DE2363646A1

DE2363646A1 - Servolenkung

Info

Publication number: DE2363646A1
Application number: DE2363646A
Authority: DE
Inventors: Katsukuni Kabuto; Seiji Komamura
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1972-12-20
Filing date: 1973-12-20
Publication date: 1974-06-27
Also published as: US3876030A; GB1451644A

Description

Ü'PL.-ING. rtLAUS BEHN 236 3 6^6

DIPL.-PHVS, ROBCRT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 22 Wl DENMAYERSTRASSE 6 TEL (089) 22 25 30 - 29 51 92

A 375 73 B/MS ²⁰· ^{DeZember 1975}

Firma KAYABAKOGYOKABUSHIKIKAISHA, Sekaiboeki-center-building, Nr.4—1, 2-chome, Hamamatsu-cho, Minato-ku, Tokyo.Japan

Servolenkung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Servolenksystem zur Verminderung des Kraftaufwandes für die Steuerung von Fahrzeugen usw. Mit dem Zweck, die Empfindlichkeit von Steuerventilen und Steuerschaltern für Stellmotoren zu verbessern und eine größere Kapazität und größere Ausgangsleistung bei einem weniger komplexen Aufbau zu erreichen, während die Herstellung und der Unterhalt erleichtert wird, ist es in den letzten Jahren erreicht worden, die Ventile und Schalter von dem S.teuermechanismus für das Servolenksystem dieser Art abzusetzen. Beispielsweise ist die Aufmerksamkeit gerichtet auf ein Steuerverfahren oder Lenkverfahren, bei welchen die Eingangs-und Ausgangswellen mittels einer Steuerventile und Steuerschalter enthaltenden Differentialvorrichtung derart verbunden sind, daß der Stellmotor durch Drehung dieser Ventile und Schalter entsprechend

der Drehung der Eingangswelle angetrieben werden und da(3 die

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Bankhaus Merck. Rnck 4, Co.. München. Nr 25464 I Bankhaus H. Aufhäuser. München. Nr. 261300 Pestscheck: München 20904-800

Telegrammadresse: Patentsenior

Kraft, zum Differentialgetriebemeehanismus zurückgeführt wird, so daß gleichzeitig mit ihrer Übertragung die Ausgangswelle gesteuert wird. Falls die Eingangs-und AusgangsweIlen einfach mit einem üblichem Differentialgetriebemechanismus in üblicher Weise verbunden sind, ist es aber unmöglich, die Drehung der Eingangs-und Ausgangswellen anzupassen, wenn Sonnen-und Planetenräder verwendet werden, während ,bei Verwendung von Kegelzahnrädern für den Differentialgetriebemechanismus die Eingangswelle und die Ausgangswelle in entgegengesetzten Richtungen drehen, wobei es unmöglich ist, diese Wellen mit einer Verbindung zu versehen, so daß sie eine gewisse Relativbewegung zwischen Eingangs-und Ausgangswellen anders als bei dem üblichen Servolenksystem ermöglichen. Dies bedeutet, daß, wenn eine Lenkung versucht wird,nach einem Fehler der Kraftquelle für das Lenksystem durch Übertragung der Drehung der Eingangswelle zur Ausgangswelle diese Differentialgetriebe als lastübertragende Glieder arbeiten müssen, um die mechanischen Kräfte zu übertragen, so daß sie fest genüg hergestellt werden müssen, um die Last auszuhalten, wodurch sie eine beträchtliche Größe haben müssen und ihre Kosten hoch sind.

Hauptziel der 'Erfindung ist die Schaffung eines Servolenksy stems der genannten Art, das es dem Differentialge triebe mechanismus ermöglicht, immer nur als'Signalübertrager und nicht als Kraftübertragungsglied zu arbeiten, und zwar auch im Falle

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eines Fehlers der Kraftquelle für das Lenksystem.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Lenksystems der genannten Art mit verschiedenen Relativcharakte ristiken zwischen Eingang und Ausgang durch die Anwendung verschiedener Korrektursignale zu. dem Teil, der einen Rückführkreis des Differentialgetriebemeehanismus bildet.

