DE19522330A1

DE19522330A1 - Servolenkeinrichtung mit Steuerseilzügen

Info

Publication number: DE19522330A1
Application number: DE19522330A
Authority: DE
Original assignee: Chuo Hatsujo KK
Current assignee: Chuo Hatsujo KK
Priority date: 1994-06-21
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1996-01-04
Anticipated expiration: 2015-06-21
Also published as: JPH082431A; US5598897A; DE19522330C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Servolenkeinrich tung für ein Fahrzeug, die mit einem Paar von Steuerseilzü gen, die mittels Zugkraft betätigt werden, und einem Servo zylinder arbeitet.

Im allgemeinen wird bisher als Mittel zum Übertragen der Drehbewegung des Lenkrades auf den Lenkmechanismus eine Welle eingesetzt. In letzter Zeit ist der Einsatz eines flexiblen Steuerseilzuges untersucht worden, weil er ver schiedene Vorteile bietet, z. B. daß ein hoher Freiheitsgrad für den Einbauort des Lenkrades als auch für den Winkel, unter dem es montiert wird, verfügbar ist, daß viel Platz für die Füße des Fahrers vorhanden ist, daß die Steuerseil züge sich innerhalb des Motorraumes wahlfrei verlegen las sen und daß der Ersatz der Welle durch Seilzug zu einer er wünschten Gewichtsreduzierung beiträgt.

Für den Steuerseilzug kann man unter verschiedenen Arten auswählen, und vorzugsweise wird ein Paar Zugseile verwen det, das nur einer Zugkraft unterworfen wird, in Anbetracht der Nachteile, denen man bei den anderen Arten von Seilzü gen begegnet, wie solchen, daß der sogenannte Druck-/Zug- Seilzug an seiner Druckseite ein unerwünschtes Spiel her vorruft, was zu einer Übertragungsverzögerung und einem Lenkfehler führen kann, daß der verzahnte Seilzug mit einem spiralförmig um ihn gewickelten Einzeldraht, der als Ver zahnung wirkt, eine extrem hohe Präzision für das Umwickeln des Seilzuges mit dem Einzeldraht erfordert, um ein Spiel zu verhindern, und folglich unannehmbar hohe Herstellungs kosten verursacht, und daß auch der Drehseilzug nicht frei sein kann von einer Übertragungsverzögerung und einem Lenk fehler infolge der unzureichenden Torsionssteifigkeit.

Eine Lenkeinrichtung, bei der das besagte Zugseil verwendet wird, ist in der offengelegten japanischen Gebrauchsmu steranmeldung Nr. 1974 - 11432 beschrieben. Diese Lenkein richtung nach dem Stand der Technik enthält jedoch eine Seiltrommel, die mit dem Lenkrad verbunden ist, eine Scheibe, die mit den Spurstangen auf beiden Seiten gekop pelt ist, und ein Paar Zugseile, das die Seiltrommel mit der Scheibe verbindet, welche in der Mitte zwischen den Spurstangen an den gegenüberliegenden Seiten angeordnet sein muß. Dadurch ist kein Freiraum für die Gestaltung vor handen, und es ist schwierig, eine derartige Lenkeinrich tung in einem begrenzten Raum unterzubringen.

