DE2439823A1 - Lenkvorrichtung mit zeitvorhalt - Google Patents

Description

• "Lenkvorrichtung mit Zeitvoriialt lt Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung mit Zeitvorhalt für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, bei der auf die unter Normalbedingungen keine getriebliche Verbindung mit dem Lenkljandrad aufweisenden gelenkten Fahrzeugrader ein den Radeinschlageswinkel einstellender Servomotor einwirkt und der Radeinschlageswinkel sich aus einem von dem Winkel des lenkhandradeinschlages abhängigen Winkelanteil und aus einem von der Winkelbeschleunigung des Lenkhandradeinschlages abhängigen Winkelanteil zusammensetzt.
• Wesentlicllstc Aufgabe einer solchen Lenkvorric1ltung ist es, die u.a. durch Totgang, Reibung, Elastizitat bei einer Lenkvorrichtung mit ständiger getrieblicher Kopplung des Lenkiiandrades ar. die gelenkten Fahrzeugräder bedingte Verzögerung zwischen der tatsächlichen Richtungsänderung der Fahrzeuges und der letztere einleitenden Betätigung des Lenkhandrades zu vermeiden bzw. weitgehendst zu kompensieren.
• Bei einer bekannten Lenkvorrichtung mit Zeitvorlialt der die Erfindung betreffenden Art (DT-OS 2 134 348) werden in den Servomotor fiir den Radeinschlagswinkel ein erster Servokraftanteil durch ein in Abhängigkeit vom Lenkhandradeinschlags winkel tirbeitendes Steuerventil und ein zweiter Servokraftanteil durch ein in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit des Lenkhandrades arbeitendes Steuerventil eingesteuert.
• ei der bekannten Lenkvorrichtung mit Zeitvorhalt sind keine Maßnahmen getroffen, uni dem Fahrer jiber das Lenkhandrad Vorinformationen iiber auf das Fahrzeug einwirkende äußere Störkräfte zu vermitteln, die falsche Fahrtrichtungsänderung zur Folge haben.
• ei einer nicht unter den Gattungabegriff der Erfindung fa1:Lenden Lenkvorrichtung ohne Zeitvorhalt nach einem älteren Vorschlag (Patentanmeldung P23 48 317) werden in Abhängigkeit von äußeren, falscjie Fahrtrichtungsänderungen auslösenden Störkräften wie Querbeschleunigungen und Gierbeschleunigungen negative Reaktionslenkhandmomente am Lenkhandrad erzeugt, um den Fahrer bereits zu entsprechenden Gegenlenkmanövern zu veranlassen, bevor diese Störkräfte von ilim selbst wahrgenommen werden.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, bei einer Lenkvorrichtung mit Zeitvorhalt der eingange genannten Art dem Fahrer über das Lenkhandrad Vorinformationen über äußere Störkräfte am Falirzeug zu vermitteln, die falsche Fahrtrichtungsänderungen zur Folge haben.
• Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein u.a. in Abhängigkeit von auf das Fahrzeug einwirkenden äußeren Störkräften gesteuerter Servomotor für das Reaktionslenkhandmoment auf das Lenkhandrad einwirkt.
• Bei der bekannten Lenkvorrichtung mit Zeitvorhalt ist zwischen das Lenkhandrad und die gelenkten Fahrzeugräder eine aus einer den Radeinschlag mittels des Servomotores bei Normalbedingungen ermöglichenden Freigangstellung bei Auftreten einer durch Ausfall des Servomoteores gegebenen Notbedingung selbsttätig in eine das Lenkhandrad getrieblicli mit den gelenkten Fahrzeugrädern verbindende Notlenkeingriffsstellung gebrachte Notlenkverbindung eingescllaltet.
• Eine Notlenkverbindung ist aus Sicherheitsgründen zwischen Lenkhandrad und gelenkten Fahrzeugrädern erforderlich, um bei Ausfall des den Radeinschlagswinkel einstellenden Servomotores das Fahrzeug von IIand weiter steuern zu können.
