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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für eine Servolenkungspumpe
in einem motorisierten Fahrzeug.
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Stand der
Technik
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Lastwagen
und Busse und mittlerweile auch viele Personenwagen sind mit einer
Servolenkung ausgestattet, was bedeutet, dass das Lenkungssystem
des Fahrzeugs mindestens einen Servomechanismus beinhaltet, der
die manuellen Lenkungskräfte,
die vom Fahrer auf das Lenkrad des Fahrzeuges ausgeübt werden,
verstärkt.
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Eine
Servolenkung, das heißt
ein Servolenkungssystem, beinhaltet unter anderem einen Hydraulikfluidtank,
eine Hydraulikfluidpumpe, verschiedene Ventile, Hydraulikleitungen
und -röhren
sowie ein Lenkungsgetriebe, das mit einem Servolenkungsmechanismus
ausgerüstet
ist oder damit zusammenarbeitet. Der Zweck der Hydraulikfluidpumpe,
die einen Teil des Servolenkungssystems darstellt und die im Folgenden
als Servolenkungspumpe bezeichnet wird, liegt darin, den notwendigen
Arbeitsdruck des Hydraulikfluids im Servolenkungssystem aufzubauen und
aufrechtzuerhalten.
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Eine
bereits bekannte Praxis liegt darin, dass die Servolenkungspumpe
vom Motor des Fahrzeugs angetrieben wird, z. B. über einen Keilriemen oder eine
andere Art von Antriebsriemen. Der Nachteil dieser Art von Pumpenantrieb
besteht darin, dass die Pumpe aufhört zu arbeiten, falls der Antriebsriemen sich
ablöst
oder der Motor stoppt. Der daraus folgende Druckabfall im Servolenkungssystem
kann auch aus Sicht der Verkehrssicherheit gefährlich sein, da das Fahrzeug
möglicherweise
sogar dann immer noch in Bewegung ist (und daher Lenkung benötigt), wenn
die Servopumpe nicht länger
angetrieben wird. Ohne Servounterstützung ist es normalerweise
nahezu unmöglich,
einen Lastwagen oder Bus zu lenken, insbesondere, falls das Fahrzeug
mit niedriger Geschwindigkeit fährt.
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Aufgaben der
Erfindung
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Die
Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, eine derartige Antriebsanordnung
für die
Servolenkungspumpe eines motorisierten Fahrzeugs bereitzustellen,
dass Letztgenannte immer ausreichend angetrieben wird, um den notwendigen
Arbeitsdruck aufzubauen, solange das Fahrzeug in Bewegung ist. Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist, dass die Antriebsanordnung so
beschaffen sein sollte, dass die Position der Servolenkungspumpe
so geschützt
ist, dass die Gefahr eines Pumpenversagens aufgrund äußerer Einflüsse minimiert
wird.
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Beschreibung
der Erfindung
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Gemäß der Erfindung
können
die oben genannten Aufgaben durch die im Oberbegriff des Anspruchs
1 (siehe US-A-6039132) angegebene Antriebsanordnung und die im kennzeichnenden
Teil von Anspruch 1 angegebenen neuen Merkmale gelöst werden.
Die abhängigen
Ansprüche
2–8 geben weitere
Merkmale an, die verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung
unterscheiden können.
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Das
hauptsächliche
Unterscheidungsmerkmal der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist es
daher, dass die Servolenkungspumpe innerhalb/außerhalb eines Gehäusebereichs
einer Radachse, insbesondere einer angetriebenen Radachse, insbesondere
innerhalb/außerhalb
eines Gehäusewandbereichs
der angetriebenen Radachse, des betroffenen Fahrzeugs befestigt
ist. Gleichzeitig ist die eingangsseitige Pumpenantriebswelle so
ausgelegt, dass sie, z. B. über
ein Zahnradgetriebe, von einem Antriebsmittel angetrieben wird,
das in direkter und/oder indirekter antreibender Verbindung sowohl mit
der Antriebswelle des Fahrzeugs als mit auch den zwei Radantriebswellen
steht, die in der Radachse gelagert sind.
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Es
kann vielleicht passieren, dass es völlig ausreichend ist, einen
Drehantrieb für
die Servolenkungspumpe allein von der Antriebswelle oder von der
von letzterer angetriebenen Ritzelwelle zu entnehmen (abzuzweigen
bzw. abzuleiten). Jedoch ist eine solche Lösung des Pumpenantriebsproblems nicht
zufriedenstellend, da ein Bruch der Antriebswelle selbst oder irgendeiner
ihrer Universalgelenke (Kardangelenke) dann dazu führt, dass
die Servopumpe ihren Antrieb verliert. Die Servopumpe verliert ihren
Drehantrieb auch in Situationen, in denen die Antriebswelle vollkommen
intakt ist, sich aber aus irgendeinem Grund nicht länger dreht.
