DE4243267A1 - Lenkgetriebe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Lenkgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bauformen von Lenkgetrieben sind in vielfältiger Form bekannt, wobei drei grundsätzliche Typen, nämlich die sogenannte Zahnstangen-Lenkung. Die Schneckenrol­ len-Lenkung und die Kugelumlauf-Lenkung, auch in ihren Grundprinzipien untereinander kombiniert bzw. durch die Zuführung beliebiger Hilfskräfte (Servolenkung) ergänzt, unterschieden werden können, wobei die Hilfs­ kräfte bevorzugt elektrischer oder hydraulischer Natur sein können.

Zur allgemeinen Information wird verwiesen auf das Kraftfahrtechnische Taschenbuch von Bosch, 20. Auflage, Seiten 498 bis 501, aus welchem die Grundprinzipien der verschiedenen Lenkgetriebe-Bauformen entnommen werden können.

So umfaßt eine Zahnstangen-Lenkung, deren grundsätzli­ che Bauform in modifizierter Form auch als Ausgangs­ punkt der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ein in einem Gehäuse stationär gelagertes Ritzel, welches mit einer im Gehäuse quergeführten Zahnstange kämmt, wobei das Ritzel üblicherweise von der mit dem Lenkrad verbundenen Lenkstange zur Durchführung von Drehbewegun­ gen angetrieben ist, die sich über die Verzahnung zwischen Ritzel und Zahnstange in eine Axialbewegung der Zahnstange umsetzen. An der Zahnstange können dann, über beliebige Zwischenhebel, Spurhebel, Lenk­ hebel u. dgl. die Achsen der Vorderräder eines Kraft­ fahrzeugs befestigt sein, so daß sich bei Drehung des Lenkrades gleichsinnige Radeinschläge ergeben.

Die Übersetzung der Zahnstangen-Lenkung ist durch das Verhältnis der Ritzeldrehungen (entspricht den Lenkraddrehungen) zum Zahnstangenhub definiert. Durch entsprechende Verzahnung der Zahnstange läßt sich die Übersetzung über den Hub auch variabel gestalten.

Will man bei einer Zahnstangen-Lenkung eine Hilfskraft einleiten, dann kann hierzu üblicherweise so vorgegan­ gen werden, wie auf Seite 500 des erwähnten Kraftfahr­ technischen Taschenbuchs unter dem Stichwort "Zahn­ stangen-Hydrolenkung" erläutert; dabei bildet das Gehäuse für die Zahnstange einen hydraulischen Zylin­ der, in dessen Inneren die Zahnstange, beispielsweise durch einen vorspringenden Ringwulst als Kolben defi­ niert werden kann, so daß durch Zuführung von Druck­ mittel beiderseits des so gebildeten Kolbens in den Ringraum zwischen Zahnstange und Lenkzylinder die durch Drehung der Lenkwelle eingeleitete Axialver­ schiebung der Zahnstange unterstützt wird.

Die Drucksteuerung kann mittels eines Drehmoment-Meß­ gliedes erfolgen, welches das vom Lenkrad bei dessen Drehung eingeleitete Drehmoment erfaßt, wobei in eini­ gen Ausführungsformen die Lenkwelle selbst die Steue­ rung mit Hilfe von Fasen oder entsprechend ausgebil­ deten Steuerkanten übernimmt, die einen entsprechen­ den Öffnungsquerschnitt für den Druckmittelstrom bil­ den.

Im Gegensatz hierzu arbeitet eine Kugelumlauf-Lenkung, wie sie in modifizierter Ausführungsform zur Aufnahme einer Servohilfskraft beispielsweise in der DE-OS 39 24 324 beschrieben ist, ohne axial verschiebliche Zahnstange und überträgt den Lenkradeinschlag auf eine Lenkspindel, die ein Rundgewinde aufweist, in welchem Kugeln zur Reibungsreduzierung umlaufen. Diese Kugeln nehmen ihrerseits eine Lenkmutter bei Drehung der Lenkspindel mit, verlagern also deren Position axial zur Lenkspindel, allerdings nur geringfügig. Da die Lenkmutter außen eine Verzahnung aufweist, mit welcher sie in eine entsprechende Gegenverzahnung beispielsweise eines Lenkstockhebels eingreift, ergibt sich als Ausgang eine Drehbewegung dieses Lenkstock­ hebels, die über eine entsprechende Kinematik letzt­ lich die gleichsinnige Verschwenkung der Vorderräder eines Fahrzeugs bei Kurvenfahrt bewirkt.

