Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe mit Servoanlage
für Fahrzeuge, d. h. Verkehrsmittel für den
Personen- oder Gütertransport zu Land, Wasser oder
in der Luft, die einer Lenkung bedürfen. Der Kurs
dieser Fahrzeuge (z. B. Kraftwagen) wird vom Fahrzeugführer
über eine Betätigungsvorrichtung (i. B.
Lenkrad, Lenkspindel (29), ein Lenkgetriebe (28),
das Lenkgestänge (30)) und die, die Kursänderung
des Fahrzeugs letztendlich bewirkenden Elemente
des Fahrzeuges (i. B. die Räder 31) bestimmt. Das
Lenkgetriebe (28) soll dabei den Kraftaufwand
für den Fahrzeugführer in erträglichen Grenzen
halten, und zudem die Lenkung durch die Untersetzung
"indirekter", d. h. unempfindlicher gegen ein (i. B.)
"Verreißen" des Lenkrades durch den Fahrzeugführer
machen, und auch störende Einflüsse (i. B.) Stöße
und Einflüsse des Antriebs (wenn die gelenkten
Räder zugleich Antriebsräder sind) vom Lenkrad fernhalten.
Da aber (i. B.) aus fahrtechnischen Gründen
die Zahl der für einen vollen Lenkungseinschlag
(max. Lenkwinkel) der Räder notwendigen Umdrehungen
des Lenkrades nicht unbegrenzt zu Gunsten eines
daraus resultierenden reduzierten Kraftaufwandes
erhöht werden kann, wurde für größere, relativ
schwere Kraftfahrzeuge eine "Lenkhilfe" in Form
einer Servoanlage eingeführt, die die notwendigen
Lenkkräfte für den Fahrzeugführer auf mechanisch-
hydraulischem Weg, wie auch die rein hydraulische
Lenkung, die aber den schwerwiegenden Sicherheitsnachteil
einer fehlenden mechanischen Verbindung
bei einem Hydraulikausfall, der damit auch immer
zugleich einen Ausfall der Lenkung bedeutet, besitzt,
reduzieren hilft. Sehr "indirekt" übersetzte Lenkungen
machen ein Fahrzeug "unhandlich", das (i. B.)
bei der Lenkraddrehung notwendige Umgreifen
reduziert die Fahrsicherheit, eine "direktere"
Lenkung verschlechtert die Richtungsstabilität,
(i. B.) den "Geradeauslauf", speziell bei hoher
Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges.
Die Erfindung soll bei der Lösung dieses Zielkonfliktes
helfen, zudem soll sie die behindertengerechte
Anpassung von Fahrzeuglenkungen an die oft eingeschränkte
Beweglichkeit und Kraft von Körperbehinderten
ermöglichen und dafür in eine möglichst
große Zahl von (i. B.) Kraftfahrzeugen nachträglich
einbaubar sein, woraus die Notwendigkeit möglichst
geringer Außenabmessungen des erfindungsgemäßen
Lenkgetriebes und der Servoanlage resultiert.
Ein Zusatz-Lenkgetriebe (27) (siehe Fig. 1), erfindungsgemäß
aus zwei elliptischen Zahnrädern (3, 4)
und einer Übersetzung mit zwei Stirnrädern (39, 40)
und der Zwischenwelle (32) bestehend, erfüllt den
Wunsch nach geringen Einbaumaßen für eine Nachrüstung.
Es könnte zwischen der, im Fahrzeug vorhandenen,
gekürzten Lenkspindel (29), die mit der Antriebswelle (1)
verbunden wird, und dem bereits vorhandenen Lenkgetriebe
(28), dessen Lenkwelle mit der Abtriebswelle
(2) verbunden wird, eingebaut werden.
Die erfindungsgemäße Paarung der elliptischen
Zahnräder (3, 4) oder von Segmenten elliptischer
Zahnräder (5, 6) führt durch deren elliptische
Wälzbahnen zu einer (periodisch) variablen Übersetzung
zwischen Antriebswelle (1) und Abtriebswelle
(2). Die Zahnräder (3, 4) oder die Zahnradsegmente
(5, 6) sind so anzuordnen, daß bei der "Geradeausstellung"
(in Mittelposition) der Lenkung (i. B.
der Räder (31)), der Wälzpunkt (W) mit dem Punkt
der Wälzbahn des Zahnrades (3) oder Segmentes (5),
der den geringsten Abstand zur Antriebswelle (1) hat
und der zugleich der Punkt auf der Wälzbahn
des Zahnrades (4) oder Segmentes (6)
ist, der den größten Abstand von der Abtriebswelle
(2) bzw. Zwischenwelle (27) hat, zusammenfällt.
