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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Lenkung für Kraftfahrzeuge gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Eine gattungsgemäße Lenkung ist durch den japanischen Patent-Abstract
55-1645 66 bekannt geworden.
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Dabei ist in die Lenksäule ein Planetengetriebe eingeschaltet, dessen
Sonnenrad mit dem Lenkhandrad, dessen Planetenradträger mit dem Lenkgetriebe und
dessen Außenrad mit einer Verstellvorrichtung verbunden ist. Die von der Drehung
des Lenkhandrades abhängige Verstellvorrichtung bewirkt eine Relativverdrehung des
Außenrades, wodurch ein variables Übersetzungsverhältnis erhalten wird. Das Übersetzungsverhältnis
ist jedoch fest vorgegeben und kann nicht verschiedenen Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges
angepaßt werden, beispielsweise zügige Fahrt oder Parkieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Lenkung derart auszubilden,
daß sie den verschiedenen Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges entsprechend anpaßbar
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist somit das Planetengetriebe so in den Kraftfluß
zwischen Lenkhandrad und Lenkgetriebe eingeschaltet, daß durch geeignete Sperrmittel
entweder ein direkter Durchtrieb (Übersetzung 1:1) oder eine Über- bzw. Untersetzung
schaltbar ist. Die Bedienungsperson des Kraftfahrzeuges hat somit die Möglichkeit,
beispielsweise vor dem Einparken des Kraftfahrzeuges das Übersetzungsverhältnis
zur Erzielung eines hohen Lenkmomentes zu ändern, um somit bei Parkieren mit geringen
Handhabungskräften am Lenkhandrad auszukommen. Nach Beendigung des Parkiervorganges
kann das Übersetzungsverhältnis wieder entsprechend den Bedürfnissen bei einer normalen
Fahrt auf eine mehr direkte Übersetzung umgeschaltet werden.
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Die Umschaltung kann zweckmäßig entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches
2 erfolgen. Dadurch ist sichergestellt, daß jeweils die eine oder die andere Übersetzungsstufe
geschaltet und der Kraftfluß zwischen Lenkhandrad und Lenkgetriebe nicht unterbrochen
ist.
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Besonders zweckmäßig kann entsprechend den Merkmalen der Patentansprüche
3 und 4 der starre Durchtrieb durch das Planetengetriebe dem normalen Fahrbetrieb
zugeordnet sein, wodurch unerwünschter Lenkungsleerweg aufgrund von Verzahnungstoleranzen
und Zahnflankenspiel im Planetengetriebe eliminiert ist. Ferner ist sichergestellt,
daß jeweils der Geradeausfahrt des Kraftfahrzeuges eine definierte Drehwinkelstellung
des Lenkhandrades entspricht.
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Eine besonders robuste und betriebssichere Ausbildung der Mittel
zum Umschalten der Übersetzungsstufen ist den Patentansprüchen 6 und 7 entnehmbar.
Die Umschaltung kann manuell erfolgen. Durch geeignete elektrische, pneumatische
oder hydraulische Stellmittel, die abhängig von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges
steuerbar sind, kann jedoch vermieden werden, daß in ungeeigneten Momenten und gegebenenfalls
unbeabsichtigt eine Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses durchgeführt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit anhand
einer in der Zeichnung dargestellten gattungsgemäßen Lenkung für Kraftfahrzeuge
näher erläutert.
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Zwischen einem Lenkhandrad 2 und einem Lenkge-
triebe
4 mit einer Lenksäule 6 der Lenkung eines Kraftfahrzeuges ist ein Planetengetriebe
8 eingeschaltet.
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Das Planetengetriebe 8 setzt sich aus einem Sonnenrad 10, zwei Planetenrädern
12, 14 und einem innenverzahnten Außenrad 16 zusammen. Die mit entsprechenden Außen-
bzw. Innenverzahnungen versehenen Räder sind in bekannter Weise miteinander in Eingriff.
Die Planetenräder 12, 14 sind auf einem Planetenradträger 18 drehbar gelagert, der
mit der Lenksäule 6 fest verbunden ist. Ein Wellenfortsatz 20 der Lenksäule 6 ist
in einer entsprechenden Bohrung des Sonnenrades 10 verdrehbar gelagert.
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Das Sonnenrad 10 ist einstückig mit einem Wellenstummel 22 ausgebildet,
auf dem die Nabe des Lenkhand rades 2 in herkömmlicher Weise unverdrehbar befestigt
ist. Die Lenksäule 6 ist in einem Mantelrohr 24 drehbar gelagert Ein am Mantelrohr
24 befestigter Topf 26 überdeckt das Planetengetriebe 8.
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Die Mittel zum Umschalten der zwei Übersetzungsstufen des Planetengetriebes
setzen sich aus einem Schaltfinger 28 mit einer Sperrklinke 30, einer Schaltmuffe
32 mit einer Kupplungsplatte 34 und einer an dem Außenrad 16 angeformten Außensperrverzahnung
36 zusammen. Die Schaltmuffe 32 ist mit einer Innen-Keilverzahnung an ihrer Nabe
38 versehen und auf dem Wellenstummel 22 mit einer korrespondierenden Außenkeilverzahnung
axial verschiebbar, jedoch verdrehfest geführt. Sie trägt mehrere Schaltstifte 40
(auf der Zeichnung ist nur ein Schaltstift 40 ersichtlich), welche umfangsmäßig
asymmetrisch zueinander versetzt sind und in korrespondierende Ausnehmungen 42 in
der Kupplungsplatte 34 einrückbar sind. Durch die asymmetrische Anordnung der Schaltstifte
40 und der korrespondierenden Ausnehmungen 42 ist eine drehwinkelkonforme Zuordnung
zwischen der Schaltmuffe 32 und der Kupplungsplatte 34 sichergestellt. Die Kupplungsplatte
34 ist an den die Planetenräder 12 aufnehmenden, an dem Planetenradträger 18 befestigten
Lagerbolzen 44 festgelegt (z. B. durch geeignete Schrauben).