Um die oben genannten Probleme zu lösen, stellt die vorlie gende Erfindung eine Servolenkeinrichtung für ein Fahrzeug bereit, enthaltend einen Servozylinder, in dem sich eine Kolbenstange befindet, deren gegenüberliegende Enden mit Hilfe eines Lenkgestänges mit den Vorderrädern verbunden sind, ein Drehsteuerventil, das zur Richtungssteuerung der Arbeitsflüssigkeit dient, um sie dem Servozylinder zuzufüh ren und gleichzeitig aus dem Servozylinder abzulassen, eine Seiltrommel, die funktionsmäßig mit dem Ventil verbunden und mit dem Rotor des Steuerventils gekoppelt ist, eine weitere Seiltrommel, die funktionsmäßig mit dem Lenkrad verbunden und mit ihm gekoppelt ist, und ein Paar Steuer zugseile, bestehend aus flexiblen Außenschläuchen und inne ren Seilzügen, die innerhalb der entsprechenden Außen schläuche verschiebbar geführt und so um die jeweiligen Seiltrommeln gewickelt sind, daß diese inneren Seilzüge abwechselnd unter Zugkraft gespannt werden, wenn die Seil trommel, die funktionsmäßig mit dem Lenkrad verbunden ist, in wechselnde Richtungen gedreht wird, wobei die Drehung des Lenkrades in einer Richtung bewirkt, daß die funktions mäßig mit dem Lenkrad verbundene Seiltrommel gedreht wird und dabei den inneren Seilzug, der zu einem der Steuerseil züge gehört, aufwickelt. Dabei wird auf diesen inneren Seilzug eine Zugkraft ausgeübt, so daß die Seiltrommel, die funktionsmäßig mit dem Ventil verbunden ist, in eine Rich tung gedreht wird und dadurch der Rotor des Steuerventils gedreht wird. Im Ergebnis wird auf der einen Seite des Ser vozylinders Arbeitsflüssigkeit zugeführt und auf der ande ren Seite des Servozylinders abgelassen, so daß die Kolben stange in einer Richtung bewegt wird, wodurch die Vorderrä der in eine Richtung gelenkt werden. In gleicher Weise be wirkt die Drehung des Lenkrades in die andere Richtung, daß die Vorderräder in die andere Richtung gelenkt werden. Das Lenken der Vorderräder erfolgt in Wirklichkeit durch den Servozylinder, und es genügt deshalb eine verhältnismäßig kleine Kraft, um das Lenkrad zu drehen. Die Durchmesser der Seiltrommeln und der inneren Seilzüge lassen sich so dimen sionieren, daß sie entsprechend verringert werden, und die Achse des Rotors für das Steuerventil läßt sich wahlfrei ausrichten, da die funktionsmäßig mit dem Ventil verbundene Seiltrommel über flexible Steuerseilzüge angeschlossen ist. Auf diese Weise erhält man einen großen Freiraum für die Gestaltung.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungs beispiels der Erfindung teilweise aufgeschnitten;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Seiltrommel, die in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ver wendet wird; und

Fig. 3 zeigt die Vorderansicht eines teilweise aufgeschnit tenen Längenjustiermechanismus für die Steuerseil züge, die bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zwischen den Seiltrommeln verlegt sind.

Die Einzelheiten der Erfindung sollen sich mit Hilfe der folgenden, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnun gen vorgenommene Beschreibung eines derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiels leichter verstehen lassen.

In den bei liegenden Zeichnungen bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Lenkrad, das in einem am Fahrzeugkörper befestigten Ge häuse 2 drehbar gelagert ist.

Ein Lenkgestänge, das die Vorderseite des Fahrzeugkörpers einnimmt, ist mit einem weiteren Gehäuse 2 versehen, das mit dem zuerst genannten Gehäuse 2 identisch ist, und zwi schen diesen beiden Gehäusen 2, 2 erstreckt sich ein Paar Steuerseilzüge 4, wobei die jeweiligen Enden dieser Steuer seilzüge 4, 4 mit Hilfe von zylindrischen Befestigungsele menten 3 an diesen Gehäusen 2, 2 befestigt sind.

Jeder der Steuerseilzüge 4 enthält einen Außenschlauch 5 und einen inneren Seilzug oder Kabel 6, der innerhalb des Außenschlauchs 5 verschiebbar geführt ist. Wie aus Fig. 3 erkennbar ist, werden die zylindrischen Befestigungselemente 3, die an den gegenüberliegenden Enden des Außenschlauches 5 angebracht sind, mit Dichtungsmaterial und dem auf ihnen befindlichen Außengewinde 11 in entsprechende Innengewinde bohrungen in den Gehäusen 2, 2 eingeschraubt, so daß sich die zylindrischen Befestigungselemente 3 zum Einstellen der Länge der Steuerseilzüge zwischen den Gehäusen 2, 2 drehen lassen und dann in dieser Länge mittels der Muttern 13 fi xieren lassen. Die inneren Seilzüge 6 sind mit ihren gegen überliegenden Enden an den Seiltrommeln 7 befestigt, die innerhalb der entsprechenden Gehäuse 2, 2 drehbar gelagert sind, und gegenläufig zueinander um die Seiltrommeln 7 ge wickelt.