Hierdurch wird die Lenkungsübersetzung
so gestaltet, daß in der "Geradeausstellung"
die Lenkung relativ "indirekt" wirkt, und mit
zunehmendem Lenkungseinschlag der Lenkwinkel
überproportional zunimmt. Die Progressivität
der Vergrößerung des Lenkwinkels im Verhältnis
zur (i. B.) Lenkraddrehung aus dessen Mittelposition
heraus ist, durch den Konstrukteur z. B.,
auf den Verwendungszweck durch Wahl eines geeigneten
Achsverhältnisses der imaginären Halbachsen
der elliptischen Zahnräder auszulegen. Diese stark
überproportionale Zunahme des Lenkwinkels im Verhältnis
zur (i. B.) Drehung des Lenkrades garantiert
eine um die "Mittellage" herum relativ "indirekte"
Lenkung, die entsprechend sicher gegen ein unbeabsichtigtes
"Verreißen" ist, eine hervorragende
Richtungsstabilität beim "Geradeauslauf" des Fahrzeugs
ermöglicht, und dennoch, durch die direkte mechanische
Verbindung, genügend "Fahrbahnkontakt" und Sicherheit
bietet, wobei ca. ¼ Lenkradumdrehungen aus
der "Mittellage" heraus in beide Richtungen zur Erzielung
des max. Lenkwinkels jeweils ausreichen
und somit auch eine ausgezeichnete Handlichkeit
gewährleistet ist. Beim Zusatz-Lenkgetriebe (27)
sorgt ein zusätzliches Zahnradpaar, das aus zwei
Stirnrädern (39, 40) als Übersetzung besteht, für
die Anpassung an das vorhandene Lenkgetriebe (28).
Sollte die erfindungsgemäße Konstruktion dagegen
als Haupt-Lenkgetriebe zum Einsatz kommen, so kann
es speziell bei größeren und schwereren Fahrzeugen
aufgrund der auftretenden Lenkkräfte notwendig sein,
das Lenkgetriebe zusammen mit der erfindungsgemäßen
Servoanlage als "Lenkhilfe" einzusetzen
(Fig. 2). Die Hydraulik der Servoanlage besteht
hauptsächlich aus einer in der Fördermenge
regulierbaren Hydraulik-Pumpe (42), die in einem
Druckreservoir (25) durch das Hineinpumpen von
Hydraulik-Flüssigkeit aus einem Reservoir (22),
das von der Steuerelektronik (8) druckabhängig
gesteuert wird, einen konstanten Hydraulik-Druck
erzeugt, und den (Elektro-)Magnetventilen (10, 11),
die einerseits über die Rohrleitungen (23, 24) mit
dem Druckreservoir (25) und andererseits über die
Rohrleitungen (21, 20) mit dem Reservoir (22) und
über die Rohrleitungen (12, 13) mit dem betreffenden
Hydraulik-Zylinder (14) bzw. (15) verbindbar sind.
Die Hydraulik-Zylinder (14, 15) betätigen über ihre
Kolben (16, 17) die Kolbenstangen (18, 19). Die wirken
bei der schematisch in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen
Konstruktion über ein (Kugel-)Gelenk
(43) auf die Abtriebswelle (2) des erfindungsgemäßen
Lenkgetriebes, das über das Stirnrad (41) und
das Lenkgestänge (z. B. Zahnstange, Spurstange usw.
herkömmlicher Bauart) die Räder (31) "einschlägt".
Die Abtriebswelle (2) wird dazu vom Zahnrad-Segment
(6), mit dem die Abtriebswelle (2) fest verbunden ist,
und das sich mit dem Zahnrad-Segment (5) in direktem
Eingriff befindet, bewegt. Das Zahnrad-Segment (5)
ist über die Antriebswelle (1) und die Lenkspindel
(29) mit dem Lenkrad fest verbunden. Parallel zur
Antriebswelle (1) verläuft eine Stange (26), deren
eines Ende mit dem entsprechenden Ende der Antriebswelle
verbunden ist, und deren anderes Ende mit
dem Sensor (7), der auch am entsprechenden Ende der
Antriebswelle (1) befestigt ist, über einen (z. B.)
piezoelektrischen Druckkraftaufnehmer für jeweils
eine der beiden Drehrichtungen der Antriebswelle (1)
verbunden ist. Die durch die Torsion der Antriebswelle
(1) auf die Druckkraftaufnehmer wirkende Kraft
wird umgesetzt und an die Steuerelektronik (8) weitergeleitet,
wo dieser Wert mit dem maximal zulässigen
Wert von der Maximalwertvorgabe verglichen wird.
Sollte dieser Wert geringer als der Maximalwert sein,
so bleibt die direkte Verbindung der Arbeitsräume
der Hydraulikzylinder (14) bzw. (15) über die Rohre
(13, 21) bzw. (12, 20) zum Reservoir (22) durch die
entsprechend geschalteten Elektromagnetventile
(10) bzw. (11) bestehen. Die Hydraulikzylinder
(14, 15) wirken so als "Lenkungsstoßdämpfer". Sollte
jedoch der maximal zulässige Wert von der Druckkraft
überschritten werden, d. h. die Lenkkraft zu hoch sein,
so ist die Steuerelektronik so geschaltet und so
mit den Magnetventilen (10, 11) verbunden, daß der
entsprechende Hydraulikzylinder (z. B. 14) über die
Rohrleitung (12), das Magnetventil (10) und die Rohrleitung
(23) mit dem Druckreservoir (25) hydraulisch
verbunden wird, bis der maximal zulässige Wert, der
z. B. an der Maximalwertvorgabe (9) eingestellt werden
kann, wieder unterschritten wird, und das Magnetventil
die Rohrleitung (12) wieder auf die Rohrleitung (20)
schaltet.