DE3830654A1 - Vorhaltelenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorhaltelenkung für Kraftfahr­ zeuge mit manuell durch Lenkhandrad steuerbaren Lenkrädern, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen der Änderung des Drehwinkels des Lenkhandrades und der Änderung des Lenk­ winkels der Lenkräder mittels eines durch die Bewegung des Lenkhandrades steuerbaren Motors in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern, z.B. der Drehgeschwindigkeit des Lenkhandrades, veränderbar ist.

Vorhaltelenkungen sind grundsätzlich bekannt. Dabei kann durch eine von der Drehgeschwindigkeit des Lenkhandrades abhängige Veränderung des Übersetzungsverhältnisses die Handhabung des Fahrzeuges, insbesondere bei Ausweich­ manövern, spürbar verbessert werden.

Bekannte Vorhaltelenkungen arbeiten ohne mechanische Zwangskopplung zwischen den Lenkrädern bzw. deren Lenk­ getriebegliedern und dem Lenkhandrad. Das Lenkhandrad betätigt einen Drehwinkelsensor, welcher mit der Eingangs­ seite einer Steuer- bzw. Regelanordnung verbunden ist, die des weiteren eingangsseitig mit einem weiteren, von den Lenkrädern bzw. deren Lenkgetriebegliedern betätigten Drehwinkelgeber bzw. Weggeber verbunden ist und über ihren Ausgang einen mit den Lenkgetriebegliedern der Lenkräder antriebsverbundenen Stellmotor steuert. Sollte die Steuer- bzw. Regelvorrichtung fehlerhaft arbeiten, so kann das Lenkhandrad mittels einer manuell betätigten Kupplung mechanisch mit Lenkgetriebegliedern der Lenkräder zwangs­ gekoppelt werden.

Auch wenn es grundsätzlich möglich erscheint, die genannte Kupplung beim Auftreten eines Fehlers in der Steuer- bzw. Regelanordnung automatisch zu betätigen, bleiben die bekannten Vorhaltelenkungen unter Sicherheitsaspekten problematisch.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorhaltelenkung zu schaffen, welche sich einerseits durch einfache Konstruk­ tion und andererseits durch hohe Sicherheit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein mechanisches Differentialgetriebe mit zwei Eingängen und einem Ausgang ausgangsseitig mit den Lenkrädern bzw. damit zwangsgekoppelten Lenkgetriebegliedern und eingangsseitig am einen Eingang mit dem Lenkhandrad und am anderen Eingang mit dem Motor bzw. einem damit zwangsgekoppelten Getriebe­ glied antriebsverbunden ist, wobei der andere Eingang bzw. der damit antriebsverbundene Motor oder ein damit zwangs­ gekoppeltes Getriebeglied selbsthemmend ausgebildet sind.

Erfindungsgemäß genügt es also für einen Notbetrieb der Lenkung, lediglich den Motor stillzusetzen. Aufgrund der Selbsthemmung des Motors bzw. des damit verbundenen Getriebe­ einganges oder Getriebegliedes bleibt dann der genannte Getriebeeingang blockiert, so daß sich ein durch die Konstruktion des Differentialgetriebes vorgegebenes konstan­ tes Übersetzungsverhältnis zwischen der Änderung des Dreh­ winkels des Lenkhandrades und der Änderung des Lenkwinkels der Lenkräder einstellt.

Solange eine den Motor steuernde, vorzugsweise rechner­ gesteuerte Regelvorrichtung, welche eingangsseitig mit Sensoren für den Drehwinkel bzw. die Drehwinkelgeschwindig­ keit des Lenkhandrades sowie den Lenkwinkel bzw. die Lenk­ winkeländerungsgeschwindigkeit verbunden ist, fehlerfrei arbeitet, können prinzipiell beliebige Übersetzungsverhält­ nisse eingestellt werden, indem der Motor mit unterschied­ lichen Geschwindigkeiten in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung betätigt wird.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß bei einem Differential­ getriebe mit zwei Eingängen und einem Ausgang der ausgangs­ seitige Dreh- bzw. Stellhub sowie dessen Geschwindigkeit durch die eingangsseitigen Dreh- bzw. Stellhübe bzw. deren Geschwindigkeiten bestimmt sind.

Gemäß einer konstruktiv bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Differentialgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet, wobei entweder der Planetenträger oder das Hohl- bzw. Schüsselrad mit dem Motor antriebsverbunden und entweder das Sonnenrad bzw. das Hohlrad oder das Sonnenrad bzw. der Planetenträger als einer Eingang bzw. als Ausgang angeordnet sind.

