DE2843572A1

DE2843572A1 - Vorrichtung zur uebertragung einer bewegung zwischen einer welle und einem drehelement

Info

Publication number: DE2843572A1
Application number: DE19782843572
Authority: DE
Inventors: Georges Robert Perrier
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA
Priority date: 1977-10-05
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1979-05-03
Also published as: FR2405406B1; DE2843572C2; FR2405406A1

Description

Patentanwälte Dipl.-Iijg. H. Weickmann, Ditl.-Phys. Dr. K. Flncke

Dipl.-Ing. F. A.WeiCk.mantc, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska

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POSTFACH S6O820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

1. SOCIETE ANONYME AUTOMOBILES CITROEN

"gemäß den Artikeln 118 bis 150 des fr-anzösischen Gesetzes über die Handelsgesellschaften (societes coxnmerciales)"

117 a 167, Quai Andre Citroen 75747 Paris Cedex 15, Frankreich

2. AUTOMOBILES PEUGEOT

75, Avenue de la Grande-Armee 75017 Paris, Frankreich

Vorrichtung zur Übertragung einer Bewegung zwischen einer Welle und einem Drehelement

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Patentanwälte Dipl.-Ing. K. Weicxmank, Dipl.-Phys. Dr. K, Fincke

Dipl.-Ing. f. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA 2843572

PLBA

«000 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur übertragung einer Bewegung zwischen einer Welle und einem Drehelement, deren Winkelstellungen relativ zueinander in einer bestimmten Beziehung stehen, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß sie eine genaue Einstellung der Winkelstellungen der Welle und des Drehelementes relativ zueinander -ermöglicht.

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Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit der Anwendung einer derartigen Vorrichtung bei einer Einrichtung zur Rückstellung der lenkbaren Räder von Kraftfahrzeugen in ihre Geradeaus-Stellung.

Die Geometrie der Lenkung bestimmter Kraftfahrzeuge liefert keine oder mindestens keine ausreichende Kraft, um die lenkbaren Räder selbsttätig wiisder in ihre Geradeaus-Stellung zurückzustellen» Dies ist insbesondere der Fall bei Fahrzeugen, die mit einer Servolenkung ausgestattet sind.

Daher muß man die Lenkung dieser Fahrzeuge mit einer Hilfsvorrichtung zur Rückstellung der lenkbaren Fahrzeugräder in ihre Geradeaus-Stellung ausrüsten. Diese Hilfsvorrichtung steht in einer drehmomentübertragenden Verbindung mit der Lenksäule des Fahrzeuges und besitzt eine Mittelstellung, in welche sie unter der Wirkung der Rückstellmittel zurückgeholt wird.

Für einen korrekten Betrieb des Fahrzeuges ist es unumgänglich, daß die lenkbaren Räder sich exakt in ihrer Geradeaus-Stellung befinden, wenn die Rückholvorrichtung sich in ihrer oben genannten Mittelstellung befindet.

Bisher erforderte das Einstellen der relativen Winkelstellungen der Rückholvorrichtung und der Lenksäule das Lösen der Kupplungsvorrichtung. Dies ist eine zeitraubende Arbeit und man benötigt hierzu spezielle Werkzeuge. Darüberhinaus ist die Kupplungsvorrichtung nicht immer vom Innenraum des Fahrzeuges her zugänglich, so daß die Einstellung auf einem geeigneten Prüfstand bei stillstehendem Fahrzeug durchgeführt werden mußte.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten Vorrichtungen der eingangs genannten Art zu beseitigen und dieses so auszubilden, daß die relative Winkelstellung der Welle und des Drehelementes rasch, einfach und ohne die Demontage irgendwelcher Elemente erfolgen kann, selbst wenn die Kupplungseinrichtung in einem Gehäuse eingeschlossen ist, und daß zum Durchführen der Einstellarbeiten keine teuren Werkzeuge benötigt werden. Ferner soll es möglich sein, die Einstellarbeiten im Betrieb der die Vorrichtungen tragenden Maschinen durchzuführen, insbesondere im Fall eines Kraftfahrzeuges während der Fahrt desselben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die in einem Gehäuse angeordnete Vorrichtung folgende Teile umfaßt:

eine Reibungskupplungsanordnung zur Herstellung einer drehmomentübertragenden Verbindung zwischen der Welle und dem Drehelement, wobei die Reibungskupplungsanordnung so ausgebildet ist, daß das von ihr erzeugte Reibmoment höher ist als das von der Vorrichtung normalerweise übertragene Drehmoment, um im Normalbetrieb eine drehfeste Verbindung zwischen dem Drehelement und der Welle herzustellen, und

eine Blockiereinrichtung zum wählweisen Blockieren des Drehelementes in einer vorbestimmten Winkellage, umfassend einerseits eine in dem Drehelement ausgebildete Aussparung und andererseits ein in einer Wand des Gehäuses ausgebildetes Loch, dessen Lage so gewählt ist, daß es mit der Aussparung in dem Drehelement fluchtet, wenn dieses sich in seiner vorbestimmten Winkellage be-

