DE3124181A1

DE3124181A1 - "lenkvorrichtung fuer lenkspindel fuer fahrzeuge insbesondere kraftfahrzeuge"

Info

Publication number: DE3124181A1
Application number: DE19813124181
Authority: DE
Inventors: Thassilo Dr Med Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-19
Filing date: 1981-06-19
Publication date: 1983-01-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung, mit Lenkspindel
für Fahrzeuge insbesondere Kraftfahrzeuge.
Ublicherweise verwendete Kraftfahrzeuge werden mittels eines Lenkrades gesteuert, mit dem über eine Lenkspindel ein Lenkgetriebe betätigt wird. Weitere zum Betrieb des Fahrzeugs erforderliche Aggregate und Hilfseinrichtungen werden über Schalter betätigt, die in verschiedener Ausbildung am Armaturenbrett od.dgl. in Griffnähe des Fahrers angeordnet sind.
Von Nachteil ist hierbei, daß-bei der Bedienung der Schalter aufgrund von Suchvorgängen die Aufmerksamkeit des Fahrers beeinträchtigt werden kann. Darüberhinaus behindern die Lenkräder häufig den Fahrer in seiner Sitzposition. Außerdem sind die bekannten Lenkungen nur für eine bestimmte Lenkcharakteristik ausgelegt, was zur Folge hat, daß für insbesondere schwere Fahrzeuge technisch aufwendige Hilfskraft-Lenkungen erforderlich sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lenkvorrichtung zu schaffen, die es dem Fahrer bei größerem Sitzkomfort bei den verschiedensten Fahrsituationen ermöglicht, das Fahrzeug einfach und sicher und ohne besondere Kraftanstrengung zu lenken sowie die wichtigsten Hilfseinrichtungen zu bedienen Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß die mit einem Lenker betätigbare,Lenkspindel mit einem dem Lenkausschlag des Lenkers entsprechende Signale abgebenden Impulsgeber verbunden ist, der mit einer Steuereinrichtung in Wirkverb-indung steht, mittels derer ein über ein Lenkgetriebe mit den umlenkbaren Rädern verbundener Stellmotor betätigbar ist.
Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben. Im folgenden- wird die in den Zeichnungen beispielsweise dargestellte Lenkvorrichtung näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung Fig. 2 die Lenkspindel der Lenkvorrichtung nach Fig. 1 in der Draufsicht im Schnitt Fig. 3a Rückstellvorrichtungen für die Lenkspindel nach bis 4b Fig. 2 in verschiedenen Ansichten im Schnitt Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht die Lenkvorrichtung 1 aus einer Lenkspindel 3 mit einem Lenker 2, die mit einem Impulsgeber 4 verbunden sit. Der -Impulsgeber 4 steht über Steuereinrichtung 5 mit einem Stellmotor 6 in Verbindung,.
der über ein Lenkgetriebe 7 die Stellung der an der Achse 9 befestigten Räder 8a, 8b einstellt.
Der Lenker 2 besteht aus einer länglichen Lenkerplatte 52, an deren seitlichen Endabschnitten jeweils ein handgriff 51 ausgebildet ist. In der Normalstellung ist die Lenkerplatte 52 horizontal ausgerichtet. Hierdurch ist unterhalb des Lenkers 2 eine ausreichende Beinfreiheit für den Fahrer sowohl beim Besteigen wie auch beim Verlassen des Fahrzeugs gegeben. Auf der Lenkerplatte 52 ist ein Bedienfeld 46 ausgebildet, das aus verschiedenen Steuerschaltern 47 besteht.
Es ist auch möglich, zusätzlich auf der Lenkerplatte 52 im Bereich des Bedienfeldes 46 den Steuerschaltern 47- zugeordnete Leuchtanzeigen 47a vorzusehen. Die Leuchtanzeigen 47a können sowohl als einfache Leuchtdioden wie auch als alphanumerische Anzeigen ausgebildet sein. Hierdurch ist es möglich, die zur Betätigung von Hilfsaggregaten des Fahrzeugs erforderlichen Steuerschalter 47 in unmittelbarer Griffnähe des Fahrers anzuordnen, wobei dieser durch die optisch leicht wahrnehmbaren Leuchtanzeigen 47a über die jeweilige Betriebsstellung der Hilfsaggregate informiert wird.
