DE3714833A1 - Hilfskraftlenkung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Hilfskraftlenkung fuer kraftfahrzeugeInfo
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Description
Eine Hilfskraftlenkung mit zwei voneinander unabhängigen
Kraftverstärkungseinrichtungen nach dem Oberbegriff des Haupt
anspruches ist bereits aus der DE-PS 29 18 975 bekannt. Die
erste Kraftverstärkungseinrichtung ist ein unmittelbar im Lenk
getriebegehäuse eingebauter, auf ein Lenksegment einwirkender
Arbeitskolben, der als Steuereinrichtung ein Drehschieberventil
aufweist. Die zweite Kraftverstärkungseinrichtung besteht aus
einem separaten, an ein Lenkgestänge angeschlossenen hydrauli
schen Stellzylinder. Der Stellzylinder ist durch ein weiteres
Drehschieberventil ansteuerbar, welches ebenso wie das zur
ersten Kraftverstärkungseinrichtung gehörende Drehschieberven
til konzentrisch zur Lenkspindel angeordnet ist. Jedes Dreh
schieberventil steht mit einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen
Pumpe in Verbindung. Die beiden Kraftverstärkungseinrichtungen
verfügen also über voneinander völlig getrennte Lenkungskreise,
so daß sich das Fahrzeug beim Ausfall, z. B. einer der beiden
Pumpen, mit Hilfe des anderen noch intakten Lenkkreises, jedoch
mit höherem Handkraftanteil, aus dem Verkehr lenken läßt.
Eine solche, auch als Zweikreislenkung bezeichnete Hilfs
kraftlenkung, verfügt über eine Verdoppelung (Redundanz) sämt
licher hydraulischer Bauteile, woraus sich ein erheblicher Bau
aufwand ergibt. Weiterhin ist der Einbau des zusätzlichen
Stellzylinders im Bereich der Lenkachse sehr oft mit Raumpro
blemen verbunden. Die Notwendigkeit von stabilen Anlenkpunkten
am Fahrzeugrahmen und die Installation von langen Druckschläu
chen für diesen Stellzylinder erfordern einen zusätzlichen
Mehraufwand. Da das Öl im zusätzlichen Lenkkreis ständig umge
wälzt wird, ergeben sich außerdem unnötige Durchlaufverluste.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Aufbau
einer Lenkeinrichtung, die aus Sicherheitsgründen mit zwei von
einander unabhängigen Kraftverstärkungseinrichtungen ausgerüstet
ist, einfacher zu gestalten und den Einbau in das Fahrzeug zu
verbilligen. Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der Ansprü
che 1 bis 5 gelöst.
Nach dem Hauptmerkmal der Erfindung ist als zweite Kraft
verstärkungseinrichtung ein Elektromotor vorgesehen, der über
eine schaltbare Kupplung die Gewindespindel antreiben kann.
Anstelle eines in der Herstellung und Montage kostenintensiven
zweiten hydraulischen Lenkkreises, bestehend aus Ölbehälter,
Pumpe, Steuerventil, separatem Stellmotor und zugehörigen Hoch
druckleitungen, findet ein preiswerter Elektroantrieb mit einem
handelsüblichen Elektromotor Anwendung. Da der Elektromotor nur
im Notfall zum Einsatz kommt, sind Energieverluste bei funk
tionsfähigem hydraulischen Lenkkreis ausgeschlossen.
Nach Anspruch 2 greift in die Gewindespindel ein Wellen
fortsatz ein, der eine Elektro-Lamellenkupplung trägt. Der
Elektromotor treibt über ein Untersetzungsgetriebe und die
Kupplung den Wellenfortsatz und damit die Gewindespindel an.
Bei einem Ausfall des hydraulischen Lenkkreises mit dem in das
Lenkgehäuse integrierten Arbeitskolben schaltet z. B. ein in die
Lenkspindel eingebauter Drehmomentsensor den Elektromotor und
die Lamellenkupplung ein. Dieser Drehmomentsensor gibt sein
Schaltsignal in Abhängigkeit von der Drehrichtung und vom Lenk
spindel-Betätigungsmoment. Auf diese Weise kann man die
manuelle Lenkkraft durch die in das Lenkgetriebe eingeleitete
elektromotorische Kraft unterstützen. Dadurch, daß der Elektro
motor über ein Untersetzungsgetriebe in das Lenkgetriebe ein
treibt, läßt sich ein kleiner Motor verwenden. Dieser Motor
ragt nur geringfügig über die Kontur des Lenkgetriebes hinaus.
