DE3809192A1

DE3809192A1 - Lenkgetriebe fuer ein fahrzeug

Info

Publication number: DE3809192A1
Application number: DE3809192A
Authority: DE
Inventors: Tsugiharu Matsunaga; Yasutaka Hayashi; Katsuhiko Hattori
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1988-09-29
Also published as: US4940105A; JPS63232074A

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für ein Fahrzeug gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1. Insbeson dere bezieht es sich auf eine Servolenkung bzw. ein Lenkge triebe mit einer Lenkkorrekturfunktion, durch die eine Lenkkorrektur veranlaßt wird, wenn auf das Fahrzeug eine Störung einwirkt, wobei ein Ausfallsicherheitsmechanismus vorgesehen ist, um eine manuelle Lenkung zu ermöglichen, wenn eine Servoeinrichtung oder eine Steuereinrichtung ver sagt.

Fig. 2 stellt einen typischen bekannten Ausfallsicherheits mechanismus dar, wie der in einem Lenkgetriebe für ein Fahrzeug benutzt wird. Das Versagen einer Lenkantriebsein heit 230 oder einer Lenkantriebssteuereinrichtung 240 wird durch einen Abnormalitätendetektor 240 a elektrisch erfaßt. Von der Lenkantriebssteuereinrichtung 240 wird ein elektri sches Signal ausgegeben, um ein Verbindungsstell-organ 270 und ein Funktionsstillsetzungsorgan 290 zu betätigen und die Eingabeeinrichtung 210 mit der Lenkeinrichtung 220 zu koppeln und hierbei die Funktion der Lenkantriebseinrich tung 240 stillzusetzen. Das Bezugszeichen 260 bezeichnet eine Lenksteuereinrichtung. Ein typisches Beispiel eines solchen Lenkgetriebes für ein Fahrzeug ist in Fig. 3 darge stellt (offengelegte Japanische Gebrauchsmuster-Veröffent lichung 61-35 082).

Es wird die Anordnung und die prinzipielle Arbeitsweise des oben erwähnten Lenkgetriebes im folgenden kurz erläutert.

Mit einem Lenkrad 322 ist eine Eingabewelle 323 verbunden. Ein Eingabelenkwinkeldetektor 326 ist an die Eingabewelle 323 angeschlossen, um den Lenkwinkel zu erfassen. Die Eingabewelle ist mit einer Ausgabewelle 324 über eine Kupplungseinrichtung 325 verbunden. Auf der Ausgabewelle 324 ist ein den tatsächlichen Lenkwinkel erfassender Ausga belenkwinkeldetektor 327 angeordnet. Die Ausgabewelle 324 ist über Gelenke 330 und 331 mit einem Ritzel 332 verbun den. Die Kupplungseinrichtung 325 wird durch ein Stellglied 329 betätigt. Das Ritzel 332 kämmt mit einer Zahnstange 333. Der Hydraulikkolben eines Hydraulikzylinders 337 ist einstückig mit der Zahnstange 333 verbunden. Die Zahnstange 333 ist über ein Verbindungsgestänge 334 und einen Gelen karm 335 mit einem Rad 336 verbunden. Das von einer Hydrau likquelle 338 gelieferte Öl wird wahlweise durch ein elek tromagnetisches Wegeventil 344 den Ölkammern 337 a und 337 b zugeführt. Ein druckempfindlicher Schalter 343 ist der Öl leitung zwischen der Hydraulikquelle 338 und dem elektro magnetischen Ventil 344 zugeordnet. In den Ölleitungen zwi schen dem elektromagnetischen Wegeventil 344 und den Ölkam mern 337 a und 337 b im Hydraulikzylinder 337 ist ein Kupp lungsventil 335 angeordnet, um zwischen den beiden Öllei tungen eine Verbindung herzustellen. Die von einem Fahr zeuggeschwindigkeitsfühler 346, dem Eingabelenkwinkeldetek tor 326, dem Ausgabelenkwinkeldetektor 327 und dem druck empfindlichen Schalter 343 ausgegebenen Signale werden einer Steuereinrichtung 328 zugeführt. Diese gibt an das Stellglied 329 in der Kupplungseinrichtung 325, das elek tromagnetische Vierwegeventil 344 und das Kupplungsventil 345 Steuersignale aus.

Im normalen Zustand werden die Kupplungseinrichtung 325 und das Kupplungsventil 345 im AUS-Zustand gehalten. Das elek tromagnetische Vierwegeventil 344 wird abhängig von den von den Lenkwinkeldetektoren 326 und 327 gelieferten Signalen gesteuert und die Lenkung in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Lenkrades 322 ausgeführt. Empfängt die Steuereinrich tung 328 jedoch über ein ODER-Glied ein hydraulisches Fehl signal vom druckempfindlichen Schalter 343, ein Abnormali tätssignal der Steuerung oder ein Fahrzeuggeschwindigkeits signal, das anzeigt, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit, dann wird von der Steuereinrichtung 328 ein Steuersignal ausge geben, um die Kupplungseinrichtung 325 und das Kupplungs ventil 345 zu betätigen. Sodann werden die Eingabewelle 323 mit der Ausgabewelle 324 verbunden und gleichzeitig die Öl kammern 337 a und 337 b im Hydraulikzylinder 337 miteinander in Verbindung gebracht. In diesem Zustand erlaubt das Lenk getriebe eine manuelle Lenkung ohne große Lenkkraft. Des halb ist die Lenkung im abnormalen Zustand und bei hoher Fahrgeschwindigkeit sichergestellt und damit die Sicherheit gewährleistet.

Bei dem bekannten Lenkgetriebe werden die Kupplungseinrich tung zum Verbinden der Eingabe- und der Ausgabewelle und die Einrichtung zum Stillsetzen des Servobetriebs durch Fühler und die Steuereinrichtung gesteuert. Deshalb kann die manuelle Lenkung nicht ausgeführt werden und eine sichere Fahrt nicht gewährleistet werden, wenn die Fühler versagen oder die Steuereinrichtung gestört wird. Nehmen wir an, daß der druckempfindliche Schalter 343 versagt, die Druckänderung in einem Abnormalitätszustand der Hydraulik quelle 338 zu erfassen, und der vorgegebene Druck wird nicht erreicht. Da die Abnormalität der Hydraulikquelle 338 nicht als eine Abnormalität durch die Steuereinrichtung 328 erfaßt wird,wird die Kupplungseinrichtung 325 auch nicht in den Eingriffszustand versetzt und die Lenkung wird unmög lich. Deshalb ist keine sichere Fahrt gewährleistet. Wenn die Steuereinrichtung 328 versagt, ihre Funktion aufrechtzuerhalten einschließlich der Ausfallsicherheits funktion, kann die normale Lenkung nicht ausgeführt werden. Da an das Stellglied 329 in der Kupplungseinrichtung 325 und an das Kupplungsventil 345 keine auf die Abnormalität hinweisenden Signale ausgegeben werden, kann die manuelle Lenkung nicht durchgeführt werden.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Lenkgetriebe für ein Fahrzeug vorzusehen, bei dem selbst dann eine sichere Len kung und damit Fahrt gewährleistet ist, wenn die Lenk antriebseinheit oder die Lenkantriebssteuereinheit versagt.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Unter Berücksichtigung der oben erläuterten Situation liegt der vorliegenden Erfindung der Gedanke zugrunde, daß an stelle eines elektrischen Steuersystems mit einem hohen Ge fahrfaktor hauptsächlich mechanische Elemente mit geringer Fehlerrate benutzt werden in der Ausfallsicherheitssteue rung beim Auftreten eines abnormalen Zustands des Lenkge triebes, so daß, selbst wenn die Steuereinrichtung oder dergleichen versagt, eine sichere Lenkung gewährleistet ist.

Im einzelnen ist eine Verbindungseinrichtung mit einer Kupplung zwischen einer Eingabeeinrichtung und einer Lenk einrichtung angeordnet. Die Kupplung wird normalerweise im AUS-Zustand gehalten. In diesem Zustand steuert die Lenk antriebssteuereinrichtung die Lenkantriebseinheit abhängig von einem von der Lenksteuereinrichtung gelieferten Lenkbe fehl, und es wird eine Lenkantriebskraft von der Lenk antriebseinheit zur Lenkeinrichtung über eine Übertragungs einrichtung für die Lenkantriebskraft übertragen. Auf diese Weise wird die Lenkung ausgeführt. Wenn jedoch ein abnorma ler Zustand auftritt, wird dieser durch die Kupplung erfaßt und die Kupplung in den Eingriffszustand gebracht. Eine Löseeinrichtung für den Einsatz der Antriebseinheit wird so betrieben, daß sie mechanisch mit einem Verbindungsvorgang wie dem Einkuppeln der Kupplung gekoppelt ist, so daß die von der Lenkantriebseinheit auf die Lenkeinrichtung aus geübte Kraft gelöst wird. Diesem Aufbau ist kein die Lenkantriebssteuereinrichtung einschließendes elektrisches System zugeordnet. Deshalb kann mit hoher Zuverlässigkeit eine manuelle Lenkung erreicht werden, ohne daß eine große Lenkkraft erforderlich ist, mit der die von der Lenk antriebseinheit ausgeübte Kraft zu überwinden wäre.

Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält das Lenkgetriebe gemäß dieser Erfindung eine Eingabeeinrichtung 10, die es dem Fahrer erlaubt, eine Lenkeingabe einzugeben, eine Lenkein richtung 20 zum Ändern des Lenkwinkels des Rades, um die Lenkung auszuführen, eine Lenkantriebseinheit 30 mit einer Lenkantriebskrafterzeugungseinrichtung zum Antreiben der Lenkeinrichtung, eine Lenkantriebssteuereinrichtung 40 zum Steuern der Lenkantriebseinheit 30 und eine Lenksteuer einrichtung 60 für die Ausgabe eines Lenkbefehls an die Lenkantriebssteuereinrichtung 40 auf der Grundlage eines Wertes, dem ein Lenkbetrag zugeordnet ist, wie ein Lenkein gabebetrag, der durch die Eingabeeinrichtung 10 eingegeben worden ist. Ferner ist eine Verbindungseinrichtung 70 vor gesehen, die eine zwischen der Eingabeeinrichtung 10 und der Lenkeinrichtung 20 angeordnete Kupplung enthält. Die Verbindungseinrichtung 70 ist vorgesehen zur mechanischen Erfassung der Relativverschiebung zwischen der Einga beeinrichtung 10 und der Lenkeinrichtung 20 und zum mecha nischen Verbinden der Eingabeeinrichtung 10 mit der Lenk einrichtung 20 durch Einrücken der Kupplung in den Ein griffszustand, wenn die Relativverschiebung einen vorgege benen Wert erreicht. Schließlich ist eine Löseeinrichtung 90 für den Einsatz der Antriebseinheit vorgesehen, die mit der Verbindungsoperation der Verbindungseinrichtung 70 mechanisch gekoppelt ist, um den Einsatz der Antriebsein heit d.h. deren Einwirkung auf die Lenkeinrichtung 20 zu lösen.

Die Arbeitsweise und die Wirkung dieser Erfindung gemäß der beschriebenen Anordnung sind die folgenden.

Im normalen Zustand wird die Verbindungseinrichtung zwi schen der Eingabeeinrichtung und der Lenkeinrichtung im AUS-Zustand, das heißt im ausgerückten Zustand, gehalten und die Löseeinrichtung für den Einsatz der Antriebseinheit wird unwirksam gehalten und es wirkt auf die Lenkeinrich tung die Antriebskraft der Lenkantriebseinheit ein. Unter diesen Bedingungen wird ein Lenkbetrag vom Lenkeingabede tektor, der den durch den Fahrer von der Eingabeeinrichtung aus eingegebenen Eingabebetrag erfaßt, und ein Korrektur lenksignal einer Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung einge geben in die Lenkantriebssteuereinrichtung 40 als Lenkbe tragbefehlswert der Lenksteuereinrichtung. Die Lenk antriebseinheit wird durch die Lenk antriebssteuereinrichtung so gesteuert, daß eine vorgege bene Lenkantriebskraft erzeugt wird. Die Lenkantriebskraft wird über die Übertragungseinrichtung für die Lenkantriebs kraft auf die Lenkeinrichtung übertragen und hierbei werden die Räder gelenkt.

Wenn die Lenkantriebseinheit oder die Lenkantriebs steuereinheit versagt, das heißt, wenn die mechanisch er faßte Relativverschiebung zwischen der Eingabeeinrichtung und der Lenkeinrichtung einen vorgegebenen Wert erreicht, dann wird die zwischen der Eingabeeinrichtung und der Lenk einrichtung angeordnete Kupplung in den Eingriffszustand eingerückt. Die Eingabeeinrichtung wird so mit der Lenkein richtung verbunden. Die Löseeinrichtung für den Einsatz der Antriebseinheit wird mechanisch gekoppelt mit dem Ein rücken der Kupplung betätigt, um den Einsatz der auf die Lenkeinrichtung einwirkenden Lenkantriebseinheit zu lösen. Die Lenkeinrichtung wird durch manuelle Lenkung betrieben, ohne daß eine große Lenkkraft erforderlich wäre, um eine von der Lenkantriebseinheit auf die Lenkeinrichtung aus geübte Kraft zu überwinden. Die manuelle Lenkung wird somit so durchgeführt, daß die Räder entsprechend gelenkt werden.

Das Lenkgetriebe gemäß dieser Erfindung enthält einen mit dem mechanischen Verbindungsvorgang zwischen der Eingabe einrichtung und der Lenkeinrichtung gekoppelten Mechanis mus, um den Einsatz des auf die Lenkeinrichtung einwirken den Lenkantriebs zu lösen, wenn die Lenkantriebseinheit oder die Lenkantriebssteuereinrichtung versagen. Die manuelle Lenkung kann durchgeführt werden ohne übermäßige Belastung durch eine von der Lenkantriebseinheit erzeugte Gegenkraft. Deshalb kann die Zuverlässigkeit des Lenkge triebes verbessert und eine sichere Lenkung gewährleistet werden.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von zehn Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung das Prinzip der Erfindung;

Fig. 2 und 3 bekannte Lenkgetriebe für Fahrzeuge, und zwar Fig. 2 in einer Blockdiagrammdarstellung und Fig. 3 in einer schematischen Ansicht;

Fig. 4 bis 5B eine erste Ausführungsform der Erfindung, und zwar Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes und die Fig. 5A und 5B eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines Teils des Lenkgetriebes;

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer zweiten Aus führungsform dieser Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Ansicht einer dritten Aus führungsform dieser Erfindung;

Fig. 8 eine Schnittansicht, die einen Teil einer ersten Modifikation der ersten Ausführungs form dieser Erfindung darstellt;

Fig. 9 eine Draufsicht, die einen Teil einer Verbin dungseinrichtung gemäß einer zweiten Modifi kation der ersten Ausführungsform dieser Er findung darstellt; und

Fig. 10 eine schematische Ansicht, die eine dritte Modifikation der dritten Ausführungsform nach dieser Erfindung darstellt.

Erste Art

Gemäß einer ersten Art dieser Erfindung wird eine Löseein richtung für den Einsatz einer Antriebseinheit in der fol genden Weise ausgebildet und betrieben. Die Löseeinrichtung enthält rechtwinklige Vorsprünge, die auf der Seite der Eingabeeinrichtung ausgebildet sind und rechtwinklige Ein schnitte, die auf der Seite der Lenkeinrichtung so ausge bildet sind, daß sie in ihrer gegenseitigen Lage der gegen seitigen Lage der Vorsprünge entsprechen. Wenn die Relativ verschiebung zwischen der Eingabeeinrichtung und der Lenk einrichtung einen vorgegebenen Wert beim Auftreten eines abnormalen Zustandes erreicht, dann wird die Eingabeein richtung mit der Lenkeinrichtung durch Einrücken bzw. Ein greifen der Vorsprünge in die Einschnitte verbunden. Der Einsatz der auf die Lenkeinrichtung einwirkenden Antriebs einrichtung kann durch die Verschiebung der Vorsprünge beim Einrücken zwischen den Vorsprüngen und den Einschnitten gelöst werden.

Es wird nun die Arbeitsweise und Wirkung dieser ersten Art, die die erwähnten konstruktiven Merkmale aufweist, be schrieben.

Im normalen Betriebszustand decken sich die Positionen der an der Seite der Eingabeeinrichtung ausgebildeten Vor sprünge in der Verbindungseinrichtung zwischen der Eingabe einrichtung und der Lenkeinrichtung nicht mit den auf der Seite der Lenkeinrichtung ausgebildeten Einschnitten. Die Eingabeeinrichtung ist damit von der Lenkeinrichtung ge trennt. Da die Löseeinrichtung für den Einsatz der An triebseinheit nicht betätigt ist, wird die Lenkung durch die Lenkantriebssteuereinrichtung, die Lenkantriebseinheit und die Lenkeinrichtung abhängig von dem von der Lenksteuereinrichtung gelieferten Lenkbetrag durchgeführt. Wenn jedoch in der Lenkantriebseinheit, der Lenkantriebssteuereinrichtung oder dergleichen eine Abnor malität auftritt und die Relativverschiebung zwischen der Eingabeeinrichtung und der Lenkeinrichtung einen vorgegebe nen Wert erreicht, dann decken sich die Positionen der Vor sprünge auf der Seite der Eingabeeinrichtung mit denen der Einschnitte auf der Seite der Lenkeinrichtung. Die Vor sprünge auf der Seite der Eingabeeinrichtung werden in die entsprechenden Einschnitte auf der Seite der Lenkeinrich tung eingepaßt, um einen Eingriff herzustellen. Die Einga beeinrichtung wird so mit der Lenkeinrichtung verbunden. Die Löseeinrichtung für den Einsatz der Antriebseinheit wird betätigt durch die Bewegung eines Elementes, bei dem auf der Seite der Eingabeeinrichtung die Vorsprünge ausge bildet sind. Damit wird der Einsatz der auf die Lenkein richtung einwirkenden Antriebseinheit gelöst.

