DE2742076A1

DE2742076A1 - Servogetriebe, insbesondere servo- lenkgetriebe

Info

Publication number: DE2742076A1
Application number: DE19772742076
Authority: DE
Inventors: Frederick John Adams
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1977-09-19
Publication date: 1978-03-30
Also published as: FR2365470B1; JPS6235945B2; AU2904677A; NL7710457A; FR2365470A1; DK419577A; JPS5341673A; BE858997A; CA1084417A; DE2742076C2; GB1590628A; IE45488B1; GB1590629A; US4223254A; LU78166A1; IT1087463B; AU520874B2; IE45488L

Description

HEINZ H. PUSCHMANN · PATENTANWALT

D 8000 MÜNCHEN 22 · THOMAS-WIMMtR-RlNGH TELEFON 089/22 7887

^ 2742078

CAM GEAES LIMITED München, 16.09.1977

4-5 Wilbury Way, P 501/77

Hitchin, Pu/rei Hertfordshire, England

Servogetriebe, insbesondere Servo-Lenkgetriebe

Die Erfindung betrifft eine mit einer Servoeinrichtung versehene Getriebeanordnung mit einem treibenden und einem getriebenen Rad, die miteinander in getrieblicher Verbindung stehen, insbesondere Getriebeanordnung für ein Fahrzeuglenkgetriebe.

Bekanntlich werden durch Lenkgetriebe die Räder eines lenkbaren Fahrzeuges in Abhängigkeit von der Verdrehung des Lenkrades eingeschlagen, also gelenkt. Der Übertragung der Lenkbewegung vom Lenkrad auf die Fahrzeugräder dient ein Zahnstangentrieb, dessen Zahnstange durch die Drehbewegungen des Lenkrades translatorisch verschoben wird. Die translatorische Bewegung der Zahnstange wird über die herkömmlichen Spurstangen auf die lenkbar aufgehängten Fahrzeugräder übertragen.

— O —

In bestimmten Fällen, insbesondere bei Schwerlastfahrzeugen, ist für den Fahrer eine erhebliche Kraftanstrengung erforderlich, um das Lenkrad zu verdrehen, beispielsweise beim Einparken und anderen langsamen Fahrzeugbewegungen, wo häufiges Lenken und Gegenlenken erforderlich ist. Zur Entlastung der Fahrzeuglenker sind kraftverstärkte Lenkgetriebe geschaffen worden, durch die auch bei kleiner auf das Lenkrad wirkenden Verdrehkraft ein ausreichendes Lenkmoment an den gelenkten Fahrzeugrädern entsteht.

Eine bekannte Servoeinrichtung weist hierzu einen Kolben auf, der in einem Zylinder längsbeweglich ist und zu jeder Seite des Kolbens eine Kammer bildet. Bei Verdrehung des Lenkrades wird ein Steuerventil betätigt, durch das Druckmedium in die eine oder andere der beiden Kammern einströmt, so daß sich der Kolben im Zylinder in Bewegungsrichtung der Zahnstange verschiebt. Da der Kolben mit der Zahnstange verbunden ist, führt die Zahnstange die gleiche Bewegung wie der Kolben aus. Die die Zahnstange bewegende Kraft wird also in erster Linie durch den Druck des hydraulischen Mediums aufgebracht und nur zu einem kleinen Teil von der auf das Lenkrad wirkenden Verdrehkraft.

Bei solchen Servoeinrichtungen liegt eine besondere Schwierigkeit darin, daß ein verhältnismäßig aufwendiges und komplexes und insbesondere absolut dichtes hydraulisches System erforderlich ist, aus dem weder Öl austreten noch Schmutz eindringen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue, zuverlässig arbeitende, kraftverstärkte Getriebeanordnung, insbesondere für ein Fahrzeuglenkgetriebe, zu schaffen, das die Nachteile bekannter Einrichtungen nicht aufweist und das mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellbar und einsetzbar ist.