• Die Notlenkverbindung ist bei der bekannten Lenkvorrichtung dadurch geschaffen, daß das Ventilgeliäuse des in Abhängigkeit vom Lenkhandradeinschlagswinkel arbeitenden Steuerventiles fest niit einem ständig an die gelenkten Fahrzeugräder angekoppelten Lenkgestängeteil und das Ventilstellglied diese Steuerventiles fest mit einem ständig an das Lenkhandrad angedoppelten Lenkgestängeteil verbunden sind. Diese beiden Lenlcgestäligeteile sind mit miteinander in Eingriff bringbaren Anschlagmitteln bzw. Gegenansciilagmitteln verselsen, zwischen denen ein Anschlagspiel für die Stellbewegungen des Ventilstellgleides relativ zum Ventilgehäuse vorgesehen ist. Da der eine Lenkgestängeteil standig mit den gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist, muß das Anschlagspiel wegen des zusätzlichen Gestängeweges für den geschwindigkeitsabghängigen Anteil des Radeinschlegwinkels groß sein.. Bei Ausfall des Servomotores verursacht dieses große Anschlagspiel einen beträchtlichen Lcergang am Lenkhandrad. Andererseits Zrann das Anschlagspiel - um den erläuterten Leergang zu vermeiden - nicht beliebig verkleinert werden, ohne den angestrebten Vorhalteffekt zu beeinträcIitigen.
• Um bei einer Lenkvorrichtung mit Zeitvorhalt, insbesondere mit erfindungsgemäßer Vormeldung von äußeren Störkraften mittels Reaktionslenkhandmomenten, gute Notlenkeigenschaften zu schaffen, wird weiteriiin vorgeschlagen, daß die Freigängigkeit der gelenkten Falirzeugräder relativ zum Lenkhandrad in der Freigangstellung der Notlenkverbindung ohne Einfluß auf den maximalen Sollwert des Radeinschlagwinkels - dagegen in der Notlenkeingriffsstellung der Notlenkverbindung im wesentlichen spielfrei aufgehoben ist.
• 3ei der Lenkvorriciitung nach der Erfindung ist ein den Zeitvorhalt begrenzendes Ansciilagspiel zwischen gelenkten Fahrzeugrädern und Lenkhandrad vermieden, so daß sowohl ein beliebiger ge 8 chwindigkeitsabhängi£er RadeinscIilagswinlcelanteil einstellbar ist als auch von letzterem unabhängige, äußere Störkräfte fühlbar machende negative Lenkhandradeinschläge ermögliclìt sind.
• Die Lenkvorrichtung nach der Erfindung kann in vorteilhafter weise einen gemeinsamen Recliner für die Einstellung von Radeinschalgswinkel und Reaktionslenkhandmoment aufweisen, durch den eine schnelle und exakte Steuerung des Fahrzeuges gewährleistet ist.
• Die Lenkvorrichtung nach der Erfindung kann weiterhin in vorteilhafter Weise einen elektrischen Drehmomentmotor für das Reaktionslenkhandmoment aufweisen, der in einfacher Weise durch einen Rechner steuerbar ist.
• Es erweist sich ferner als vorteilhaft, wenn die Lenlcvorrichtung nach der Erfindung mit einem die Servokraft des Servomotores fiir den Radeinschlagswinkel einstellenden elektrischen Steuermotor versehen ist, der auch die Einstellung des Radeinschlagwinkels in einfacher Weise durch einen Rechner ermöglichst.
• E3ei der Lenkvorrichtung nach der Erfindung kann der Steuerungsaufwand besonders dadurch klein gehalten werden, daß der Rechner die Arbeitsstrome des elektrischen Drehmomentmotores für das Reaktionslenkhandmoment und des elektrischen Steuermotores für die Servokraft des Servomotores für den Radeinschlagswinkel steuert.
• Zur Erzielung einer möglichst 100%-igen Freigängigkeit zwischen Lenkhandrad und gelenkten Fahrzeugrädern unter Normalbedingungen wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Lenkhandrad und die Lenkschanecke des Lenkgetriebes durch eine Notlenkschaltkupplung miteinander verbunden sind. Bei dieser Lenkvorrichtung ilac1i der Erfindung ist eine Steuerung der Notlenkverbindung in Abhängigkeit von Betriebsgrößen der Lenkvorrich tung ermogliciit, so daß die Betriebssicherheit der letzteren erhöht ist.
• Bei der Lenkvorrichtung nach der Erfindung insbesondere mit als Schaltkupplung ausgebildeter Notlenkverbindung ist eine baulich einfache Ankoppelung des Servomotores für den Radeinschlagswinkel an die Lenkverbindung zwischen Lenkschnecke und gelenkten Fahrzeugrädern dadurch erreicht, daß das Lenkgetrie be als eine an sich bekannte Servolenkung mit einem in das Lenkgetriebegehäuse integriertem Druckmittelmotor ausgebildet ist und der Servokraftanteil des Lenkmomentes im wesentlichen 100% beträgt.