Um dies zu erreichen, werden gemäß der Erfindung zwei Differentialgetriebemechanismen in Kombination verwendet, wobei eines der Differentialgetriebeeinheiten in einem bestimmten Teil gesperrt ist, während dieser mit einem Ventil und einem

den Schalter zur Steuerung des Stellmotors für^entsprechenden Teil der Differentialgetriebeeinrichtung verbunden ist. Mit jeder der so gebildeten Differentialgetriebeeinheiten sind die Eingangs-und Ausgangswellen symmetrisch so verbunden, daß sie in der Rotation übereinstimmen können und mit einem Gelenk verbunden sind, das eine gewisse Relativdrehung zwischen ihnen ermöglicht. Um außerdem den genannten Teil der Differentialgetriebeeinrichtung zu- sperren,ist mit diesem Teil eine Korrektur-Eingangsübertragungseinrichtung verbunden, die aufgrund von von außen kommenden Signalen arbeitet, so daß verschiedene relative Charakteristiken zwischen Eingang- und Ausgang erzeugt werden können.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnung an

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einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Servo-Lenksystem in einer Frontansicht im Schnitt;

Fig.2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig.1;

Fig.3 eine Seitenansicht des Steugrventilabschnittes im Schnittj und zwar im vergrößerten Maßstab;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig.l;

Fig.5 eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispieles Scharnierteile im Schnitt;

Fig.6 Blockschaltbilder, die ein Beispiel der Lenkung darstellen, die durch den Korrektureingang gesteuert wird;

Fig.7 eine Stirnansicht eines Ausführungsbeispiels einer

Kuglungsanordnung als Alternative zum Schamierteil im

Schnitt;

Fig.8 Darstellungen, die Anwendungsbeispiele der vorliegenden Erfindung skizzieren und

Fig.9 Darstellungen, welche Kombinationsbeispiele des Differenzialmechanismus skizzieren.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das Servo-Lenksystem 10, wie es in Fig.l gezeigt ist, aus einem Steuerventilabschnitt 11 und einem Stellmotorabschnitt 12, deren Gehäuse, d.h. der Ventilseitenkörper 13 und der Druckkammer-Seitenkörper 14, mit Hilfe von Bolzen (15-Fig.2) fest miteinander verbunden sind.

Wie weiter unten ausgeführt werden soll, besitzt der Ventilseitenkörper 13* der das Ventil und Steuereinrichtungen enthält, einen Boden 17, der'mit einer Dichtung 16 in die Innenwände an einem Ende eingeschraubt ist und einen Wellenstummel

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lagert, d.h. es ist die Eingangswelle innerhalb der inneren Wände des Bodens 17 mit Hilfe von Kugellagern l8 frei drehbar angeordnet. Das Ende des Wellenstummels (das rechte Ende in Fig.l) springt nach rechts über die Außenfläche des Bodens IJ vor, und es wird der vorspringende Teil des Wellenstummels mit Hilfe einer Öldichtung an den Innenwänden des Bodens 17 öldicht gemacht.

Der Druckkammerseitenkörper 14, der den Arbeitszylinder bildet, enthält einen Kolbenkörper 21, der frei gleiten kann, und eine Schraubenwelle 22, d.h. die Ausgangswelle, die entlang der Achse des Kolbenkörpers 21 in diesen eingesetzt ist. Da eine Anzahl von Kugeln 25 in das Vorschubgewinde 25,24 eingesetzt sind, das entlang dem Umfang der Schraubenwelle 22 eingeschnitten ist, sind der Kolbenkörper 21 und die Schraubenwelle 22 so verbunden, daß sie infolge der Kugeln 25 relativ zueinander bewegbar sind. Außerdem besitzt der Kolbenkörper eine Kappe 26 an einem Kopfende (am linken Ende in Fig.l), die mit einem Kegelteil 27 eingeschraubt ist, wobei eine Metalldichtung erreicht wird. Somit trennt der Kolbenkörper 21 den Druckkammerseitenkörper 14 in zwei Druckkammern 28,29* die beide den Innenwänden des Druckkammerseitenkörpers 14 gegenüberliegen, wobei eine Abdichtung durch Dichtungen 30*5.1 erreicht wird, die um den Ventilseitenkörper 13 und den Umfang des Kolbenkörpers 21 angeordnet sind, und wobei ferner die Metall-

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dichtung um den Kegelteil 27 der Kappe 26 angeordnet ist. Eine Zahnstange 32, die in den Boden des Kolbenkörpers 21 eingeschnitten. ist,greift in ein Zahnsegment 33 ein,das im Druckkammerseitenkörper 14 gelagert ist. Wenn hydraulischer Druck durch eine der Druckkammern 28,29 dem Kolbenkörper 21 zugeführt wird, beginnt die Schraubenwelle 22 sich über die Vorschubgewinde 23,24 zu drehen, und es drehen sich die Kugeln 25 und gleichzeitig das Zahnsegment 33 infolge der Zahnstange 32 des Kolbenkörpers 21, wodurch der Lenkstockhebel 34 ange- · trieben wird.

