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Lenkantrieb eines Kraftfahrzeuges Die Erfindung bezieht sich auf
einen Lenkantrieb eines Kraftfahrzeuges, bei dem das Übersetzungsverhältnis der
Bewegungsübertragung zwischen Lenkrad und Spurstangenhebelnin Abhängigkeit von der
jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit derart verändert wird, daß der Lenkeinschlag
des Lenkrades bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit eine kleine und bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit
eine große Auslenkung der Spurstangenhebel zur Folge hat.
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Bei sonst üblichen Lenkantrieben mit festem Übersetzungsverhältnis
muß das Übersetzungsverhältnis als Kompromißwert stets so gewählt werden, daß sowohl
für den oberen als auch für den unteren Geschwindigkeitsberech des Kraftfahrzeuges
erträgliche Übersetzungsverhältnisse vorliegen. Dieser Kompromißwert wird nie völlig
befriedigen, da eine für hohe Geschwindigkeiten relativ indirekt übersetzte Lenkung
im Stadtverkehr unbequem zu bedienen ist, während umgekehrt eine für den Stadtverkehr
verhältnismäßig direkt übersetzte Lenkung bei hohen Geschwindigkeiten zu großer
Konzentration zwingt und leicht zu Ermüdungen
führt. Dieser Nachteil
der üblichen Lenkantriebe wird durch Lenkantriebe mit fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigem
Übersetzungsverhältnis beseitigt, weil diese bei niedrigen Geschwindigkeiten eine
kleine, d. h. direkte Übersetzung, und bei hohen Geschwindigkeiten eine große, d.
h. indirekte Übersetzung, aufweisen.
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Bekannte Lenkantriebe dieser Art (DT-PS 1 124 835) besitzen zur Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses entweder ein stufenlos regelbares Getriebe, welches
im Zuge der entsprechend zweigeteilten Lenksäule angeordnet ist, oder einen in seiner
wirksamen Länge veränderbaren Lenkstockhebel. Die wirksame Länge des Lenkstockhebels
wird dabei mit Hilfe eines im Lenkstockhebel angeordneten längsverlaufenden Schlitzes
verstellt, in welchem das eine Ende einer in üblicher Weise mit den Spurstangenhebeln
der Fahrzeugräder in Verbindung stehenden Lenkschubstange gleitend gelagert ist.
Nachteilig bei diesen bekannten Anordnungen ist, daß sie im Bereich der Lenksäule
und des Lenkgetriebes verhältnismäßig viel Platz beanspruchen und die konstruktiven
Möglichkeiten des Konstrukteurs stark einschränken.
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Ausgehend von einem Lenkantrieb der eingangs genannten Art liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese so auszugestalten, daß der Fahrzeugraum im
Bereich der Lenksäule und des Lenkgetriebes frei von zusätzlichen platzraubenden
Einrichtungen bleibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäßgelöst durch einen mit seinem einen
Ende am Fahrzeugaufbau und mit seinem anderen Ende an der -gegebenenfalls geteilten-
Spurstange angelenkten Mittellenker, auf welchem ein Gleit- und Lagerglied gelagert
ist, an dem eine mit dem Lenkgetriebe in Verbindung stehende Schubstange oder Zahnstange
angreift, wobei das Gleit- und Lagerglied zwecks Veränderung des Übersetzungsverhältnisses
bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit zum fahrzeugaufbauseitigen Anienkpunkt hin
und bei höherer Geschwindigkeit zum spurstangenseitigen Anlenkpunkt verschiebbar
ist.
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Diese Ausgestaltung des Lenkantriebes besitzt den Vorteil, daß im
Bereich
der Lenksäule und des Lenkgetriebes keine platzraubenden Zusatzaggregate angeordnet
werden müssen. Es ist vielmehr möglich, den erfindungsgemäß vorgesehenen Mittellenker
zusammen mit den für die Verstellung des Übersetzungsverhältnisses benötigten Aggregaten
weitgehend freizügig innerhalb des zur Verfügung stehenden freien Raumes anzuordnen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Mittellenker als Gleitrohr
ausgebildet, wobei vorzugsweise parallel zum Gleitrohr eine durch einen Verstellantrieb
antreibbare, feingängige, selbsthemmende Verstellspindel angeordnet ist, auf der
eine mit dem Gleit- und Lagerglied in Verbindung stenende Spindelbuchse gelagert
ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine
am Gleitrohr befestigte und parallel dazu angeordnete, von einer Hydraulikpumpe
beaufschlagte hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen, deren am Gleit- und
Lagerglied angreifender Kolben mittels eines in der Kolben-Zylinder-Einheit enthaltenden
Steuerschiebers,welcher mit einem fahrzeuggeschwindigkeitsproportional angetriebenen
Fliehkraftregler in Verbindung steht, parallel zum Gleitrohr verschiebbar ist.