Bei einem Aufbau mit einfachen mechanischen Elementen ist so eine manuelle Lenkung ohne übermäßige Lenkkraft bei hoher Zuverlässigkeit ausführbar, wenn in der Lenk antriebseinheit, der Lenkantriebssteuereinrichtung oder dergleichen eine Abnormalität auftritt.

In der Verbindungseinrichtung können die auf der Seite der Eingabeeinrichtung ausgebildeten Vorsprünge durch Ein schnitte und die auf der Seite der Lenkeinrichtung ausge bildeten Einschnitte durch Vorsprünge ersetzt werden. Außerdem kann das Element, das zum Verbinden der Eingabe- und der Lenkeinrichtung betätigt wird, auch auf der Seite der Lenkeinrichtung angeordnet sein, um den gleichen Effekt wie oben beschrieben zu erzielen.

Zweite Art

Gemäß der zweiten Art dieser Erfindung ist die Löseeinrich tung für den Einsatz der Antriebseinheit in der folgenden Weise ausgebildet und arbeitet wie folgt.

Jeder Vorsprung, der beim Verbinden der Eingabeeinrichtung mit der Lenkeinrichtung mit einem Einschnitt in Eingriff gebracht wird, besitzt in der Kupplung der Verbindungsein richtung eine Nockenform. Entsprechend dieser Nockenform wird die Eingabeeinrichtung mit der Lenkeinrichtung verbun den. Gleichzeitig wird der Einsatz der auf die Lenkeinrich tung einwirkenden Antriebseinheit gelöst.

Im folgenden werden die Arbeitsweise und Wirkung der zwei ten Art erläutert.

Wenn die Relativverschiebung zwischen der Eingabeeinrich tung und der Lenkeinrichtung den vorgegebenen Wert er reicht, wird die Seite der Eingabeeinrichtung bzw. der Lenkeinrichtung, die mit den nockenförmigen Vorsprüngen versehen ist, verschoben. Die Eingabeeinrichtung wird dann mit der Lenkeinrichtung verbunden. Die Übertragungseinrich tung für die Lenkantriebskraft wird durch die Löseeinrich tung bei der Verschiebung auf der Seite der Eingabeeinrich tung bzw. der Lenkeinrichtung entsprechend der Nockenform betätigt. Damit wird der Einsatz der auf die Lenkeinrich tung wirkenden Antriebseinheit gelöst.

Wenn die Eingabeeinrichtung mit der Lenkeinrichtung verbun den wird, verringert sich die Antriebskraft der Lenk antriebseinheit, die mit dem Verbindungsvorgang gekoppelt ist und auf die Lenkeinrichtung einwirkt, auf Null oder einen sehr kleinen Wert und dieser Vorgang kann durch die Nockenform der Vorsprünge in der Kupplung gesteuert werden. Wenn eine übermäßige Antriebskraft plötzlich auf die Lenk einrichtung einwirkt, um die Eingabeeinrichtung mit der Lenkeinrichtung zu verbinden, kann so die plötzliche Ände rung der auf die Lenkeinrichtung einwirkenden Kraft herab gesetzt werden. Gleichzeitig kann das Umschalten auf die manuelle Lenkung bei dem mechanischen Verbindungsvorgang zwischen der Eingabeeinrichtung und der Lenkeinrichtung sanft ausgeführt werden.

Die Nockenform kann auch in dem jeweiligen Einschnitt aus gebildet werden, der in der Verbindungseinrichtung an der Seite der Eingabeeinrichtung bzw. der Lenkeinrichtung vor gesehen ist, um die gleiche Funktion und die gleiche Wir kung wie beschrieben zu erzielen.

Dritte Art

Gemäß der dritten Art dieser Erfindung enthält die Löseein richtung für den Einsatz der Antriebseinheit eine Steuer einrichtung. Die Steuereinrichtung wird synchron zum Ver bindungsvorgang durch die Verbindungseinrichtung betätigt, um die Erzeugung der Antriebskraft von der Antriebskrafter zeugungseinrichtung in der Lenkantriebseinheit zu unter drücken. Deshalb wird der Einsatz der auf die Lenkeinrich tung einwirkenden Antriebseinheit gelöst.

Es wird nun die Arbeitsweise und Wirkung der dritten Art mit den beschriebenen konstruktiven Merkmalen erläutert.

Im normalen Betriebszustand wird die Steuereinrichtung im EIN-Zustand gehalten. In diesem Zustand wird durch die An triebskrafterzeugungseinrichtung in der Lenkantriebseinheit die Antriebskraft erzeugt und die Lenkeinrichtung gelenkt. Wenn jedoch in der Lenkantriebseinheit, der Lenkantriebs steuereinrichtung oder dergleichen eine Abnormalität auf tritt und die Relativverschiebung zwischen der Eingabeein richtung und der Lenkeinrichtung den vorgegebenen Wert überschreitet, wird die Verbindungseinrichtung betätigt, um die Eingabeeinrichtung mit der Lenkeinrichtung zu verbin den. Die Löseeinrichtung für den Einsatz der Antriebsein heit veranlaßt den Verbindungsvorgang der Verbindungsein richtung und betätigt die Steuereinrichtung, wodurch die Steuereinrichtung in den AUS-Zustand gelangt.

Damit wird die Ausgabe der Antriebskraft von der Antriebs krafterzeugungseinrichtung in der Lenkantriebseinheit unterbrochen und die Antriebskraft kann nicht mehr auf die Lenkeinrichtung einwirken. Somit kann eine Lenkung ohne übermäßige Lenkkraft ausgeführt werden.

Vierte Art

Gemäß der vierten Art dieser Erfindung enthält die Lenk antriebseinheit eine Übertragungseinrichtung für die Lenk antriebskraft. Die Übertragungseinrichtung überträgt die Antriebskraft zur Lenkeinrichtung. Die Löseeinrichtung für den Einsatz der Antriebseinheit ist mit dem Verbindungsvor gang der Verbindungseinrichtung gekoppelt, um die Übertra gungseinrichtung derart zu betätigen, daß die Einwirkung der Antriebseinheit auf die Lenkeinrichtung gelöst bzw. unterbrochen wird.

Im folgenden werden die Arbeitsweise und die Wirkung der vierten Art, die die genannten konstruktiven Merkmale auf weist, beschrieben.

Im normalen Betriebszustand ist die Übertragungseinrichtung im Einsatz, um die Antriebskraft von der Lenkantriebsein heit zur Lenkeinheit zu übertragen. Wenn jedoch eine Abnormalität auftritt, die Verbindungseinrichtung betätigt wird und die Eingabeeinrichtung mit der Lenkeinrichtung verbunden wird, wird durch die mit dem Verbindungsvorgang der Verbindungseinrichtung gekoppelte Löseeinrichtung die Übertragungseinrichtung für die Lenkantriebskraft betätigt. Damit wird die Übertragung der Antriebskraft von der Lenk antriebseinheit zur Lenkeinrichtung unterbrochen und es kann eine manuelle Lenkung ohne übermäßige Lenkkraft ausge führt werden.

Fünfte Art

Gemäß einer fünften Art dieser Erfindung enthält die Ver bindungseinrichtung eine Verbindungslöseeinrichtung mit einem Verbindungslöseelement zum Lösen der Verbindung zwi schen der Eingabeeinrichtung und der Lenkeinrichtung. Die Löseeinrichtung wird betätigt, um die Verbindung zwischen der Eingabeeinrichtung und der Lenkeinrichtung und das funktionelle Anhalten der Lenkantriebseinheit zu lösen. Der Zustand vor der Verbindung zwischen der Eingabe- und Lenk einrichtung wird wieder hergestellt. Ein Gerät dieser Art kann außerhalb der Verbindungseinrichtung oder der Löseein richtung für den Einsatz der Antriebseinheit betrieben wer den.

Im folgenden werden Arbeitsweise und Wirkung der fünften Art beschrieben.

Nachdem die Eingabeeinrichtung mit der Lenkeinrichtung ver bunden worden ist, wird die Verbindung bei einer Betätigung der Löseeinrichtung gelöst und gleichzeitig die Funktion der mit der Verbindungseinrichtung gekoppelten Löseeinrich tung aufgehoben. Die Antriebskraft der Lenkantriebseinheit wirkt auf die Lenkeinrichtung und der normale Lenkzustand wird wieder hergestellt.

Wenn die manuelle Lenkung nicht länger erforderlich ist, zum Beispiel unter der Annahme, daß das Rad in ein Schlag loch oder dergleichen gelangt, dann wird die Verbindung zwischen der Eingabe- und der Lenkeinrichtung ausgeführt und wenn das Rad aus dem Schlagloch herauskommt, oder ange nommen, daß die Funktion der ausgefallenen Einrichtung wie der hergestellt ist, um die normale Lenkung zu ermöglichen, dann kann durch die Löseeinrichtung der normale Lenkbetrieb wieder hergestellt werden.