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Auch
das Abgreifen eines Drehantriebs für die Servopumpe von nur einer
der Radantriebswellen bietet keine vollkommen zufriedenstellende
Lösung, da
sich die betroffene Radantriebswelle in sehr engen Kurven möglicherweise
sehr langsam drehen oder vollkommen anhalten könnte. Gemäß der Erfindung optimiert ein
Ableiten des Drehantriebs für
die Servopumpe von einem Antriebsmittel, welches antriebsmäßig sowohl
mit der Antriebswelle als auch der Radantriebswelle verbunden ist,
und wel ches vorzugsweise das Kegelrad des Differentials ist, die Wahrscheinlichkeit,
dass die Drehung der Pumpenantriebswelle so lange aufrecht erhalten
bleibt, wie sich das Fahrzeug bewegt. Ein weiterer Vorteil der Verwendung
des Kegelrads als Antriebsmittel der Servopumpen besteht darin,
dass es dann einfacher ist, eine hohe Pumpendrehzahl zu erreichen,
da das Kegelrad einen großen
Außendurchmesser
aufweist, und daher ein Zahnradring, der am radial äußeren Bereich
des Kegelrads angeordnet ist, dem angetriebenen Zahnrad auf der
Pumpenantriebswelle an seinem viel kleineren Durchmesser eine größere Geschwindigkeit
verleihen kann, was vorteilhaft ist, um einen hohen Grad an Effektivität der Pumpe
zu erreichen.
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Eine
bevorzugte baulich einfache und annehmbare Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung
kann vorteilhafterweise die in Anspruch 2 angeführten Merkmale aufweisen, wobei das
Pumpengehäuse
außerhalb
des Hinterachsengehäuses
angebracht und in ihm befestigt ist, und wobei die Pumpenantriebswelle
dann in das Hinterachsengehäuse
hineinreicht, in welchem es sein Pumpenwellenzahnrad in antreibender
Verbindung mit einem Zahnradring an dem Kegelrad des Differentials
angeordnet hat. In solchen Fällen
kann das Befestigen des Pumpengehäuses in dem Hinterachsengehäuse in vorteilhafter
Weise gemäß Anspruch 3
erfolgen.
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Das
Pumpengehäuse,
das außerhalb
des Hinterachsengehäuses
angebracht ist und sich daher in einer „schmutzigen Außenumgebung" befindet, braucht
keine Probleme mit sich zu bringen, da das Pumpengehäuse ohne
Schwierigkeiten sowohl robust als auch widerstandfähig gegen
Feuchtigkeit, Spritzer von der Straße und andere unvorteilhafte Umwelteinflüsse gemacht
werden kann, in denen das betroffene Fahrzeug benutzt wird. Sollte
es immer noch als notwendig angesehen werden, ist es natürlich auch
möglich,
das Pumpengehäuse
selber mit einer speziellen umgebenden Schutzhülle oder einer anderen Art
von umgebender Schutzummantelung oder einem Extragehäuse zu versehen.
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Eine
alternative Ausführungsform
der Antriebsanordnung, bei der das Servolenkungspumpengehäuse innerhalb
des Hinterachsengehäuses angebracht
ist, kann vorteilhafterweise die in Anspruch 4 angegebenen baulichen
Merkmale aufweisen.
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Um
sogar dann hohe Pumpendrehzahlen zu erreichen, wenn das Fahrzeug
bei niedriger Geschwindigkeit fährt,
ist es vorteilhaft, wenn die Zähne an
dem Kegelrad, die sich in antreibendem Eingriff mit den Zähnen des
Pumpwellenzahnrads befinden, am radial äußeren Bereich dieses Zahnrades
liegen oder daran angeformt sind, in welchem Fall sie dort vorteilhafterweise
in der Form eines ringförmigen Zahnradrings angeordnet
sind. Die Zähne
in diesem Zahnradring können
dann mit ihren Spitzen grundsätzlich
auf drei verschiedene Arten ausgerichtet sein, wie in den Ansprüchen 6–8 angegeben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun durch Beschreiben von Ausführungsbeispielen erläutert und
beispielhaft dargestellt, die in den beigefügten Zeichnungen einer Antriebsanordnung
für eine
Servolenkungspumpe gezeigt sind, wobei:
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1 eine
starre Hinterachse für
ein motorisiertes Fahrzeug in perspektivischer Ansicht darstellt;
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2 einen
horizontalen Schnitt durch das zentrale Getriebegehäuse einer
angetriebenen starren Achse eines Fahrzeugs darstellt; und
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3 einen 2 entsprechenden
Abschnitt darstellt, wobei jedoch ein größerer Bereich des Zentralzahnradgehäuses weggelassen
wurde, und mit zwei verschiedenen alternativen Positionen der Servolenkungspumpe
und des Zahnradrings, der auf dem Kegelrad des Zentralzahnrads angeordnet und
für den
Antrieb des Kegelrads an der Antriebsachse der Servolenkungspumpe
verantwortlich ist.