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findet derart, daß ein Sperrorgan, insbesondere ein Stab, bei dem Einstellvorgang in das Loch und die Aussparung einführbar ist, um das Drehelement in seiner vorbestimmten Winkellage zu arretieren, so daß bei Ausübung eines über dem Reibmoment der Reibungskupplungsanordnung liegenden Drehmomentes auf die Welle diese relativ zu dem Drehelement drehbar und die relative Winkellage zwischen Welle und Drehelement einstellbar ist.

Dank dieses Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Blockieren des beweglichen Drehorgans zwecks Durchführung der Einstellarbeit von außen her durch das die Vorrichtung umgebende Gehäuse erfolgen, ohne daß hierzu Elemente der Vorrichtung demontiert werden müßten,

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung folgende Merkmales ein erstes drehfest mit der Welle verbundenes Zahnrad eine weitere das Drehelement tragende Welle und ein auf der weiteren Welle frei drehbar gelagertes zweites Zahnrad, das mit dem ersten Zahnrad in einer drehmomentübertragenden Verbindung steht, wobei die Reibungskupplungsanordnung die weitere Welle und das zweite Zahnrad in drehmomentübertragender Weise miteinander koppelt.

Es ist vorteilhaft, wenn die Reibungskupplungsanordnung mindestens eine Priktionsscheibe aufweist, die unter der Wirkung elastischer Vorspannmittel gegen das zweite Zahnrad gespannt ist.

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Bei der Anwendung einer derartigen Vorrichtung in einer Einrichtung zur Rückstellung der lenkbaren Räder eines Fahrzeuges in ihre Geradeaus-Stellung, umfassend einen herzförmigen Nockenkörper und Mittel zur Ausübung eines Drehmomentes auf den Nockenkörper, um diesen in eine vorbestimmte Winkellage zu bringen, wenn er sich aus dieser durch eine Drehung entfernt haben sollte, ist die erste Welle von der Lenksäule des Fahrzeuges und der Drehkörper von dem genannten Nockenkörper gebildet.

In diesem Fall ist vorzugsweise die Aussparung zur Aufnahme des Blockierwerkzeuges in einem nach radial außen abstehenden Fortsatz des Nockenkörpers,ausgebildet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit der beiliegenden Figur die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert.

In der Figur ist mit 1 die Lenksäule eines Fahrzeuges bezeichnet. Diese Lenksäule 1 trägt einen Zahnkranz 2, der von einem Zahnrad gebildet sein kann, das in axialer Richtung auf der Lenksäule 1 blockiert ist. Vorzugsweise ist jedoch aus Sicherheitsgründen der Zahnkranz direkt in die Lenksäule 1 eingearbeitet.

Der Zahnkranz 2 kämmt mit einem Zahnrad 3, das frei drehbar auf einer Welle 4 gelagert ist, die parallel zur Lenksäule 1 verläuft und mit ihren beiden Enden in zwei Lagern 5 drehbar gelagert ist, die ihrerseits in den Wänden eines Gehäuses 6 angeordnet sind, das die gesamte Vorrichtung umschließt.

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Mit der Welle 4 sind eine Nockenscheibe 7 und zwei Friktionsscheiben 8 und 9 drehfest verbunden, die in axialer Richtung verschiebbar auf der Welle 4 beiderseits des Zahnrades 3 angeordnet sind. Die Friktionsscheiben 8 und 9 bestehen aus einem Material, dessen Reibungskoeffizient mehr oder weniger hoch ist, je nachdem ob der Scheibendurchmesser und das zu übertragende Drehmoment mehr oder weniger groß sind. Zwischen der Friktionsscheibe 9 und der Nockenscheibe 7 sind Tellerfedern Io eingespannt, wobei die auftretenden Axialkräfte von der Welle 4 durch Axialanschläge, wie etwa Segerringe 11 aufgenommen werden, die in in der Welle 4 ausgebildete Ringnuten 12 eingreifen und an denen sich die den Lagern 5 zugekehrten Seitenflächen der Friktionsscheibe 8 bzw. der Nockenscheibe 7 abstützen.