-7-809813/0634

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Servoeinrichtung ein der Kraftverstärkung des getriebenen Rades dienender Elektromotor vorgesehen ist, dessen Erregerstromkreis mittels in Abhängigkeit des am treibenden Rad aufgebrachten Drehmomentes betätigbaren Schaltkontakten ein- und ausschaltbar ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Elektromotor über einen Riementrieb mit dem Getriebe verbunden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Erregerstromkreis des Elektromotors durch die Schaltkontakte bei Erreichen eines vorbestimmten Mindestwertes des am treibenden Rad aufgebrachten Drehmomentes geschlossen, was aber ohne Wirkung auf das Getriebe bleibt. Hierbei ist erfindungsgemäß ein Schaltkontakt als Kontaktscheibe ausgebildet, durch die die getriebliche Verbindung zwischen treibendem und getriebenen Rad herstellbar ist, sobald das aufgebrachte Drehmoment einen vorbestimmten Höchstwert erreicht.

Die Stellkraft wird also von einer von einem Elektromotor angetriebenen Riemenscheibe aufgebracht, die mit dem Ritzel, das mit der die Lenkbewegung weiterleitenden Zahnstange in Eingriff steht, starr oder wahlweise in bezug auf dieses verdrehbar angeordnet sein kann, wobei die Antriebsverbindung zwischen der Riemenscheibe und dem Ritzel durch eine als Schaltkontakt dienende Scheibe herstellbar ist, sobald das am Lenkrad aufgebrachte Drehmoment einen vorbestimmten Höchstwert erreicht. Der Elektromotor wird dabei von den Schaltkontakten früher eingeschaltet, nämlich sobald eine erste Bewegung eingeleitet worden ist. Durch die beginnende Schaltbewegung der Scheibe wird also erst der Elektromotor eingeschaltet. Bei weiterer Bewegung der Scheibe wird die getriebliche Verbindung zwischen Riemenscheibe und Ritzel hergestellt, so daß dann eine Kraftverstärkung für den Antrieb des die Zahnstange treibenden Ritzels entsteht. Sobald das auf das Ritzel

809813/0834

wirkende Drehmoment sich vermindert, wird zunächst die Antriebsverbindung zwischen Ritzel und Riemenscheibe gelöst und anschließend wird der Erregerstromkreis des Elektromotors unterbrochen. Das System ist dabei so ausgelegt, daß eine Kraftverstärkung nur dann wirksam wird, wenn das auf das Ritzel wirkende Drehmoment einen Höchstwert überschreitet. Der Erregerstromkreis für den Elektromotor wird durch Betätigung einer Schaltvorrichtung geschlossen oder unterbrochen, die unterschiedlich ausgebildet sein kann.

Vorzugsweise eriiLgt die Kontaktgabe durch eine axiale Relativbewegung zwischen der die Schaltkontakte tragenden Riemenscheibe und der mit dem Ritzel verbundenen, als Gegenkontakt wirkenden Scheibe. Die axiale Beweglichkeit des Ritzels kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß es mit der Riemenscheibe über eine Schrägverzahnung in Eingriff steht und so angeordnet ist, daß es in axialer Richtung mit Spiel gelagert ist.

Ist ein axiales Spiel des Ritzels dagegen unerwünscht, so ist die Kontaktscheibe in bezug auf das Ritzel axial verschieblich anzuordnen.

Die axiale Beweglichkeit der Kontaktscheibe ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sie auf einer Hülse fest angeordnet ist, die auf einer Verlängerung des getriebenen Rades unter Vermittlung eines Stiftes, der in einem teilweise schraubenlinienförmigen Schlitz der Verlängerung eingreift, langsverschieblich gelagert ist. Eine umgekehrte Anordnung ist ebenfalls möglich.

Der bewegliche Schaltkontakt ist nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auf einem Stab angeordnet, der koaxial durch das Ritzel und seine Verlängerung hindurchgeführt ist, so daß er in bezug auf diese axial beweglich ist, um den Jeweiligen Kontakt mit den entsprechenden Schaltkontakten des Motorstromkreises herzustellen.

809813/0834

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde der Elektromotor durch die Schaltkontakte in einer von zwei einander entgegengesetzten Drehrichtungen in Gang gesetzt, je nachdem, in welcher Drehrichtung ein Drehmoment auf das Ritzel wirkt. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung können jedoch der Elektromotor und damit die Riemenscheibe auch nur in einer Drehrichtung drehend ausgebildet sein.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen den Schaltkontakten und einer die Antriebsbewegung übertragenden Innenfläche der Riemenscheibe eine Reversiervorrichtung vorgesehen ist, wobei die Kontaktscheibe sowohl mit der Reversiervorrichtung als auch mit einer weiteren, die Antriebsbewegung übertragenden Innenfläche dieser Riemenscheibe verbindbar ist, so daß bei gleicher Drehrichtung der angetriebenen Riemenscheibe das Ritzel jeweils in eine von zwei entgegengesetzten Drehrichtungen drehbar ist.