• Bei einer bekannten Servolenkung (DT-PS 1 2G1 000), die bei spielsweise als Servomotor für den Radeinschlagswinkel bei der Lenkvorrichtung nach der Erfindung Verwendung finden kann, ist der Servokraftanteil 100%, wenn auf das von der drehbeweglich, jedoch axial unverschebbar im Arbeitskolben gelagerten Lenkmutter betätigte Ventilstellglied des die Servokraft einstellenden Steuerventiles keine Reaktionkräfte einwirken.
• Solche Servolenkungen iiaben den Vorteil, daß bei Ausfall der Servokraftquelle sich die Lenkmutter in ihren beiden Drehrichtungen jeweils an einem Gehäuseanschlag abstützt, wenn die mit ilir schraubbeweglich verbundene Lenkschnecke von jiand bzw. im Falle der Lenkvorrichtung nach der Erfindung vom Steuermotor weitergedreht wird. Dadurch ist die Lenkschnecke über den mit der Lenkwelle in Antriebsverbindung stehenden Arbeitskolben mit den gelenkten Fahrzeugrädern getrieblich verbunden, so daß die Notlenkverbindung bei Verwendung einer solchen Servolenkung bei der Lenkvorrichtung nach der Erfindung wirkungsmäßig auch zwischen Lenkschnecke und Lenkhandrad eingeschaltet seiii icann.
• Um die bei Kraftfahrzeugen allgemein üblichen koaxiale Anordnung von Lenkschnecke und Lenkhandrad auch bei der Lenkvorrichtung nach der Erfindung verwirklichen zu können, wird vorgeschlagen, daß die Stellwelle des elektrischen Steuermotores für die Servokraft der Servolnekung sowohl mit der Lenkschnekke als auch mit der einen Kupplungshälfte der Nutlenkschaltkupplung drehfest verbunden ist. In vorteilhafter Ausgestaltung dieser Lenkvorrichtung nach der Erfindung ist weiter vorgesehen, daß eine Notlenkspindel sowohl mit dem Lenkhandrad als auch mit der anderen Kupplungshälfte der Notlenkschaltlkupplung drehfest verbunden ist.
• Um für den Lenkbetrieb unter Normalbedingungen ohne Sicherheitsrisiko einen sehr hohen Grad von Freigängigkeit zwischen Lenkhandrad und gelenkten Fahrzeugrädern vorsehen zu können, ist es bei der Lenkvorrichtung nach der Erfindung vorteilhaft, wenn die Schaltservorkraft für den Scllaltservomotor der Notlenkschaltkupplung derarL gesteuert ist, daß bei Ausfall von einem oder beiden der Servomotore für den Radeinschlagswinkel und das Reaktionslenkhandmoment die Notlenkschaltkupplung zwangsläufig in ihre Notlenkeingriffstellung gebracht wird.
• Vorteilllafterweise kann zur Einbeziehung des Rechners in das Überwachungssystem für den Betriebszustand der Lenkvorrichtung nacli der Erfindung die Anordnung noch so getroffen sein, daß die Schaltservokraft für den Schaltservomotor der Notlenksclialtkupplung derart gesteuert ist, daß die Notlenkschaltkupplung zwangsläufig in iiire Notlenkeingriffsstellung gebracht ist, wenn die Steuerfunktion des Itecllners für einen oder beide der Servomotore für Radeinschlagswinkel und Reaktionslenkhandmoment ausfällt.
• Wie eine Lenkvorrichtung nacil der Erfindung beispielsweise im einzelnen ausgebildet sein kann, ist nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeicirnung bedeuten FiS. 1 eine schematische Darstellung von Anordnung und Funktion einer Lenkvorrichtung nach der Erfindung für ein Kraftfahrzeug, Fig. 2 eine schematische Darstellung der Steuerung der beiden Servomotore durch den Rechner bei der Lenkvorrichtung nach der Erfindung und FiS. 3 einen axialen Teilsciinitt durch eine Ausführungsform einer Lenkvorrichtung nach der Erfindung.