Der Wellenstummel 19 und die Schraubenwelle 22 , die jeweils als Eingangs-und Ausgangswelle arbeiten, sind koaxial zueinander angeordnet. Die Basis der Schraubenwelle 22 ragt in das Innere des Ventilgehäuses I3 hinein, und zwar durch eine Dichtung 36 in der Trennwand 35, während der Kopf des Wellenstummels 19 mittels eines Nadellagers 37 in die- Schraubenwelle 22 eingesetzt ist*

Zusätzlich sind Scheiben 38,39 um den Mittelteil des Wellenstummels 19 und die Basis zu der Schraubenwelle 22 angeordnet. Die Schraubenwelle ist an der Basis mittels Axiallager 41,42 gelagert, die zwischen der Scheibe 39 und der Trennwand 35 des Ventilgehäuses 13 und zwischen der Trennwand 35 und einem Gewindering 40 angeordnet sind, der auf die Schraubenwelle 22 aufgeschraubt ist.

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Ferner enthält das Ventilgehäuse I3 am Boden eine Ventilbohrung 43. Die Ventilbohrung 43 öffnet sich unter rechten Winkeln zum Wellenstummel 19 und enthält ein Steuerventil 47, das mit drei Stegen 44,45,46 (Fig.3) frei verschiebbar ist. Beide Enden der Ventilbohrung 43 sind verschlossen, und zwar mit Hilfe von Kappenkörpern 49, die an ihrem Umfang mit einer Dichtung versehen sind und die mit Hilfe eines Sprengringes 50 befestigt sind. Somit ist die Ventilbohrung 43 in sieben Kammern 51-55» 131 und 132 unterteilt. Auch sind Stangen 56, die sich von dem Kappenkörper 49 nach Einsatz erstrecken, in eine Bohrung 57 eingesetzt, die in das Steuerventil 47 eingebohrt sind, um den Kopf in Kammern 58,59 zu trennen, während eine Mittelfeder 6l zwischen den Kappenkörper 49 und beide Enden des Steuerventils 47 über eine Unterlagscheibe 60 eingesetzt sind, welche das Steuerventil 47 normalerweise in einer neutralen Lage in der Ventilbohrung 43 halten, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich, sind von den oben genannten Kammern 51-55* 58,59* die Kammern 51 und mit der ZulaufÖffnung 64 durch Durchgänge 62,63 verbunden, die in den Ventilseiten-körper 13 eingebohrt sind, während die Kammer 55 mit der Auslaßöffnung 66 über einen Durchgang 65 verbunden ist, während die Kammer 51 mit der Druckkammer 28 ver-

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bunden ist, die an der rechten Seite des Stellmotorabschnittes 12 angeordnet ist, und zwar über einen Durchgang 67, der in den Ventilseitenkörper 13 gebohrt ist. Außerdem ist die Kammer 52 mit der Druckkammer 29 an der linken Seite verbunden, und zwar über eineri ©urehgang 68, der in den Ventilseitenkörper 13 eingebohrt ist, über einen Durchgang 70 des Druckkammerseiten körpers 14, der mit dem vorgenannten Durchgang 68 durch eine Dichtung 69 verbunden ist, durch die Kammer 71* welche das Zahnsegment 33 enthält, und eine Bohrung 72, die in den Kolbenkörper 21 gebohrt ist, während die Kammern 53*54 mit den Kammern 58,59 durch Durchgangslöcher 73*74 verbunden sind, die in das Steuerventil 47 eingebohrt sind. Die Kammern 131*132 sind mit der zentralen Kammer 55 der Ventilbohrung 43 über einen Durchgang 75 verbunden, der in das Steuerventil 47 eingebohrt ist. Somit bilden die Kammern 53*54 ein Lücken (underlap)Ventil , das sich etwas zu den Kammern 51*52,55 der Ventilbohrung 43 öffnet unter der Bedingung, daß das Steuerventil 47 in der neutralen Lage gehalten wird, wie es dargestellt ist.

Um das Steuerventil 47 nach links oder nach rechts zu. schalten,je nach der Drehrichtung des Wellenstummels 19,ist eine Steuervorrichtung in dem Ventilgehäuse I3 vorgesehen, die aus zwei Differentialgetriebemechanismen besteht, wie es in Fig.l und 2 dargestellt ist. Diese Steuervorrichtung 76 enthält zwei Sätze von Differentialgetriebemechanismen, bestehend

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aus Planetenrädern 79,8Q, die um die Wellen 77,78 frei drehbar sind und die an Scheiben 38,39 anliegen, die auf dem Wellenstumrael 19 und der Schraubenwelle 22 angeordnet sind. Ferner enthalten die Differentialgetriebemechanismen Glockenräder 8l, 82, die mit jedem der Planetenräder und einem Sonnenrad 83 in Eingriff stehen, wobei das Sonenrad gleichzeitig mit beiden

steht Planetenrädern 79,80 in Eingriff/Γ so daß das Sonnenrad 83 um

den Wellenstummel 19 drehen kann.