Die den Erregerstromkreis des Elektromotors schaltenden Schaltelemente können ein- oder zweipolig ausgebildet sein. Ein zweipoliger Schalter wird vorzugsweise mechanisch durch die Kontaktscheibe betätigt. Die Kontaktscheibe kann jedoch auch einen Mikroschalter betätigen, der seinerseits einen den Schalter auslösenden Tauchmagneten schaltet, insbesondere dann, wenn größere Stromstärken zu schalten sind. Die elektrische Energie kann entweder von einem Wechselstrommotor, einem Umformer oder einem Gleichstrommotor geliefert werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.

-10-809813/0834

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Getriebeanordnung mit Servoeinrichtung für ein Fahrzeug-Lenkgetriebe ;

Figur 2 eine Ansicht im Schnitt einer einen Teil des

Lenkgetriebes nach Figur 1 bildenden Getriebeanordnung ;

Figur 3 eine Ansicht im Schnitt einer anderen Ausführungsform der Getriebeanordnung;

Figur 4 eine Ansicht im Schnitt einer dritten Ausführungsform der Getriebeanordnung;

Figur 5A Schaltpläne für die Getriebeanordnungen nach und 5B den Figuren 2 bis 4;

Figur 6 einen Schaltplan einer anderen Schaltungsvorrichtung für die Getriebeanordnungen nach den Figuren 2 bis 4 und

Figur 7 einen Schnitt durch einen Teil einer weiteren Getriebeanordnung, die einen Teil des Lenkgetriebes nach Figur 1 bildet.

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug-Lenkgetriebe, bei dem eine Zahnstange in einem Gehäuse 2 längsverschieblich angeordnet ist, die an ihren Stirnseiten jeweils einen elastischen Balg 4 aufweist. Die Zahnstange ist mit herkömmlichen Spurstangen und Lenkern verbunden, die ihrerseits mit den nicht dargestellten Fahrzeugrädern gekoppelt sind. In die Zahnstange greift ein Ritzel 6 ein, das an einem Ende einer Lenksäule θ angeordnet ist. Das andere Ende der Lenksäule trägt ein Lenkrad 10.

809813/0834

An dem Gehäuse 2 ist ein reversierbarer Elektromotor 12 angeordnet, der eine Riemenscheibe 14 trägt, die über einen umlaufenden Riemen 16 mit einer an der Lenksäule 8 frei drehbar angeordneten Riemenscheibe 18 verbunden ist. Auf der Lenksäule 8 ist ferner benachbart zu der getriebenen Riemenscheibe 18 eine Kupplung 20 vorgesehen, durch die die Riemenscheibe 18 in oder aus einer Antriebsverbindung mit der Lenksäule 8 bringbar ist. Der Elektromotor 12 wird von einer geeigneten Energiequelle 22 über eine im Bereich der Kupplung 20 vorgesehene Schaltvorrichtung 24 gespeist.

Der konstruktive Aufbau eines Teiles dieses Lenkgetriebes wird nachstehend anhand der Figur 2 näher beschrieben.

Das vom Lenkrad abgewandte Ende der Lenksäule 8 steht über das Ritzel 6 mit der mit 26 bezeichneten Zahnstange in Eingriff. Das Ritzel 6 und die benachbarten Teile der Zahnstange sowie das Ende der Lenksäule sind in einem Gehäuse 28 angeordnet, wobei das Ritzel in dem Gehäuse 28 mittels Lager 30 und 32 drehbar gelagert ist.

Mit dem Ende der Lenksäule ist ferner eine Kontaktscheibe 34- fest verbunden, so daß sie mit der Lenksäule drehbar ist. Die Riemenscheibe 18 ist in dem Gehäuse 28 mittels Lager 36 derart gelagert, daß sie in bezug auf das Gehäuse und das Ritzel 6 frei verdrehbar ist. Die Riemenscheibe 18 weist an ihrem Umfang eine nicht näher bezeichnete Nut auf, in der der vom Elektromotor 12 angetriebene Riemen 16 läuft. Der Erregerstromkreis des Elektromotors führt zu Kontakten 38 und 39, die in einer Aussparung der Riemenscheibe 18 angeordnet sind. In der Aussparung der Riemenscheibe 18 sind außerdem Kupplungsstücke 40 und 41 angeordnet, und zwar jeweils eines auf jeder Seite der mit der Lenksäule verbundenen Kontaktscheibe 34, wobei die Kupplungsstücke 40 und 41 in größerem Abstand zu der Kontaktscheibe 34 liegen als die Kontakte 38 und 39.