• Mit Bezug auf die Fig. 1 ist ein Lenkhandrad 10 in einer relativ zum nicht näher dargestellten Fahrzeugaufbau eines bei 11 angedeuteten Kraftfahrzeuges ortsfesten Lenksäule 12 drehbar und axial unverschiebbar gelagert. Das Lenkhandrad 10 ist mit einer drehbar in der Lenksaule 12 gelagerten Notlenkspindel 13 drehfest verbunden, die über eine Notlenkschaltkupplung 14 mit der Stellweile 15 eines elektrischen Steuermotores 16 kuppelbar ist. Die in der Lenksäule 12 drehbar, jedoch axial unverschiebbar gelagerte Stellwelle 15 ist in nicht gezeigter Weise drehfest mit der LeXcschnecke eines als Servolenkung arbeitenden Lenkgetriebes 17 mit in das Lenkgetriebegehäuse integriertem Servomotor und Steuerventil für'die Servokraft verbunden. Eine derartige Servolenkung ist z.D. aus der DT-PS t 261 000 bekannt und kann so ausgelegt sein, daß der Anteil der Servokraft am Lenkmoment der in üblicher Weise über ein Lenkergestänge 18 mit den Achsschenkeln der gelenkten Fahrzeugräder 19, 20 getrieblich verbundenen Lenkwelle 21 100% beträgt, bei Ausfall der Servokraft jedoch die Lenkschnekke mit der Lenkwelle 21 getrieblich verbunden ist. Das in das Lenkgetriebe 17 intesrierte Steuerventil spricht auf Drehwinkelausschläge der Lenkschnecke bzw. der Stellwelle 15 an und stellt an dem mit der Lenkwelle 21 getrieblich verbundenen Arbeitskolben der Servolenkung eine bestimmte Arbeitsdruckdifferenz ein. Eine die Ankerwicklung des Steuermotores 1G speisende ArlJeitsstromleituno 22 ist an einen analog arbeitenden Rechner 23 angeschlossen. Die Stellwelle 15 ist mit der einen Kupplungshälfte 24 der Notlenkschaltkupplung 14 verbunden, deren andere Kupplungshälfte 25 mit der Notlenkspindel 13 drehfest verbunden ist. Die Kupplungshälft 25 weist einen als Schaltservomotor arbeitenden Elektromagneten 26 auf, dessen als Kupplungsstift ausgebildeter Anker 27 gegenüber der Notlenkspindel 13 drehfest und radialverschiebbar gelagert und in der gezeichneten Freigangstellung - in der die Teile 13 und 15 gegeneinander frei drehbeweglich sind - durch den Elektromagneten 26 gehalten ist. Die Wicklung des Elektromagneten 26 ist durch einen Schleifkontakt 28 an der Notlenkspindel 13 mit einer Arbcitsstromleitung 29 verbunden, die ebenfalls an den Recilner 23 angeschlossen ist. Wenn die. Erregung des Elektromagneten 26 durch den Rechner abgeschaltet wird, drückt eine Feder 3tE den Anker 27 radial nach außen in.
• eine rJotlenkeingri ffsstellung , in der der Anker formschlüssig in eine von mehreren korrespondierenden Rastöffnungen 31 der anderen Kupplungshälfte 24 eingreift und somit die Teile 13 und 15 drehfest miteinander gekuppelt sind.
• In der Lenksäule 12 ist ein von der Notlenkspindel 13 über einen Zahnradtrieb 32 angetriebenes Potentiometer 33 gehaltert, das eine dem Betrag und dem Richtungssinn des Wiiilels des Lenkhandradeinschlages entsprechende Spannung erzeugt, die in den Rechner 23 eingegeben wird (Leitung 40).
• Das Leniiandrad 10 ist ferner mit dem Aziker eines elektrischen Drehmomentmotores 34 drehfest verbunden, dessen Gehäuse ebenso wie dasjenige des Steuermotores 1G in der Lenksuule 12 gehalter ist. Die Ankerwicklung des ein am Lenkhandrad 10 fühlbares Reaktionslenkhandmoment erzeugenden Drehmomentmotores 34 wird von einer Arbeitsstromleitung 34 gespeist, die an den Rechner 23 angeschlossen ist.
• Ferner sind am Lonkiiandrad 10 an diametralen Stellen zwei Beschleunigungsaufnehmer 36 und 37 gehaltert, die zwei im Betrag gleiche, zur Winkelbeschleunigung des Lenkhandradeinschlages proportionale, jedoch einander entgegengesetzt gerichtete Spannungen liefert, die in den Reciiner 23 eingegeben werden (Leitungen 38 und 39).
• An der Nabe des Fahrzeugrades 19 ist ein Geschwindigkeitsaufnehmer 41 angeordnet, der eine zur Fahrzeuggeschwindigkeit proportionale Spannung liefert, die ebenfalls in den Rec11ner 23 eingegeben wird (Leitung 42).
• Zum Messen der Querbeschleunigung und der Gierbeschleunigung sind am vorderen und hinteren Ende des Kraftfahrzeuges 11 je ein Beschleunigungsaufnehmer 43 und 44 vorgesehen, deren entgegengesetztes Vorzeichen aufweisende Meßwerte über Leitungen 45 und 46 in den Rechner 23 eingegeben werden, der aus der Summe dieser Meßwerte eine der Querbeschleunigung entsprechende Spannung und aus deren Differenz eine der Gierbeschleunigung entsprechende Spannung bildet.
