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Die
Erfindung betrifft eine Kabel-Lenkvorrichtung mit einem Kabelzugantriebsmittel,
das mit einem Lenkrad verbunden ist, und einem Kabelzugfolgermittel,
das mit einem Lenkgetriebe zum Lenken der Fahrzeugräder verbunden
ist. Das Kabelzugantriebsmittel und das Kabelzugfolgermittel sind
durch Kabelzüge
miteinander verbunden, so daß ein
an das Lenkrad angelegtes Lenkdrehmoment durch die Kabelzüge zu dem
Lenkgetriebe übertragen
wird.
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Bei
einer herkömmlichen
Lenkvorrichtung für ein
Fahrzeug ist eine Lenkwelle, die an ihrem Oberende ein Lenkrad aufweist,
an ihrem Unterende mit dem Lenkgetriebe verbunden, so daß das an
das Lenkrad angelegte Drehmoment durch die Lenkwelle zu einem Zahnstangen-Ritzelmechanismus übertragen
wird, der in dem Lenkgetriebe angebracht ist.
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Wenn
jedoch das Lenkrad und das Lenkgetriebe unter Verwendung der Lenkwelle
miteinander verbunden sind, ist die Position des Lenkrads relativ zur
Position des Lenkgetriebes weitgehend unveränderlich und es besteht wenig
Freiheit bei der Wahl einer bevorzugten Position dieser jeweiligen
Elemente. Dies bringt das Problem mit sich, daß der Konstruktionsfreiheitsgrad
wesentlich eingeschränkt
ist und ferner das Lenkgetriebe nicht gemeinsam für ein rechtsgelenktes
Fahrzeug und ein linksgelenktes Fahrzeug verwendbar ist. Ein weiteres
Problem ist darüber
hinaus, daß Vibrationen,
die von der Straße
auf den Reifen einwirken, und die Vibration des Motors durch die Lenkwelle
auf das Lenkrad übertragen
werden und daher der hörbare
Schallpegel im Fahrzeuginnenraum und der Fahrkomfort durch diese
Vibration beeinträchtigt
sind.
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In
der
DE 195 22 330
A1 wurde eine gattungsgemäße Kabel-Lenkvorrichtung vorgeschlagen,
welche anstelle der herkömmlichen
Lenkwelle ein flexibles Übertragungsmittel
wie etwa einen Bowden-Zug u.dgl. verwendet.
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Wenn
man die Konstruktion der vorgeschlagenen Kabel-Lenkvorrichtung verwendet,
kann die Position des Lenkrads relativ zur Position des Getriebes
frei gewählt
werden, und ferner wird die Vibration des Getriebes nicht ohne weiteres
auf das Lenkrad übertragen.
Hierdurch lassen sich die oben beschriebenen Probleme lösen.
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Bei
der bekannten Kabel-Lenkvorrichtung ist jedoch die Zugrichtung des
Kabelzugs von der an der Lenkradwelle angebrachten Rolle orthogonal
zur Lenkradachse. Um zu vermeiden, daß das Aussehen durch Freilage
des Kabelzugs zur Innenseite des Fahrzeuginnenraums kurz vor dem
Instrumentenbrett beeinträchtigt
ist, muß man
dies beim Design in der Nähe
des Lenkrads besonders berücksichtigen.
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Die
Erfindung erfolgte im Hinblick auf die obigen Umstände, und
ein Ziel der Erfindung ist es, das Verlegen der das Lenkrad mit
dem Lenkgetriebe verbindenden Kabelzüge zu erleichtern, um das Aussehen
um das Lenkrad herum zu verbessern.
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Erfindungsgemäß ist die
Zugrichtung der Kabelzüge
um einen schrägen
Winkel gegenüber
zur Achse des Lenkrads orthogonalen Ebene in Richtung von dem Lenkrad
weg geneigt. Dies erleichtert das Verlegen der Kabelzüge, so daß sie vom
Fahrzeuginnenraum her nicht sichtbar sind, was das Aussehen um das
Lenkrad herum verbessert.
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Nach
einer Ausführung
der Erfindung stützen
sich Zwischenabschnitte der Kabelzüge an einer Führungsrolle
ab. Somit läßt sich
die Zugrichtung der Kabelzüge
stark neigen, ohne die Betriebslast der Kabelzüge zu erhöhen.