Dabei kann der Motor zweckmäßigerweise eine Spindel treiben, die entweder mit einer Außenverzahnung am Hohl- bzw. Schüssel­ rad oder mit einer Außenverzahnung am Planetenträger kämmt.

Grundsätzlich ist es auch möglich, daß der Motor das Sonnen­ rad antreibt, wobei das Hohl- bzw. Schüsselrad und der Plane­ tenträger den einen Eingang und den Ausgang des Planeten­ getriebes bilden. Jedoch ist eine derartige Konstruktion in der Regel aufwendiger.

Im Hinblick auf die in der Regel erwünschten Übersetzungs­ verhältnisse ist eine Anordnung besonders bevorzugt, bei der das Lenkhandrad mit einer das Sonnenrad drehfest tragenden Eingangswelle des Planetengetriebes antriebsverbunden ist, während der Planetenträger auf der Eingangswelle drehgelagert und mittels einer Außenverzahnung mit der vom Motor getriebe­ nen Spindel antriebsverbunden ist, und wobei das Sonnenrad auf der zu den Lenkrädern bzw. deren Lenkgetriebegliedern führenden Ausgangswelle des Planetengetriebes drehfest ange­ ordnet ist.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung einer besonders bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung verwiesen.

Dabei zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt des als Planetengetriebe ausgebildeten Differentialgetriebes sowie eine schematische Darstellung der wesentlichen Elemente der Vorhaltelenkung,

Fig. 2 einen Radialschnitt des Planetengetriebes entsprechend der Schnittlinie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Radialschnitt des Planetengetriebes entsprechend der Schnittlinie III-III in Fig. 1.

Das Lenkhandrad 1 der Vorhaltelenkung betätigt unmittelbar bzw. über nicht dargestellte Getriebeglieder eine Eingangs­ welle 2 eines Planetengetriebes 3. Auf der Eingangswelle 2 ist das Sonnenrad 4 des Planetengetriebes 3 drehfest ange­ ordnet, d.h. Sonnenrad 4 und Lenkhandrad 1 sind miteinander mechanisch zwangsgekoppelt.

Gleichachsig zur Eingangswelle 2 ist das Hohl- bzw. Schüssel­ rad 5 des Planetengetriebes auf einer Ausgangswelle 6 desselben drehfest angeordnet, die ihrerseits den Eingang eines die nicht dargestellten Lenkräder eines Fahrzeuges steuernden Lenkgetriebes 7 bildet.

Zwischen der Innenverzahnung des Hohl- bzw. Schüsselrades 6 und der Außenverzahnung des Sonnenrades 4 sind die mit den genannten Verzahnungen kämmenden Planetenräder 8 untergebracht, welche an einem auf der Eingangswelle 2 drehgelagerten Plane­ tenträger 9 mittels Achszapfen 10 drehgelagert sind.

Der Planetenträger 9 besitzt eine Außenverzahnung, die mit einer mittels Elektromotors 11 antreibbaren Spindel bzw. Schnecke 12 kämmt. Bei Stillstand des Elektromotors 11 ist der Planetenträger 9 aufgrund der Selbsthemmung zwischen seiner Außenverzahnung und der Spindel bzw. Schnecke 12 drehfest blockiert.

Die Spindel bzw. Schnecke 12 bildet neben der Eingangswelle 2 einen weiteren Eingang des als Differentialgetriebes ausge­ bildeten Planetengetriebes 3.

An der Eingangswelle 2 sowie an der Ausgangswelle 6 sind Sensoren 13 bzw. 14 angeordnet, deren Signale die jeweilige Drehstellung der Wellen 2 und 6 wiedergeben.

Diese Signale werden der Eingangsseite einer rechnergesteuer­ ten Regelvorrichtung 15 zugeführt, welche ausgangsseitig den Elektromotor 11 steuert.

Gegebenenfalls kann die Regelvorrichtung 15 eingangsseitig mit weiteren nicht dargestellten Sensoren verbunden sein, die beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges registrieren.

Die dargestellte Vorhaltelenkung arbeitet wie folgt:

Solange das Lenkhandrad 1 nicht betätigt wird, wird der Elektromotor 11 von der Regelvorrichtung 15 stillgesetzt. Dementsprechend steht auch die Ausgangswelle 6 des Planeten­ getriebes 3 still; der jeweils eingestellte Lenkwinkel der Lenkräder des Fahrzeuges bleibt also unverändert.