Um bei einem solchen bekannten Lenkgetriebe (DE-OS 39 24 324) über einen weiteren Eingang eine zusätzli­ che, vom Lenkradeinschlag unabhängige Bewegungsgröße in das Lenkgetriebe einzuleiten, ist die Lenkmutter an der der Lenkspindel abgewandten Stirnseite mit einer als Stirnrad ausgebildeten Verlängerung verse­ hen. Dieses mit der Lenkmutter fest verbundene Stirn­ rad wird zur Übertragung des zusätzlichen, vom Lenk­ radeinschlag unabhängigen Lenkwinkels mittels eines Ritzels angetrieben, welches parallelachsig zur Lenk­ mutter gelagert ist. Damit bei einer Axialverschiebung der Lenkmutter das die Hilfskraft einleitende Ritzel nicht außer Wirkungseingriff mit dem Stirnzahnrad an der Lenkmutter gerät, weist dieses eine axiale Länge auf, die in etwa der zu erwartenden maximalen Axialverschiebung der Lenkmutter entspricht, wobei der Eingriff zwischen Stirnrad und Ritzel mittels einer Geradverzahnung erfolgt.

Die Lenkspindel ist über ein Lager in einem das gesamte Lenkgetriebe aufnehmenden Gehäuse drehbeweglich, an­ sonsten fest gelagert, während die Lenkmutter drehbar und axial verschiebbar auf der Lenkspindel sitzt.

Erfolgt eine Drehung des Lenkrades bei festgehaltenem Ritzel für die Hilfsenergie, dann kann aufgrund der Geradverzahnung die Lenkmutter die gewünschte Axial­ verschiebung durchführen und den Lenkstockhebel am Getriebeausgang drehen; wird demgegenüber eine vom Lenkradeinschlag unabhängige Drehbewegung bei festste­ hender Lenkspindel über das Ritzel und das Stirnrad an der Lenkmutter eingeleitet, dann stützt sich die Lenkmutter auf der dann stationären Lenkspindel ab und kann sich auf diese Weise durch die hierdurch hervorgerufene Schraubbewegung axial verschieben, wobei der axiale Anteil der Schraubbewegung ebenfalls auf den Lenkstockhebel übertragen wird.

Weitere, durch die Zuführung einer Hilfsenergie die Form von Servolenkungen annehmende Lenkgetriebe sind beispielsweise bekannt aus der US-PS 2 754 465 sowie der GB-PS 1 414 206.

Bei der US-PS 2 754 465 handelt es sich um eine Schnec­ kenrollen-Lenkung, bei der das vom Fahrzeugführer über das Lenkrad eingeleitete Drehmoment mit Hilfe von Meßfühlern an der Lenksäule erfaßt und, nach ent­ sprechender Umwandlung, einer elektromotorischen Dreh­ hilfe, die an der Lenksäule angreift, zugeführt wird.

Das erwähnte britische Patent 1 414 206 zeigt eine bekannte Kugelumlauf-Lenkung mit hydraulischer Verstär­ kung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf der Basis einer modifizierten Zahnstangen-Lenkung eine besonders einfache Ausführungsform eines Lenkgetriebes zu schaffen, welches die problemlose Einleitung eines zweiten Antriebs bei kompakter Konstruktion ermöglicht.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hat den Vorteil, daß nur ein sehr geringer zusätzlicher Baubedarf bei vorausgesetztem Grundprinzip einer Zahnstangenlenkung mit nunmehr zwei Antrieben erforderlich ist, um so beispielsweise über den zweiten Eingang einen zusätzlichen Lenkwin­ kel zu überlagern, der Korrektureingriffe an der Vor­ derachse zur Fahrzeugstabilisierung oder die Realisie­ rung einer Lenkunterstützung durch Lenkwinkelüberlage­ rung ermöglicht.

Die Erfindung ermöglicht ein solches Lenkgetriebe mit zwei Antrieben mit sehr wenigen zusätzlichen Bau­ teilen, da auf der Grundkonzeption eines Zahnstangen- Lenkgetriebes basierend Modifikationen vorhandener Komponenten, nämlich Umwandlung der Zahnstange in eine Zahnwelle, schon wesentliche Erfordernisse zur Realisierung der vorliegenden Erfindung abdecken, die im einfachsten Fall dann lediglich noch ergänzt zu werden braucht durch zusätzliche Mittel, die der Zahnstange/Zahnwelle ergänzend eine Drehbewegung ver­ mitteln.