Die von den Teilerfedern Io ausgeübte Axialkraft ist so gewählt, daß das Reibmoment zwischen den Friktionsscheiben 8 und 9 und dem Zahnrad 3 größer ist als das normalerweise von der Vorrichtung übertragene Drehmoment. Dadurch sind bei normalem Betrieb das Zahnrad 3, die Friktionsscheiben 8 und 9, die Tellerfedern Io und die Nockenscheibe 7 drehfest mit der Welle 4 verbunden.

Alternativ hierzu könnte man auch umgekehrt die Nockenscheibe frei drehbar auf der Welle 4 anordnen und das Zahnrad 3 drehfest mit letzterer verbinden, wobei dann die Nockenscheibe zwischen zwei Friktionsscheiben liegend durch Reibschluß mitgenommen würde.

Die Nockenscheibe weist eine Herzform auf, d.h. daß ein Abschnitt ihrer Arbeitsfläche 13,in einem Radialschnitt betrachtet,eine konkave Form aufweist. Diese Arbeitsfläche 13 wirkt mit einer Rolle 14 zusammen, die mittels

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eines Achsbolzens 15 an einem beweglichen Träger 16 gelagert ist. Eine zwischen dem Träger 16 und dem Gehäuse 6 eingespannte Schraubenfeder 17 hält die Rolle 14 in Anlage an der Arbeitsfläche 13 der Nockenscheibe

Natürlich könnten auch andere Mittel wie beispielsweise hydraulische Spannmittel an die Stelle der Schraubenfeder 17 gesetzt werden,, um die notwendige Kraft auf die Nockenscheibe 7 auszuüben.

Die Nockenscheibe 7 weist darüberhinaus vorzugsweise auf der der Arbeitsfläche 13 entgegengesetzten Seite einen nach radial außen vorspringenden Abschnitt 18 auf, in dem eine zur benachbarten Gehäusewand hin offene Aussparung 19 ausgebildet ist. Um die Einstellarbeiten zu erleichtern, kann es von Vorteil sein, daß die Aussparung von einer Bohrung gebildet ist, die zu beiden Seiten des vorspringenden Abschnitts 18 hin offen ist, wie dies in der Figur dargestellt ist, wobei die Achse der Bohrung parallel zur Achse der Welle 4 verläuft.

Ferner ist in der der Nockenscheibe 7 benachbarten Gehäusewand eine zweite Bohrung 2o ausgebildet, deren Durchmesser gleich dem Durchmesser der Bohrung 19 in dem vorspringenden Abschnitt 18 der Nockenscheibe 7 sein kann. Die Lage der Bohrung 2o in der Gehäusewand ist so gewählt, daß die Bohrung 19 und 2o koaxial zueinander verlaufen, wenn die Rolle 14 an dem Mittelbereich des. konkaven Abschnittes der herzförmigen Nockenscheibe 7 liegt.

Der Durchmesser der Bohrungen 19 und 2o ist derart gewählt, daß man ein stabförmiges längliches Werkzeug 21

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einführen kann, das so ausgebildet ist, daß es gerade gleichzeitig in die Bohrungen 19 und 2o paßt, so daß man die Nockenscheibe 7 blockieren kann.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Wenn die Einstellung der relativen Winkellage zwischen der Nockenscheibe 7 und der Lenks.äule 1 korrekt ist, liegt die Rolle 14 in dem Mittelbereich des konkaven Abschnittes der Nockenscheibe 7 an, wenn die lenkbaren Räder des Fahrzeuges geradeaus stehen, d.h. so, daß das . Fahrzeug einer geraden Bahn folgt.

Wenn der Fahrer das Lenkrad dreht, dreht die Lenksäule das Zahnrad 3 über den Zahnkranz 2. Aufgrund der Tatsache, daß die von den Friktionsscheiben 8 und 9 auf das Zahnrad 3 ausgeübte Reibungskraft größer ist als das übertragene Drehmoment, dreht das Zahnrad 3 die Welle 4 und damit auch die Nockenscheibe 7 entgegen der Kraft, die von der Schraubenfeder 17 ausgeübt und von der Nockenscheibe 7 in ein RückStellmoment umgesetzt wird.