Da die Löseeinrichtung für den Einsatz der Antriebseinheit mit der Verbindungseinrichtung gekoppelt ist, kann die Löseeinrichtung auch die Löseeinrichtung für die Verbindung zwischen der Eingabe- und der Lenkeinrichtung umfassen.

Erste Ausführungsform

Es wird nun anhand der Fig. 4 bis 5B ein Lenkgetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben, die der ersten und der dritten Art dieser Erfindung zuzuordnen ist.

Wie in Fig. 4 dargestellt, enthält das Lenkgetriebe für ein Fahrzeug gemäß dieser Ausführungsform eine Eingabeeinrich tung 10, eine Lenkeinrichtung 20, eine Lenkantriebseinheit 30, eine Lenkantriebssteuereinrichtung 40, eine Lenksteuer einrichtung 60, eine Verbindungseinrichtung 70 zum Verbin den der Eingabeeinrichtung 10 mit der Lenkeinrichtung 20 sowie eine Löseeinrichtung 90 für den Einsatz der An triebseinheit.

Die Eingabeeinrichtung 10 enthält ein Lenkrad 11 und eine Eingabewelle 12, die mit diesem Lenkrad 11 gekoppelt ist.

Die Lenkeinrichtung 20 enthält eine Ritzelwelle 23, ein mit dieser Ritzelwelle 23 verbundenes Ritzel 22, eine Zahn stange 21, die mit dem Ritzel 22 in Eingriff steht, und einen Gelenkarm 25 zum Umwandeln einer Linearverschiebung der Zahnstange 21 in eine Winkelverschiebung eines Rades 26 über eine Verbindungsstange 24.

Die Steuerantriebseinheit 30 enthält einen Hydraulikzylin der 32 mit einem mit der Zahnstange 21 gekoppelten Hydrau likkolben 32 c, ferner Leitungen 33, 34 a und 34 b, durch die eine Hydraulikquelle 31 mit durch den Hydraulikkolben 32 c getrennten Ölkammern 32 a und 32 b im Hydraulikzylinder 32 verbunden werden kann.

Die Lenkantriebssteuereinrichtung 40 enthält ein drehbares Vierwegeventil 41, einen Impulsmotor 42 zum Antreiben des Vierwegeventils 41, einen Treiber 43 zum Antreiben des Im pulsmotors 42 und ein Steuergerät 45. Das drehbare Vier wegeventil 41 enthält ein inneres Ventil 41 a und ein äußeres Ventil 41 b. Die Welle des inneren Ventils 41 a ist mit der Drehwelle des Impulsmotors 42 verbunden. Das innere Ventil 41 a wird beim Drehen des Impulsmotors 42 gedreht und die Drosselöffnung des Vierwegeventils 41 kann hierdurch verändert werden.

Die Lenksteuereinrichtung 60 enthält einen Eingabelenkwin keldetektor 61 zum Erfassen des Eingabelenkwinkels des Lenkrades 11 und zum Ausgeben eines Eingabelenksignals an das Steuergerät 45. Ferner enthält die Lenksteuereinrich tung 60 einen Ausgabelenkwinkeldetektor 62, der den tatsächlichen Lenkwinkel des Rades 26 in einen Drehwinkel des Lenkrades 11 umsetzt und das erfaßte Signal zum Steuer gerät 45 sendet, ferner eine Fahrzeugbewegungssteuerein richtung 63 zum Ausgeben eines Lenksignals an das Steuerge rät 45, um die Lenkcharakteristik, wie die Fahrstabilität, gegenüber einer Störung zu verbessern, um das Ansprechver halten und die Stabilität für die Lenkeingabe zu verbessern und somit die Eigenschaften der Fahrzeugbewegung zu verbes sern.

Die Verbindungseinrichtung 70 enthält eine Hülse 71, deren eines Ende mit der Eingabewelle 12 verbunden ist, ferner ein Eingabeverbindungsstück 72, dessen eines Ende mittels eines Keils in die Hülse 71 eingesetzt ist, dessen anderes Ende Vorsprünge 72 a aufweist und dessen mittlerer Teil eine Nut 72 b besitzt, um die Antriebskraft der Antriebseinheit zu verhindern, ein Lenkverbindungselement 73, dessen eines Ende mit der Ritzelwelle in Verbindung steht und dessen andere Stirnseite Einschnitte 73 a aufweist. Zwischen die Hülse 71 und das Eingabeverbindungsteil 72 ist eine Feder 74 eingefügt, die das Eingabeverbindungsteil 72 stets in Richtung des Lenkverbindungsteils 73 vorspannt, so daß das Eingabeverbindungsteil 72 mit dem Lenkverbindungsteil 73 im abnormalen Zustand verbunden ist.

Die Löseeinrichtung 90 für den Einsatz der Antriebseinheit enthält einen den Einsatz dieser Einheit lösenden Ringhebel 91, der in der Nut 72 b im Eingabeverbindungsteil 72 so ge lagert ist, daß er von der Drehung des Eingabever bindungsteils 72 befreit ist, ein Löseventil 72, das als Steuereinrichtung zum Steuern des EIN/AUS-Zustands der An triebsfunktion der Lenkantriebseinheit dient, eine Leitung 93 a zum Verbinden des Löseventils 92 mit der Leitung 34 a zum Zuführen/Abführen von Öl aus dem Vierwegeventil 41 zur Ölkammer 32 a im Hydraulikzylinder 32 sowie eine Leitung 93 b zum Verbinden des Löseventils 92 mit einer Leitung 34 b zum Zuführen/Abführen von Öl aus dem Vierwegeventil 41 zur Öl kammer 32 b im Hydraulikzylinder 32.

Es wird nun die Arbeitsweise des Lenkgetriebes gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.

Die Lage der Vorsprünge 72 a des Eingabeverbindungsteils 72 ist gegenüber der Lage der Einschnitte 73 a des Lenkverbin dungsteils 73 derart versetzt, daß ein Vorsprung 72 a zwi schen benachbarten Einschnitten 73 a liegt, wie dies in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist, wenn das Fahrzeug geradli nig fährt. Wird die Eingabewelle 12 gedreht oder die Zahn stange 21 in der Lenkeinrichtung 20 in Abhängigkeit von einem Hilfslenksignal aus der Fahrzeugbewegungssteuerein richtung 63 betätigt und damit das Ritzel 22 gedreht, bleibt jeder Vorsprung 72 a innerhalb des Winkelbereiches 2R zwischen benachbarten Einschnitten 73 a positioniert. Es soll bemerkt werden, daß der Winkel von der neutralen Posi tion zu der Position, bei der der jeweilige Vorsprung 72 a des Eingabeverbindungsteils 72 in den entsprechenden Ein schnitt 73 a des Lenkverbindungsteils 73 paßt, größer einge stellt ist als der Eingabewellenwinkel, der dem Lenkbetrag äquivalent ist, welcher durch die Hilfslenksignalausgabe aus der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 63 repräsentiert wird.

Wenn das Vierwegeventil 41, wie in Fig. 4 dargestellt, auf den neutralen Zustand eingestellt ist, sind die Drosselöff nungen der vier Drosseln, die durch zwei Vorsprünge am in neren Ventil 41 a und zwei Einschnitte am äußeren Ventil 41 b gebildet sind, einander gleich. Das aus der Hydraulikquelle 31 gelieferte Öl wird über diese Drosseln einem Tank 31 a zugeführt und betätigt den Hydraulikkolben 32 c im Hydrau likzylinder 32 nicht. Wenn der Fahrer das Lenkrad 11 dreht, wird der Lenkwinkel durch den Eingabelenkwinkeldetektor 61 erfaßt. Ein Erfassungssignal wird an das Steuergerät 45 ausgegeben. Abhängig von diesem Signal veranlaßt das Steuergerät 45 den Impulsmotor 42, sich zu drehen und die Drosselöffnungen des Vierwegeventils 41 zu steuern. Durch das aus der Hydraulikquelle 31 gelieferte Öl wird in einer der Ölkammern 32 a bzw. 32 b der Druck erhöht. Auf den Hydraulikkolben 32 c wird eine Kraft ausgeübt. Wenn diese Kraft die durch das Rad 26 ausgeübte Last überschreitet, werden der Hydraulikkolben 32 c und die mit ihm verbundene Zahnstange 21 bewegt. Das Rad 26 wird damit über die Ver bindungsstange 24 und den Gelenkarm 25 gesteuert. In diesem Fall wird die Bewegung des Hydraulikkolbens 32 c in eine Drehbewegung der Ritzelwelle 23 über die Zahnstange 21 und das Ritzel 22 umgesetzt. Das Drehwinkelsignal wird vom Aus gabesteuerwinkeldetektor 62 zum Steuergerät 45 geliefert und mit einem vom Eingabewinkeldetektor 61 gelieferten Signal verglichen.