Ein weiterer Vorteil vor liegender Erfindung besteht darin, daß sich ein erheblicher Spielraum bei der Wahl der Übersetzungen ergibt, in Verbindung mit einem besonders guten Wirkungsgrad in Richtung Lenkrad - Räder des Fahrzeugs, da bei Zugrundelegung ohnehin vorhandener Bauelemente einer Zahnstangen-Lenkung im Grunde nur eine zusätzliche Eingriffsstelle an der Zahnwelle erforderlich ist, über die die Hilfsener­ gie zum über lagerten Lenkeingriff in das System einge­ führt wird.

Die für die Erfindung noch erforderlichen, zusätzli­ chen wenigen Bauteile kombinieren sich mit dem ohnehin nur geringen Bauraumbedarf und der kompakten Konstruk­ tion von Lenkgetriebe und Steller zu einer im Prinzip einfachen Konstruktion für ein Lenkgetriebe mit zwei Antrieben.

Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß auch bei Ausfall des Stelleingriffs (Stellmotor) die Konzeption fail-safe realisiert ist, wobei die Einlei­ tung der beiden Antriebe voneinander unabhängig ist.

Die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbes­ serungen des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes, wobei die Zahnwelle im Bereich des Lenkradeingangs bevor­ zugt als Schneckenwelle ausgebildet ist, in welche ein vom Lenkrad über die Lenksäule angetriebenes Schneckenrad eingreift, dessen Drehbewegung die Längs­ bewegung der Zahnwelle bewirkt.

Dabei eignet sich die Erfindung auch für weitere Ein­ satzmöglichkeiten wie automatische Spurführung oder die Lenkung eines Fahrzeugs nach dem sogenannten "Steer by Wire-Prinzip".

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht mit geschnittenem Lenkge­ triebegehäuse und Einleitung des zusätzlichen Korrektureingriffs mittels Stirnradverzahnung;

Fig. 2 ein entsprechend der Darstellung der Fig. 1 nach dem Zahnstangenprinzip aufgebautes Lenkge­ triebe, bei dem der zweite Eingang unmittelbar als Elektromotor realisiert ist;

Fig. 3 die Ausbildung des zweiten Eingangs in Form eines Planetengetriebes mit zugeordnetem Elek­ tromotor und

Fig. 4 eine Ausführungsform für die Realisierung des Korrektureingriffs an der Zahnwelle des zwei Antriebe aufweisenden Lenkgetriebes mittels eines Hydromotors.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, ein auf dem Prinzip einer Zahnstangen-Lenkung beruhen­ des Lenkgetriebe zunächst so zu modifizieren, daß die Zahnstange als Zahnwelle ausgebildet ist, wobei in bevorzugter Ausführungsform die Bauform des Getrie­ bes im Bereich des Eingangs vom Lenkrad als Schnecken­ getriebe ausgebildet ist, in Abweichung von der her­ kömmlichen Geradverzahnung der Zahnstange.

Ergänzend zu dieser Modifikation ergibt sich zur Einlei­ tung eines gewünschten Korrektureingriffs oder allge­ mein zur Lenkunterstützung an einer an sich beliebigen Stelle im Bereich der Zahnwelle ein Bewegungseingriff, der in einer Drehbewegung der Zahnwelle resultiert. Aufgrund des Schneckengetriebes entsteht durch diese Drehbewegung eine Längsverschiebung der Zahnwelle, also die gleiche Verschiebung wie bei Drehung des Schneckenrads bzw. Ritzels. Dieser Bewegungsablauf steht im Gegensatz zur üblichen Anwendung eines Schnec­ kengetriebes, da die Drehbewegung der Schnecke oder des Schneckenrades eine Axialbewegung der Schnecke - hier der Zahnwelle - hervorruf.

Fig. 1 zeigt lediglich die zum Verständnis der Erfin­ dung erforderlichen, wesentlichen Komponenten und Teile eines Lenkgetriebes mit zwei Antrieben, wobei in der Bohrung 10a eines langgestreckten Gehäuses 10 eine Zahnwelle 11 in geeigneter Weise sowohl axial in beiden Richtungen verschieblich entsprechend dem Doppelpfeil A als auch in beiden Drehrichtungen ver­ drehbar entsprechend dem Doppelpfeil B gelagert ist.

Diese Zahnwelle erfüllt daher, wenn man zunächst von dem bekannten Grundprinzip einer Zahnstangen-Lenkung ausgeht, die Aufgabe der bei einem solchen Zahnstan­ gen-Lenkgetriebe stets vorhandenen Zahnstange, was mit anderen Worten bedeutet, daß sie sich in Richtung ihrer Längsachse (Doppelpfeil A) bei Drehung eines Ritzels 12 verschiebt.