Das Glockenrad 8l, das mit dem Planetenrad 79 auf der Seite des Wellenstummels 19 in Eingriff steht, hat einen vor»· springenden Arm 84, dessen Ende sich in die Ventilbohrung 43 durch eine Öffnung 85 erstreckt, die in den Ventilseitenkörper 13 eingebohrt ist, und der fest in einer Ausnehmung der mittleren Rippe 46 befestigt ist, so daß das Steuerventil 47 längs der Ventilbohrung 43 mit Hilfe des genannten Armes 84 wahlweise nach links oder nach rechts geschaltet werden kann. Das andere Glockenrad 82, das mit dem Planetenrad 80 auf der Seite der Schraubenwelle 22 in Verbindung steht, ist am Umfang mit Schneckenradzähnen 87 versehen, die in eine Schnecke 90 eingreifen.

Aus der obigen Beschreibung ist der Aufbau des in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Servo-Lenksystems, das ein Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, ersichtlich.

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Die Arbeitsweise des Systems wird nun näher erläutert.

Fig.8 A zeigt schematisch ein Anwendungsbeispiel des in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Servo-Lenksystems 10. Der Wellenstummel 1-9 ist mit dem Lenkrad 91 verbunden, und es ist der Lenkstoekhebel j54 verbunden mit dem Gelenkarm 95 eines gesteuerten Rades 92 über eine Verbindungsstange 94, während die Zulauföffnung 64 und die Auslaßöffnung 66 mit der Pumpe 98 der hydraulischen Druekquelle 97 verbunden sind, die ein Selbstansaugventil 95 und ein Rügkflußventil 96 enthält. Ferner enthält die hydraulische Druekquelle 97 einen Tank 99 für das Druckmittel.

Wenn also das Lenkrad 9I und damit auch der Wellenstummel 19,d. h. die Eingangswelle, nach .links gedreht werden (im Gegenuhrzeigersinn in Fig.2) wird zunächst die Schraubenwelle 22, d.h. die Ausgangswelle," mit dem gelenkten Rad 92 über den Kolbenkörper 21, das Zahnsegment 33 und den Lenk^· stockhebel 34 verbunden, und es ,wird die Drehung begrenzt durch den Drehwiderstand des gelenkten Rades 92. Somit kann sieh das Planetenrad 80, das durch die Scheibe 39 der Schraubenwelle 22 getragen wird, nicht drehen. Da gleichzeitig das Glockenrad 82, das mit dem Planetenrad 80 in Eingriff steht, durch den Korrektureingangsrnotor 88 an einer Drehung gehindert wird, kann sieh auch das Sonnenrad 83 nicht drehen, und da der

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Wellenstummel 19 nach links gedreht wird, dreht sich das an seiner Scheibe 38 getragene Planetenrad 79, während es sich um das stillstehende Sonnenrad 83 dreht, so daß das Glockenrad 8l, das mit dem genannten Planetenrad 79 in Eingriff steht_; nach links gedreht wird und das Steuerventil 47 mit dem Arm 84 nach rechts verschoben wird, ( Fig.2). In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Drehung des Glockenrades 82 verhindert mittels des Korrektureingangsmotors 88. Wie weiter unten beschrieben wird, ist der Grund hierfür, daß die relativen Charakteristiken zwischen dem Eingang und dem Ausgang auf diese Weise geändert werden können durch Schaltung de's Steuerventiles 47 in Abhängigkeit von Signalen, die dem Korrektureingangsmotor 88 unabhängig von dem Wellenstummel 19j d.h. der Eingangswelle , von außen zugeführt werden. In den Fällen, in denen ein ■ solcher Korrektureingang unnötig ist, kann das Glockenrad unmittelbar an dem Ventilseitenkörper I3 befestigt werden, so daß seine Drehung verhindert wird.

Wenn das Steuerventil 47 also nach rechts verschoben wird, wird das Druckmittel,das von der Pumpe 98 der Einlaßöffnung 64 zugeführt wird, in die Druckkammer 28 an der rechten Seite des Stellmotorabschnittes 12 zugeführt durch die Kammern 51,53 und den Durchgang 67, während die Druckkammer 29 an der linken Seite mit dem Tank 99 verbunden ist durch die öffnung

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des Kolbenkörpers 21, die Kammer Jl, die Durchgänge 70,68 und die Kammern 54, 55, den Durchgang 65 und die Auslaßöffnung 66 des Steuerventilabschnittes 11. Als Ergebnis erhält der Kolbenkörper 21 hydraulischen Druck von der Druckkammer 28, und"er beginnt sich nach links zu bewegen.

