DE4101810A1 - Hilfskraftlenkung fuer fahrzeuge - Google Patents
Hilfskraftlenkung fuer fahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung für
Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Hilfskraftlenkung ist aus der
DE-A-38 24 424 bekannt. Bei dieser Hilfskraftlenkung
ist der Servomotor koaxial oder neben der Lenksäule,
jedoch im Motorraum des Fahrzeuges angeordnet.
Hieraus können Probleme hinsichtlich der im
Motorraum auftretenden Verschmutzungen sowie hoher
Temperatur auftreten, die u. U. nachteilige Einflüsse
auf den elektrischen Servomotor ausüben können.
Insbesondere bei Schwernutzfahrzeugen wie
Erdbewegungsmaschinen und dergl. sind die in dem aus
Kühlungsgründen allgemein nicht abgeschlossenen
Motorraum angeordneten Funktionsteile starker
Schmutzeinwirkung ausgesetzt. Ein individueller
Schmutzschutz für bestimmte Funktionsteile ist im
allgemeinen teuer, bei der bekannten Anordnung aber
oft unvermeidlich, um die Funktionstüchtigkeit
bestimmter Teile zu erhalten.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Hilfskraftlenkung für Fahrzeuge der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu
schaffen, die die o.g. Probleme vermeidet und mithin
eine Verhinderung negativer Einflüsse auf den
elektrischen Servomotor durch Verschmutzungen und
eine montagefreundlichere Anordnung ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale
des Anspruches 1.
Durch die Positionierungen des Servomotors im
Fahrgastraum wird erreicht, daß keine Einflüsse von
im Motorraum vorliegenden Verschmutzungen durch Öl,
Benzin, Motorreiniger usw., wie ferner durch
Feuchtigkeit und überhöhte Temperatur, negative
Auswirkungen auf den Servomotor der
erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung haben können.
Die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung ergibt ferner
den Vorteil einer im Vergleich zu herkömmlichen
Servolenkungen leichteren Konstruktion, die überdies
billiger und mithin kostengünstiger und
montagefreundlicher ist.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Zweckmäßigerweise wird neben dem Servomotor auch die
zugehörige Motorelektronik im Fahrgastraum
angeordnet, was die Hilfskraftlenkung gemäß
vorliegender Erfindung bezüglich ihrer Montage
weiter vereinfacht.
Eine besonders bevorzugte Anordnung des Servomotors
und der zugehörigen Motorelektronik ist eine
Plazierung in unmittelbarer Nachbarschaft zum
Lenkrad, oder bei einer alternativen Ausführungsform
eine Integrierung im Lenkrad, wozu der Servomotor
als Scheibenläufer- oder Wanderwellenmotor
ausgebildet wird, die besonders kleine und flache
Motorvarianten darstellen.
Zum Schutz des Servomotors und der Motorelektronik
ist zweckmäßigerweise ein Gehäuse vorgesehen, das
beispielsweise unterhalb des Lenkrades und der
Lenkwelle an deren Führungsrohr befestigt werden
kann. Diese Stellen sind einfach zugänglich, so daß
sowohl die Erstmontage wie auch Reparaturarbeiten
auf einfache Art und Weise ausgeführt werden können.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
vorliegender Erfindung kämmt der Servomotor mit
einem im Lenkrad integrierten Zahnkranz. Dieser gibt
zum einen den Vorteil, daß gleichzeitig sowohl die
nötige Lenkungsuntersetzung wie auch die nötige
Sensierung ermöglicht werden.
Zu den besonderen Vorteilen der Erfindung gehört vor
allem die Möglichkeit der Schaffung einer nachrüst
bzw. austauschbaren Einheit vorzugsweise bestehend
aus Lenkrad, E-Motor, integriertem Zahnkranz und
einer Sensoreinrichtung. Dadurch kann ein
bestehendes Kraftfahrzeug mit einer Servolenkung
einfach durch Austausch des alten Lenkrades gegen
die Servolenkeinheit versehen werden.
Hierzu ist es vorteilhaft, die für die Sensierung
notwendige Trennung zwischen Lenkgetriebe und
Handrad direkt im Lenkrad vorzunehmen.
Ferner wird hierfür vorzugsweise ein kollektorloser
elektronisch kommutierter E-Motor verwendet. Ein
derartiger E-Motor kann nicht blockieren und ist
direkt ohne Zwischenkupplung gekoppelt.
Der Zahnkranz und das Lenkhandrad wirken mit der
Sensoreinheit derart zusammen, daß in Abhängigkeit
von der Drehrichtung und dem aufgebrachten
Drehmoment der Servomotor zur Erzeugung der
elektromechanischen Hilfskraft im Bedarfsfalle
zugeschaltet wird.
