DE19522330A1 - Servolenkeinrichtung mit Steuerseilzügen - Google Patents
Servolenkeinrichtung mit SteuerseilzügenInfo
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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.
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 (3)
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.
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.
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