Diese Bewegung des Kolbenkörpers 21 wird nicht nur durch die Zahnstange 32, das Zahnsegment 33, den Lenk-stockhebel 34, die "Verbindungsstange 94 und den Gelenkarm 93 zu dem zu steuernden Rad 93 übertragen, um es nach links zu drehen, sondern auch durch die Kugeln 25 auf die Schraubenwelle 22, so daß diese nach links gedreht wird, d.h. in die gleiche Richtung wie der Wellenstummel 19· Infolgedessen beginnt das Planetenrad 80 sich sowohl um das Glockenrad 82 und auf seiner Achse zu drehen, und es wird die Bewegung auf das Planetenrad 79 auf der Seite des Wellenstummels 19 übertragen, wodurch bewirkt wird, daß der Wellenstummel 19 und die Schraubenwelle 22 die gleiche Drehung mit einer Phasendifferenz ausführen. Die Umdrehung und die Drehung beider Planetenräder 79*80 kommen dann in Übereinstimmung und halten das Glockenrad 8l, das mit dem genannten Planetenrad 79 in Eingriff steht. Solange das Lenkrad 91 nach links gedreht wird, hält also der Arm 84 des Glockenrades 8l das Steuerventil 47 in einer Lage> in welcher dieses nach rechts geschaltet ist, so daß das Druckmittel kontinuierlich von der Pumpe 98 zurrechten Druckkammer 28 fließen kann. Somit bewegt

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sich der Kolbenkörper 21 aufgrund des hydraulischen Druckes nach links , während sich das zu steuernde Rad 92 nach links dreht.

Gleichzeitig wird der Auslaßdruck der Pumpe 98, der in Abhängigkeit von dem Drehwiderstand des zu steuernden Rades 92 auftritt, in die Kammer 58 des Steuerventiles 47 durch die Kammer 53 und den Durchgang 73 eingelassen. Da die andere Kammer 59 über den Durchgang 74 und die Kammer 54 mit.dem Tank 99 verbunden ist, erzeugt die Druckdifferenz dieser beiden Kammern 58, 59 eine Kraft, welche das Steurventil 47 nach links zurückdrängt. Da die Kraft von dem Arm 84 zum Lenkrad 91 über das Glockenrad 8l, das Planetenrad 79 und den Wellenstummel übertragen wird, kann der Fahrer eine hydraulische Reaktion in Abhängigkeit von dem Drehwiderstand des zu lenkenden Rades fühlen.

Wenn dann das Lenkrad 9I angehalten wird, nachdem das zu lenkende Rad 92" um einen gewünschten Winkel nach links gedreht worden ist,bleibt auch der Wellenstummel 19 sofort stehen und sperrt die Drehung des Planetenrades 79,. während das Steuerventil 47 nach rechts geschaltet wird. Der Kolbenkörper 21 wird sich deshalb weiter nach links bewegen und das andere Planetenrad 80 betätigen, so daß es sich durch die Schraubenwelle 22 dreht. Als Ergebnis wird diese Bewegung über-

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-liftragen durch .das Sonnenrad 83 und das Planetenrad 79 zum Glockenrad 8l, das sich nach rechts dreht, d.h. in die ^. Richtung, die erforderlich ist, um das Steuerventil 47 wieder zurück in seine neutrale Lage zu bringen. Wenn die relative Winkelverschiebung zwischen dem Wellenstummel 19 und der Schraubenwelle 22 wieder zurück-gebracht ist in die ursprüngliche Ausgangslage wird auch das .Steuerventil 47 sich wieder in seiner neutralen Lage befinden und die Bewegung des Kolbenkörpers 21 anhalten. Die Anordnung ist dann wieder bereit für die nächste Operation.

Die Erläuterung bezieht sich nur auf den Fall, in welchem das Lenkrad 9I nach links gedreht worden ist. Da das System symmetrisch in Bezug auf die Drehrichtung des Lenkrades 9I ausgebildet ist, ist es selbstverständlich, daß in dem Falle, in denen das Lenkrad 9I nach rechts gedreht wird, das Steuerventil 47 in die entgegengesetzte Richtung geschaltet wird und den Kolbenkörper 21 nach rechts bewegt , wodurch auch das zu steuergnde Rad 92 nach rechts gedreht wird. Somit können Lenkbewegungen in irgendeiner Richtung durch das Druckmittel"ausgeführt werden. Um genau zu sein , muß erwähnt werden, daß die Bewegung des zu steuernden Rades 92 etwas später anhält als die Bewegung des Lenkrades 91.

Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, erfordert AO 9 8 2 6 /0888 " ¹⁵ ^m

das Lenkrad 91 eine kleine Eingangskraft, die gerade ausreicht, um das Steuerventil 47 mit Hilfe der Planetenradanordnung zu schalten. Infolgedessen muß jeder Radteil nur so fest sein, daß er die Kräfte übertragen kann , die für die Verschiebung des Steuerventils 47·erforderlich sind.

Wenn aber das zu steuernde Rad 92 von Hand gedreht wird, beispielsweise in dem Falle eines Fehlers der hydraulischen Druckwelle 97* wird die Eingangskraft des Wellenstummels 19 durch die Planetenradanordnung auf die Schraubenwelle 23 übertragen, um diese zu drehen und den Kolbenkörper 21 zu bewegen. Somit muß jeder Radteil als Lastübertragungsglied arbeiten. In dieser Beziehung sind gemäß der Erfindung zwei Sätze der Planetenradeinheit symmetrisch kombiniert, um die Drehungen des Wellenstummels 19 und der Schraubenwelle 22 miteinander zu verbinden. Dies ist besonders zweckmäßig, um zu verhindern, daß die Radteile als Lastübertragungsglieder arbeiten. Wie zum Beispiel in den Figuren 4 und 5 zu sehen, kann die Verbindung des Wellenstummels 19 und der Schraubenwelle 22 durch Einsatz eines Stiftes 101 vorgenommen werden, der an dem Wellenstummel 19 befestigt ist und in ein Loch 102 der Schraubenwelle 22 mit gewissem Spiel IO3 eingreift. Wahlweise können der Wellenstummel 19 und die Schraubenwelle 22 mit einem Gelenk 100 verbunden werden, welches Keile 104 und Nuten 105 bildet, die mit einem gewissen Spiel 103 inein-

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ander greifen.

Normalerweise tritt also bei vorhandenem Druck eine Lenkung auf, indem das Steuerventil k"J geschaltet wird mit einer relativen Winkelverschiebung zwischen den Wellenstummeln 19 und der Schraubenwelle 22, wobei das Spiel IO3 des Gelenkes oder der Verbindung 100 Anwendung findet. Wenn andererseits eine Handsteuerung aus irgendwelchen Gründen erforderlich ist, beispielsweise bei einem Fehler der hydraulischen Druckquelle 97, kann die auf den Wellenstummel 19 ausgeübte Eingangskraft unmittelbar auf die Schraubenwelle 22 übertragen werden, und zwar durch den Eingriffsteil der Verbindung bzw. des Gelenkes 100, wodurch es ermöglicht wird, daß die Planetenradeinheit

und,
nur als Signalüberträgungsteilrnicht als Lastübertragungsglied

arbeitet.

Wie oben ausgeführt, ist das mit dem Planetenrad 80 der Schraubenwelle 22 in Eingriff stehende Glockenrad 82 durch den Korrektureingangsmotor 88 festgehalten, so daß die folgende, sehr vorteilhafte Arbeitsweise erreicht wird.

a) anpassungsfähige Lenksteuerung:

entsprechend Pig.β A wird das eingestellte Kursabweichungssignal durch den Signalgenerator IO6 entsprechend der Fahrgeschwindigkeit, dem tatsächlichen Lenkwinkel,dem ElastiZitats

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modul und dem Rexbungskoeffizenten zwischen dem Reifen und der Straßenoberflache erzeugt, während das ermittelte Kursabweichungssignal durch den Kursabweichungsfühler 107 entsprechend den Außenfaktoren erzeugt wird, wie z.B. einer Windboe, einer Reifenpanne oder einer Unebenheit der Straßenoberfläche. Die Differenz zwischen den beiden genannten Signalen wird festgestellt durch das Abweichungsmessgerät 108, dessen Ausgang über den Verstärker 109 dem Korrektureingangsmotor 88 zugeführt wird. Wenn dieser Motor sich dreht, wird auch das Glockenrad 8l über das Glockenrad 82,das Planetenrad 80, das Sonnenrad 83 und das Planetenrad 79 gedreht. Somit kann das Glockenrad 8l einen Ausgang entsprechend den Außenfaktoren erhalten, in dem es das Steuerventil Kj schaltet, und das zu steuernde Rad 72 wird in die entsprechende Richtung gedreht, um diese Abweichung unabhängig von der auf den Wellenstummel 19 aufgebrachten Eingangskraft auszuschalten.

b) Lenkung mit kompensierter Phasenverzögerung:

In Fig.6 B erzeugt der Lenkwinkelfühler 110 Signale entsprechend dem Lenkwinkel, während der Stellungswinkelfühler 111 Signale entsprechend dem tatsächlichen Stellungswinkel oder der Seitenbeschleunigung des Fahrzeuges erzeugt. Die Differenz zwischen diesen beiden Signalen wird festgestellt