Dabei sitzt das Ritzel 12 drehfest auf einer am Gehäuse 10 zur Durchführung einer Drehbewegung gelagerten Welle 13. Diese Welle 13 ist im üblichen Anwendungs­ fall die Lenksäule und mit dem lediglich schematisch angedeuteten Lenkrad 14 verbunden. Die Lagermittel für die Lenksäule 13 sind von untergeordneter Bedeu­ tung; sie können als Gleitlager 15a und/oder als Ku­ gellager 15b ausgebildet sein, wobei lediglich Bedin­ gung ist, daß die Verzahnung zwischen dem Ritzel 12 und der Zahnwelle 11 (z. B. Schrägverzahnung) so aus­ gebildet ist, daß sich bei einer Drehung der Zahnwelle 11 - und bei feststehendem Ritzel 12 - zwangsläufig durch den formschlüssigen Verzahnungseingriff eine, je nach Ausbildung der Verzahnung entsprechend unter­ setzte Längsverschiebebewegung (Doppelpfeil A) ergibt.

Im einfachsten Fall ist diese Verzahnung nach Art eines Schneckengetriebes ausgebildet, so daß das Ritzel 12 ein Schneckenrad darstellt, während sich auf der Zahnwelle 11 eine ein- oder mehrgängige Schneckenver­ zahnung 11a befindet.

Man erkennt ohne weiteres, daß sich bei einer Drehbewe­ gung der mit dem Lenkrad 14 verbundenen Lenksäule 13 über das Ritzel 12 die gewünschte Verschiebung der Zahnwelle 11 im Gehäuse 10 ergibt, wobei, wie dies für Zahnstangen-Lenkungen üblich ist, die Enden der Zahnwelle 11 (beidseitig - siehe Fig. 3) mit Spur­ stangen 16a, 16b verbunden sind, die in beliebigem geometrischem Aufbau und entsprechend beliebig zwi­ schengeschalteten weiteren Spurhebeln, Lenkzwischen­ stangen, Spurstangen oder Lenkstangen, die axiale Verschiebebewegung der Zahnwelle 11 auf die Vorderrä­ der, üblicherweise auf deren Radachsen übertragen. Da dies nicht mehr Gegenstand der Erfindung ist, braucht hierauf auch nicht genauer eingegangen zu werden, wobei lediglich wesentlich ist, daß die Anlenkung oder Lagerung der Spurstangen 16a, 16b an der Zahnwel­ le 11 so ausgebildet ist, daß die Zahnwelle 11 auch eine Drehbewegung durchführen kann, ohne daß dies zu einer entsprechenden Drehmitnahme der angelenkten Spurstangen 16a, 16b führt. Eine solche Lagerung kann beispielsweise, wie in Fig. 1 gezeigt, durch Kugelgelen­ ke 17, 18 erfolgen.

Zur Abdichtung sowohl dieses Lagerübergangs zwischen Zahnwelle 11 und beidseitigen Spurstangen als auch des Lenkgetriebegehäuses 10 insgesamt können beidsei­ tig aus elastischem Material bestehende Dehnbälge 19a, 19b vorgesehen sein, wie bei Zahnstangen-Lenkungen ohnehin üblich.

Zur Realisierung des zweiten, auf die Zahnwelle 11 wirkenden Antriebs können eine Vielzahl von verschie­ denen Möglichkeiten eingesetzt werden, von denen im folgenden anhand der Darstellung der Fig. 1 bis 4 lediglich einige beispielhaft erläutert werden und die alle in dem Sinne auf die Zahnwelle 11 einwirken, daß diese - zusätzlich zu der vom Lenkstangenritzel unmittelbar eingeleiteten Axialverschiebung - eine Drehbewegung durchführt, die aufgrund des Vorhanden­ seins des ersten Antriebsbereichs, also im bevorzugten Ausführungsbeispiel des Schneckenrads an der Lenksäule 13 und der Schneckenverzahnung an der Zahnwelle 11, mittelbar ebenfalls zu einer Axialverschiebung führt, indem nämlich nunmehr, bei Drehantrieb der Zahnwelle 11 von einem beliebigen Stellmotor (über ein Unter­ setzungsgetriebe) die Zahnwelle 11 sich an dem Schnec­ kenrad des Ritzels 12 vorbeidreht.