• Das Steuerungsprinzip der Lenkvorrichtung nach der Erfindung ist im folgenden anhand der Fi. 2 beschrieben. In ihrer Funktion der Anordnung von Fig. 1 entsprechende Teile von Fig. 2 stimmen in den beiden letzten Endziffern ihrer Bezugszahlen mit den korrespondierenden Teilen der Fig. l überein.
• Das gelenlcte Faiirzeugrad 219 des Kraftfahrzeuges 211 steht über den Lenker 218 mit dem Servomotor 217 für den Rideinschlagswinkel BR in Antriebsverbindung. Der Servomotor 217 ist über je eine Zu- und Rückführleitung 247 und 248 an eine Servokraftquelle 249 angesc11lossen. Ein in die Leitungen 247 und 248 eingeschaltetes Steuerorgan 216 für den Servomotor 217 stellt in Abhängigkeit von einer von dem Rechner 223 gelieferten Steuerspannung (Steuerleitung 222) eine dem jeweils einzustellenden Radinachlagswinkel BR entsprechende Servokraft ein.
• Das Lenkllandrad 210 des Kraftfahrzeuges 211 steht in Antriebsverbindung mit einem Servomotor 234 für das Reaktionslenkhandmoment ML1l. Der Servomotor 234 ist über je eine Zu- und Rückführleitung 250 und 251 an eine Servokraftquelle 252 angeschlossen. Ein in die Leitungen 250 und 251 eingeschaltetes Steuerorgan 253 stellt in Abhangigkeit einer von dem Rechner 223 gelieferten Steuerspannung (Steuerleitung 254) eine dem einzustellenden Reaktionslenkhandmoment MLH entsprechende Servokraft ein.
• Der Radeinschlagswinkel ßR ist sowohl vom Lenkhandradeinschlagswinkel ßLIi als auch von der Winkelgeschwindigkeit BLH des Lenkhandradeinschalges abhängig, entspreciiend der auch nach Sinn und Zweck bekannten mathematischen Funktionsgleichung 254 in Fig. 2. Der Rechner 223 ist mit einem Summierer 255 versehen, der eine Summenspannung 256 liefert, die gleich bzw. analog der Differenz der entgegengesetzt gerichteten Meßspannungen (Leitungen 38 und 39) der Beschleunigungsaufnehmer 36 und 37 am Lenlchandrad (siehe Fig. 1) und damit analog zur Winkelbeschleunigung BLH des Lenkhandradeinschlages ist. Bestandteil des Rechners 223 ist ferner ein Analogrechner 257, der eine zur Meßspannung (Leitung 40) des Potentiometers 33 und damit zum Lenkhandradeinschlagswinkel BLH analoge Spannung 258 liefert. Das zu BLH analoge Spannungssignal 258 wird in einem Multiplizierer 259 mit einer den Proportionalitätsfalctor berücksichtigenden Spannung zu einer Spannung 260 iLH BRLH verknüpft, die einem Summierer 261 zugeführt wird, dessen Ausgang an die Steuerleitung 222 angeschlossen ist. Das zur Winkelbeschleunigung BLH analoge Spannungssignal 256 wird in einen Integrierer 262 eingegeben, der ein zur Winkelgeschwindigkeit BLH des Lenkhandradeinschlages analoges Spannungssig nal 263 erzeugt, welciles in einem Multiplizierer 264 mit dem Proportionalitätsfaktor TV zu einem dem Produkt Ty . BLH analogen Spannungssignal 2G5 verknüpft wird. Zur Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses ##=### wird das Spannungssignal 265 in einem weiteren Multiplizierer 266 zu einem dem Produkt 1 # TV # BLH analogen Spannungssignal 267 verknüpft.
• iV das in den Summierer 261 eingegeben wird, der eine der Summe der Spannungssignale 260 und 267 entsprechende und damit zum einzustellenden Radeinschlagswinkel ßR analoge Steuerspannung an die Leitung 222 des Steuerorganes 216 abGibt.
• Das Reaktionslenkhandmoment MLH ist im wesentlichen vom Lenkhandradeinschlagswinkel ßLll' von der Querbeschleunigung b sowie von der Gierbeschleunigung 1 abhängig, entsprechend der mathematischen Funktionsgleichung 268 von Fig. 2. Sinn und Zweck der Steuerungsfunktion 268 für MLH ergeben sich wie folgt: Durch den Momentenanteil KLH. # BLH wird eine bei steigendem Winkel BLH größer werdende Handkraft am Lenkhandrad fühlbar, wobei durch den sowohl von der Fahrgeschwindigkeit v als auch vom Winkel BLH des Lenkhandradeinschlages abhängigen Faktor KLH erreicht wird, daß die Handkraft bei größer werdender Fahrgeschwindigkeit ansteigt, ab einem mittleren Winkel ßLlI jedoch bei größeren Lenkhandradeinschlägen im wesentlichen konstant bleibt, um das Parkieren zu erleichtern.