Wenn der Fahrer das Lenkrad freigibt, bewirkt das von der Schraubenfeder 17 über die Nockenscheibe 7 ausgeübte RückStellmoment eine Drehung der Welle 4 in der der vorhergehenden Drehrichtung entgegengesetzten Richtung, bis die Rolle 14 wieder in dem Mittelbereich des konkaven Abschnittes der Nockenscheibe 7 liegt. Bei ihrer Drehung nimmt die Welle 4 über das Getriebe und 2 die Lenksäule 1 mit und bringt somit die lenkbaren Räder des Fahrzeuges in ihre Geradeaus-Stellung.

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Das Untersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnkranz 2 und dem Zahnrad 3 ist so gewählt, daß sich die Welle 4 um den Bruchteil einer Umdrehung dreht (beispielsweise eine halbe Umdrehung), wenn die Lenksäule 1 mehrere Umdrehungen (beispielsweise zwei Umdrehungen) ausführt, um die lenkbaren Räder maximal einzuschlagen.

Wenn die relative Winkellage zwischen der Nockenscheibe 7 und der Lenksäule 1 nicht korrekt ist, d.h. wenn die lenkbaren Räder des Fahrzeuges nicht exakt in ihrer Geradeaus-Stellung sind, wenn die Rolle 14 in den Mittelbereich des konkaven Abschnittes der Nockenscheibe 7 liegt, wird eine Einstellung in der folgenden Weise vorgenommen: Die Lenksäule 1 wird solange gedreht, bis die Bohrungen 19 und 2o exakt in Flucht miteinan-.

der liegen. Dann wird das Werkzeug 21 in die Bohrungen 19 und 2o eingeführt, um die Nockenscheibe 7 zu arretieren. Aufgrund der Konstruktion liegt dann, wie dies bereits oben beschrieben wurde, die Rolle 14 in dem Mittelbereich des konkaven Abschnittes der Nockenscheibe 7.

Dann wird das Lenkrad in der geeigneten Richtung gedreht, um die lenkbaren Räder in ihre Geradeaus-ßtellung zu bringen: Diese Maßnahme wird durchgeführt, indem man eine hinreichende Kraft auf das Lenkrad ausübt, so daß das auf das Zahnrad 3 übertragene Drehmoment größer ist als. das von den Friktionsscheiben 8 und 9 ausgeübte Reibmoment.· Danach wird das Werkzeug 21 zurückgezogen.

Diese Einstellarbeit kann man in der Weise ausführen, daß man die gesamte Lenkvorrichtung des Fahrzeuges auf

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einem Prüfstand anordnet, der es ermöglicht, die Geradeaus-Stellung der Fahrzeugräder festzustellen.

Aufgrund der geringen Anzahl von Bauteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es jedoch möglich, diese in einer hinreichend kompakten Form herzustellen, so daß sie über der Lenksäule in einem geringen Abstand von dem Lenkrad angeordnet und beispielsweise unter dem Armaturenbrett untergebracht werden kann. Die in dem Gehäuse 6 zu Zwecken der Einstellung angebrachte Bohrung ist dann vom Inneren der Fahrzeugzelle her für einen auf dem Fahrersitz sitzenden Mechaniker zugänglich. Die notwendige Einstellarbeit kann dann auf sehr einfache Weise selbst währdnd der Fahrt des Fahrzeuges vorgenommen werden, wobei das Werkzeug 21 in dem Augenblick zurückgezogen wird, wo die Bahn des Fahrzeuges exakt gerade verläuft.

Es versteht sich, daß die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur übertragung einer Bewegung nicht allein auf den EaIl des Zurückholens der lenkbaren Räder eines Fahrzeuges in ihre Geradeaus-Stellung beschränkt ist und daß eine derartige Vorrichtung für alle Arten von Geräten verwendbar ist, in denen zwei miteinander gekoppelte Wellen eine bestimmte Winkellage relativ zueinander einnehmen sollen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einfach und platzsparend im Aufbau und die Einstellung der relativen Winkellage zwischen den beiden gekoppelten Wellen kann kontinuierlich und daher mit großer Genauigkeit, schnell und ohne den Ausbau von Teilen erfolgen.