Insofern sind zwei unterschiedliche Betriebsfälle zu unterscheiden, je nachdem, ob ein Antrieb vom Lenk­ rad 14 oder vom Stellerbereich 20 erfolgt, nämlich

• - ein Ritzel-Zahnstangen-Trieb (vergleichbar mit einem üblichen Zahnstangen-Getriebe) dieser Betriebsfall liegt dann vor, wenn die Zahn­ welle 11 vom Lenkradeingang bewegt wird. Prinzipiell entspricht dieser Betriebsfall also der Anwendung eines üblichen Zahnstangen-Getriebes, wobei die Zahnwelle 11 (ohne eigene Drehbewegung) der Zahn­ stange und das Schneckenrad dem Zahnstangenritzel entspricht; sowie ein
• - Spindel-Mutter-Trieb dieser Betriebsfall ergibt sich dann, wenn die Zahn­ welle 11 von einem beliebigen Stellmotor über ein beliebiges Untersetzungsgetriebe angetrieben wird. Die Zahnwelle entspricht in diesem Fall der Spindel und das Schneckenrad der Mutter.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 erfolgt die Einlei­ tung des zweiten Antriebs dadurch, daß in diesem Be­ reich die Zahnwelle 11 als Stirnzahnrad 11b ausgebil­ det ist, die mit einem zweiten, beispielsweise unmit­ telbar auf einer Motorwelle 21 befestigten Stirnzahn­ rad 22 kämmt. Beide Stirnzahnräder sind in Geradverzah­ nung ausgeführt, wobei die Lagerung des Stirnzahnrads 22 auch von einem (einstückigen) Gehäusevorsprung 10a des Getriebegehäuses 10 übernommen werden kann, an den auch der Antriebsmotor 23 für die Welle 21 angeflanscht sein kann. Dieser Antriebsmotor kann von beliebiger Bauart sein, also beispielsweise ein Elektromotor oder ein Hydromotor und erhält entspre­ chende Eingangssignale, die auch seine Laufgeschwindig­ keit und Laufrichtung bestimmen, von einer zentralen Steuerschaltung 24. Daher ergibt sich der zusätzliche, vom Lenkradeinschlag unabhängige Lenkwinkel oder auch die Realisierung der Lenkunterstützung durch Lenk­ winkelüberlagerung, eine automatische Spurführung oder sonstige Möglichkeiten aus der Eingabe einer Vielzahl von Eingangsgrößen für die Steuereinrichtung 24, die Meßgrößen sein können, die zur Ausregelung äußerer Störung wie Seitenwind oder Straßenneigung dienen. Ferner können sich solche Eingangsgrößen auch aufgrund bestimmter Fahrsituationen ergeben, wobei dann als Meßgrößen Lenkradwinkel, Lenkgeschwindigkeit, Fahrgeschwindigkeit, die Beschleunigung des Fahrzeugs in Längs- und Querrichtung, Seitenwind, Beladung und Antriebsmoment sowie Straßenneigung einbezogen werden können. Diese oder auch andere Eingangsgrößen werden von der Steuereinrichtung 24 verarbeitet und werden als Ausgangssignale zum Steller 20 geführt, der dann über die erwähnte zusätzliche Drehbewegung der Zahn­ welle 11 Lenkwinkel-Korrektureingriffe ermöglicht, oder auch eine Lenkunterstützung durch Lenkwinkelüber­ lagerung.

Es versteht sich, daß die Geradverzahnung der Stirnrad­ verzahnung 11b der Zahnwelle 11 eine mindestens erfor­ derliche axiale Erstreckung aufweist, die der äußerst­ möglichen Axialverschiebung der Zahnwelle 11 entspricht oder diese überschreitet, so daß bei jeder Position des Lenkradeinschlages ergänzend noch eingegriffen werden kann und darüber hinaus auch die übliche Len­ kung über den Eingang vom Stirnzahnrad 22 in keiner Weise beeinflußt wird, da die Geradverzahnung der Stirnradverzahnungen ein problemloses Vorbeigleiten der Zahnwelle 11 an der Stirnverzahnung des Ritzels oder Stirnzahnrads 22 des zweiten Antriebs ermöglicht.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 entspricht im wesent­ lichen der Ausführungsform der Fig. 1, jedenfalls was dem ersten Antriebsbereich entspricht, so daß hierauf auch nicht weiter eingegangen zu werden braucht. Für die Einleitung der Drehbewegung auf die Zahnwelle 11 ist ein unmittelbar auf die Zahnstange 11 einwirken­ der Elektromotor 25 mit Stator 27 und Anker 26 vorge­ sehen, wobei der Anker 26 des Elektromotors unmittelbar auf der Zahnwelle 11 sitzen kann. Bei entsprechender Beaufschlagung des Elektromotors 25 ergibt sich dann die Drehbewegung des Ankers und der von diesem mitge­ nommenen Zahnwelle 11, wobei der Anker entweder fest auf der Zahnwelle 11 sitzen kann, wenn die Axialer­ streckung des Stators 27 so hinreichend ist, daß sich die Zahnwelle in ihre beidseitigen Endanschläge bewe­ gen kann, ohne daß der Anker den Statorfeldbereich verläßt, oder es ist auch möglich, den Anker axialver­ schieblich, beispielsweise über eine Keilwellenverbin­ dung auf der Zahnwelle 11 zu lagern und dann entspre­ chend zu führen, um ihn im Statorfeld zu halten.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 erfolgt die Einlei­ tung der Drehbewegung der Zahnwelle 11 über ein Plane­ tengetriebe 28, welches von einem vorzugsweise gleich in einem Teilerweiterungsgehäuse 10b des Lenkgetriebe­ gehäuses 10 mitangeordneten Elektromotor 29 angetrie­ ben ist.