Nach Anspruch 3 sitzt der Elektromotor in Einbaulage des
Lenkgetriebes unterhalb des als Segmentwelle ausgeführten Ab
triebsgliedes. Hierzu läßt sich ein ohnehin vorhandener Frei
raum ausnützen.
Nach Anspruch 4 ist es von Vorteil, den Elektromotor
gleichachsig zur Gewindespindel an das Grundgehäuse anzubauen.
Nach Anspruch 5 bilden der Elektromotor und die schalt
bare Kupplung eine in einem separaten Gehäuse an das Grund
gehäuse des Lenkgetriebes angeflanschte Baueinheit. Auf diese
Weise ergibt sich ein kompakter, einbaufertiger Block, der
zusätzliche Montagearbeiten überflüssig macht. Das Grundgehäuse
der Hilfskraftlenkung läßt sich ohne Änderungen auch in der
bisherigen Art mit nur einem hydraulischen Lenkkreis verwenden.
Das Grundgehäuse ist dann lediglich mit einem Deckel zu ver
schließen.
Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombinationen der
Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere
sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen
Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
im Längsschnitt.
Ein der Erfindung zugrunde liegendes Blocklenkgetriebe ent
spricht im Grundkonzept, also in der Ausführung als Einkreis
lenkung, weitgehend der eingangs erwähnten DE-PS 29 18 975
(Fig. 2), so daß nachstehend nur die wichtigsten Baumerkmale
erläutert werden.
In einem Grundgehäuse A steht eine mit einem nicht dargestellten
Lenkhandrad verbundene Lenkspindel 1 über einen Drehstab 2
elastisch mit einer Gewindespindel 3 in Verbindung. In die Lenk
spindel 1 sind axiale Steuernuten, z. B. 4, eingearbeitet, die
zu einem Drehschieber 5 gehören. Der Drehschieber 5 wirkt mit
einer mit der Gewindespindel 3 einstückig hergestellten Steuer
buchse 6 mit axialen Steuernuten, z. B. 7, zusammen. Der Dreh
schieber 5 und die Steuerbuchse 6 bilden Teile eines in solchen
Hilfskraftlenkungen üblichen Drehschieberventils. Ein Querbol
zen 8 begrenzt das Steuerspiel zwischen der Lenkspindel 1 und
der Gewindespindel 3. Innerhalb dieses Steuerspiels regelt das
Drehschieberventil 5, 6 je nach Drehrichtung den Druck in einem
der Druckräume 10 bzw. 11 eines Arbeitskolbens 12 einer ersten
Kraftverstärkungseinrichtung an. Der Arbeitskolben 12 greift
über eine Kugelkette 13 in die Gewindespindel 3 ein und steht
außerdem über eine Verzahnung 14 mit einem auf einer Lenk
welle 15 angeordneten Lenksegment 16 in Eingriff. Axiallager 17
und 18 dienen zur Aufnahme der auf die Gewindespindel 3 einwir
kenden Axialkräfte. Eine von einem Fahrzeugmotor angetriebene
Pumpe 19 steht über eine Zulaufnut 20 der Gewindespindel 3 mit
den Steuernuten 4, 7 des Drehschieberventils 5, 6 in Verbindung.
Eine Rücklaufnut 21 führt zu einem Behälter 24.