609813/0834

Das Ende der Lenksäule 8 und das Ritzel 6 sind so angeordnet, daß sie in axialer Richtung innerhalb des Gehäuses 28 Spiel haben, entgegen der Kraft von als Rücksteller wirkenden Teller- oder Schraubenfedern 42 und 43. Die Verzahnung zwischen dem Ritzel und der Zahnstange 26 ist als Schrägverzahnung ausgebildet, die Zahnstange wird mit dem Ritzel über ein Joch 44 in Eingriff gehalten.

Im Betrieb nehmen die miteinander in Wirkverbindung stehenden Teile des Lenkgetriebes die in Figur 2 gezeigte Stellung ein. Sobald der Lenker des Fahrzeuges das Lenkrad 10 verdreht, übt das Ritzel 6 Druck auf die Zahnstange 26 aus. Die Zahnstange verschiebt sich in Längsrichtung und überträgt dadurch die Lenkbewegung auf die Fahrzeugräder} hierbei behält das Ritzel 6 seine in Figur 2 gezeigte axiale Stellung bei. Sobald die Verdrehung des Ritzels 6 einen Mindestschwellwert erreicht, wird das Ritzel 6 und ebenso die Lenksäule 8 axial verschoben, beispielsweise in bezug auf Figur 2 nach links. Steigt dabei das Drehmoment auf einen ersten vorbestimmten Wert an, dann hat sich die Kontaktscheibe 34 soweit bewegt, daß sie den Kontakt 38 berührt. Hierdurch wird der Elektromotor 12 erregt, der dann die Riemenscheibe 18 antreibt, also verdreht. Bei ständiger Erhöhung des Drehmomentes auf einen zweiten vorbestimmten Wert bewegt sich die Kontaktscheibe 34 noch weiter, bis sie fest an dem Kupplungsstück 40 anliegt, wodurch eine Antriebsverbindung zwischen der Lenksäule 8, dem Ritzel 6 und der Riemenscheibe 18 hergestellt wird. Infolgedessen verdreht der Elektromotor auch das Ritzel, wodurch die gewünschte Kraftverstärkung für die Verschiebung der Zahnstange zwecks Übertragung der Lenkbewegung auf die Fahrzeugräder erreicht wird. Sobald die Kraftverstärkung einen Wert erreicht, der ausreicht, um das auf das Ritzel 6 ausgeübte Drehmoment unter die vorerwähnten oberen und unteren Werte absinken zu lassen, wird die Kontaktscheibe 34- durch die Federn 42 in ihre dargestellte Lage zurückgeführt, wodurch die Kontaktscheibe 34 von der Riemenscheibe 18 abhebt, so daß der Elektromotor 12 stromlos wird.

809813/0634

Die Umdrehungszahl der Riemenscheibe 18 wird auf einem sehr niedrigen Wert gehalten, beispielsweise eine Umdrehung pro Sekunde. Falls die Riemenscheibe 18 die Lenksäule 8 mit höherer Geschwindigkeit antreiben sollte, wird das auf das Ritzel 6 ausgeübte Drehmoment sofort vermindert, wodurch die Riemenscheibe 18 und die Kontaktscheibe 34· in beschriebener Weise außer Eingriff gebracht werden und der Elektromotor 12 abgeschaltet wird.

Die Riemenscheibe 18 kann selbstverständlich auch entgegen der in Figur 2 gezeigten Stellung auf der gegenüberliegenden Seite des Ritzels 6 liegen; in diesem Fall befinden sich dann auch die spielgewährenden Lager 32 und die Federn 4-2 und 4-3 am gegenüberliegenden Ende des Ritzels.