• Die negativen Momentenanteile - pl.b und - p2.I geben dem Fahrer Vorinformationen über äußere Störkräfte (Querbeschleunigung b, Gierbeschleunigung 1) am Fahrzeug und veranlassen ihn zum im wesentlichen unbewußten Gegenlenken, durch das die von den Störkräften verursachten Fahrtrichtungsabweichungen ausgeglichen werden.
• Ein Summierer 268 des Rechners 223 gibt ein Spannungssignal 269 ab, daß analog der Differenz der entgegengesetzt gerichteten Meßspannungen der Beschleunigungsaufnahmer 43 und 44 (Fig. 1) und damit analog zur Gierbeschleunigung 1 des Fahrzeuges ist. Ein weiterer Summierer 270 gibt ein zur Summe der Meßspannungen der Beschleunigungsaufnehmer 43 und. 44 und damit zur Querbeschleunigung b analoges Spannungssignal 271 ab. Ferner weist der Rechner 223 einen Analogrechner 272 auf, der ein zur Meßspannung des Geschwindigkeitsaufnehmers 41 (Fig. 1) und damit zur Fahrgeschwindigkeit V analoges Spannungssignal 273 erzeugt. Die zum Winkel ßLII und zur Fahrgeschwindigkeit V analogen Spannungssignale 258 und 273 werden in einen AnalogrecIiner 274 eingegeben, der ein zum variablen Faktor KL1l analoges Spannungssignal 275 abgibt. Ein Multiplizierer 276 verknüpft die Spannungssignale 258 und 275 zu einem dem Momentenanteil KLH # BLH analogen Spannungssignal 277, das in einen über seinen Ausgang an die Steuerleitung 254 angeschlossenen Summierer 278 eingegeben wird. Das zur Fahrgeschwindigkeit v analoge Spannungssignal 273 wird ferner in einen Analogrechner 279 eingegeben, der ein zum variablen Faktor P1 analoges Spannungssignal 280 liefert, welches mit dem zur Querbeschleunigung analogen Spannungssignal 271 in einem Multiplizierer 281 zu einem dem Momentenanteil P1 # b analogen Spannungssignal 282 vorknüpft wird. In einem weiteren Multiplizierer 283 wird das Vorzeichen des Spannungssignales 282 umgekehrt. Das negative, zum Momentenanteil -p1 # b analoge Ausgangssignal 284 des Multiplizierers wird in den Summierer 278 eingegeben. Ein weiterer Analogrechner 285 liefert aus dem zur Fahrgeschwindikgeit v analogen Spannungssignal 273 ein zum variablen Faktor p2 analoges Spannungssignal 286, das in einem Multiplizierer 287 mit dem zur Giebeschleunigung 1 analogen Spannungssignal 269 zu einem dem Momentenanteil p2 # 1 analogen Spannungssignal 288 verknüpft wird. Ein weiterer Multiplizierer 289 kehrt das Vorzeichen des Spannungssignales 288 um und liefert ein zum Momentanteil -p2 # 1 analoges Spannungssignal 290, das ebenfalls in den Summierer 278 eingegeben wird. Der Summierer 278 gibt dann ein zum Reaktionslenkhandmoment MLH analoges Spannungssignal an die Steuerleitung 254 für das Steuerorgan 253 des Servomotores 234 für das Reaktionslenkhandmoment MLH ab.
• In den Arbeitsstromkreis 229 des Elekrtromagneten 226 zur Betätigung der Notlenkverbindung 214 zwischen dem Lenkhandrad 210 und dem gelenkten Fahrzeugrad 219 sind Überwachungssteuerorgane 219 bis 294 eingeschaltet, die bei Ausfall des die Steuerleitung 254 beeinflussenden Teiles des Rechners 223 bzw. des Servomotores 234 für das Reaktionlenkhandmomentes MLH bzw. des die Steuerleitun 222 beeinflussenden Teiles des Rechners 223 bzw. des Servomotores 217 fiir den Radeinschlagswinkel BR den Elektromagneten 22@ abschalten, so daß die Notlenkverbindung 214 mittels Federkraft zwengsläufig in ihre Nolenkeingriffsstellung zur spielreien getrieblichen Verbindung des Lenkhandrades 210 mit dem gelenkten Fahrzeugrad 219 gebracht wird.