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Claims

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8000 MÜNCHEN S6, DEN

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MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Patentansprüche

Vorrichtung zur übertragung einer Bewegung zwischen einer Welle und einem Drehelement, deren Winkelstellungen relativ zueinander in einer bestimmten Beziehung stehen, wobei die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß sie eine genaue Einstellung der Winkelstellungen der Welle und des Drehelementes relativ zueinander ermöglicht, dadurch gekennzeichnet , daß die in einem Gehäuse untergebrachte Vorrichtung folgende Teile umfaßt:

eine Reibungskupplungsanordnung (8, 9, lo) zur Herstellung einer drehmomentübertragenden Verbindung zwischen der Welle (1) und dem Drehelement (7), wobei die Reibungskupplungsanordnung (8,"9, lo) so ausgebildet ist, daß das von ihr erzeugte Reibmoment höher ist als das von der Vorrichtung normalerweise übertragene Drehmoment, um im Normalbetrieb eine drehfeste Verbindung zwischen dem Drehelement (7) und der Welle (1) herzustellen, und

eine Block!ereinrichtung (19, 2o, 21) zum wählweisen Blockieren des Drehelementes (7) in einer vorbestimm-

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ten Winkellage, umfassend einerseits eine in dem Drehelement (7) ausgebildete Aussparung (19) und andererseits ein in einer Wand des Gehäuses (6) ausgebildetes Loch (2o), dessen Lage so gewählt ist, daß es mit der Aussparung (19) in dem Drehelement

(7) fluchtet, wenn dieses sich in seiner vorbestimmten Winkellage befindet derart, daß ein Sperrorgan (21), insbesondere ein Stab, bei dem Einstellvorgang in das Loch (2o) und die Aussparung (19) einführbar ist, um das Drehelement in seiner vorbestimmten Winkellage zu arretieren, so daß bei Ausübung eines über dem Reibmoment der Reibungskupplungsanordnung liegenden Drehmomentes auf die Welle (1) diese relativ zu dem Drehelement (7) drehbar und die relative Winkellage zwischen Welle (1) und Drehelement (7) einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes drehfest mit der Welle (1) verbundenes zahnrad (2), eine weitere das Drehelement

(7) tragende Welle (4) und ein auf der weiteren Welle (4) frei drehbar gelagertes zweites Zahnrad (3), das mit dem ersten Zahnrad (2) in einer drehmomentübertragenden Verbindung steht, wobei die Reibungskupplungsanordnung (8, 9, Io), die weitere Welle (4) und das zweite Zahnrad (3) in drehmomentübertragender Weise miteinander koppelt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ ei eh.net , daß die Reibungskupplungsanordnung mindestens eine Friktionsscheibe (8 bzw. 9) aufweist, die unter der Wirkung elastischer Vorspannmittel (1o) gegen das zweite Zahnrad (3) gespannt ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2 odar 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die erste Welle (1) und die zweite Welle (4) parallel zueinander gerichtet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zahnrad

(3) mit dem ersten Zahnrad (3) kämmt.
6. Anordnung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 5 in einer Einrichtung zur Rückstellung der lenkbaren Räder eines Fahrzeuges in ihrer Geradeaus-Stellung, umfassend einen herzförmigen Nockenkörper und Mittel zur Ausübung eines Drehmomentes auf den Nockenkörper, um diesen in eine vorbestimmte Winkellage zurückzustellen, wenn er infolge einer Drehbewegung sich von dieser vorbestimmten Winkellage entfernt hat, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Welle (1) von der Lenksäule des Fahrzeuges und das Drehelement (7) von dem Nockenkörper gebildet sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Aussparung (19) in einem von dem Nockenkörper (7) getragenen nach radial außen ragenden Fortsatz (18) ausgebildet ist.
8. Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die elastischen Vorspannmittel mindestens eine elastisch deformierbare Scheibe (lo) nach Art einer Tellerfeder umfassen.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet ,

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daß die Reibungskupplungsanordnung (2) beiderseits des zweiten Zahnrades (3) angeordnete Friktionsscheiben (8 und 9) umfaßt, daß die elastischen Vorspannmittel zwischen einer der Friktionsscheiben (9, 8) und einer ersten Stirnfläche des Nockenkörpers {7} angeordnet sind, und daß auf der zweiten Welle (4) zwei Anschlagelemente angeordnet sind, an denen sich die jeweils andere Friktionsscheibe {8, 9) und die zweite Stirnfläche des Nockenkörpers (7) abstützen, wobei der axiale Abstand der beiden Anschlagelemente so gewählt ist, daß die elastischen Vorspannmittel unter Spannung gehalten werden.

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