Bei jeder Seiltrommel 7 ragt auf einer Seite des zugehöri gen Gehäuses 2 eine Welle 8 heraus. Angrenzend an das Lenkrad 1 ist die Welle 8 mit der Welle des Lenkrades 1 verbunden, und angrenzend an das Lenkgestänge ist die Welle 8 an den Rotor 10 des Drehventils 9 angekoppelt, wie weiter unten beschrieben wird.

Die Bezugszahl 14 bezeichnet einen Servozylinder, der eine Zylinderhülse 15 und einen Kolben 16 enthält, welcher in der Zylinderhülse verschiebbar geführt wird. An dem Kolben 16 ist eine Kolbenstange 17 befestigt, die sich an seinen beiden Seiten erstreckt, und auf der einen Seite bildet die Verlängerung der Kolbenstange 17 eine Zahnstange 18. Die entgegengesetzten Enden der Kolbenstange 17 sind über Ku gelgelenke 19 mit den Spurstangen 20 verbunden, welche ih rerseits mittels Gelenkarmen (nicht gezeigt) an den Vorder rädern ª befestigt sind.

Unter der Bezeichnung Lenkübertragungsmechanismus soll nachfolgend die Baugruppe mit den Spurstangen 20, den Ge lenkarmen usw. verstanden werden.

Auf den Rotor 10 des Drehventils 9 sitzt ein festes Ritzel 21, das dazu bestimmt ist, in die Zahnstange 18 einzugrei fen.

Das Drehventil 9 besitzt eine Eintrittsöffnung 22, die mit einer Hydraulikpumpe (nicht gezeigt) verbunden ist, und eine Austrittsöffnung 23, die mit einem Sammelbehälter (nicht gezeigt) verbunden ist. Zusätzlich zu den besagten Eintritts- und Austrittsöffnungen 22, 23 besitzt das Dreh ventil 9 zwei Öffnungen 24, 25, die über Rohrleitungen 28, 29 mit den beiden Öffnungen 26, 27 in der Zylinderhülse 15 verbunden sind, so daß die Arbeitsflüssigkeit auf der einen Seite des Kolbens 16 zugeführt und auf der anderen Seite herausgelassen werden kann, wenn der Rotor 10 in die eine Richtung gedreht wird, und auf der anderen Seite des Kol bens 16 zugeführt und auf der einen Seite herausgelassen werden kann, wenn der Rotor 10 in die andere Richtung ge dreht wird, um den Kolben 16 zusammen mit der Kolbenstange 17 zu bewegen.

Dieses Ausführungsbeispiel funktioniert folgendermaßen:
Eine Drehung des Lenkrades 1 in die eine Richtung bewirkt, daß einer der inneren Seilzüge 6, die zu den entsprechenden Steuerseilzügen 4 gehören und um die funktionsmäßig mit dem Lenkrad 1 verbundene Seiltrommel 7 beziehungsweise um die funktionsmäßig mit dem Lenkgestänge verbundene Seiltrommel 7 gewickelt sind, von der funktionsmäßig mit dem Lenkrad 1 verbundene Trommel 7 aufgewickelt wird, und eine Zugkraft erzeugt, unter welcher der innere Seilzug 6 von der funkti onsmäßig mit dem Lenkgestänge verbundene Seiltrommel 7 abge wickelt wird, wodurch diese Seiltrommel veranlaßt wird, sich zusammen mit ihrer Welle 8 in der einen Richtung zu drehen. Gleichzeitig wird der innere Seilzug 6, der zu dem anderen Steuerseilzug 4 gehört, von der funktionsmäßig mit dem Lenkrad 1 verbundenen Seiltrommel 7 abgewickelt und von der Seiltrommel 7, die funktionsmäßig mit dem Lenkgestänge verbunden ist, aufgewickelt.