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durch das Äbweiehungsmessgerät 108 als Phasenverzögerung zwischen dem Lenkwinkel und dem tatsächlichen Stellungswinkel, und es wird das Differenzsignal über dem Verstärker 109 dem Korrektureingangsmotor 88 zugeführt, um das Steuerventil 47 so zu schalten, daß die Eingangsdrehung gegen die Ausgangsdrehung vorverlegt wird, um die Phasenverzögerung auszuschalten.

c) Lenkung mit Hochgeschwindigkeitsäabilität: In Fig.6 C stellt die Einstellvorrichtung 114 vom Antriebsgeschwindigkeitsfühler 112 und vom Druckmittel Druckfühler 113 fest. Wenn während des Lenkvorganges der Betätigungsdruck des Druckmittels einen vorbestimmten Wert gegenüber der fahrgeschwindigkeit überschreitet, sendet die Einstellvorrichtung 114 ein Signal über den Verstärker 109 zum Korrektureingangsmotor 88, das ihn in solche Richtung bewegt, daß er das Steuerventil schließt. Somit wird die Leistung des Stellabschnittes 12 verringert, wodurch verhindert wird, daß das Lenkrad 9I zu leicht bewegt werden kann, insbesondere bei hoher Fahrgeschwindigkeit. Dadurch wird dem Fahrer ein optimales Steuergefühl vermittelt.

d) Lenkung mit veränderbaremÜbersetzungsverhältnis:

Signale

In Fig.6 D stellt die Stelleinrichtung 115/vom Antriebsgeschwindigkeitsfühler 112 und vom Steuerwinkelfühler 110

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fest und stellt das Verhältnis zwischen Eingang-undAusgangsdrehungen für jede Fahrgeschwindigkeit ein. Der Ausgang der Einstelleinrichtung 115 wird dem Korrektureingangsmotor 88 über den Verstärker. 109.zugeführt, um das Steuerventil 47 in einer solchen Weise zu betätigen. Somit kann das Übersetzungsverhältnis zwischen Eingang -und Ausgang entsprechend der Fahrgeschwindigkeit geändert werden, um eine Stabilisierung der Lenkung zu erreichen.

e) Differenzierte Lenkung:

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.6 E stellt die Einstellvorrichtung 119 Signale vom Eingangsgeschwindigkeitsfühler Il6, dem Eingangsbeschleunigungsfühler 117 und dem Eingangsrichtungsfühler Il8 entsprechend dem Signal vom Richtungsänderungsfühler 107 fest und liefert das Ausgangssignal zum Korrektureingangsmotor 88 über den Verstärker 109. Wenn also das Lenkrad 91* nach^dem es um einen gewissen Winkel gedreht worden ist, angehalten wird, dreht sich der Korrektureingangsmotor 88 noch weiter und treibt das Glockenrad 82 an, bis die Richtungs^reichung Null wird. Wenn das Lenkrad 91 mit konstanter Geschwindigkeit betätigt wird, dreht sich das Glockenrad 82 weiter mit einer Geschwindigkeit, die bestimmt ist durch das Planetenradverhältnis, um das Steuerventil in der Ausgangslage zu halten. Wenn ferner auf das Lenkrad 91

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eine' positive Beschleunigung aufgebracht wird, wird das Glockenrad 82 angehalten, während für den Fall, das? eine negative Beschleunigung aufgebracht wird, das Glockenrad 82 gedreht wird, um den Ausgangswinkel gegen den Eingangswinkel zu verdrehen. Auf diese Weise wird eine ideale Lenkung erreicht, wie sie üblicherweise vom Gesichtspunkt menschlicher Ingenieurkunst als günstig angesehen wird.es kann auch ein Kompromiß zwischen üblicher Steuerung und der Differentialsteuerung erreicht werden.

f) Automatische Induktionslenkung:

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.6 F werden Signale' , beispielsweise Signale von Induktionssignalgeneratoren, die entlang der Straße angeordnet sind, drähtlose Instruktionen von außerhalb oder von Induktionseinheiten, wie Führungsschienen , vom Führungsfühler 120 festgestellt, dessen Ausgangssignal über den Verstärker 109 zum Korrektureingangsmotor 88 übertragen wird, so daß eine vollautomatische Lenkung erreicht werden kann.