Die Zahnwelle 11 weist im Bereich des zweiten Eingangs eine Kerbverzahnung 11b′ auf, in die ein bewegliches Hohlrad 30 des Planetengetriebes 28 eingreift. Auf diese Weise wird die Längsverschieblichkeit der Zahn­ welle 11 sichergestellt sowie die Möglichkeit ge­ schaffen, eine geeignete Übersetzung für den mit angebau­ ten Elektromotor 29 raumsparend zu realisieren.

Das Planetengetriebe umfaßt das über die Kerbverzahnung mit der Zahnwelle 11 in Wirkverbindung stehende beweg­ liche Hohlrad 30, ein feststehendes Hohlrad 31, Pla­ netenräder 32 sowie einen Planetenradträger 33, welcher drehfest mit dem Rotor 34 des Elektromotors 29 verbun­ den ist. Der Rotor 34 des Elektromotors 29 ist gegen­ über der Zahnwelle 11 frei drehbar gelagert, wozu Lager 35 im Bereich des Planetengetriebes 28 und ein Lager 36 am abgewandten Ende des Elektromotors dienen.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, das Planeten­ getriebe so auszubilden, wie es für sich gesehen als sogenanntes WPE-Getriebe der Firma alpha Getriebebau GmbH bekannt ist, wozu auf Prospektblätter 010, 020, 030, 040 eines Prospekts WPE-Getriebe, Einbausätze WPE 11/90 verwiesen wird.

Die Besonderheit eines solchen Getriebes liegt in der Konstruktion der beiden Hohlräder 30 und 31. Obwohl beide Hohlräder mit denselben Planetenrädern 33 im Eingriff stehen, weisen die Hohlräder jeweils gering­ fügig unterschiedliche Zähnezahlen auf, was durch Profilverschiebung der Verzahnungen möglich ist. Bei einer Umdrehung des Planetenträgers wird so das bewegli­ che Hohlrad 30 gegenüber dem feststehenden Hohlrad 31 um die Zahnzahldifferenz verdreht. Auf diese Weise ergibt sich eine Planetenstufe mit verhältnismäßig großen Übersetzungen. Durch Verwendung eines Sonnen­ rads (in der Zeichnung der Fig. 3 nicht dargestellt) kann die mögliche Übersetzung noch weiter vergrößert werden.

Schließlich läßt sich eine weitere Alternative für den Antrieb der Zahnwelle 11 durch direkte Verbindung eines beweglichen Zahnrades eines speziellen Hydro­ motors mit der Zahnwelle 11 des Lenkgetriebes realisie­ ren.

Die Darstellung der Fig. 4 zeigt lediglich den Grundauf­ bau des bevorzugt verwendeten Hydromotors, wobei die Zahnwelle 11 lediglich im Bereich des zweiten Antriebs 11b′′ als innere Welle des Hydromotors dargestellt ist, der im Fachgebrauch als sogenannter Bosch-Gerotor (Zahnradverdränger-Maschine) bekannt ist.

Der in Fig. 4 gezeigte Hydromotor 38 ist seinem Grund­ aufbau nach eine solche Zahnrad-Verdrängermaschine und umfaßt einen feststehenden Verdrängerring 39, dessen Innenverzahnung aus einer vorgegebenen Anzahl von Rollen 40 gebildet ist, wobei bei dem dargestell­ ten Ausführungsbeispiel sieben Rollen vorgesehen sind.

Mit den Rollen 40 kämmt ein inneres bewegliches Zahn­ rad 41 mit einer Außenverzahnung, deren Zähneanzahl um eine Einheit geringer ist als die Anzahl der vor­ gesehenen Rollen, bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel weist das innere Zahnrad also sechs Zähne auf.