In gleicher Weise bewirkt eine Drehung des Lenkrades 1 in die andere Richtung, daß sich die Seiltrommel 7, die funk tionsmäßig mit dem Lenkgestänge verbunden ist, zusammen mit der Welle 8 in die andere Richtung dreht.

Wenn sich die Welle 8 der funktionsmäßig mit dem Lenkge stänge verbundenen Seiltrommel 7 in der einen Richtung dreht, dreht sich der Rotor 10, der mit dieser Welle 8 ge koppelt ist, in derselben Richtung. Diese Drehung des Ro tors 10 führt dazu, daß die Kolbenstange 17 durch den Ein griff des Ritzels in die Zahnstange 18 in der einen Rich tung bewegt wird. Gleichzeitig bewirkt die Drehung des Ro tors 10, daß die Arbeitsflüssigkeit von einer der Öffnungen 24, 25 des Drehventils 9 zu einer der Öffnungen 26, 27 des Servozylinders 14 fließt, wodurch die Bewegung der Kolben stange 17 unterstützt wird. Als Folge werden die Vorderrä der ª über den Lenkübertragungsmechanismus in die eine Richtung gelenkt.

In gleicher Weise veranlaßt eine Drehung der Welle 8 der funktionsmäßig mit dem Lenkgestänge verbundenen Seiltrommel 7 in der anderen Richtung, daß die Vorderräder ª in die an dere Richtung gelenkt werden.

Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel lassen sich die zy lindrischen Befestigungselemente 3 drehen, um die Länge der Steuerseilzüge 4 zwischen den beiden Gehäusen 2, 2 einzu stellen so daß sich ein mögliches Spiel der inneren Seil züge 6 verringern läßt, und dadurch sowohl eine Verzögerung als auch eine Abweichung bei der Übertragung reduziert wer den kann.

Zur weiteren Verringerung des Spiels, der Übertragungsver zögerung und der Abweichung werden die inneren Seilzüge 6 vorzugsweise rundgehämmert. Dieses Rundhämmern bringt wei terhin den Vorteil, daß die inneren Seilzüge glatte Ober flächen erhalten, wodurch sich der Gleitwiderstand jedes inneren Seilzuges gegenüber dem zugehörigen Außenschlauch verringert. Wenn beispielsweise der innere Seilzug mit ei nem Anfangsdurchmesser von 4 mm auf eine Durchmesser von 3,5 mm rundgehämmert wird, verringert sich die Zugdehnung dieses rundgehämmerten Seilzuges gegenüber der bei einem nicht rundgehämmerten inneren Seilzug auf annähernd 60%.

Claims

1. Servolenkeinrichtung für ein Fahrzeug, enthaltend:
einen Servozylinder, in dem sich eine Kolbenstange befin det, deren gegenüberliegende Enden über einen Lenkübertra gungsmechanismus mit den Vorderrädern verbunden sind;
ein Drehsteuerventil zur Richtungssteuerung einer Arbeits flüssigkeit, die dem Servozylinder zugeführt und gleichzei tig aus dem Servozylinder abgeführt wird;
eine Seiltrommel, die funktionsmäßig mit dem Ventil verbun den und mit dem Rotor des Steuerventils gekoppelt ist;
eine weitere Seiltrommel, die funktionsmäßig mit dem Lenkrad verbunden und mit ihm gekoppelt ist;
ein Paar Steuerzugseile, bestehend aus flexiblen Außen schläuchen und inneren Seilzügen, die innerhalb der ent sprechenden Außenschläuche verschiebbar geführt werden und so um die entsprechenden Seiltrommeln gewickelt sind, daß diese inneren Seilzüge abwechselnd eine Zugkraft erzeugen, wenn die Seiltrommel, die funktionsmäßig mit dem Lenkrad verbunden ist, in wechselnde Richtungen gedreht wird.

2. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Länge jedes Außenschlauches, die sich zwischen den Seiltrommeln erstrecken, einstellbar ist.

3. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die inneren Seilzüge rundgehämmert sind.