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Nach
einer anderen Ausführung
der Erfindung ist das Kabelzugantriebsmittel an einer Zwischenwelle
angebracht, die mit der Lenkradwelle durch einen Getriebemechanismus
verbunden ist. Somit läßt sich
die Zugrichtung der Kabelzüge
stark neigen, ohne die Betriebslast der Kabelzüge zu erhöhen. Ferner läßt sich
das Übersetzungsverhältnis zwischen
dem Lenkrad und dem Kabelzugantriebsmittel durch den Getriebemechanismus
auf jeden beliebigen Wert festlegen.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis
auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, worin:
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1 zeigt
perspektivisch die Gesamtanordnung einer Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug;
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2 zeigt
einen vergrößerten Schnitt
entlang Linie 2-2 in 1;
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3 zeigt
einen Schnitt entlang Linie 3-3 in 2;
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4 zeigt
einen vergrößerten Schnitt
entlang Linie 4-4 in 1;
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5 zeigt ähnlich 3 eine
zweite Ausführung;
und
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6 zeigt
perspektivisch eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einer dritten
Ausführung.
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Wie
in 1 gezeigt, sind ein Antriebsrollengehäuse 2,
das vor einem Lenkrad 1 eines Fahrzeugs angebracht ist,
und ein Folgerrollengehäuse 4, das
an einem Lenkgetriebe 3 angebracht ist, durch zwei Bowden-Züge 5 und 6 miteinander
verbunden. Spurstangen 8L und 8R erstrecken sich seitlich der Fahrzeugkarosserie
durch Manschetten 7L und 7R, die an entgegengesetzten
Enden des Getriebes 3 angebracht sind, und sie sind mit
Achsschenkeln 9L und 9R verbunden, welche linke
und rechte Räder (nicht
gezeigt) tragen.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt, ist eine Antriebsrolle 3 an
einer drehenden Welle 12 gesichert, die an zwei Lagern 10 und 11 in
dem Antriebsrollengehäuse 2 gehalten
ist und sich zusammen mit dem Lenkrad 1 dreht. Der Bowden-Zug 5 umfaßt ein Außenrohr 5o (Mantel)
und ein Innenkabel 5i (Seele), das verschiebbar in das
Außenrohr 5o eingesetzt
ist. Ähnlich
umfaßt
der Bowden-Zug 6 ein Außenrohr 6o und ein
Innenkabel 6i, das verschiebbar in das Außenrohr 6o eingesetzt
ist.
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Ein
Ende der jeweiligen Innenkabel 5i und 6i (flexible Übertragungsmittel)
ist um eineinhalb Umdrehungen in entgegengesetzte Richtung um einen Außenumfang
der Antriebsrolle 13 herumgewickelt, während entsprechende Enden der
Außenrohre 5o und 6o durch
zwei Kabeleinsetzbohrungen 21 und 22 verlaufen,
die in dem Antriebsrollengehäuse 2 gebildet
sind, und Flanschabschnitte 51 und 61 aufweisen,
die an einer Innenfläche
des Antriebsrollengehäuses 2 fixiert
sind.
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Wie
aus 3 ersichtlich, wird der Bowden-Zug 5 von
einem axialen Mittelabschnitt der Antriebsrolle 13 abgezogen
(der Bowden-Zug 6 wird in ähnlicher Weise agbezogen) und
erstreckt in Vorwärtsrichtung
der Fahrzeugkarosserie (in Richtung von dem Lenkrad 1 weg)
mit einem Neigungswinkel α relativ
zu einer Ebene P, die zu einer Achse L der drehenden Welle 12 orthogonal
ist. Der Winkel α läßt sich
auf jeden beliebigen Wert einstellen, indem man die Kabeleinsetzbohrungen 21 und 22 in
dem Antriebsrollengehäuse 2 relativ
zur Ebene P in Vorwärtsrichtung
der Fahrzeugkarosserie versetzt. Eine in der Antriebsrolle 13 gebildete
Nut hat eine derartige Querschnittsform, daß sie relativ zur Ebene P geneigt
ist, um eine Störung
mit den Innenkabeln 5i und 6i zu vermeiden, die
in den geneigten Ebenen bzw. Richtungen gezogen werden.