Die Lenkausschläge des Lenkers 2 werden über die Lenkspindel 3 auf den Impulsgeber 4 übertragen. Dieser kann als analoger Meßwertaufnehmer ausgebildet sein, so daß die Impulse des Impulsgebers 4 proportional dem jeweiligen Lenkausschlag des Lenkers 2 sind. Diese Signale werden auf eine Steuercinrichtung 5 geschaltet, mittels derer der Stellmotor 6 des Lenkgetriebes 7 soweit betätigt wird, bis die Stellung der Räder 8a, 8b dem Lenkausschlag des Lenkers 2 entspricht.
Die Steuereinrichtung 5 weist eine zentrale Steuereinheit 42 auf, die beispielsweise als Mikroprozessor ausgebildet sein kann. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Steuereinrichtung 5 ist zwischen dem Impulsgeber 4 und der Steuereinheit 42 ein A/D-Wandler angeordnet, der dazu dient, die analogen Signale des Impulsgebers 4 in vom Mi-.
kroprozessor 42 verarbeitbare digitale Signale umzuwandeln.
Des weiteren ist die Steuereinheit 42 mit einem externen Speicher 45 verbunden. Dieser Speicher 45 wird vorzugsweise frei programmierbar ausgebildet, so daß die Steuereinrichtung 5 an verschiedene gewünschte Betriebs zustände wie Fahrsituationen od.dgl. angepaßt werden kann. Am Ausgang der Steuereinheit 42 ist ein Verstärker 44 angeordnet, dessen Ausgangssignale auf ein Stellglied 41 des Stellmotors 6 geschaltet sind.
Die Steuereinheit 42 ist ferner mit einer SolljIstwerteingabeeinheit 53 verbunden. Diese Soll/Istwertein.gabeeinheit weist Bei triebsmodule 48a, 49a, 50a auf, die jeweils über einen Steuerschalter 47 betätigbar sind. Jedes dieser Betriebsmodule ist auf eine bestimmte Fahrsituation abgestellt und programmiert die Steuereinheit 42 so, daß mit einem geringen Lenkausschlag des Lenkers 2 eine jeweils optimale Lenkung der Räder 8a-, 8b erf-olgt. Es können z.B. ein Betriebsmodul 48a für die Fahrgeschwindigkeit, ein Betriebsmodul 49a für den jeweiligen Fahrbetrieb und ein Betriebsmodul 50a für die Fahrtrichtungkontrolle vorgesehen sein. Durch Wahl der entsprechenden Betriebsmodule ist es somit möglich, beispielsweise für Pa-rkvorgänge bei einer nur geringen Betätigung des -Lenkers 2 einen großen Ausschlag der Räder 8a, 8b zu erzielen, während beim Fahren, abhängig von der Fahrgeschwindigkeit, die Größe des Ausschlags der Räder 8a, 8b bei gleichem Lenkausschlag des Lenkers 2 unterschiedlich ist. Der Betriebsmodul 50a dient dazu, bei Geradeausfahrt mit hoher Geschwindigkeit Seitenwindeinflüsse dadurch zu kompensieren, daß bei einem plötzlichen. seitlichen Schieben des Fahrzeugs eine Korrektur durch einen besonderen Steuerbefehl der Steuereinheit 42 erfolgt. Die jeweiligen Istzustände des Fahrbetriebs werden über Sensoren 48, 49, 59 ermittelt, die ebenfalls mit der Steuereinheit 42 verbunden sind.