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Der Umfangsrand der Schaltmuffe 32 wird von dem Schaltfinger 28 umgriffen,
welcher Schaltfinger 28 auf einem ortsfesten Stift 46 verschiebbar geführt ist.
In der gezeichneten Stellung des Schaltfingers 28 sind die Schaltstifte 40 außer
Eingriff mit der Kupplungsplatte 34, während die Schaltklinke 30 in die Außensperrverzahnung
36 des Außenrades 16 des Planetengetriebes 8 eingreift. Dementsprechend ist das
Außenrad unverdrehbar gehalten, so daß bei einem Drehen des Lenkhandrades 2 der
Planetenradträger 18 über das Sonnenrad 10 und die Planetenräder 14, 16 mit einem
entsprechend dem gewählten Übersetzungsverhältnis erhöhtem Lenkmoment angetrieben
ist.
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Beim Verschieben des Schaltfingers 28 in die zweite, nicht gezeichnete
Stellung (Verschiebung auf der Zeichnung nach unten) wird die Sperrklinke 30 außer
Eingriff mit der Außensperrverzahnung 36 des Außenrades 16 gebracht, während aufgrund
der Kopplung der beiden Sperren zugleich die Schaltstifte 40 in die Ausnehmungen
42 der Kupplungsplatte 34 eingreifen. Durch die konische Ausbildung der Schaltstifte
40 und korrespondierend dazu der Ausnehmungen 42 wird sowohl ein leicht herzustellender
Formschluß als auch eine spielfreie Übertragung zwischen dem Lenkhandrad 2 und der
Lenksäule 6 bzw. dem Lenkgetriebe 4 sichergestellt.
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Die dabei eingestellte Übersetzungsstufe entspricht einem direkten
Durchtrieb, wobei der Kraftfluß unmittelbar über die Schaltmuffe 32 und die Kupplungsplatte
34 auf den Planetenradträger 18 geht, so daß Verzahnungsspiele innerhalb des Planetengetriebes
8 ausgeschaltet sind.
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Unmittelbar während des Umschaltens von der gezeichneten Übersetzungsstufe
in die direkte Übersetzungsstufe wird zunächst der Schaltfinger 28 verschoben, bis
die Schaltstifte 40 an der Kupplungsplatte 34 zur Anlage kommen. In dieser Stellung
ist die Sperrklinke 30 noch mit der Außensperrverzahnung 36 des Außenrades 16 in
Eingriff. Durch Verdrehen des Lenkhandrades 2 in eine beliebige Drehrichtung werden
die asymmetrisch angeordneten Schaltstifte 40 in Überdekkung mit den Ausnehmungen
42 gebracht, wobei in diesem Moment ein Durchschalten in die direkte Übersetzungsstufe
möglich ist. Gleichzeitig ist dadurch eine drehwinkelkonforme Zuordnung zwischen
Lenkhandrad 2 und Lenksäule 6 nach jedem Wiedereinschalten des direkten Durchtriebes
erreicht.
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Der Schaltfinger 28 ist mit einem Fortsatz 48 versehen, an welchem
eine Stange 50 eines elektromagnetischen Stellgliedes 52 angreift. Das Stellglied
52 wird von einem elektrischen Steuergerät 54 mit einer logischen Verknüpfungsschaltung
angesteuert. In das Steuergerät 54 werden die Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeuges
und die gewünschte Übersetzung i der Lenkung (beispielsweise durch Betätigen eines
entsprechenden Schalters) eingegeben.
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Ist die indirekte Übersetzungsstufe (Außenrad 16 gesperrt) gewünscht,
beispielsweise weil das Kraftfahrzeug parkiert werden soll, so wird das elektromagnetische
Stellglied 52 angesteuert, sofern über das Geschwindigkeitssignal festgestellt ist,
daß sich das Kraftfahrzeug im Stillstand befindet. Das elektromagnetische Stellglied
52 betätigt dann über die Stange 50 und den Fortsatz 48 den Schaltfinger 28 entsprechend.
Ferner wird über das Steuergerät 54 eine Warnleuchte 56 angesteuert, welche das
Anliegen der indirekten Übersetzungsstufe anzeigt.
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Soll wieder auf eine direkte Übersetzungsstufe geschaltet werden,
so kann dies nach entsprechender Betätigung eines nicht dargestellten Übersetzungswählschalters
direkt erfolgen; d. h. daß dazu nicht zwingend ein Geschwindigkeitssignal verarbeitet
werden muß.
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Sobald die direkte Übersetzungsstufe wieder eingeschaltet ist, wird
die Warnleuchte 56 durch das Steuergerät 54 wieder abgeschaltet. Der Schaltfinger
28 kann zweckmäßiger Weise mittels einer Feder in die Stellung vorgespannt sein,
in der die direkte Übersetzungsstufe geschaltet ist. Dadurch wird vermieden, daß
gegebenenfalls bei einer elektrischen Störung (z. B. Stromausfall) ungewollt die
indirekte Übersetzungsstufe geschaltet wird.
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Mit der dargestellten Ausführung ist eine direkte Übersetzung oder
eine Übersetzung >2 verwirklichbar. Soll das letztere Übersetzungsverhältnis
zwischen 1 und 2 liegen, so könnte als Antrieb das Außenrad und als Abtrieb der
Planetenradträger des Planetengetriebes dienen, während das Sonnenrad entsprechend
sperrbar anzuordnen wäre.