Wie schon erwähnt, haben das Ritzel 6 und die Lager 30 und 32 im Gehäuse 28 Spiel, so daß die Kontaktscheibe 34- axial beweglich ist. In Figur 3 ist eine Getriebeanordnung gezeigt, bei der das Ritzel 6 in axialer Richtung unbeweglich ist. Im übrigen gleichen sich jedoch die beiden Getriebeanordnungen . Der Übersichtlichkeit halber sind daher einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In Figur 3 sind das Ritzel 6 und eine mit ihm starr verbundene stabförmige Verlängerung 46 im Gehäuse 28 drehbar, aber gegen axiale Bewegung gesichert mittels der Lager 30 und 32,angeordnet. Die Kontaktscheibe 34- bildet ein integrales Bauteil einer rohrförmigen Hülse 50, die auf der Verlängerung 4-6 verschieblich gelagert ist. Die Hülse 50 weist ferner ein Anschlußstück 52 zur Verbindung mit der dort nicht dargestellten Lenksäule 8 auf. Ein nach innen gerichteter Zapfen y\ der Hülse 50 greift in einen teilweise schraubenlinienförmig ausgebildeten Schlitz oder Ausnehmung 56 ein, die am Umfang der Verlängerung 4-6 vorhanden ist. Die Riemenscheibe 18, die elektrischen Kontakte 38 und 39 und die Kupplungsstücke 4O

809813/0834

und 41 sind im Aufbau und in der Wirkungsweise im wesentlichen gleich wie die in der in Figur 2 gezeigten Anordnung.

Wenn das vom Fahrer über die Lenksäule auf das Ritzel 6 ausgeübte Drehmoment einen Mindestschwellwert überschreitet, bewegt sich die Hülse 50 über den in den Schlitz eingreifenden Zapfen 5^ axial entlang der Verlängerung 46. Wie bei der in Figur 2 gezeigten Anordnung berührt dabei die Kontaktscheibe 34 zuerst den zugeordneten elektrischen Kontakt des Erregerstromkreises und dann das zugeordnete Kupplungsstück, so daß die Kontaktscheibe, und demzufolge auch das Ritzel 6 mit der Riemenscheibe 18 antriebsmäßig verbunden wird, so daß die gewünschte Kraftverstärkung erzeugt wird. Bei Verdrehung des Lenkrades in entgegengesetzter Richtung bewegt sich selbstverständlich auch die Hülse in entgegengesetzter Richtung, sobald das Drehmoment den obenerwähnten Mindestschwellwert überschreitet.

In Figur 4 ist eine andere Ausführungsform einer Getriebeanordnung gezeigt, bei der Kontakte 58 und 60 für den Erregerstromkreis des Elektromotors am vorderen Ende des Ritzels 6 vorgesehen sind. Darüber hinaus weist die Anordnung eine Scheibe 62 auf, die als Flansch einer Hülse 64 ausgebildet ist, ähnlich wie die Kontaktscheibe 34- und die Hülse 50 nach Figur 3· Die Hülse 64 ist in bezug auf die stabförmige Verlängerung 46 axial verschiebbar und verdrehbar dank einer Nut- und Zapfen-Verbindung ähnlich der gemäß Figur 3· Die an dem Flansch der Hülse angreifenden Rückstellfedern sind hier als Ringfedern ausgebildet. Durch eine zentrale Bohrung im Ritzel 6 und dessen Verlängerung 46 ist ein Kontaktstab 66 hindurchgeführt und darin verdrehbar. Der Kontaktstab 66 ist mit seinem rückwärtigen Ende starr aber einstellbar mit der Hülse 64 verbunden, während sein vorderes Ende ein Kontaktglied 68 aufweist, das zwischen die beiden Kontakte 58 und 60 ragt. Auch diese Anordnung weist die zuvor beschriebene auf der Verlängerung 46 befestigte Riemenschei-

-15-809813/0634

be 18 auf, die über den Riemen 16 mit dem nicht dargestellten Elektromotor 12 in Verbindung steht.

Sobald während des Betriebes das Eingangsdrehmoment an der Lenksäule auf den vorgegebenen Wert ansteigt, bewegt sich die Hülse 64 entgegen der Wirkung der Rückstellfedern und damit auch der Kontaktstab 66 in bezug auf das Ritzel 6 in axialer Richtung, wodurch das Kontaktglied 68 den Kontakt zu einem der beiden Kontakte 58 und 60 schließt. Dadurch wird der Elektromotor erregt und die Riemenscheibe 18 in der entsprechenden Richtung gedreht, wodurch die gewünschte Kraftverstärkung erzeugt wird.