Dieser Lenkmechanismus wird in der gleichen Weise betrie ben, wie in dem Fall, in dem aus der Fahrzeugbewegungs steuereinrichtung 63 ein Lenkbefehlssignal ausgegeben wird. Beim normalen Lenkbetrieb sind die Vorsprünge 72 a des Ein gabeverbindungsteils 72 zwischen den entsprechenden benach barten Einschnitten 73 a des Lenkverbindungsteils 73 ange ordnet. Nehmen wir jedoch an, daß das Steuergerät 45, der Impulsmotor 43 oder dergleichen versagt, dann wird auf eine der Ölkammern im Hydraulikzylinder 32 ein Druck ausgeübt und der Hydraulikkolben 32 c sowie die mit ihm verbundene Zahnstange 21 werden entgegen dem Willen des Fahrers oder des Befehls aus der Fahrzeugbewegungssteuereinrichtung 63 bewegt. Angenommen der Druck wird nicht länger auf die Öl kammer im Hydraulikzylinder ausgeübt, selbst wenn das Lenk signal aus dem Eingabelenkwinkeldetektor 61 und der Fahr zeugbewegungssteuereinrichtung 63 ausgegeben wird. In die sem Fall wird die relative Winkelverschiebung der Eingabe welle 12 und der Ritzelwelle 23 extrem verstärkt, das heißt die Vorsprünge 72 a des Eingabeverbindungsteils 72 kommen den Einschnitten 73 a des Lenkverbindungsteils 73 näher und jeder der Vorsprünge 72 a des Eingabeverbindungsteils 72 kommt einem der benachbarten Einschnitte 73 a des Lenkver bindungsteils 73 näher. Da das Eingabeverbindungsteil 72 durch die Feder 74 in Richtung des Lenkverbindungsteils 73 vorgespannt ist, wird der jeweilige Vorsprung 72 a des Ein gabeverbindungsteils 72 in einen der benachbarten Ein schnitte 73 a des Lenkverbindungsteils 73 eingepaßt. Damit wird die Eingabeeinrichtung 10 mit der Lenkeinrichtung 20 verbunden. Der den Einsatz der Antriebseinheit lösende Ringhebel 91, der in der Lösenut 72 b sitzt, betätigt das Löseventil 92 für den Einsatz der Antriebseinheit. Die Öl kammern 32 a und 32 b im Hydraulikzylinder 32 werden an den Abfluß 31 a angeschlossen. Damit wirkt auf den Hydrau likkolben 32 c kein Öldruck und die Funktion des Hydraulik zylinders wird gestoppt. Deshalb kann, selbst wenn auf eine der Ölkammern 32 a bzw. 32 b ein übermäßiger Druck einwirken würde, eine Betätigung des Hydraulikkolbens 32 c durch den hydraulischen Druck verhindert werden und es kann eine manuelle Lenkung ausgeführt werden, bei der keine über mäßige Lenkkraft erforderlich ist.

Zweite Ausführungsform

Anhand von Fig. 6 wird ein Lenkgetriebe für ein Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben, die der ersten und dritten Art dieser Erfindung zuzuordnen ist. Die Beschreibung wird auf die Unterschiede zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform beschränkt. Der Hauptunter schied zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform be steht darin, daß bei der zweiten Ausführungsform die Ver bindungseinrichtung durch einen Typ gebildet ist, bei dem ein Stift in eine mit einem Einschnitt versehene Lenkein richtung eingefügt wird. Außerdem wird bei dieser zweiten Ausführungsform ein Fühler enthaltendes elektrisches System und eine elektrische Steuereinrichtung nicht benutzt. Die Funktion der Lenksteuereinrichtung wird durch die Eingabe einrichtung ausgeführt. Deshalb enthält das Lenkgetriebe der zweiten Ausführungsform keine Lenksteuereinrichtung.

Wie Fig. 6 zeigt, enthält das Lenkgetriebe gemäß der zwei ten Ausführungsform eine Eingabeeinrichtung 10, eine Lenk einrichtung 20, eine Lenkantriebseinheit 30, eine Lenk antriebssteuereinrichtung 40, eine Verbindungseinrichtung 70 zum Verbinden der Eingabeeinrichtung 10 und der Lenkein richtung 20 sowie eine Löseeinrichtung 90 für die Lenkantriebseinheit.

Die Eingabeeinrichtung 10 enthält ein Lenkrad 11, eine mit dem Lenkrad 11 in Verbindung stehende Eingabewelle 12, ein mit der Eingabewelle 12 verbundenes Ritzel 13 und eine mit dem Ritzel 13 kämmende Zahnstange 14.

Die Lenkeinrichtung 20 enthält einen Gelenkarm 25 zum Um wandeln der Linearverschiebung einer Lenkstange 27 in eine Winkelverschiebung des Rades 26 über eine Verbindungsstange 24.

Die Lenkantriebseinheit 30 enthält eine Hydraulikquelle 31 mit einem Tank 31 a, einen Hydraulikzylinder 32 mit einem Hydraulikkolben 32 c, der mit der Lenkstange 27 gekoppelt ist und Leitungen 33, 34 a sowie 34 b, um die Lenkantriebs steuereinrichtung 40 mit der Hydraulikquelle 31 und den im Hydraulikzylinder 32 vorhandenen Ölkammern 32 a und 32 b zu verbinden, die durch den Hydraulikkolben 32 c voneinander getrennt sind.

Die Lenkantriebssteuereinrichtung 40 enthält ein Wege steuerventil 41 und eine Hülsentragstange 44, die auf der Lenkstange befestigt ist, um das äußere Ventil 41 b zu tra gen. Das Wegesteuerventil 41 enthält das äußere Ventil 41 b sowie ein inneres Ventil 41 a.

Die Verbindungseinrichtung 70 enthält einen Zahnstangenträ ger 71, ein Eingabeverbindungsteil 72, zwei als Einschnitte ausgebildete Lenkverbindungsteile 73 und eine Feder 74. Der Zahnstangenträger 71 enthält eine Stange 71 a zum gleitbaren Lagern der Zahnstange 14 in einer zur Achse der Lenkstange 27 parallelen Achse und zum Halten eines Endes der Zahn stange 14 sowie eine Stange 71 b zum Halten des anderen Endes der Zahnstange 14. Das Eingabeverbindungsteil 72 ist in die Zahnstangenhaltestange 71 a eingepaßt. Die Lenkver bindungsteile 73 sind an zwei Stellen zu beiden Seiten der Zahnstangenhaltestange 71 a angeordnet. Die Feder 74 ist in die Zahnstangenhaltestange 71 a eingesetzt und spannt das Eingabeverbindungsteil 72 in Richtung der Lenkverbindungs teile 73 vor, um das Eingabeverbindungsteil 72 mit den Lenkverbindungsteilen 73 in einem abnormalen Zustand zu verbinden.

Die Löseeinrichtung 90 für den Einsatz der Antriebseinheit enthält eine Lösestange 91, die am Eingabeverbindungsteil 72 befestigt ist, ein Löseventil 92, das als Steuerventil zum Steuern des EIN/AUS-Zustands der Antriebsfunktion der Lenkantriebseinheit dient, sowie eine Leitung 93 zum Ver binden des Löseventils 92 und eine Leitung 33 zum Verbinden der Hydraulikquelle 31 und des Vierwegesteuerventils 41.

Es wird nun die Arbeitsweise des Lenkgetriebes gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben.

Die Beziehung der relativen Lage zwischen dem Eingabever bindungsteil 72 und dem Lenkverbindungsteil 73 in einem normalen Betriebszustand ist dadurch gegeben, daß das Ein gabeverbindungsteil 72 während der Geradeausfahrt in einer mittleren Position zwischen den beiden Lenkverbindungstei len 73 liegt, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Wenn eine Lenkeingabe mit dem Lenkrad 11 oder eine äußere Kraft wie eine Störung auf das Rad 26 einwirkt, ist das Eingabever bindungsteil 72 zwischen den beiden Lenkverbindungsteilen 73 angeordnet.

Dreht der Fahrer das Lenkrad 11, dann wird das Ritzel 13 gedreht und die Zahnstange 14 entsprechend verschoben. Ein Schieber 41 a im Vierwegesteuerventil 41 wird durch die Zahnstangenhaltestange 71 a bei einer Verschiebung der Zahn stange 14 (siehe Fig. 4) verschoben. Wenn dieser Schieber 41 a verschoben wird, wird der Ölkammer 32 a oder 32 b im Hydraulikzylinder 32 Öl aus der Hydraulikquelle 31 zuge führt. Der Druck der mit Öl versorgten Ölkammer erhöht sich, und dieser Druck beaufschlagt den Hydraulikkolben 32 c. Die mit dem Hydraulikkolben 32 c gekoppelte Lenkstange 27 wird bewegt, und dann wird das Rad 26 über die Verbin dungsstange 24 und den Gelenkarm 25 gesteuert. Die Bewegung der Lenkstange 27 wird über die Hülsentragstange 44 mecha nisch zum Vierwegesteuerventil 41 zurückgekoppelt. Damit wird entsprechend dem Lenkeingang vom Lenkrad 11 die Len kung ausgeführt.