• Aus Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer nach dem Prinzip der Anordnungen von Fig. 1 und 2 arbeitenden Lenkvorrichtung nach der Erfindung so dargestellt, daß bauliche Ausgestaltungen deutlicher erkennbar sind. Die Lenksäule 312 ist in der üblichen leise an der Spritzwand und am Armaturenbrett in einer zur Radaufstandsebene geneigten Stellung vor dem Fahrersitz des nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges befestigt. Die Lenksäule 312 weist zwei feststehende, koaxial zur Drehachse des Lenkhandrades 310 angeordnete Lagerschilde 300 und 301 auf. In dem unteren Lagerschild 30: ist das obere Ende einer Stellwelle 315 eines elekrischen Steuermotores 316 mittels eines wälzlagers drehbaweglich, jedoch radial und axial unversciiebbar abgestützt. Das untere Ende der Stellwelle 315, ist mittels einer Kupplung 302 mit dem gehäuseäußeren Endzapfen 303 der Lenkschnecke einer Servolenkung 317 mit 100% Servokraftanteil drehfest verbunden.
• Im oberen Lagerschild 301 ist das obere Ende einer Notlenkspindel 313 drear, jedoch radial und axial unversciiiebbar gelagert. Aus der zentrischen Lageröffnung des Lagerschildes 301 ragt nacl1 oben ein fester koaxialer Endzapfen 313a der Notlenkspindel 313 heraus, auf dem eine konzentrische Zwischennnbe 304 drehfest sowie axial und radial unverschiebbar befestigt ist. Das Lenkhandrad 310, mittelbar über einen Pralltopf 310a, und die Ankernabe 334a eines elektrischen Drehmomentmotores 334 ulmittelbar sind jeweils koaxial an die Zwischennabe 304 angeflanscht, so daß die Ankernabe 334a mit dem Lenkhandrad 310 tind letzteres mit der Notlenkspindel 313 drelifest verbunden sind. An ihrem Umfang trägt die Ankernabe 334a eine Ankerwicklung 334b, die mit bezug auf Fig.
• entweder über das Steuerorgan 253 an eine Stromquelle 252 oder direkt bzw. über einen Wandler an die Steuerleitung 254 angeschlossen ist. Die Ankerwicklung 334b läuft in einem Permanentmagnetring 334c, der an seinem Außenumfang - eingebettet in einen Isoliermantel 334d - feststehend in dem Gehäusering 334e des Drehmomelltmotores 334 gehaltert ist. Der Gehäusering 334e ist mittels eines Blechflansches 312a an der Lenksäule 312 befestigt. Der Drehmomentmotor 334 arbeitet im wesentlichen so, daß bereits bei kleinen Änderungen des Ankerstromes am Lenkhandrad 310 ein Reaktionslenkhandmoment MLH fühlbar wird.
• Aus der zentrischen Lageröffnung des unteren Lagerschildes 300 ragt nach oben ein fester koaxialer Stirnzapfen 315a der Stellwelle 315 heraus, auf dem die Ankernabe 316a des Steuermotores 316 zentrisch angeordnet ist. Im übrigen ist die Ankernabe 316a mit der Stellwelle 315 drehfest sowie radial und axial unverschiebbar verbunden. In Funktionsprinzip und konstruktivem Aufbau stimmt der Steuermotor 31G mit dem Motor 334 überein, lediglich sein äußeres Gehause 316e ist mit dem Lagerschild 300 einteilig ausgeführt. Die Ankerwicklung 316b des Steuermotores 31G ist dabei mit bezug auf Fig. 2 entweder direkt oder über einen Wandler an die Steuerleitung 222 angeschlossen.
• Auf ihrer dem Lagerschild 300 abgewendeten Stirnseite ist die Ankernabe 316a mit einer trommelförmigen Kupplungshälfte 324 einer Notlenkschaltkupplung 314 einteilig ausgebildet, die mehrere in Umfangsri ct.ltung hintereinander liegendeii Rastöffnungen 331 aufweist. In der Kupplungshälfte 324 ist die andere, ebenfalls trommelförmig ausgebildete Kupplungshälfte 325 drehbar gelagert, deren Nabe 305 mit dem unteren Ende 313b der Notlenkspindel 313 drehfest verbunden ist. In einer stirnseitigen Ausnehmung 306 der Kupplungshälfte 325 ist ein Elektromagnet 326 angeordnet, der mittels einer Isolierplatte 307 an der Kupplungshälfte 325 befestigt ist. Der mit den Rastöffnungen 331 in einer gemeinsamen Durchmesserebene der Kupplungshälften 324, 325 liegende Anlcer 327 des Elektromagneten 326 wird durch den Magneten in seiner gezeichneten Freigangstellung gehalten, in der die Kupplungshälften 324, 325 Segeneinander frei drehbar sind. Nach Abschaltung des Elektromagneten 326 wird der Anker 327 durch Federn 330 in seine Notlenkeigriffsstellung mit den Rastöffnungen 331 gebracht. Die Steuerung des Elektromagneten 326 kann entsprechend der Steueruiig des Elektromagneten in Fi. 2 erfolgen.