Sinkt das Drehmoment unter den vorgegebenen Wert ab, kehrt die Hülse 64· in ihre dargestellte Lage zurück und beim Verdrehen des Lenkrades in entgegengesetzter Richtung bewegen sich auch die Hülse 64 und der Kontaktstab 66 axial in umgekehrter Richtung, wobei dann das Kontaktglied 68 den jeweils anderen der beiden Kontakte 58 und 60 berührt.

Wahlweise kann die Riemenscheibe 18, ähnlich der Anordnung nach Figur 3, auch drehbar in bezug auf die Verlängerung 46 angeordnet werden; darüber hinaus kann die Anordnung so ausgelegt sein, daß bei weiterer Bewegung der flanschartigen Scheibe 62 in axialer Richtung, nachdem die Verbindung zu dem zugeordneten Kontakt hergestellt ist, die Scheibe 62 mit einem zugeordneten Kupplungsstück auf der Riemenscheibe 18 in Verbindung kommt, wodurch die Antriebsverbindung zwischen der Scheibe 62, dem Ritzel 6 und der Riemenscheibe 18 hergestellt wird.

In den Figuren 5A und 5B sind zwei einpolige Schaltungsanordnungen für die Getriebeanordnung nach den Figuren 2 bis 4 dargestellt. Gemäß Figur 5A sind die entgegengesetzte Polarität aufweisenden Ausgangsklemmen der Energiequelle 22 mit den ihnen zugeordneten Kontakten 38 und 39 auf der Riemenscheibe 18 verbunden. Ein Mittel-

-16-809813/0834

abgriff an der Energiequelle 22 ist mit einer Klemme des Erregerstromkreises des Elektromotors 12 verbunden, während die andere Klemme des Erregerstromkreises mit einem Kontakt auf der Kontaktscheibe 34- verbunden ist.

Wie bereits erwähnt, bringt eine axiale Bewegung des Ritzels 6 die Kontakte auf der Kontaktscheibe 34- in Kontakt mit dem Kontakt 38, wodurch der Erregerstromkreis über die eine Hälfte der Energiequelle 22 geschlossen und dadurch das Ritzel 6 in einer Richtung angetrieben wird. Bei Verdrehung des Lenkrades in entgegengesetzter Richtung verschiebt sich auch das Ritzel 6 axial in entgegengesetzter Richtung, wodurch der Kontakt der Kontaktscheibe 34- mit dem Kontakt 39 in Kontaktverbindung kommt. Hierdurch wird der Erregerstromkreis über die andere Hälfte der Energiequelle geschlossen und das Ritzel 6 wird in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben.

In Figur 5B wird eine abgeänderte Form eines Stromkreises gezeigt, in dem die gegenpoligen Eingangsklemmen des Erregerstromkreises des Elektromotors 12 Jeweils mit den Kontakten 38 bzw. 39 verbunden sind. Der Kontakt auf der Kontaktscheibe 34- ist mit dem einen Pol der Energiequelle 22 verbunden, während deren anderer Pol mit einem Mittelabgriff des Erregerstromkreises des Elektromotors 12 verbunden ist. Eine Verdrehung des Lenkrades in eine Drehrichtung bringt den Kontakt auf der Kontaktscheibe 3^ mit dem Kontakt 38 in Berührung. Hierdurch wird der eine Teil des Erregerstromkreises geschlossen und das Ritzel 6 durch den Elektromotor in der einen Drehrichtung angetrieben. Eine Verdrehung des Lenkrades in entgegengesetzter Drehrichtung schließt dagegen den anderen Teil des Erregerstromkreises und das Ritzel 6 wird durch den Elektromotor in der entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben.

-17-

809813/0834

Die Figur 6 zeigt einen. Stromlaufplan für einen zweipoligen Schaltkreis für die Getriebeanordnung nach den Figuren 2 bis 4. Hierzu ist die Energiequelle 22 mit dem Elektromotor 12 über einen zweipoligen Schalter 70 verbunden. Der Schalter 70 weist ein Paar Schaltarme 74 auf, die mit der Kontaktscheibe 34- bewegt werden, zur Verbindung der Eingangsklemmen 72 und 76 des Erregerstromkreises mit jeweils einem der Schaltkontakte 78 und 80 oder der Schaltkontakte 80 und 82. Die Schaltkontakte 78 und 80 und 82 sind auf der Riemenscheibe 18 angeordnet. Der Schaltkontakt 78 ist über eine Kontaktbrücke mit dem Schaltkontakt 82 und die Ausgangsklemmen der Energiequelle 22 sind mit den Schaltkontakten 78 und 80 verbunden.