Nehmen wir an, daß abweichend von der beschriebenen norma len Lenkung die Hydraulikquelle 31 versagt, den vorgegebe nen Druck zu erzeugen, und damit der Hydraulikzylinder 32 versagt, die Lenkantriebsfunktion entsprechend der Lenkein gabe des Lenkrades 11 auszuführen. Nehmen wir auch an, daß das Vierwegesteuerventil 41 versagt und einen Druck verur sacht, um damit die Ölkammer 32 a oder 32 b in dem Hydraulik zylinder 32 zu beaufschlagen, und daß dann die Lenkstange 27 bewegt wird, um eine Lenkung auszuführen, die nicht der Lenkeingabe des Lenkrades 11 entspricht, so daß ein abnor maler Zustand hervorgerufen wird. In einem solchen Fall kommt das Eingabeverbindungsteil 27 in die Nähe einer der beiden Lenkverbindungsteile 73. Schließlich wird die rela tive Verschiebung zwischen dem Eingabeverbindungsteil 72 und dem Lenkverbindungsteil 73 Null und das Eingabever bindungsteil 72 wird mit dem Lenkverbindungsteil 73 verbun den. Damit kann die manuelle Lenkung ausgeführt werden. In diesem Fall wird durch die Bewegung des Eingabeverbindungs teils 72 das Löseventil 92 für den Einsatz der An triebseinheit über die Freigabestange 91 betätigt, und das Öl, das von der Hydraulikquelle 31 zum Vierwegesteuerventil 41 zugeführt werden würde, wird dem Abfluß 31 a zugeführt. Selbst wenn auf die Ölkammer 32 a oder 32 b in dem Hydraulik zylinder 32 ein unnötiger Druck einwirken würde, kann die auf den Hydraulikkolben 32 c wirkende Kraft eliminiert wer den. Es wird nun der Mechanismus bei diesem Einsatz im ein zelnen beschrieben.

Wenn das innere Ventil 41 a im Vierwegesteuerventil 41 zu einer Position bewegt wird, die höher liegt als die des äußeren Ventils 41 b in Fig. 6 und nicht mehr zurückbewegt werden kann in eine Position, die niedriger liegt als die des äußeren Ventils 41 b, dann wird Öl aus der Hydraulik quelle 31 von der Leitung 33 zum Vierwegesteuerventil 41 geleitet und der Ölkammer 32 b im Hydraulikzylinder 32 über die Leitung 34 b zugeführt. Wenn in diesem Fall das den Ein satz der Antriebskraft der Antriebseinheit verhindernde Lö seventil 92 betätigt wird, wird aus der Hydraulikquelle 31 das Öl zum Abfluß 31 a in der Mitte längs der Leitung 33 zu geführt, und der Druck in der Ölkammer 32 b des Hydraulikzy linders 32 nicht erhöht. Im erwähnten Zustand des Vierwege steuerventils 41 wird das in der Ölkammer 32 a des Hydrau likzylinders 32 befindliche Öl dem Abfluß 31 a über die Lei tung 34 a zugeführt. Der Druck in der Ölkammer 32 a des Hydraulikzylinders 32 wird nicht erhöht. Deshalb wirkt auf den Hydraulikkolben 32 c keine Kraft und die manuelle Len kung macht keine übermäßige Lenkkraft erforderlich.

Dritte Ausführungsform

Es wird nun anhand von Fig. 7 ein Lenkgetriebe für ein Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform, das der ersten und vierten Art dieser Erfindung zugeordnet ist, beschrie ben. Die Beschreibung beschränkt sich auf die Unterschiede zwischen der ersten und der dritten Ausführungsform. Der Hauptunterschied zwischen der ersten und der dritten Aus führungsform besteht darin, daß die Löseeinrichtung für den Einsatz der Antriebseinheit nicht durch eine Steuereinrich tung gebildet wird, sondern bei der dritten Ausführungsform durch eine Übertragungseinrichtung für die Lenk antriebskraft betrieben wird. Die Lenkantriebseinheit ist nicht hydraulisch augebildet sondern elektrisch unter Ver wendung eines Elektromotors.

Das Lenkgetriebe gemäß der dritten Ausführungsform enthält eine Eingabeeinrichtung 10, eine Lenkeinrichtung 20, eine Lenkantriebseinheit 30, eine Lenkantriebssteuereinrichtung 40, eine Lenksteuereinrichtung 60, eine Verbindungseinrich tung 70 zum Verbinden der Eingabeeinrichtung 10 mit der Lenkeinrichtung 20 und eine Löseeinrichtung 90 für den Ein satz der Antriebseinheit, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.

Die Eingabeeinrichtung 10 enthält ein Lenkrad 11 und eine mit dem Lenkrad 11 verbundene Eingabewelle 12.

Die Lenkeinrichtung 20 enthält eine Ritzelwelle 23, ein mit der Ritzelwelle 23 verbundenes Ritzel 22, eine mit dem Ritzel 22 kämmende Zahnstange 21 und einen Gelenkarm 25 zum Umwandeln der Linearverschiebung der Zahnstange 21 in eine Winkelverschiebung des Rades 26 über eine Verbindungsstange 24.

Die Lenkantriebseinheit 30 enthält einen Elektromotor 732 mit einer Ausgangswelle 732 a und einem Flansch 732 b mit Keilnuten auf der Außenfläche, der mit der Ausgangswelle 732 a verbunden ist. Die Einheit 30 enthält ferner einen Treiber 731 für den Elektromotor 732, ein Ritzel 35 zum Übertragen der Antriebskraft des Elektromotors 732 zur Lenkeinrichtung 20. Eine mit dem Ritzel 35 kämmende Zahn stange 36 ist auf der Lenkstange ausgebildet. Mit dem Ritzel 35 ist eine Ritzelwelle 37 verbunden und mit der Ritzelwelle 37 ein Flansch 37 a mit Keilnuten auf der Außen fläche. Ferner ist eine Muffe 38 vorgesehen, deren Innen fläche Keilnuten aufweist und die mit den Flanschen 732 b und 37 a kämmt. Die Flansche 732 b und 37 a und die Hülse 38 bilden die Übertragungseinrichtung für die Lenkantriebs kraft.

Die Lenkantriebssteuereinrichtung 40 enthält ein Steuerge rät 45.

Die Lenksteuereinrichtung 60 enthält einen Eingabelenkwin keldetektor 61 zum Erfassen des Eingabelenkwinkels des Lenkrades 11 und zum Ausgeben eines Eingabelenksignals an das Steuergerät 45. Ferner enthält die Einrichtung 60 einen Ausgabelenkwinkeldetektor 62, der auf der Ritzelwelle 23 angeordnet ist, um den tatsächlichen Lenkwinkel des Rades 26 in einen Drehwinkel des Lenkrades 11 umzuwandeln und an das Steuergerät 45 ein Ausgabelenkwinkelsignal abzugeben. Schließlich enthält die Einrichtung 60 noch eine Fahrzeug bewegungssteuereinrichtung 63 mit der Funktion, an das Steuergerät 45 ein Lenksignal auszugeben, um Lenkcha rakteristiken zu verbessern, wie die Fahrstabilität gegen über Störungen, das Ansprechverhalten und die Stabilität für die Lenkeingabe und somit die Fahrzeugbewegungscharak teristik insgesamt zu verbessern.

Die Verbindungseinrichtung 70 enthält eine Hülse 71, deren eines Ende mit der Eingabewelle 12 verbunden ist, ein Ein gabeverbindungsteil 72, dessen eines Ende durch eine Keil verzahnung in die Hülse 71 eingesetzt ist und dessen an deres Ende Vorsprünge 72 a aufweist und das einen mittleren Teil besitzt, der eine Nut 72 b zum Lösen des Einsatzes der Antriebseinheit enthält. Die Einrichtung 70 enthält ferner ein Lenkverbindungsteil 73, dessen eines Ende mit der Ritzelwelle 23 verbunden ist und dessen anderes Ende eine Stirnfläche mit Einschnitten 73 a aufweist. Eine Feder 74, die zwischen die Hülse 71 und das Eingabeverbindungsteil 72 eingesetzt ist, spannt das Eingabeverbindungsteil 72 stets in Richtung des Lenkverbindungsteils 73 vor, um das Einga beverbindungsteil 72 mit dem Lenkverbindungsteil 73 zu ver binden.

Die Löseeinrichtung 90 für den Einsatz der Antriebseinheit enthält einen Ringhebel 91, der in die Lösenut 72 b im Ein gabeverbindungsteil 72 eingepaßt ist und von der Rotation des Eingabeverbindungsteils 72 befreit ist, ferner einen Lösehebel 94 zum Steuern des EIN/AUS-Zustandes der Übertra gungseinrichtung für die Lenkantriebskraft. Ein Ende des Lösehebels 94 ist mit dem Ringhebel 91 verbunden. Das an dere Ende des Lösehebels 94 wird benutzt, um über eine Ga bel 94 a die Hülse 38 in der Übertragungseinrichtung für die Lenkantriebskraft zu betätigen.