Die Verwendung eines kollektorlosen, d. h.
elektronisch kommutierten E-Motors hat den Vorteil,
daß man auf eine Kupplung zwischen Servomotor und
Zahnkranz verzichten kann, ohne Gefahr zu laufen,
daß beim Ausfall des Motors die Lenkung blockiert.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der
Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematisch leicht vereinfachte
Darstellung eines Teiles einer
erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung,
Fig. 2 die in Fig. 1 mit X bezeichnete Einzelheit im
Querschnitt,
Fig. 3 die in Fig. 2 dargestellte Einzelheit X in
einer Frontansicht.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung 1 für Fahrzeuge
mit einem Fahrgastraum 2 dargestellt. Die
Hilfskraftlenkung 1 ist als elektromechanische
Lenkung ausgebildet und weist ein Lenkrad 3 auf, das
von einer Lenksäule 4 getragen wird.
Ferner weist die Hilfskraftlenkung 1 ein in Fig. 1
nicht näher dargestelltes Lenkgetriebe auf, das mit
der Lenksäule 4 verbunden ist.
Selbstverständlich weist die erfindungsgemäße
Hilfskraftlenkung 1 ferner alle übrigen Teile auf,
die zur Verbindung und Übertragung des Lenkmomentes
von der Lenksäule 4 auf die gelenkten Räder
üblicherweise vorgesehen sind.
In Fig. 1 ist ferner ein elektrischer Servomotor 5
mit einer Motorelektronik 6 erkennbar, der ein die
Drehbewegung am Lenkrad 3 unterstützendes Drehmoment
an die Lenksäule 4 und das Lenkgetriebe erzeugt.
Erfindungsgemäß ist der Servomotor 5 und bei der in
Fig. 1 dargestellten besonders bevorzugten
Ausführungsform auch die Motorelektronik 6 im
Fahrgastraum angeordnet. Bei der dargestellten
Ausführungsform sind sowohl der Servomotor 5 als
auch die Motorelektronik 6 in unmittelbarer
Nachbarschaft des Lenkrades 3 angeordnet. Hierzu ist
im Beispielsfalle ein Gehäuse 7 vorgesehen, das an
einem Führungsrohr 8 der Lenkwelle 4 unterhalb
derselben auf geeignete Art und Weise,
beispielsweise mittels eines Bügels 9, befestigt
ist. Das Gehäuse 7 schützt den Servomotor 5 sowie
die Motorelektronik 6 vor Beschädigungen und
ähnlichem.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ergibt sich aus der
Anordnung des Servomotors 5 und der Motorelektronik
6 unterhalb der Lenkwelle 4 eine sehr leicht
zugängliche Positionierung im Fahrgastraum 2, so daß
die Montage wie auch eventuell erforderlich werdende
Reparaturarbeiten auf einfache Art und Weise
durchgeführt werden können.
Bei einer in Fig. 1 nicht dargestellten alternativen
Ausführungsform ist es ferner möglich, den
Servomotor und gegebenenfalls auch die
Motorelektronik im Lenkrad 3 zu integrieren. In
diesem Falle ist der Servomotor dann als extrem
flachbauender Elektromotor ausgebildet, wie
beispielsweise als Scheibenläufer- oder
Wanderwellenmotor.
Bei der dargestellten Ausführungsform jedoch, bei
der der Servomotor 5 unterhalb der Lenkwelle 4
angeordnet ist, weist das Lenkrad 3 einen
integrierten Zahnkranz 10 auf, der gemäß der
Darstellung in Fig. 2 mit einer Innenverzahnung 11
versehen ist. Der Zahnkranz 10 ist drehfest auf der
Lenkwelle 4 angeordnet. Das Lenkrad 3 weist zur
Aufnahme des Zahnkranzes 10 eine an dessen im
wesentlichen U-förmige Querschnittsform angepaßte
Aufnahmeausnehmung 12 auf. Der Zahnkranz 10 ist
innerhalb dieser Aufnahmeausnehmung 12 über eine in
den Fig. 2 und 3 dargestellte Lagerung 13 mit dem
Lenkrad 3 verbunden. Die Lagerung 13 weist hierzu
einen in einem Wandabschnitt 14 angeordneten
Außenring 15 auf, während der Zahnkranz 10 an einem
ringförmig umlaufenden, die Innenverzahnung 11
aufweisenden Bund 16 eine Lagermulde 17 für einen
Wälzkörper 18 aufweist. Der Wälzkörper 18 ist mit
Hilfe eines Käfigs 19 geführt.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß das Lenkrad 3 zwei
Anschläge 20 und 21 aufweist, die zugeordneten
Anschlägen 22 und 23 des Zahnkranzes 10
gegenüberstehen. Dadurch werden Anschlagpaare 20, 22
und 21, 23 gebildet, die zur Momentenübertragung bei
Ausfall des Servomotors 5 bei Drehung des Lenkrades
3 zusammenwirken.