Bei Verdrehung des Lenkrades in einer Drehrichtung schließen die Schaltarme 74- den Kontakt zu den Schaltkontakten 78 und 80, wodurch der Erregerstromkreis zum Antrieb des Ritzels 6 in der einen Drehrichtung geschlossen wird. Bei Verdrehung des Lenkrades in entgegengesetzter Drehrichtung schließen die Schaltarme 74 den Erregerstromkreis über die Schaltkontakte 80 und 82, wodurch das Ritzel 6 in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben wird. Durch die Bewegungen der Kontaktscheibe 34 in Abhängigkeit von der Verdrehung des Lenkrades kann aber auch ein Mikroschalter betätigt werden, der seinerseits einen Tauchmagneten 84 betätigt, durch den der Schalter 70 betätigt wird.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, sind die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Schaltungen alle so ausgelegt, daß der Elektromotor 12 und die Riemenscheibe 18 immer jeweils in einer von zwei Drehrichtungen angetrieben werden.

Die Figur 7 zeigt eine Getriebeanordnung, bei der das Ritzel 6 in einer von zwei einander entgegengesetzten Richtung antreibbar ist, obgleich die Riemenscheibe 18 nur in einer einzigen Drehrichtung antreibbar ist. Im wesentlichen gleicht das Getriebe nach Figur 7

009813/0834

dem Getriebe gemäß Figur 2 und einander entsprechende Teile tragen deshalb auch die gleichen Bezugszeichen. Zusätzlich ist aber eine sogenannte Reversiervorrichtung vorgesehen.

Diese besteht, wie aus Figur 7 hervorgeht, aus mehreren radialen Walzen 82, die drehbar in einem ortsfesten Käfig 85 angeordnet sind. Bei Verdrehung des Lenkrades in der Drehrichtung, in der das Drehmoment die Kontaktscheibe 34 in bezug auf Figur 7 nach rechts bewegt, werden die Kontaktscheibe 34 und infolgedessen auch das Ritzel 6 in unmittelbare Antriebsverbindung mit der Riemenscheibe 18 gebracht. Wirkt das Drehmoment in der Drehrichtung, in der die Kontaktscheibe 34 nach links bewegt wird, trifft diese auf die Walzen 82 auf, die dadurch gegen die ihnen zugeordnete Innenfläche der Riemenscheibe 18 gedrückt werden. Da diese sich nun um ihre eigene Achse verdrehen, erfolgt eine Drehrichtungsumkehr, so daß das Ritzel 6 in einer der Drehrichtung der Riemenscheibe 18 entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben wird.

609813/0834

e ι s e i \ e

Claims

HEINZ H. PUSCHMANN · PATENTANWALT D 8000 MÜNCHEN 22 · THOMAS-WlMMtR-RING 14

TELEFON 089/227887

CAM GEAES LIMITED München, 16.09.1977

Wilbury Way, P 501/77

Hitchin, Pu/rei Hertfordshire, England

Patentansprüche

Mit einer Servoeinrichtung versehene Getriebeanordnung mit einem treibenden und einem getriebenen Rad, die miteinander in getrieblicher Verbindung stehen, insbesondere Getriebeanordnung für ein Fahrzeuglenkgetriebe, dadurch gekennzeichnet , daß die Servoeinrichtung ein der Kraftverstärkung des getriebenen Rades (Ritzel 6) dienender Elektromotor (12) ist, dessen Erregerstromkreis mittels in Abhängigkeit des am treibenden Rad (Lenksäule 8) aufgebrachten Drehmomentes betätigbaren Schaltkontakten (34, 38, 39) ein- und ausschaltbar ist.
2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektromotor (12) über einen Riementrieb (14, 16, 18) mit dem Getriebe (6, 8, 26) verbunden ist.
3. Getriebeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Erregerstromkreis des Elektromotors (12) durch die Schaltkontakte (34, 38, 39) bei Erreichen eines vorbestimmten Mindestwertes des am treibenden Rad (8) aufgebrachten Drehmomentes geschlossen wird, aber ohne Wirkung auf das Getriebe (6, 8, 26) bleibt.