Es wird nun die Arbeitsweise des Lenkgetriebes gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben.

Die relative Lage zwischen den Vorsprüngen 72 a des Eingabe verbindungsteils 72 und den Einschnitten 73 a des Lenkver bindungsteils 73 ist bei normalem Einsatz die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Der Winkel zwischen einer Position, in der sich bei Geradeausfahrt der jeweilige Vor sprung 72 a des Eingabeverbindungsteils 72 zwischen benach barten Einschnitten 73 a des Lenkverbindungsteils 73 befin det, und der Position, bei der der jeweilige Vorsprung 72 a in den entsprechenden Einschnitt 73 a paßt, ist größer als der es dem Lenkwinkel der Eingabewelle entspricht, der als maximaler Lenkbetrag durch die Fahrzeugbewegungssteuerein richtung 63 geliefert wird, wie dies anhand der ersten Aus führungsform beschrieben worden ist. Im normalen Betriebszustand steht die Keilverzahnung zwischen der Hülse 38 und den Flanschen 732 b und 37 a in Eingriff und überträgt die Antriebskraft vom Elektromotor 32 zur Lenkeinrichtung 20.

Wenn der Fahrer das Lenkrad 11 dreht, erfaßt der Eingabelenkwinkeldetektor 61 den Drehwinkel und gibt das Erfassungssignal an das Steuergerät 45 weiter. Das Steuer gerät 45 liefert an den Treiber 731 für den Elektromotor 732 ein Signal, um den Elektromotor 732 anzutreiben. Die Drehung des Elektromotors 732 veranlaßt eine Lenkung des Rades 26 über die Ausgangswelle 732 a, den Flansch 732 b, die Hülse 38, den Flansch 37 a, die Ritzelwelle 37, das Ritzel 35 und die in der Lenkeinrichtung 20 ausgebildete Zahn stange 36. In diesem Fall wird der Lenkwinkel des Rades 26 in einen Drehwinkel der Ritzelwelle 23 über die auf der Lenkstange ausgebildete Zahnstange 21 und über das mit der Zahnstange 21 kämmende Ritzel 22 umgewandelt. Das Drehwin kelsignal wird vom Ausgabelenkwinkeldetektor 62 zum Steuer gerät 45 geliefert und mit dem Signal des Eingabelenkwin keldetektors 61 verglichen. Somit wird eine dem vom Einga belenkwinkeldetektor 61 gelieferten Signal entsprechende Lenkung ausgeführt.

Der Lenkmechanismus ist der gleiche wie in dem Fall, in dem das Lenkbefehlssignal von der Fahrzeugbewegungssteuerein richtung 63 geliefert wird.

Beim normalen Lenken liegt der jeweilige Vorsprung auf dem Eingabeverbindungsteil 72 zwischen benachbarten Einschnit ten 73 a auf dem Lenkverbindungsteil 73. Wenn das Steuerge rät 45, der Elektromotor 732, dessen Treiber 731 oder der gleichen versagt und die Lenkung gemäß dem Lenkbefehls signal nicht ausgeführt werden kann, das heißt, wenn eine Lenkung durch den Motor 732 ausgeführt wird, obgleich das Lenkbefehlssignal nicht ausgegeben wurde, oder wenn keine Lenkung durch den Elektromotor 732 ausgeführt wird, ob gleich das Lenkbefehlssignal ausgegeben wurde, nimmt die relative Winkelverschiebung zwischen der Eingabewelle 12 und der Ritzelwelle 23 extrem zu, das heißt, der jeweilige Vorsprung 72 a auf dem Eingabeverbindungsteil 72 nähert sich dem Einschnitt 73 a auf dem Lenkverbindungsteil 73 und schließlich paßt der jeweilige Vorsprung 72 a in einen der benachbarten Einschnitte 73 a auf dem Lenkverbindungsteil 73. Das Eingabeverbindungsteil 72 wird durch die Feder 74 in Richtung des Lenkverbindungsteils 73 gedrückt, und der jeweilige Vorsprung 72 a auf dem Eingabeverbindungsteil 72 wird in einen der benachbarten Einschnitte 73 a auf dem Lenkverbindungsteils 73 eingepaßt. Die Eingabeeinrichtung 10 wird so mit der Lenkeinrichtung 20 verbunden. Gleichzei tig wird der in der Lösenut 72 b sitzende Ringhebel 91 betä tigt, um die Hülse 38 in der Löseeinrichtung für die Lenk antriebskraft zu bewegen. Der auf der Ausgangswelle 732 a des Elektromotors 732 sitzende Flansch 732 b wird von der Hülse 38 gelöst. Damit wird die Lenkeinrichtung von der Lenkantriebseinheit gelöst. Auf diese Weise kann eine manuelle Lenkung ohne übermäßige Lenkkraft ausgeführt wer den.

Erste Modifikation

Bei der ersten und der dritten Ausführungsform wird ein ab normaler Zustand der Lenkfunktion erfaßt durch eine rela tive Verschiebung zwischen der Eingabeeinrichtung und der Lenkeinrichtung, und die Verbindungseinrichtung wird be nutzt, um die Eingabeeinrichtung mit der Lenkeinrichtung zu verbinden. Eine Kupplung mit Nockenform kann als Verbin dungseinrichtung benutzt werden.

Es wird nun anhand von Fig. 8 eine Modifikation beschrie ben, die erhalten wird durch Anwendung des Lenkgetriebes nach der ersten Ausführungsform, das der ersten und dritten Art zugeordnet ist auf die zweite Art. Die Beschreibung an hand von Fig. 8 beschränkt sich auch hier auf die Unter schiede zwischen dieser Modifikation und der ersten Ausfüh rungsform.

Gemäß Fig. 8 enthält die Verbindungseinrichtung 70 ein Ein gabeverbindungsteil 72 mit Vorsprüngen 72 a, von denen jeder ein nockenförmig ausgebildetes Ende aufweist.

Wenn die Relativverschiebung zwischen dem Eingabeverbin dungsteil 72 und dem Lenkverbindungsteil 73 einen vorgege benen Wert überschreitet, um das Eingabeverbindungsteil 72 mit dem Lenkverbindungsteil 73 zu verbinden, wird das mit dem Eingabeverbindungsteil 72 gekoppelte Löseventil 92 (Fig. 6) für den Einsatz der Antriebseinheit, abhängig von der in Fig. 8 dargestellten Nockenform betätigt, wenn die Relativverschiebung zwischen dem Eingabe- und dem Lenkver bindungsteil 72 und 73 zunimmt.

Da das Löseventil 92 abhängig von der Nockenform betätigt wird, wenn das Eingabeverbindungsteil 72 mit dem Lenk verbindungsteil 73 in Eingriff kommt, kann die Abnahme der auf den Hydraulikkolben 32 c wirkenden Kraft verzögert und auf die manuelle Lenkung sanft umgestellt werden.

In ähnlicher Weise kann diese Modifikation bei der zweiten und dritten Ausführungsform dieser Erfindung angewandt wer den.

Zweite Modifikation

Die Vorrichtung zum Lösen der Verbindung zwischen der Ein gabeeinrichtung und der Lenkeinrichtung kann auf die Ver bindungseinrichtung in der ersten und in der dritten Aus führungsform angewandt werden.

Das Lenkgetriebe gemäß der ersten Ausführungsform, das der ersten und der dritten Art zuzuordnen ist, kann auf die fünfte Art angewandt werden, um die zweite Modifikation zu erhalten. Die zweite Modifikation wird anhand von Fig. 9 beschrieben, wobei hier nur die Unterschiede zwischen die ser Modifikation und der ersten Ausführungsform erläutert werden.

Eine die Verbindung lösende Einrichtung 100 enthält einen Ringhebel 101, der in eine Lösenut 72 c auf dem Eingabever bindungsteil 72 in der Verbindungseinrichtung 70 so einge setzt ist, daß die Rotation des Teils 72 nicht behindert wird. Die Vorrichtung enthält ferner einen Lösehebel 103, der über einen Draht 102 mit dem Ringhebel 101 verbunden ist.

Wenn die manuelle Lenkung nicht länger benötigt wird, wird der Lösehebel 103 betätigt, um die Vorsprünge 72 a auf dem Eingabeverbindungsteil 72 aus den Einschnitten 73 a auf dem Lenkverbindungsteil 73 auszurücken. Gleichzeitig wird das Lenkrad 11 geringfügig gedreht, um das Eingabeverbin dungsteil 72 gegenüber dem Lenkverbindungsteil 73 zu ver schieben. Wie anhand der Beschreibung der ersten Ausfüh rungsform ersichtlich ist, kann die Funktion des Hydraulik zylinders 32 als Lenkantriebseinheit wieder hergestellt werden, wenn die Vorsprünge 72 a auf dem Eingabeverbindungs teil 72 aus den Einschnitten 73 a des Lenkverbindungsteils 73 entfernt sind.