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In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der
Mittellenker als durch einen Verstellantrieb antreibbare feingängige, selbsthemmende
Spindel und das Gleit- oder Lagerglied als Spindelbuchse ausgebildet.
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Anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
werden die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
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In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung
Figur
1 einen Lenkantrieb mit einer Zahnstangenlenkung und einem als Gleitrohr ausgebildeten
Mittellenker, Figur 2 einen Lenkantrieb mit Lenkgetriebe und Lenkstockhebel sowie
einem als Gleitrohr ausgebildeten Mittellenker, Figur 3 einen Lenkantrieb, bei dem
die Änderung des Übersetzungsverhältnisses mittels einer hydraulischen Eolben-Zylinder-Einheit
erfolgt, Figur 4 einen Lenkantrieb mit einem als Spindel ausgebildeten Mittellenker.
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In der schematischen Zeichnung sind jeweils nur die für das Verständnis
der Erfindung notwendigen Teile eines Kraftfahrzeuges dargestellt. In Figur 1 ist
mit 1 das Lenkrad beziffert, dessen Lenksäule 2 mit einer im wesentlichen aus einer
Zahnstange 3 und einem Zahnrad 4 bestehenden Zahnradlenkung verbunden ist, durch
welche die Bewegung des Lenkrades 1 auf den im Anlenkpunkt 10 am Fahrzeugaufbau
12 angelenkten Mittellenker 8 übertragen wird. Von diesem wird der Lenkausschlag
über die an seinem anderen Ende im Anlenkpunkt 11 angelenkten beiden Spurstangen
13 auf hier nicht weiter dargestellte übliche Spurstangenhebel der ebenfalls nicht
gezeigten Kraftfahrzeugräder übertragen. Die Zahnstange 3 greift an einem auf dem
als Gleitrohr ausgebildeten Mittellenker 8 verschiebbar gelagerten Gleit- und Lagerglied
9 an. In Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit wird dieses Gleit- und Lagerglied
9 auf dem Gleitrohr 8 verschoben. Bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit wird es
auf den fahrzeugaufbauseitigen Anlenkpunkt 10 zu und bei höherer Geschwindigkeit
auf den spurstangenseitigen Anlenkpunkt 11 zu verschoben. Die Verschiebung des Gleit-
und Lagergliedes 9
zum fahrzeugaufbauseitigen Anlenkpunkt 10 bewirkt
eine direktere Lenkung, d. h. das Übersetzungsverhältnis der Bewegungsübertragung
zwischen dem Lenkrad 1 und den nicht dargestellten Spurstangenhebeln wird kleiner.
In Figur 1 ist die für niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten angestrebte, ein kleines
Übersetzungsverhältnis ergebende Stellung des Gleit- und Lagergliedes und der Zahnstange
strichliert dargestellt und mit 9' bzw. 3 beziffert. Zur Erzielung des gewünschten
großen Übersetzungsverhältnisses müssen das Gleit-und Lagerglied mit der daran befestigten
Zahnstange zum spurstangenseitigen Anlenkpunkt 11 hin verschoben werden. Die erforderliche
Verschiebung des Gleit- und Lagergliedes 9 entlang dem Gleitrohr 8 erfolgt mit Hilfe
einer parallel zum Gleitrohr angeordneten feingängigen, selbsthemmenden Verstellspindel
14, welche durch einen Verstellantrieb 15 angetrieben wird. Auf der Verstellspindel
14 ist eine im Gleit- und Lagerglied 9 angeordnete, nicht weiter bezifferte, Spindelbuchse
gelagert, so daß das Gleit- und Lagerglied beim Rotieren der Verstellspindel 14
je nach Drehrichtung der Verstellspindel in Richtung zum fahrzeugaufbauseitigen
oder zum spurstangenseitigen Anlenkpunkt 10 bzw. 11 verschoben wird.
