl. drehfest mit dem Zahnrad 93 auf dem Lenkrad 61 angeordnet ist, wird auch das

verbunden. Lenkrad bzw. die zugehörige Lenkspindel der zu un-

Zur Messung der jeweiligen von einer Servoein- 5 tersuchenden Lenkeinrichtung verstellt,

richtung ausgeübten Kraft ist in gleicher Weise wie in Entsprechend der Größe der aufzuwendenden

den F i g. 1 und 2 ein Druckmeßgerät 17 (F i g. 6) Verstellkraft werden die Meßfedern der Meßeinheit

angeordnet, das mittels eines Schlauchs 18 (Fi g. 5) 67 gespannt, wobei das Federgehäuse 65 seine Lage

mit der (nicht dargestellten) Servoeinrichtung ver- gegenüber der Trolmel 68 verändert bzw. der Trä-

bunden wird. io ger 64 verdreht sich zur Trommel 68. Dieser der

Die Wirkungsweise des Meßgeräts nach den Größe der Verstellkraft verhältnisgleiche Verdreh-

F i g. 5 bis 10 ist folgende: Sobald der Elektromotor winkel wird über eine Hebelanordnung auf den

81 der Verstelleinrichtung 80 eingeschaltet wird, wird Schreibstift 67 α der Meßeinheit 67 übertragen zum

das Gehäuse 70 mit dem Lenkradkranz 72 in Dre- Aufzeichnen auf ein Diagrammband auf der Trom-

hung versetzt, da das Moment zur Verstellung des 15 mel 91. Die Diagrammtrommel 91 wird während der

Lenkrades 61 größer ist als die Lagerreibungsmo- Drehung des Lenkrades 61 mittels des Getriebes 90

mente des Gehäuses 70. Wird dagegen das Gehäuse (nach F i g. 8) bzw. 100 (nach F i g. 9 und 10) ge-

70 mittels des Lenkradkranzes 72 oder anderer belie- dreht, wobei das Zahnrad 93 sich auf dem Zahnrad

biger Haltevorrichtung festgehalten, so wird die 78 abwälzt, das mit dem Gehäuse 70 des Meßgerätes

Trommel 68 von der Verstelleinrichtung 80 in. Dre- 20 fest verbunden ist.

hung um den hohlen Lagerzapfen 63 versetzt. Außer- Bei vorhandener Servoeinrichtung wird diese

dem wird das Verdrehmoment mittels der Meßeinheit durch den Schlauch 18 an das Druckmeßgerät 17 an-

67 und des Trägers 64 auf den Lagerzapfen 63 über- geschlossen (F i g. 5 und 6).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gerät zum Messen und Aufzeichnen der Lenkkraft sowie der Steifigkeit von Lenkeinrichtungen bei Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von der Lenkraddrehung, dadurch gekennzeichnet, daß ein für einen bestimmten Zweck angepaßtes, austauschbares Getriebe (90, 100) zwischen Lenkspindel (2) und einem fahrzeugfesten Punkt (38, 70) zur Ableitung der Bewegung eines für die Anzeige vorgesehenen Aufzeichnungsträgers (9, 36, 91) angeordnet ist, daß neben einer an sich bekannten, aus zwei gegeneinander gespannten Federn bestehenden, zwischen Lenkspindel (2, 35, 61) und Lenkspindelantrieb angeordneten Einrichtung zur. Lenkkraftmessung (4, 67) eine Einrichtung (17) zur Messung eines in einer Servolenkung wirkenden Druckes vorgesehen ist und daß ein erster Zeiger (8, 67 a) mit dem die Lenkkraft bestimmenden Meßfedersystem und ein zweiter Zeiger (19) mit dem Druckmeßsystem (17) der Servolenkung gekoppelt ist und daß beide Zeiger als Schreiber ausgebildet dem Aufzeichnungsträger zugeordnet sind.