Fig. 1 verdeutlicht ferner, daß der Servomotor 5
eine Abtriebswelle 24 aufweist, auf der ein
Antriebsritzel 25 verdrehfest gelagert ist. Das
Antriebsritzel 25 steht mit der Innenverzahnung 11
des Zahnkranzes 10 in ständigem Eingriff.
Wird im Betrieb das Lenkrad 3 in eine der beiden
möglichen Drehrichtungen gedreht, ergibt sich eine
Verdrehung des Lenkrades 3 gegenüber der Lenkwelle 4
und dem Zahnkranz 10. Diese wird von einem
geeigneten Sensor erfaßt, der zweckmäßigerweise
platzsparend direkt in das Gehäuse 7 von Servomotor
5 und Motorelektronik 6 integriert ist und ein
Lenksignal erzeugt.
Dieses Lenksignal wird an die Motorelektronik 6 über
in der Figur nicht näher dargestellte Leitungen
weitergegeben. Die Motorelektronik 6 initiiert
entsprechend den Servomotor 5, der daraufhin je nach
der gewünschten Lenkrichtung und dem entsprechenden
Lenkmoment ein entsprechend gerichtetes
unterstützendes Drehmoment erzeugt, das über das
Abtriebsritzel 25 auf den Zahnkranz 10 übertragen
wird. Dieses über den Zahnkranz 10 auf die Lenkwelle
4 übertragene Drehmoment ergibt die Hilfskraft, die
die Servounterstützung der erfindungsgemäßen
Hilfskraftlenkung 1 bei Betätigung des Lenkrades 3
darstellt.
Die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung 1 ergibt
neben den bereits geschilderten Vorteilen den
besonderen Vorteil, daß ein einfaches Nachrüsten
einer bereits bestehenden Lenkung dadurch möglich
ist, daß das bestehende Lenkrad durch eine
Lenkradeinheit entsprechend der zuvor beschriebenen
Einheit (Lenkrad 3, Zahnkranz 10, Motor und
Elektronik) ersetzt wird. Danach kann auf einfache
Art und Weise im Fahrgastraum 2 in der zuvor
beschriebenen Art der Servomotor 5 und die
zugehörige Motorelektronik 6 mit den erforderlichen
Anschlüssen installiert werden, ohne daß sonstige
bauliche Veränderungen an den bestehenden Teilen der
Lenkung erforderlich wären.
Claims (12)
1. Hilfskraftlenkung (1) für Fahrzeuge mit einem
Fahrgastraum (2)
- - mit einer ein Lenkrad (3) tragenden Lenksäule (4);
- - mit einem mit der Lenksäule (4) verbundenen Lenkgetriebe; und
- - mit einem elektrischen Servomotor (5), der ein eine Drehbewegung am Lenkrad (3) unterstützendes Drehmoment an der Lenksäule (4) und am Lenkgetriebe erzeugt, dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Servomotor (5) im Fahrgastraum (2) angeordnet ist.
2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß eine
Motorelektronik (6) ebenfalls im Fahrgastraum
(2) angeordnet ist.
3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Servomotor (5) und die Motorelektronik (6) in
unmittelbarer Nachbarschaft des Lenkrades (3)
angeordnet sind.
4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Servomotor und die Motorelektronik im Lenkrad
(3) integriert sind, wobei der Servomotor
insbesondere als Scheibenläufer- oder
Wanderwellenmotor ausgebildet ist.
5. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Servomotor (5) und die Motorelektronik (6) sowie
ein Sensor als Einheit in einem Gehäuse (7)
unterhalb der Lenkwelle (4) angeordnet sind.
6. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor (5)
und die Motorelektronik (6) im Lenkrad
integriert sind.
7. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Servomotor (5) mit einem im Lenkrad (3)
integrierten Zahnkranz (10) in Eingriff steht.
8. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Zahnkranz
(10) drehfest auf der Lenkwelle (4) befestigt
ist.
9. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Lenkrad (3) über eine Lagerung (13) gegenüber
dem Zahnkranz (10) abgestützt ist und gegenüber
dem Zahnkranz (10) und der Lenkwelle (4)
verdrehbar ist.
10. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 7-9,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Lenkrad (3) und der Zahnkranz (10)
zusammenwirkende Anschlagpaare (20, 22 bzw. 21,
23) zur Übertragung eines hohen Drehmomentes auf
die Lenkwelle (4) aufweisen.
11. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß eine
Sensoreinrichtung die Drehrichtung des Lenkrades
(3) und das aufgebrachte Drehmoment zur
Initiierung des Servomotors (5) über die
Motorelektronik (6) erfassen.
12. Hilfskraftlenkung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Servomotor
(5) ein kollektorloser (elektronisch
kommutierter) Elektro-Motor ist.
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ID=6423488
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DE19914101810 Withdrawn DE4101810A1 (de) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | Hilfskraftlenkung fuer fahrzeuge |
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