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Als Verstellantrieb ist ein nur schematisch gezeichneter Elektromotor
vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 wird der Elektromotor im wesentlichen
mit Hilfe eines-elektrisch im Stromkreis des Elektromotors angeordneten Stromwendeschalters
16 und eines Fliehkraftreglers 17 in der gewünschten Weise geregelt bzw. gesteuert.
Mechanisch ist der Stromwendeschalter 16 am Gleit- und Lagerglied 9 befestigt. Der
Fliehkraftregler 17 wird mit einer fahrzeuggeschwindigkeitsproportionalen Drehzahl
angetrieben.
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Dieser Antrieb kann beispielsweise über die Tachometerwelle oder das
Getriebe geschehen. Der Fliehkraftregler setzt die fahrzeuggeschwindigkeitsproportionale
Drehzahl in bekannter Weise in einen geschwindigkeitsproportionalen Stellweg um,
welcher durch ein Übertragungsglied, im Ausführungsbeispiel durch einen Bowdenzug,
auf den am Gleit- und Lagerglied 9 befindlichen Stromwendeschalter 16 übertragen
wird. Der Stromwendeschalter ist in seiner Mittelstellung ausgeschaltet. Außerhalb
dieser Mittelstellung schaltet
der Stromwendeschalter 16 den Elektromotor
15 ein, der dann solange läuft und die Verstellspindel 14 dreht, bis das Gleit-
und Lagerglied 9 die für das gewünschte Übersetzungsverhältnis benötigte Stellung
auf dem Gleitrohr 8 erreicht hat. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist der Mittellenker
8 als Gleitrohr ausgebildet. Es ist natürlich auch möglich, die Punktion des Gleitrohres
und der dazu parallel angeordneten Verstellspindel 14 zu vereinigen und den Mittellenker
8 selbst als Verstellspindel auszubilden. In Figur 4 ist eine entsprechende Ausbildung
des Mittellenkers dargestellt.
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Eine weitere Möglichkeit zur fahrzeuggeschwindigkeitsproportionalen
Verstellung des Gleit- und Lagergliedes 9 ist in Figur 2 dargestellt. Der hier dargestellte
Lenkantrieb stimmt im wesentlichen mit den der Figur 1 überein. Anstelle einer Zahnstangenlenkung
ist jedoch eine Lenkung mit einem Lenkgetriebe 5 und einem Lenkstockhebel 17 vorgesehen,
dessen Auslenkung über eine am Gleit-und Lagerglied 9 angreifende Schubstange 6
auf den Mittellenker 8 übertragen wird. Die Regelung des als Elektromotor ausgebildeten
Verstellantriebes 15 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel nicht mit Hilfe eines
Stromwendeschalters und eines zugeordneten Fliehkraftreglers, sondern elektronisch.
Im Stromkreis des Elektromotors 15 ist ein nur schematisch angedeuteter bekannter
Operationsleistungsverstärker 18 angeordnet. Dem einen Steuereingang dieses Operationsleistungsverstrkers
wird ein fahrzeuggeschwindigkeitsproportionales erstes Steuersignal und seinem anderen
Steuereingang ein der Lage des Gleit- und Lagergliedes 9 auf dem Mittellenker 8
proportionales zweites Steuersignal zugeführt. Das fahrzeuggeschwindigkeitsproportionale
erste Steuersignal kann beispielsweise an einem ersten Potentiometer/sbgegriffen
werden, dessen Spannungsabgriff durch den Tachometer bzw. die Tachometerwelle entsprechend
der Fahrzeuggeschwindigkeit verschoben wird. Das zweite Steuersignal kann in ähnlicher
Weise an einem zweiten Potentiometer 20 abgegriffen werden, dessen Spannungsabgriff
durch das Gleit- und Lagerglied 9 entsprechend seiner Lage auf dem
Mittellenker
8 verschoben wird. Die Verswhiebung des Spannungsabgriffes kann natürlich auch direkt
durch den Elektromotor 15 vorgenommen werden. Der Operationsleistungsverstärker
18 vergleicht die ihm zugefuhrten beiden Steuerspannungen in bekannter Weise miteinander
und regelt dadurch das Ein- und wusschalten des Elektromotors 15 in der Weise, daß
das Gleit- und Lagerglied 9 entsprechend der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit
in die Lage verschoben wird, in der sich das gewünschte Übersetzungsverhältnis der
Bewegungsübertragung zwischen Lenkrad und Spurstangenhebeln ergibt. Strichliert
eingetragen ist in Figur 2 die Lage der Schubstange und des Gleit- und Lagergliedes,
welche sich bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten zur Erzielung des gewünschten großen
ttbersetzungsverhältnisses einstellt t In Figur 3 ist ein Lenkantrieb dargestellt,
welcher im wesentlichen mitdem in Figur 2 gezeigten Lenkantrieb i;ibereinstimmt.