Sobald das Lenkhandrad 1 betätigt wird, wird von der Regelvorrichtung 15 auch der Elektromotor 11 in Abhängigkeit vorgebbarer Parameter - beispielsweise in Abhängigkeit von der mittels des Sensors 13 ermittelbaren Drehgeschwindigkeit des Lenkhandrades 1 und/oder in Abhängigkeit von der Fahrge­ schwindigkeit des Fahrzeuges und/oder in Abhängigkeit von dem jeweiligen, mittels des Sensors 14 ermittelbaren Lenkwinkels der Lenkräder des Fahrzeuges - betätigt, derart, daß die Lenkräder des Fahrzeuges in einer durch die Drehrich­ tung des Lenkhandrades 1 vorgegebenen Richtung ausgelenkt werden. Je nach Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung des Elektromotors 11 stellt sich dabei zwischen der Drehgeschwin­ digkeit des Lenkhandrades 1 und der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 6 ein unterschiedliches Übersetzungsverhältnis ein.

Die Regelvorrichtung überprüft sich in grundsätzlich bekannter Weise ständig auf fehlerfreie Funktion. Sollte ein Fehler erkannt werden, wird der Elektromotor 11 sofort stillgesetzt. Aufgrund der Selbsthemmung zwischen der Spindel bzw. Schnecke 12 und der Außenverzahnung des Planetenträgers 8 wird der letztere drehfest blockiert, so daß die Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung der Ausgangswelle 6 ausschließlich von der Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit des Lenkhandrades 1 abhängig sind und das Übersetzungsverhältnis zwischen den Drehgeschwindigkeiten konstant bleibt.

Claims (5)

1. Vorhaltelenkung für Kraftfahrzeuge mit manuell durch Lenkhandrad steuerbaren Lenkrädern, wobei das Übersetzungs­ verhältnis zwischen der Änderung des Drehwinkels des Lenkhandrades und der Änderung des Lenkwinkels der Lenkräder mittels eines durch die Bewegung des Lenkhand­ rades steuerbaren Motors in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern, z.B. der Drehgeschwindigkeit des Lenkhandrades, veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanisches Differentialgetriebe (3) mit zwei Eingängen (2, 12) und einem Ausgang (6) ausgangsseitig mit den Lenkrädern bzw. damit zwangsgekoppelten Lenk­ getriebegliedern (7) und eingangsseitig am einen Eingang (2) mit dem Lenkhandrad (1) und am anderen Eingang (12) mit dem Motor (11) bzw. einem damit zwangsgekoppelten Getriebeglied antriebsverbunden ist, wobei der andere Eingang (12) bzw. der damit antriebsverbundene Motor (11) oder ein damit zwangsgekoppeltes Getriebeglied selbst­ hemmend ausgebildet sind.

2. Vorhaltelenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe als Planetengetriebe (3) ausgebildet ist, wobei entweder der Planetenträger (9) oder das Hohl- bzw. Schüsselrad (5) mit dem Motor (11) antriebsverbunden und entweder das Sonnenrad (4) bzw. das Hohl- oder Schüsselrad (5) oder das Sonnenrad (4) bzw. der Planetenträger (9) als ein Eingang bzw. als Ausgang angeordnet sind.

3. Vorhaltelenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (11) eine Spindel bzw. Schnecke (12) treibt, die entweder mit einer Außenverzahnung am Hohl- bzw. Schüsselrad (5) oder mit einer Außenverzahnung am Planetenträger (9) kämmt.

4. Vorhaltelenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkhandrad (1) mit einer das Sonnenrad (4) drehfest tragenden Eingangswelle (2) des Planetengetriebes (3) antriebsverbunden ist, daß der auf der Eingangswelle (2) drehgelagerte Planeten­ träger (9) mittels einer Außenverzahnung mit einer vom Motor (11) getriebenen Spindel bzw. Schnecke (12) antriebsverbunden ist, und daß das Sonnenrad (4) auf der zu den Lenkrädern bzw. zu deren Lenkgetriebegliedern (7) führenden Ausgangswelle (6) des Planetengetriebes (3) drehfest angeordnet ist.

5. Vorhaltelenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (11) mittels einer rechnergesteuerten Regelvorrichtung (15) steuerbar ist, die eingangsseitig mit Sensoren (13, 14) für den Drehwinkel bzw. die Drehwinkelgeschwindigkeit des Lenkhandrades (1) sowie den Lenkwinkel bzw. die Lenk­ winkeländerungsgeschwindigkeit der Lenkräder verbunden ist.