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Wie
in 4 gezeigt, ist das Getriebegehäuse 3 in eine linke
Motoraufnahmekammer 18 und eine rechte Zahnstangen-Ritzelaufnahmekammer 19 unterteilt
und das Folgerrollengehäuse 4 ist
an der Zahnstangen-Ritzelaufnahmekammer 19 gehalten. Eine
drehende Welle 21, die mit der in dem Folgerrollengehäuse 4 angebrachten
Folgerrolle 20 einstückig ist,
erstreckt sich in die Zahnstangen-Ritzelaufnahmekammer 19,
und an dieser Verlängerung
ist ein Ritzel 22 befestigt. Eine Lenkstange 23,
die an ihren entgegengesetzten Enden mit den Spurstangen 8L und 8R verbunden
ist, ist in dem Getriebegehäuse 3 seitlich
verschiebbar gehalten, und das Ritzel 22 kämmt mit
einer Zahnstange 4, die an der Lenkstange 3 ausgebildet
ist.
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Die
anderen Enden der Innenkabel 5i und 6i der zwei
Bowden-Züge 5 und 6 sind
um einen Außenumfang
der Folgerrolle 20 herumgewickelt und dort fixiert, und
die entsprechenden Enden der Außenrohre 5o und 6o sind
an einer geeigneten Stelle des Folgerrollengehäuses 4 befestigt.
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Ein
Servolenkmotor 25 ist in der Motoraufnahmekammer 18 in
dem Getriebegehäuse 3 untergebracht.
Der Servolenkmotor 25 enthält einen Stator 26,
der an einer Innenumfangsfläche
der Motoraufnahmekammer 18 gesichert ist, eine Motorausgangswelle 30,
die an der Innenumfangsfläche
der Motoraufnahmekammer 18 durch drei Kugellager 27, 28, 29 drehbar
gehalten ist und auf einen Außenumfang
der Lenkstange 23 aufgesetzt ist, sowie einen Rotor 31,
der an der Motorausgangswelle 30 gesichert ist und dem
Stator 26 gegenüberliegt.
Zwischen einer Innenumfangsfläche
der Motorausgangswelle 30 und einer Außenumfangsfläche der
Lenkstange 23 ist ein Kugelumlaufmechanismus 32 angeordnet, so
daß durch
Antrieb des Motors 25 zur Drehung der Motorausgangswelle 30 in
entgegengesetzte Richtungen eine Hilfslenkkraft zum seitlichen Hin-
und Herbewegen der Lenkstange 23 erzeugt werden kann.
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Nachfolgend
wird der Betrieb dieser Ausführung
mit der oben beschriebenen Anordnung erläutert.
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Wenn
beispielsweise das Lenkrad 1 nach rechts gedreht wird,
um das Fahrzeug nach rechts zu lenken, wird die drehende Welle 12 mit
der Antriebsrolle 13 gemäß 2 im Uhrzeigersinn
gedreht. Infolgedessen wird das Innenkabel 5i des Bowden-Zugs 5 gezogen,
und das Innenkabel 6i des Bowden-Zugs 6 wird gelöst. Hierdurch
wird die Drehung der Antriebsrolle 13 zur Folgerrolle 20 übertragen,
um die drehende Welle 21 zu drehen, so daß das Lenkdrehmoment
durch das Ritzel 22 auf die Zahnstange 24 übertragen
wird.
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Wenn
das Lenkdrehmoment durch ein Erfassungsmittel (nicht gezeigt) erfaßt wird,
wird der Erfassungswert des Lenkdrehmoments zusammen mit anderen
Steuersignalen in einer elektronischen Steuereinheit einer Berechnung
unterzogen, und der Servolenkmotor 25 wird auf Basis des
Berechnungsergebnisses angetrieben. Dann wird die Lenkstange 23 durch
den Servolenkmotor 25 in Seitenrichtung gedrückt, um
hierdurch die Bedienung des Lenkrads 1 durch den Fahrer
zu unterstützen.