In solchen Fällen, in denen die Korrektur während der automatischen Korrekturlenkung sehr klein ist, kann sie bewirkt werden durch Verbindung des WellenstummeDs 19 und der Schraubenwelle 22 mit Hilfe eines Gelenkes 100, wie es beispielsweise in den Figuren h oder 5 gezeigt ist. In solchen Fällen, in denen die Korrektur groß ist, wird empfohlen, daß, wie wie in Fig.7 gezeigt, ein Gelenk 100 verwendet wird, die eine Kupplungsplatte

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122 enthalt, welche den Welienstummel 19 über eine Keilwelle 121 verbindet-und eine andere Kupplungsplatte 123 enthält, welche mit der Schraubenwelle 22 verbunden ist. Ferner ist zweckmäßig ein Schaltventil 124 und ein Drosselventil 125 in den Kreis von der Pumpe 98 der hydraulischen Druckquelle 97 zur Einführöffnung 64 angeordnet, und es ist zweckmäßig, das Schaltventil 124 am Kopf und an der Rückseite der Zylinderteile 126,127 des Gelenkes 125 verbunden. Somit wird während des normalen Betriebes die Kupplungsplatte 122 gegen die Feder gedrängt, und zwar aufgrund des Differenzdruckes zwischen den Zylinderteilen 126 ,127, und es wird diese Kupplungsplatte von der anderen Kupplungsplatte 12J5 getrennt, wodurch, die Verbindung zwischen dem Wellenstummel 19 und der Schraubenwelle 22 unterbrochen wird. Wenn aber die hydraulische Druckquelle 97 einen Fehler aufweist oder wenn die Strömungsgeschwindigkeit oder die Leistung unzulänglich sind, wirkt die Rückführkraft der Feder 128 in der Weise, daß die Kupplungsplatte 122 .auf die andere Kupplungsplatte 123 gedrückt wird, so daß der Wellenstummel 19 und die Schraubenwelle 22 mittels der Keilwelle miteinander verbunden werden.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf Beispiele, bei denen die Erfindung auf Integral-Lenk-systeme angewendet ist. Es ist aber selbstverständlich, daß die Erfindung auch in ähnlicherweise auf andere Lejjk-systeme angewendet werden kann, wie

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ζ,B. das Halbintegral-Ie rik-system, wie es in Fig.8 B gezeigt ist oder das Reaktionskraftlenksystem gemäß Fig.8 G. Die Erfindung ist auch anwendbar auf ein Lenksystem mit Motorantrieb, wobei, wie in Fig.8D gezeigt, das Steuerventil 47 und der
Stellabschnitt 12 ersetzt ist durch einen Umschalter 129 und einen elektrischen Motor IJO. Außerdem können zusätzlich zu
den Anordnungen nach Fig.l und 2 die Differential^radmechanismen auch so angeordnet werden, wie es in den Figuren A bis K gezeigt ist.

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Claims

Patentansprüche

1. J Servo-Lenksystem mit einer Eingangswelle und einer gleichachsig angeordneten Ausgangswelle ,gekennzeichnet durch zwei untereinander verbundene Differentialgetriebe-einheiten (77.,79; 78,8p), durch eine Sperre (88-90), die bestimmte Teile (82) eines der Differentialgetriebeanordnungen festlegt, durch eine von einem entsprechenden Teil (8l) des anderen Differentialgetriebemechanismus betätigte Steuervorrichtung (47) ,wodurch die beiden Differentialgetriebeeinheiten nicht nur so verbunden sind, daß sie in Drehung versetzt werden, sondern dass auch Eingangs-und Ausgangswellen mit einem Gelenk oder einer Kupplung derart verbunden sind, daß sie eine relative Drehung ausführen können und dass unter Verwendung der relativen Winke!verschiebung zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle die Steuereinheit geschaltet werden kann, während der durch die Steuereinheit geregelte Ausgang teilweise zur Ausgangswelle zurückgeführt wird, und zwar in der gleichen Drehrichtung wie die Eingangswelle.

2. Servo-Lenksystem nach Anspruch^, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre aus einer Korrektur-Eingangsübertragungseinheit (88) besteht, mit welcher der Differen tLalgetriebemechanismus (82) gedreht werden kann, und zwar teilweise durch einen Korrektureingang, der der Korrektur-Eingangsübertragungseinheit von außen zugeführt wird, um verschiedene relative Charakteristiken zwischen Eingang und Ausgang zu erzeugen.

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3· Servo-Lenksystem, dadurch gekennzeichnet, daß das die Eingangs-und AusgangsweIlen verbindende Gelenk oder Verbindungsglied aus einer Kupplungsanordnung (Fig.7) besteht* welche durch das Druckmittel betätigt wird.

4« Serva-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennezichnet, daß die der Eingangswelle und der Ausgangswelle zugeordneten Differentialgetpiebeeinheiten aus Planetenrädern bestehen.

5. Servo-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Eingangswelle und der Ausgangswelle zugeordneten Dif f eren tialgetriebeeinheiten aus Kegelzahnrädern bestehen.

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