Die Verschiebung des Gleit- und Lagergliedes 9 auf dem als Gleitrohr ausgebildeten
Mittellenker 8 wird jedoch nicht mehr mittels einer parallel zum Gleitrohr angeordneten
Verstellspindel, sondern durch eine am Gleitrohr 8 befestigte und parallel dazu
angeordnete bewirkt hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 221 welche in bekannter
Weise von einer Hydraulikpumpe 23 beaufschlagt wird. Die nur schematisch dargestellte
Kolben-Zylinder-Einheit 22 besteht im wesentlichen aus dem nicht näher bezifferten
Zylinderrohr, dem Kolben 24 mit der daran befestigten Kolbenstange 25 und einem
Steuerschieber 26.
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Der Kolben 24 teilt das Zylinderrohr in bekannter Weise in zwei Druckräume,
welche durch je eine nicht näher bezifferte Druckleitung mit dem nur schematisch
angedeuteten Steuerschieber 2 6 in Verbindung stehen. Je nach Stellung des axial
verschiebbaren Steuerschiebers 26 wird entweder der eine oder der andere Druckraum
des Zylinderrohrs druckmäßig mit der Hydraulikpumpe 23 verbunden, so daß die Kolbenstange
25 und somit das damit verbundene Gleit- und Lagerglied 9 entweder nach oben odernach
unten verschoben wird. Die Verstellung des Steuerschiebers 26 geschieht mit Hilfe
eines fahrzeuggeschwindigkeitsproportional angetriebenen Fliehkraftreglers 17.
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Um zu gewährleisten, daß die gerade eingestellte Lage des Gleit-und
Lagergliedes 9 auch dann erhalten bleibt, wenn durch einen Defekt
der
Hydraulikdruck ausfallen sollte, ist es vorteilhaft, den Kolben 24 der Kolben-Zylinder-Einheit
22 selbsthemmend auszubilden.
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Die Figuren 1 - 4 zeigen lediglich schematisch mögliche Ausbildungen
der Erfindung. Die gewählten Größenverhältnisse zwischen den einzelnen Bauelementen
treffen selbstverständlich nichizu.
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Insbea ndere trifft das Größenverhältnis zwischen der Zahnstange
und der Schubstange einerseits und dem Mittellenker andererseits nicht zu. Die Länge
der Zahn- bzw. Schubstange ist vielmehr so groß, daß die Verschiebung des Gleit-
und Lagergliedes auf dem Mittellenker noch keine spürbare Auslenkung des Mittellenkers
zur Folge hat.
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Durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Lenkantrieb ist in verhältnismäßig
einfacher Weise gewährleistet, daß das tbersetzungsverhältnis der Bewegungsübertragung
zwischen Lenkrad und Spurstangenhebeln mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ebenfalls
größer wird, d. h. die Lenkung indirekter wird, so daß sich in allen Geschwindigkeitsbereichen
der angestrebte Fahrkomfort einstellt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses erst oberhalb einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit,
beispielsweise oberhalb 50 km/h, einsetzt.
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Gegebenenfalls kann es auch zweckmäßig sein, die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses
nur bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit vorzunehmen und oberhalb dieser Geschwindigkeit
das Übersetzungsverhältnis nicht weiter zu verändern.