Durch Druckbeaufschlagung der Zahnkammern über einen Hydraulikölzulauf 42 wird das innere Zahnrad 41 in Rotation versetzt und kreist gleichzeitig exzentrisch um die Mitte des Zahnkranzes und damit um die Zahnwel­ le 11, wobei die beiden Bewegungsrichtungen gegenläu­ fig sind. Bei einem Zähnezahlverhältnis von wie darge­ stellt 7 : 6 ergibt sich eine Untersetzung von 6 : 1, d. h. daß während einer Umdrehung der Zahnwelle 11 jede Kammer sechs Mal mit Druck beaufschlagt und ent­ lastet wird. Auf diese Weise ergibt sich auch die Wirkung einer Untersetzung; ein solcher Motor kann als Langsamläufer bezeichnet werden, wobei die Ex­ zentrizität des Zahnrads 41 nicht stört, da an einer Stelle stets ein Eingriff mit der Stirnradverzahnung 11b′′ der Zahnwelle 11 besteht. Die Steuerung des Zu- und Ablaufstroms, wobei der Druckmittelablauf bei 43 dargestellt ist, kann hier über entsprechende Ventile oder durch geeignete andere Mittel unter Zugrunde­ legung der in Fig. 1 schon erwähnten Steuervorrichtung 24, erfolgen.

Es versteht sich natürlich, daß die speziell bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 4 erwähnte Kerb­ bzw. Stirnradverzahnung als ein Drehbewegung über­ tragendes und gleichzeitig die Längsverschiebung der Zahnwelle ermöglichendes Bauteil nur eine bevorzugte Ausführungsform darstellt, da hier ebenso beispiels­ weise Keilwellen, normale Stirnradverzahnungen oder auch sonstige beliebige Profile, wie Sechskant, Gleichdick oder ähnliches verwendet werden können.

Abschließend wird darauf hingewiesen, daß die Ansprü­ che und insbesondere der Hauptanspruch Formulierungs­ versuche der Erfindung ohne umfassende Kenntnis des Stands der Technik und daher ohne einschränkende Prä­ judiz sind. Daher bleibt es vorbehalten, alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung darge­ stellten Merkmale sowohl einzeln für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander als erfindungs­ wesentlich anzusehen und in den Ansprüchen nieder zu­ legen.

Claims (17)

1. Lenkgetriebe, insbesondere für die Lenkung von Kraftfahrzeugen, mit einem ersten, über ein Ritzel erfolgenden und durch den Einschlag eines Lenkrades beaufschlagten Eingang und einem zweiten, von einer Hilfsenergie beaufschlagten Eingang, wobei nach dem Prinzip der Zahnstangen-Lenkung eine mit dem Ritzel in Wirkverbindung stehende Zahnstange eine Axialverschiebung erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange als Zahnwelle (11) ausgebildet und bei axialer Verschieblichkeit gleichzeitig drehbeweglich ist, wobei der über das Ritzel (12) auf die Zahnwelle (11) einwirkende erste Eingang unmittelbar eine Axialbewegung der Zahnwelle (11) erzwingt und der andere Eingang der Zahnwelle (11) eine Drehbewegung vermittelt, die über den Ritzel/ Zahnwelleneingriff ebenfalls in eine Axialbewegung umgewandelt wird.

2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste, über das Ritzel (12) über die Zahnwelle einwirkende Eingang mit dem Lenkrad (14) des Fahrzeugs verbunden ist und die Zuführung der eine Drehbewegung der Zahnwelle (11) erzwingenden Hilfsenergie in Abhängigkeit von beliebigen Kor­ rektureinflüssen (Lenkradwinkel, Lenkgeschwindig­ keit, Fahrgeschwindigkeit, Kfz.-Beschleunigung in Längs- und Querrichtung, Seitenwind, Straßen­ neigung, Beladung und Antriebsmoment, Realisie­ rung einer ergänzenden Lenkunterstützung, automa­ tische Spurführung) erfolgt.

3. Lenkgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Eingang von einem Schnec­ kengetriebe gebildet ist, wobei das Ritzel (12) das Schneckenrad bildet und die Schnecke als umlau­ fende Schneckenverzahnung auf der Zahnwelle (11) ausgebildet ist, die im Falle der Einleitung einer Drehbewegung auf die Zahnwelle (11) vom zweiten Eingang als Spindel/Mutter-Trieb arbeiten, wobei die Zahnwelle (11) der Spindel und das das Ritzel (12) bildende Schneckenrad der Mutter des Spindel/ Mutter-Triebs entsprechen.

4. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit Verbindung des Ritzels (12) über eine Lenksäule (13) mit einem Lenkrad (14) eines Kraftfahrzeugs sowie mit einem die Axialbewegung der Zahnwelle (11) auf die Vorderräder des Fahrzeugs übertragen­ den Lenkgestänge, dadurch gekennzeichnet, daß unmit­ telbar mit der Zahnwelle (11) verbundene Spurstan­ gen (16a, 16b) an der Zahnwelle (11) axial unver­ schieblich, jedoch drehbar gelagert sind.

5. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den zweiten Antrieb bildende Stellerbereich (20) in seiner Wirkverbin­ dung mit der Zahnwelle (11) so ausgebildet ist, daß gleichzeitig mit der Übertragung des für die Durchführung der Drehbewegung der Zahnwelle (11) erforderlichen Drehmoments eine axiale Relativver­ schiebung zwischen beiden Teilen möglich ist.

6. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des zweiten Eingangs die Zahnwelle (11) als Stirnzahnrad (11b) ausgebildet und ein weiteres, zur Zahnwelle (11) achsparallel gelagertes Stirnzahnrad (22) mit dieser kämmt, wobei das achsparallele Stirnzahnrad (22) von einem Stellermotor (23) angetrieben ist.

7. Lenkgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der das Stirnzahnrad (22) antreibende Steller­ motor (23) ein von der Steuereinrichtung (24) ange­ steuerter Elektromotor ist.

8. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung der den zweiten Eingang bildenden Drehbewegung der Zahnwelle (11) ein Teilbereich der Zahnwelle als Anker (26) eines Elektromotors (25) ausgebildet ist.

9. Lenkgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (27) des Elektromotors (25) eine solche Längserstreckung aufweist, daß sich der zahnwellenfeste Anker (26) bis in die Endanschlag­ lagen der Zahnwelle (11) innerhalb des Statorbe­ reichs (27) verschieben kann.

10. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung der Drehbewegung des zweiten Antriebs auf die Zahnwelle (11) ein Planetengetriebe (28) vorgesehen ist, dessen zentrales inneres Rad drehfest, jedoch längs­ verschieblich auf der Zahnwelle (11) sitzt, wobei der Antrieb des Planetengetriebes (28) von einem vorzugsweise konzentrisch zum Planetengetriebe angeordneten Elektromotor (29) erfolgt.

11. Lenkgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zahnwelle (11) frei drehbar umgebende Anker (34) des das Planetengetriebe (28) antreiben­ den Elektromotors (29) mit dem Planetenträger (33) des Planetengetriebes (28) verbunden ist.

12. Lenkgetriebe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (28) ein erstes bewegliches, mit der Zahnwelle (11) in Wirk­ verbindung stehendes Hohlrad (30) und ein zweites feststehendes Hohlrad (31) aufweist, die beide mit geringfügig unterschiedlichen Zähnezahlen mit den gleichen Planetenrädern (32) im Eingriff stehen.

13. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung der den zweiten Antrieb bildenden Drehbewegung auf die Zahnräder (11) ein Hydromotor vorgesehen ist, dessen Innenzahnrad (41) die durch den Zufluß eines Druckmittels erzeugte Drehbewegung auf die Zahnwelle (11) überträgt und dabei mit einer vorgegebenen Anzahl von Außenzähnen mit Rollen (40) eines statio­ nären Verdrängerrings (39) kämmt (sogenanntes GEROTOR-Hydromotor-Prinzip).

14. Lenkgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehfesten, jedoch achsverschieblichen Wirkverbindung im Bereich des zweiten Antriebs Kerbverzahnungen, Keilwellen, Stirnradverzahnungen, Profilverzahnungen wie Sechs­ kant, Gleichdick u. dgl., vorgesehen sind.

15. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von Ritzel (12) und Zahnwelle (11) gebildete Getriebeteil selbsthemmend ist zur Vermeidung von Drehbewegungen der Zahnwelle bei auf sie einwirkenden Axialkräften.

16. Lenkgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wirkver­ bindung zwischen dem zweiten Eingang und der Zahnwelle (11) darstellende Getriebeteil selbsthemmend ist oder einen geeigneten Selbsthemmechanismus enthält, zur Vermeidung von Drehbewegungen des zweiten Eingangs bzw. des mit diesem verbundenen Steller­ motors bei an der Zahnwelle einwirkenden Drehmomenten.

17. Lenkgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang mit einer Bremse ausgestattet ist, die diesen erforderlichenfalls zuverlässig blockiert.