Der Verbindungslösehebel wird betätigt, um auf einfache Weise den Normalzustand des Lenkgetriebes herzustellen, wenn eine große äußere Kraft auf die Lenkeinrichtung 20 einwirkt, zum Beispiel wenn das Rad durch ein Schlagloch fährt, um das Eingabeverbindungsteil 72 mit dem Lenkverbin dungsteil 73 zu verbinden bzw. den normalen Einsatz des Lenkgetriebes herzustellen.

In ähnlicher Weise kann diese Modifikation angewandt werden bei der zweiten und der dritten Ausführungsform.

Dritte Modifikation

Der Übertragungsweg der Antriebskraft kann bei der dritten Ausführungsform geändert werden, um die Anordnung der Löse einrichtung für den Einsatz der Antriebseinheit zu ver einfachen.

Eine Modifikation, die erhalten wird durch Ändern des Über tragungsweges im Lenkgetriebe der dritten Ausführungsform, die der ersten und der vierten Art zuzuordnen ist, wird an hand von Fig. 10 beschrieben. Die Beschreibung wird be grenzt auf die Unterschiede zwischen dieser Modifikation und der dritten Ausführungsform.

Die von der Lenkantriebseinheit 30 gelieferte Antriebskraft wird zur Ritzelwelle 23 in der Lenkeinrichtung 20 übertra gen und die Löseeinrichtung 90 für den Einsatz der An triebseinheit ist auf der Ritzelwelle 23 angeordnet. Die Lenkantriebseinheit 30 enthält einen auf der Ritzelwelle 23 befestigten Flansch 1037 a mit einem Keilnutenprofil auf der Außenfläche, einer auf der Ritzelwelle 23 frei rotierbaren Rolle 1037 b, die an ihrem zum Flansch 1037 a benachbarten Ende auf der Außenseite ein Keilnutenprofil aufweist und am anderen Ende Zähne für einen Zahnriemen. Die Einheit 30 enthält ferner eine Hülse 1038, deren Innenfläche mit einem Keilnutenprofil versehen ist, so daß dieses mit dem Keilnutenprofil auf dem Flansch 1037 a und auf der Rolle 1037 b kämmt, ferner einen Zahnriemen 1039 zum Übertragen der Antriebskraft des Elektromotors 1032 zur Rolle 1037 b über ein mit der Ausgangswelle 1032 a des Elektromotors 1032 verbundenes Zahnrad 1032 b. Die Löseeinrichtung 90 für den Einsatz der Antriebseinheit enthält einen Ringhebel 91, einen Hülsenringhebel 95, der auf der Hülse 1038 und am Lösehebel 94 für den Einsatz der Antriebseinheit so befestigt ist, daß er die Drehbewegung der Hülse 1038 nicht behindert.

Es wird nun die Arbeitsweise des Lenkgetriebes gemäß der dritten Modifikation beschrieben.

Im Normalzustand stellt die Hülse 1038 die Keil-Nut-Verbindung zwischen dem Flansch 1037 a und der Rolle 1037 b her. Die vom Elektromotor 1032 gelieferte Antriebskraft wird über den Zahnriemen 1039, die Rolle 1037 b, die Hülse 1038, den Flansch 1037 a, die Ritzelwelle 23 und das Ritzel 22 zur Zahnstange 21 übertragen

Wenn das Eingabeverbindungsteil 72 mit dem Lenkverbindungsteil 73 verbunden wird, hat die Bewegung des Eingabeverbindungsteils 72 während dieses Verbindungsvorganges eine Bewegung der Hülse 1038 weg vom Flansch 1037 a zur Folge über den Ringhebel 91, den Lösehebel 94 und den Hülsenringhebel 95. Die Rolle 1037 a wird vom Eingriff mit dem Flansch 1037 b gelöst. Deshalb kann Ritzelwelle 23 relativ zur Rolle 1037 b und damit frei von der Antriebskraft des Elektromotors 1032 gedreht werden.

Der Übertragungsweg für die Antriebskraft wird verändert, um den Aufbau der Löseeinrichtung für den Einsatz der An triebseinheit zu vereinfachen und eine exaktere Betätigung zu gewährleisten.

Claims

1. Lenkgetriebe für ein Fahrzeug mit einer Eingabeein richtung zum Eingeben einer Lenkeingabe durch einen Fahrer, einer Lenkeinrichtung zum Ändern des Lenkwinkels eines Rades, einer Lenkantriebseinheit mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Lenkantriebskraft zum Betreiben der Lenkein richtung, einer Lenkantriebssteuereinrichtung zum Steuern der Lenkantriebseinheit und einer Lenksteuereinrichtung für die Ausgabe eines Lenkbefehls an die Lenk antriebssteuereinrichtung auf der Grundlage eines Betrags, dem ein Lenkbetrag, wie der durch die Eingabeeinrichtung eingegebene Eingabebetrag, zugeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Verbindungseinrichtung (70), die eine zwischen der Eingabeeinrichtung (10) und der Lenkeinrichtung (20) angeordnete Kupplung (71, 72, 72 a, 73, 73 a) enthält, um me chanisch die Relativverschiebung zwischen der Eingabeein richtung (10) und der Lenkeinrichtung (20) zu erfassen und um die Eingabeeinrichtung (10) mit der Lenkeinrichtung (20) durch Einrücken der Kupplung (71, 72, 72 a, 73, 73 a) in den Eingriffszustand zu verbinden, wenn die Relativverschiebung einen vorgegebenen Wert erreicht; und eine Löseeinrichtung (90) für den Einsatz der An triebseinheit, um die Einwirkung der Lenkeinrichtung (20) auf die Lenkantriebseinheit (30) zu lösen und die Verbin dung durch die Verbindungseinrichtung (70) mittels mechani scher Verriegelung herzustellen.

2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Kupplung (71, 72, 72 a, 73, 73 a) in der Verbin dungseinrichtung rechtwinklige Vorsprünge (72 a) umfaßt, die auf der Seite der Eingabeeinrichtung ausgebildet sind und rechteckige Einschnitte (73 a), die auf der Seite der Lenkeinrichtung derart ausgebildet sind, daß, falls die Relativverschiebung zwischen der Eingabeeinrichtung (10) und der Lenkeinrichtung (20) den vorgegebenen Wert beim Er reichen eines abnormalen Zustandes erreicht, die Löseein richtung (90) für den Einsatz der Antriebseinheit betätigt wird, um die Vorsprünge (72 a) mit den Einschnitten (73 a) in Eingriff zu bringen und die Eingabeeinrichtung (10) mit der Lenkeinrichtung (20) zu verbinden und die Einwirkung der Antriebseinheit (30) auf die Lenkeinrichtung (20) zu lösen durch Bewegen der Vorsprünge (72 a) um einen bestimmten Be trag beim Herstellen des Eingriffs zwischen den Vorsprüngen (72 a) und den Einschnitten (73 a).

3. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Kupplung (71, 72, 72 a, 73, 73 a) in der Verbin dungseinrichtung (70) nockenförmige in Eingriff zu brin gende Vorsprünge (72 a) enthält und die Löseeinrichtung (90) für den Einsatz der Antriebseinheit die Eingabeeinrichtung (10) mit der Lenkeinrichtung (20) verbindet und die Einwir kung der Lenkantriebseinheit (30) auf die Lenkeinrichtung (20) abhängig von der Nockenform der Vorsprünge (72 a) löst.

4. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Löseeinrichtung (90) für den Einsatz der Antriebseinheit eine Steuereinrichtung enthält, die betätigt wird, um die Erzeugung der Antriebskraft durch die Antriebskrafterzeugungseinrichtung in der Lenk antriebseinheit (30) zu steuern und hierbei den Einsatz der auf die Lenkeinrichtung (20) einwirkenden Lenkantriebsein heit (30) zu lösen.

5. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Lenkantriebseinheit (30) eine Übertragungseinrichtung (32, 32 a, 32 b, 32 c, 34 a, 34 b) zum Übertragen einer Lenkantriebskraft zur Lenkeinrichtung ent hält und die Löseeinrichtung (90) zum Lösen des Einsatzes der Antriebseinheit mit dem Verbindungsvorgang durch die Verbindungseinrichtung (70) gekoppelt ist, um die Übertragungseinrichtung (32, 32 a, 32 b, 32 c, 34 a, 34 b) für die Lenkantriebskraft zum Lösen des Einsatzes der auf die Lenkeinrichtung (20) einwirkenden Lenkantriebseinheit (30) zu betätigen.

6. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (70) eine Verbindungslöseeinrichtung (100) mit einem Verbin dungslöseelement (101, 102, 103) zum Lösen der Verbindung zwischen der Eingabeeinrichtung (10) und der Lenkein richtung (20) aufweist, die Verbindungslöseeinrichtung (100) betätigt wird zum Lösen der Verbindung zwischen der Eingabeeinrichtung (10) und der Lenkeinrichtung (20) und des funktionellen Stillsetzens der Lenkantriebseinheit (30), wodurch der vor der Verbindung zwischen der Eingabe einrichtung (10) und der Lenkeinrichtung (20) bestehende Zustand wieder hergestellt wird.