809813/0834

■* ^ ■■"
4. Getriebeanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß ein Schaltkontakt als Eontaktscheibe (34) ausgebildet ist und daß durch diese Kontaktscheibe die getriebliche Verbindung (Kupplung 20) zwischen treibendem und getriebenen Rad herstellbar ist, sobald das aufgebrachte Drehmoment einen vorbestimmten Höchstwert erreicht.
5. Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktscheibe (34) auf einer Hülse (50) fest angeordnet ist, die auf einer Verlängerung (46) des getriebenen Rades (Ritzel 6) unter Vermittlung eines Stiftes (54), der in einem teilweise schraubenlinienförmigen Schlitz (56) der Verlängerung eingreift, längsverschieblich gelagert ist.
6. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktscheibe (34) mit dem getriebenen Rad (6) starr verbunden ist, das in bezug auf das treibende Rad (Riemenscheibe 18) translatorisch bewegbar gelagert ist.
7· Getriebeanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das treibende und das getriebene Rad (6, 18) über eine Schrägverzahnung miteinander in Wirkverbindung stehen.
8. Ge triebe anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltkontakte (38, 39) mit dem Erregerstromkreis für den Elektromotor (12) verbunden sind und voneinander getrennt an dem treibenden Rad (Riemenscheibe 18) angeordnet sind, denen ein Schaltkontakt (34) derart zugeordnet ist, daß durch entsprechende Bewegung des Schaltkontaktes der Erregerstromkreis schließbar ist.

-3-609813/0634

27A207S
9. Getriebeanordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß ein mit der Hülse (64) verschiebbarer Schaltkontakt (68) vorgesehen ist, durch den der Erregerstromkreis des Elektromotors (12) durch Kontaktgabe mit einem der jeweils anzusteuernden Ausgangspole (58, 60) schließbar ist,vgl. Figur 4.
10. Getriebeanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß eine Riemenscheibe (18) des motorgetriebenen Riementriebes (14, 16, 18) koaxial zur Drehmoment erzeugenden Lenksäule (8) und dem das Drehmoment weiterleitenden Ritzel (6) angeordnet ist und innerhalb einer koaxialen Aussparung die Schaltkontakte (38, 39) sowie die als Schaltkontakt und Kupplung wirkende Kontaktscheibe (34) aufnimmt.
11. Ge triebe anordnung nach Anspruch A-, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Schaltkontakten und einer die Antriebsbewegung übertragenden Innenfläche der Riemenscheibe (18) eine Revereiervorrichtung (82, 85) vorgesehen ist, wobei die Kontaktscheibe (34) sowohl mit der ReverBiervorrichtung als auch mit einer weiteren die Antriebsbewegung übertragenden Innenfläche dieser Riemenscheibe verbindbar ist, so daß bei gleicher Drehrichtung der angetriebenen Riemenscheibe (18) das Ritzel (6) jeweils in eine von zwei entgegengesetzten Drehrichtungen drehbar ist, vgl. Figur 7.
12. Getriebeanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die ReverBiervorrichtung mindestens eine Walze (82) aufweist, deren Drehachse radial in bezug auf die Riemenscheibe (18) und die Kontaktscheibe (34) verläuft .

809815/0834
13. Getriebeanordnung nach den Ansprüchen 2 bis 10, gekennzeichnet durch eine Energiequelle (22) mit Ausgangsklemmen unterschiedlicher Polarität, die mit jeweils zugeordneten Schaltkontakten (38, 39) auf der Riemenscheibe (18) verbunden sind und mit einem Abgriff, der mit einer Eingangsklemme des Elektromotors (12) verbunden ist, dessen andere Eingangsklemme mit der Kontaktscheibe (3*0 verbunden ist, vgl. Figur 5A.

14-. Getriebe anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß eine Energiequelle vorgesehen ist, die zwei Ausgangsklemmen unterschiedlicher Polarität aufweist, von denen eine mit der Kontaktscheibe (34) und die andere mit einem Abgriff des Erregerstromkreises des Elektromotors (12) verbunden ist, dessen Eingangsklemmen mit jeweils zugeordneten Schaltkontakten (38, 39) der Riemenscheibe (18) verbunden sind.

15· Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß ein zweipoliger Schalter (70) vorgesehen ist, dessen Schaltarme (7*0 in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung der Kontaktscheibe (34) derart bewegbar sind, daß der Erregerstromkreis des Elektromotors (12) so in der die gewünschte Drehrichtung der Riemenscheibe (18) erzeugenden Weise schließbar ist, vgl. Figur 6.

809813/0634