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Weil
wie oben gesagt, das Lenkrad 1 und das Getriebegehäuse 3 durch
die flexiblen Bowden-Züge 5 und 6 miteinander
verbunden sind, kann das Lenkrad 1 an jeder beliebigen
Stelle relativ zu dem Getriebegehäuse 3 angeordnet werden,
was die Konstruktionsfreiheit verbessert. Somit läßt sich
das Getriebegehäuse 3 gemeinsam
für ein
rechtsgelenktes Fahrzeug und ein linksgelenktes Fahrzeug verwenden,
und die Strukturen eines Kippmechanismus und eines Teleskopmechanismus
für das
Lenkrad 1 lassen sich vereinfachen.
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Eine
herkömmliche
Lenkwelle zur Verbindung des Lenkrads 1 mit dem Getriebegehäuse 3 wird
hier nicht verwendet, und daher wird Vibration des Getriebegehäuses 3 und
Vibration des Motors nicht ohne weiteres auf das Lenkrad 1 übertragen, was
nicht nur einen verbesserten Fahrkomfort ergibt, sondern auch dem
Fahrer ausreichenden Fußraum gibt,
was den Bedienungskomfort verbessert. Darüber hinaus läßt sich
im Falle einer Kollosion des Fahrzeugs das Lenkrad 1 mit
ausreichendem Hub in Vorwärtsrichtung
der Fahrzeugkarosserie bewegen, und man erhält somit einen starken Aufprallabsorptionseffekt.
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Wenn
darüber
hinaus das Antriebsrollengehäuse 2 an
einem Instrumentenbrett angebracht ist, ist die Zugrichtung der
Bowden-Züge 5 und 6 von dem
Antriebsrollengehäuse 2 eine
schräg
nach vorwärts
gerichtete Richtung, und nicht etwa eine Querrichtung zur Fahrzeugkarosserie.
Daher lassen sich die Bowden-Züge 5 und 6 leicht
in dem Instrumentenbrett unterbringen und verstecken, so daß sie vom Fahrzeuginnenraum
her nicht sichtbar sind. Somit lassen sich die Konstruktionsfreiheit
und das Aussehen verbessern.
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Eine
zweite Ausführung
wird nun anhand 5 beschrieben.
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In
der zweiten Ausführung
sind zwei Führungsrollen 37, 37 an
einer Führungsrollenwelle 36 gehalten,
die in dem Antriebsrollengehäuse 2 angebracht
ist, und die Innenkabel 5i und 6i der Bowden-Züge 5 und 6 stützen sich
an den Führungsrollen 37, 37 ab.
Somit ist die Zugrichtung der Innenkabel 5i und 6i mit
einem Winkel relativ zur Ebene P in Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie
geneigt.
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Mit
der zweiten Ausführung
werden die Gleitbewegungsrichtungen der Innenkabel 5i und 6i relativ
zu den Richtungen der Enden der Außenrohre 5o und 6o immer
konstant gehalten. Dies verhindert somit jegliches Verklemmen zwischen
den Außenrohren 5o und 6o und
den Innenkabeln 5i und 6i und ermöglicht eine
noch glattere Betätigung
der Bowden-Züge 5 und 6.
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Eine
dritte Ausführung
wird nun anhand 6 beschrieben.
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In
der dritten Ausführung
ist eine Zwischenwelle 38 hier im wesentlichen vertikal
in der Nähe
einer drehenden Welle 12 eines Lenkrads 1 angeordnet,
die im wesentlichen in Längsrichtung
der Fahrzeugkarosserie verläuft.
Die drehende Welle 12 und die Zwischenwelle 38 sind
durch ein Schneckengetriebe 41 miteinander verbunden, das
aus einem Schneckenrad 39 und einer Schnecke 40 gebildet
ist. An der Zwischenwelle 38 ist eine Antriebsrolle 13 angebracht.
Das Schneckenrad 41 ist dazu ausgelegt, die Drehung von
dem Schneckenrad 39 mit Drehzahluntersetzung auf die Schnecke 40 zu übertragen
und auch die Drehung von der Schnecke 40 zu dem Schneckenrad 9 mit
Drehzahlerhöhung
zu übertragen.