Das in Einbaulage unten liegenden Ende der Gewindespindel 3
ist drehfest mit einem Wellenfortsatz 23 gekoppelt. Der Wellen
fortsatz 23 erstreckt sich in ein an das Grundgehäuse A ange
flanschtes Gehäuse B und trägt eine schaltbare Kupplung 25,
z. B. eine Elekro-Lamellenkupplung. Die Zeichnung zeigt einen
mit Hilfe einer Keilbuchse 26 auf dem Wellenfortsatz 23 drehfest
gelagerten Magnetkörper 27 mit Außenlamellen 28. Der Magnetkör
per 27 trägt einen Schleifring 29 für eine nicht sichtbare Strom
zuführung. Eine auf dem Wellenfortsatz 23 bei nicht erregtem
Magnetkörper 27 frei drehbare Mitnehmernabe 30 trägt Innenlamel
len 31 und eine Ankerscheibe 32. Die Nabe 30 ist Teil eines
Zahnrades 33, das über ein Untersetzungsgetriebe 34, 35 und mit
dem Antriebsritzel 36 eines als zweiter Kraftverstärker wirken
den Elektromotors 37 in Eingriff steht. Der Elektromotor 37 ist
in Einbaulage der Hilfskraftlenkung unterhalb der Lenkwelle 15
in einem Freiraum 38 untergebracht. Die Längsachse des Elektro
motors 37 liegt dabei parallel zur Gewindespindel 3. Hieraus
ergibt sich eine besonders gedrungene Bauweise für den zweiten
Kraftverstärker, wobei die Außenumrisse der gesamten Lenkeinrich
tung nur unwesentlich über die einer normalen Hilfskraftlenkung
mit nur einem Kraftverstärker hinausragen. Eine derartige elek
trohydraulische Sicherheitslenkung läßt sich ohne Einbauprobleme
und mit sehr niedrigen Montagekosten im Fahrzeug unterbringen.
- Bezugszeichen: 1Lenkspindel 2Drehstab 3Gewindespindel 4Steuernuten in 1 5Drehschieber 6Steuerbuchse 7Steuernuten in 3 8Querbolzen 9- 10Druckraum 11Druckraum 12Arbeitskolben 13Kugelkette 14Verzahnung 15Lenkwelle 16Lenksegment 17Axiallager 18Axiallager 19Pumpe 20Zulaufnut 21Rücklaufnut 22- 23Wellenfortsatz 24Behälter 25schaltbare Kupplung 26Keilbuchse 27Magnetkörper 28Außenlamellen 29Schleifring 30Mitnehmernabe 31Innenlamellen 32Ankerscheibe 33Zahnrad 34Untersetzungsgetriebe 35Untersetzungsgetriebe 36Antriebsritzel 37Elektromotor 38Freiraum AGrundgehäuse BGehäuse
Claims (5)
1. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit folgenden Merk
malen:
- - In einem Lenkgetriebegehäuse ist eine mit einem Arbeits kolben einer ersten Kraftverstärkungseinrichtung in Eingriff stehende Gewindespindel angeordnet;
- - der Arbeitskolben steht über eine Verzahnung mit einem Ab triebsglied in Verbindung;
- - die Gewindespindel weist in ihrem Innenraum einen Drehstab auf, der diese mit der Lenkspindel verbindet;
- - durch eine Relativverdrehung der Lenkspindel gegenüber der Gewindespindel wird ein Druckölstrom über eine Steuerein richtung einem Druckraum des Arbeitskolbens zugesteuert;
- - es ist eine zweite Kraftverstärkungseinrichtung für die Lenkkraftunterstützung vorgesehen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - Die zweite Kraftverstärkungseinrichtung ist ein Elektro motor (37);
- - der Elektromotor (37) steht über eine schaltbare Kupp lung (25) mit der Gewindespindel (3) in Verbindung.
2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch folgende Merkmale:
- - In die Gewindespindel (3) greift ein Wellenfortsatz (23) ein;
- - der Wellenfortsatz (23) trägt als schaltbare Kupplung (25) eine Elektro-Lamellenkupplung, und
- - der Elektromotor (37) steht über ein Untersetzungsge triebe (34, 35) und die schaltbare Kupplung (25) mit der in den Wellenfortsatz (23) eingreifenden Gewindespindel (3) in Verbindung.
3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Elektromotor (37) in Einbau
lage des Lenkgetriebes in einem Freiraum (38) unterhalb des
Abtriebsgliedes (Lenkwelle 15) angeordnet ist.
4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Elektromotor (37) parallelachsig zur
Gewindespindel (3) an das Grundgehäuse (A) angebaut ist.
5. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Elektromotor (37) und die schaltbare
Kupplung (25) in einem an das Grundgehäuse (A) angeschraubten
separaten Gehäuse (B) untergebracht sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ZF FRIEDRICHSHAFEN AG, 7990 FRIEDRICHSHAFEN, DE |
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8141 | Disposal/no request for examination |