Die Lenkspindel 3 besteht aus einem am Fahrzeug befestigten Mantelrohr 10, in dem ein mit dem Lenker 2 verbundenes Führungsrohr 11 gelagertist (Fig. 2). Das Führungsrohr ist mittels einer Feder 15 an einem in dem Mantelrohr 10 ausgebildeten Boden 16 abgestützt. Hierdurch kann das Führungsrohr 11 axial in das Mantelrohr 10 verschoben werden und kehrt anschließend wieder in eine vorbestimmte Ausgangslaae zurück. Bei Unfällen und dergleichen wird somit der Fahrer vor einer Verletzung am Lenker 2 geschützt. Die Einstellung der Normalstellung des.Lenkers 2 kann z.B. durch-Verschieben des Bodens 16 erfolgen. Koaxial zum Führungsrohr 11 ist eine Steuerstange 12 ausgebildet, deren freier Endabschnitt 13 in einem Steuerglied 14 des Impulsgebers 4 axial verschieblich gelagert ist. An der Steuerstange 12 sind Mitnehmer ausgebildet; so daß die Drehung des Steuerglieds 14 über die Steuerstange 12 der des Lenkers i.entspricht. So ist es möglich, die Steuerstange 12 beispielsweise als Vierkantrohr auszubilden, welches durch eine Durchbrechung in dem Steuerglied 14 gesteckt ist, deren Querschnitt dem der Steuerstange 12 entspricht.
An den den Lenker 2 abgewandten Endabschnitt 17 des Mantelrohrs 10 ist ein Gelenk 18 ausgebildet, an dem eine Haltestange 23 schwenkbar befestigt ist, deren anderer Endabschnitt mittels eines weiteren Gelenkes 19 mit einer am Fahrzeug ausgebildeten Haltetraverse 12 verbunden ist. Jedes Gelenk 18, 19 weist Gelenkbolzen 25, 26 auf, die durch Bohrungen in der Haltestange 23 beziehungsweise Lagerflanschen am.Mantelrohr 10 und der Haltetraverse 22 gesteckt sind. Vorzugsweise besteht die Haltestange 23 aus zwei Stangenabschnitten 23a, 23b, die ineinander teleskopisch verschiebbar sind. Zur Einstellung der Betriebslänge der Haltestange 23 dient eine Schraubverbindung 24, mittels derer die Stangenabschnitte 23a, 23b zusammenschraubbar sind.
Um eine Rückstellung des Lenkers 2 nach einem Lenkausschlag in die Normalstellung zu bewirken, können Rückstellvorrichtungen 20, 21 vorgesehen werden, wie sie in den Fig-. 3a bis 4b dargestellt sind. Die Rückstellvorrichtung 20 besteht aus einer Gleitführung 32, die fest an dem Mantelrohr 10 angeordnet ist. In der Gleitführung 32 ist eine Führungsstange 31 verschieblich gelagert, deren dem Lenker 2 zugewandter Endabschnitt gekröpft ist. An der Führungsstange 31 ist ein Führungsglied 28 angeordnet, das z.B. als gebogener Bolzen ausgebildet sein kann. Das Führungsglied 28 ist in einer am Umfang des Führungsrohrs 11 ausgebildeten Führung 27 geführt. In dieser befinden sich zwei Druckfedern 29, 30, die jeweils an einer Seite des Führungsglieds 28 anliegen.
Bei einem Auslenken des Lenkers 2 wird somit eine der Druckfedern 29, 30 zusammengedrückt, wodurch eine auf das Führungsglied 28 einwirkende Rückstellkraft entsteht.
Bei der Rückstellvorrichtung 21 gemäß Fig. 4a und 4b ist keine besondere Gleitführung 32 und Führungsstange 31 erforderlich.
An dem Mantel 33 des Führungsrohrs 11 ist ein Führungssteg 35 ausgebildet, auf dem ein Gleitstück 36 mit einem Führungsglied 37 gelagert ist. Das Gleitstück 36 ist auf dem Führungssteg 34 verschieblich. Das Führungsglied 37 ist in einer in dem Mantelrohr 10 ausgebildeten Führung 38 geführt und beidseitig gegen Druckfedern 49 abgestützt.
Bei einer Verschwenkung des Führungsglieds 37 in der Führung 38, erfolgt wie bei der Rückstellvorrichtung 20 durch Zusammendrücken einer der Druckfedern 39, 40 eine Beaufschlagung des Führungsglieds 37 mit einer Rückstellkraft.
Die beschriebene Lenkvorrichtung 1 erleichtert das Lenken eines Fahrzeugs wesentlich. Sie kann so ausgebildet sein, daß unabhängig vom jeweils gewählten Betriebszustand der Lenker 2 um nicht mehr als 450 zur Horizontalen verschwenkt werden muß, um den jeweiligen Steuervorgang durchzuführen.