Die zwei um die Antriebsrolle 13 herumgewickelten Bowden-Züge 5 und 6 werden
derart herausgeführt,
daß sie
in horizontaler Ebene oder von oben gesehen in Vorwärtsrichtung
der Fahrzeugkarosserie, geneigt sind. Somit lassen sich wie in den
ersten und zweiten Ausführungen
die Bowden-Züge 5 und 6 leicht
in einem Instrumentenbrett unterbringen und verstecken, so daß sie vom
Fahrzeuginnenraum her nicht sichtbar sind. Ferner läßt sich
das Verhältnis
der Drehzahl der Antriebsrolle 13 zur Drehzahl des Lenkrads 1 auf
jeden beliebigen Wert legen, indem man das Übersetzungsverhältnis des
Schneckengetriebes 41 entsprechend wählt.
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Obwohl
in der dritten Ausführung
die Zwischenwelle 38 vertikal angeordnet ist, ist die Anordnungsrichtung
der Zwischenwelle 38 nicht notwendigerweise hierauf beschränkt. Wenn
die Zwischenwelle 38 in einer zur drehenden Welle 12 des
Lenkrads 1 orthogonalen Ebene angeordnet ist, lassen sich
somit die Bowden-Züge 5 und 6 derart
von der Antriebsrolle 13 abziehen, daß sie in Vorwärtsrichtung
der Fahrzeugkarosserie schräg
verlaufen.
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In
den obigen Ausführungen
werden die Antriebsrolle 13 und die Folgerrolle 20 als
Drahtantriebsmittel und Drahtfolgermittel verwendet. Anstelle der
Rollen 13 und 20 lassen sich jedoch auch Arme oder
Hebel verwenden, deren Mittelabschnitte an den drehenden Wellen 12 und 21 befestigt
sind und deren entgegengesetzte Enden mit den Innenkabeln 5i und 6i der
Bowden-Züge 5 und 6 verbunden
sind. Ferner läßt sich
anstelle des Schneckengetriebes 41 auch ein anderer Getriebemechanismus
verwenden, wie etwa ein Kegelgetriebe o.dgl.
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Nach
einer Ausführung
ist die Zugrichtung der Drähte
von dem Drahtantriebsmittel bezüglich
zu einer zur drehenden Welle des Lenkrads orthogonalen Ebene in
Richtung vom Lenkrad weg versetzt. Daher lassen sich die von dem
Drahtantriebsmittel kommenden Drähte
leicht verlegen, so daß sie
vom Fahrzeuginnenraum her nicht sichtbar sind, um hierdurch die
Konstruktionsfreiheit und das Aussehen um das Lenkrad herum zu verbessern.
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In
einer anderen Ausführung
ist die Zugrichtung der Drähte
versetzt, indem sich Zwischenabschnitte der Drähte an Führungsrollen in der Nähe des Drahtantriebsmittels
abstützen.
Daher läßt sich die
Zugrichtung stark versetzen, ohne die Betriebslast der Drähte zu erhöhen.
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Nach
einer noch weiteren Ausführung
ist die Zugrichtung der Drähte
versetzt, indem das Drahtantriebsmittel an einer Zwischenwelle angebracht
wird, die durch einen Getriebemechanismus mit der drehenden Welle
des Lenkrads verbunden ist. Daher läßt sich die Zugrichtung stark
versetzen, ohne die Betriebslast der Drähte zu erhöhen, und ferner läßt sich
das Übersetzungsverhältnis zwischen
dem Lenkrad und dem Drahtantriebsmittel auf jeden geeigneten Wert
festlegen.
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In
einer Kabel-Lenkvorrichtung, in der ein Lenkrad 1 und ein
Getriebe 3 durch Drähte 5, 6 miteinander
verbunden sind, sind die einen Enden der Innenkabels zweier Bowden-Züge 5, 6 um
eine Antriebsrolle herumgewickelt, die an einer drehenden Welle
des Lenkrads 1 angebracht ist. Die Innenkabel sind in Außenrohre
eingesetzt, die mit ihren Enden jeweils an dem Antriebsrollengehäuse befestigt
sind. Die Zugrichtung der Bowden-Züge 5, 6 aus
dem Antriebsrollengehäuse
ist mit einem Winkel in Vorwärtsrichtung
der Fahrzeugkarosserie bezüglich
einer zur drehenden Welle 12 orthogonalen Ebene versetzt. Dies
verhindert, daß die
Bowden-Züge zur Innenseite
des Fahrzeuginnenraums freiliegen und/oder sich mit einem Instrumentenbrett
o.dgl. stören.