Claims (11)

Ansprüche

1. Lenkvorrichtung mit Zeitvorhalt für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, bei der auf die unter Normalbedingungen keine getriebliche Verbindung mit dem Lenkhandrad aufweisenden gelenkten Fahrzeugräder ein den Radeinschlagswinkel einstellender Servomotor einwirlit und der Radeinschlagswinkel sich aus einem von dem Winkel des Lenkhandradeinschlages abhängigen Winkelanteil und aus einem von der Winkelbeschleunigung des Lenkhandradeinschlages abhängigen Winkelanteil zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß ein u.a. in Abhängigkeit von auf das Fahrzeug einwirkenden äußeren Störkräften (b;1) gesteuerter Servomotor (34 bzw. 234 bzw. 334) für das Reaktionslenkhandmoment (MLH) auf das Lenl;handrad (to bzw. 210 bzw. 310) einwirkt.

1a. Lenkvorrichtung mit Zeitvorhalt für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, bei der auf die unter Normalbedingungen keine getriebliche Verbindung mit dem Lenkhandrad aufweisenden gelenkten Fahrzeugräder ein den Radeinschlagswinkel einstellender Servomotor einwirkt und der Radeinschlagswinkel sich aus einem von dem Winkel des Lenkhandradeinschlages abhängigen Winkelanteil und aus einem von der Winkelbeschleunigung des Lenkhandradreinschlages abhängigen Winkelanteil zusammensetzt, und bei der zwischen das Lenkhandrad und die gelenkten Fahrzeugräder eine aus einer den Radeinschlag mittels des Servomotores bei Normalbedingungen ermöglichenden Freigangstellung bei Auftreten einer durch Ausfall des Servomotores gegebenen Notbedingung selbsttätig in eine das Lenkhandrad getrieblicll mit den gelenkten Fahrzeugrädern verbindende Notlenkeingriffsstellung gebrachte Notlenkverbindung eingeschaltet ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigängigkeit der gelenkten Fahrzeugrader (19,20 bzw. 219) relativ zum Lenkhandrad (1c bzw. 210 bzw. 310) in der Freigangstellung der Notlenkverbindung (14 bzw. 214 bzw. 314) ohne Einfluß auf den maximalen Sollwert des Radeinschlagwinkels (BR) - dagegen in der Notlenkeingriffsstellung der Notlenkverbindung (14 bzw. 214 bzw. 314) im wesentliclien spielfrei aufgehoben ist.

2. Lenkvorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und la, gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Rechner (23 bzw.

223) für die Einstellung von Radeinschlagswinkel (BR) und Reaktionslenkandmoment (MLH)

3. Loiikvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, gekennzeichnet, durch einen elektrischen Drehmomentmotor (34 bzw. 334) für das Reaktionslenkhandmoment

4. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeiclinet durch einen die Servokraft des Servomotores (17 bzw. 317) für den Radeinschlagswinkel (ßR) einstellenden elektrischen Steuermotor (16 bzw. 316).

5. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ts, dadurc21 gekennzeichnet, daß der Rechner (23 bzw. 223) die Arbeitsströme des elektrischen Drehmomentmotores (34 bzw. 334) für das Reaktionslenkhandmoment (MLH) und des elektrischen Steuermotores (iG bzw. 316) für die Servokraft des Servomotores (17 bzw. 317) für den Radeinschlagswinkel (ßR) steuert.

6. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkhandrad (10 bzw. 310) und die Lenkschnecke des Lenkgetriebes (17 bzw. 317) durch eine Notlenkschaltkupplung ( 14 bzw. 314) miteinander verbunden sind.

7. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis G, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkgetriebe (17 bzw. 317) als eine an sich bekannte Servolenkung mit einem in das Lenkgetriebegehäuse integriertem Druckmittelmotor ausgebildet ist und der Servokraftanteil des Lenkmomentes im wesentlichen 100% beträgt.

8. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der Anspriiche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellwelle (15 bzw. 315) des elektrischen Steuermotores (16 bzw. 316) für die Servokraft der Servolenlcung (17 bzw. 317) sowohl mit der Lenkschnecke als auch mit der einen Kupplungshälfte (24 bzw. 324) der iSotlenkschalt2cupplung (14 bzw. 314) drehfest verbunden ist.

9. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeiclmet, daß eine Notlenkspindel (13 bzw.

313) sowohl mit dem Lenkhandrad (10 bzw. 310) als auch mit der anderen Kupplungshälfte (25 bzw. 325) der Notlenkschaltkupplung (14 bzw. 314) drehfest verbunden ist.

10. Lenkvorriclitung nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltservokraft für den Schaltservomotor (Elektromagnet 26 bzw. 226 bzw. 326) der Notlenkschaltkupplung (14 bzw. 214 bzw. 314) derart gesteuert ist (Überwachungssteuerorgane 292 und 294), daß bei Ausfall von einem oder beiden der Servomotore (17,34 bzw. 217,234 bzw. 317, 334) für den Radeinschlagswinkel (nR) und das Reaktionslenkhandmoment (MLH) die Notlenkschaltkupplung (14 bzw. 214 bzw. 314) zwangsläufig in ihre Notlenkeingriffsstellung gebracht wird.

11. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche t bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltservokraft für den Schaltservomotor (Elektromagnet 26 bzw. 226 bzw. 326) der Notlenkschaltkupplung (14 bzw. 214 bzw. 314) derart gesteuert ist,(Überwachungssteuerorgane 291 und 293), daß die Notlenkschaltkupplung (14 bzw. 214 bzw. 314) zwangsläufig in ihre Notlenkeingriffsstellung gebracht ist, wenn die Steuerungsfunktion (Leitung 222 bzw. 254) des Rechners (23 bzw. 223) für einen oder beide der Servomotore (17,34 bzw. 217,234 bzw.

317,334) für den Radeinschlagswinkel (ßR) und das Reaktionslenkhandmoment (MLI!) ausfällt.