Darüberhinaus kann die Lenkvorrichtung 2 einfach jeweils in die auf den Fahrer bezogene optimale Stellung eingestellt werden. Durch die Verwendung der Steuereinrichtung 5 wird der Fahrer ferner von sonst erforderlichen häufigen manuellen Steuervorgängen entlastet, die für den Fahrer ermüdend sind.

Claims

Titel: Lenkvorrichtung für Lenkspindel 81 für Fahrzeuge insbesondere Kraftfahrzeuge Patentansprüche Lenkvorrichtung für Lenkspindel für Fahrzeuge insbesondere Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Lenker (2) betätigbare Lenkspindel (3) mit einem dem Lenkausschlag des Lenkers (2) entsprechende Signale abgebenden Impulsgeber (4) verbunden ist, der mit einer Steuereinrichtung (5) in Wirkverbindung steht, mittels derer ein über ein Lenkgetriebe (7) mit den lenkbaren Rädern (8a, 8b) verbundener Stellmotor (6) betätigbar ist.
2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkspindel (3) aus einem an dem Fahrzeugbefestigten Mantelrohr (10) besteht, in den ein mit dem Lenker (2) verbundenes Führungsrohr (11) drehbar und axial verschieblich gelagert ist, das nach einem Lenkausschlag mittels einer Rückstellvorrichtung (20, 21) wieder in die Normallage rückstelLbar und mit dem Impulsgeber (4) verbunden ist.
3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial in dem Führungsrohr (11) eine mit diesem einseitig festverbundene Steuerstange (12) angeordnet ist, deren freier Endabschnitt t13) in einem Steuerglied (14) des Impulsgeber,s (4) axial verschieblich gelagert ist.
4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Steuerstange (12) Mitnehmer ausgebildet sind, die mit dem Steuerglied (14) in Wirkeingriff sind.
5. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (11) mittels einer Feder (15) auf dem Boden (16) des Mantelrohrs (10) abgestützt ist.
6. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem. dem Lenker (2) abgewandten Endabschnitt (17) des Mantelrohrs t10) ein Gelenk (18) ausgebildet ist, an dem eine Haltestange (23) schwenkbar befestigt ist, deren anderer Endabschnitt mittels eines weiteren Gelenks (19) mit einer am Fahrzeug ausgebildeten Haltetraverse (22)verbunden ist.
7. Lenkvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestange (23) aus zwei miteinander teleskopisch verbundenen Stangenabschnitten (23a, 23b) besteht, die miteinandcr lösbar fest verbindbar sind.
8. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem außerhalb des Mantelrohrs (10) befindlichen Abschnitt des Führungsrohrs (11) eine sich über den Umfang des Führungsrohrs (11) erstreckende Führung (27)-ausgebildet ist,--in der ein Führungsglied (28) beidseitig gegen Druckfedern (29, 30) od.dgl. abgestützt verschwenkbar ist, welches mit einer Führungsstange (31) verbunden ist, die in einer Gleitführung (32) axial verschieblich gelagert ist, die an dem Mantelrohr (11) befestigt ist.
9. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Mantel (33) des Führungsrohrs (11) parallel zu dessen Mittelachse (34) ein Führungssteg (35) ausgebildet ist, auf dem ein Gleitstück (36) mit einem Führungsglied (37) gelagert ist, das in einer in dem Mantelrohr (10) ausgebildeten Führung (38) gegen Druckfedern (39, 40) od.dgl. abgestützt verschwenkbar ist.
10. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5) eine Steuereinheit (42) aufweist, die mit dem Impulsgeber (4) und dem Stellglied (41) 'des Stellmotors (6) verbunden. ist.
11. Lenkvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (42) als Mikroprozessor ausgebildet ist, der über einen A/D-Wandler (43) mit dem Impulsgeber (4) und über einen Verstärker (44) mit dem Stellglied (41) des Stellmotors (6) verbunden ist.
12. Lenkvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor mit einem Speicher (45) in Wirkverbindung steht.
13. Lenkvorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor mit einem Bedienfeld (46) mit Steuerschaltern (47) und den Fahrbetrieb ermittelnden Sensoren (48, 49, 50) verbunden ist.
14. Lenkvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienfeld (46) am Lenker (2) ausgebildet ist.