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Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsbeispielen
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Die
in 1 schematisch dargestellte angetriebene starre
Hinterachse eines Fahrzeuges, umfasst eine Hinterachsbrücke, die
aus einem Gehäuse oder
einer befestigten Abdeckung besteht, welche die Radantriebswellen 16 und 18 und
ein Zentralzahnrad 4 umschließt, das mittels des Antriebswellenzahnrads 2 angetrieben
wird. Dieses Zentralzahnrad umfasst nicht nur das Zahnrad 2,
sondern auch ein Kegelrad 6, das durch das Zahnrad angetrieben wird
und das durch Gewindeverbindungen an einem peripheren kreisförmigen Flansch 8 außerhalb
eines Differentialgehäuses 10,
welches das Differential einschließt, befestigt ist. Die Hinterachsbrücke umschließt mittels
ihrer zwei röhrenförmigen Wellenabdeckungen 12 und 14 die
betreffenden Radantriebswellen 16 und 18, welche
in der Hinterachse gelagert werden und welche die Hinterachsräder lagern,
die sich an ihren entgegengesetzten Enden zu dem Zentralzahnrad 4 befinden
(siehe 1). Das Differential enthält in einer üblichen
Art die Differentialzahnräder 20 und 22,
die in einem Differentialgehäuse 10 gelagert
sind, sowie die Antriebswellenzahnräder 24 und 26,
die in antrei bendem Eingriff mit den Differentialzahnrädern stehen
und die sich an den inneren Enden der Radantriebswellen 16, 18 befinden.
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Wie
oben angegeben, bezieht sich die Erfindung auf eine Antriebsanordnung
für eine
Servolenkungspumpe 28, die innerhalb oder außerhalb
eines Wandbereichs des Achsgehäuses/der
Achsbrücke angebracht
ist, in diesem Fall an einer Hinterachse. Die Servopumpe 28 hat
eine eingangsseitige Antriebswelle 30 mit einem fest angebrachten
Wellenzahnrad 32, das in antreibender Verbindung mit der Antriebswelle
des Fahrzeugs und den Radantriebswellen 16, 18 steht,
und zwar über
das Zahnrad 2 und das Kegelrad 6 des Zentralzahnrads 4,
das durch das Zahnrad 2 angetrieben wird.
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In
der in 2 dargestellten Ausführungsform befindet sich das
Gehäuse 34 der
Servolenkungspumpe 28 außerhalb des Wandbereichs 36 des
Zentralzahnradgehäuses,
welches eine sich dadurch erstreckende Öffnung 38 für die Pumpenantriebswelle 30 und
den zylindrischen Befestigungsbereich 40 des Pumpengehäuses 34 aufweist.
In dem Raum gerade innerhalb des Wandbereichs 36 befindet
sich das Pumpenwellenzahnrad 32 in Eingriff mit Zähnen 42 eines
ringförmigen
Zahnradrings an dem äußeren radialen
Bereich des Kegelrads 6. In diesem Fall sind die Zähne 42 des
Zahnradrings so angeordnet, dass ihre Zahnradspitzen in einem spitzen
Winkel "a" schräg einwärts auf
die Radantriebswelle 18 gerichtet sind. Der Winkel "a" beträgt in diesem speziellen Fall
ungefähr
45 Grad. Wo es als notwendig angesehen wird, kann das Gehäuse 34 der
Servopumpe 28 auch von einer gesonderten Schutzhülle 44 umgeben
sein, was in 2 nur durch eine gestrichpunktete
Umrahmung angedeutet ist.
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Zusätzlich zu
der in 2 gezeigten Position der Servolenkungspumpe 28 und
der Positionierung des Zahnradrings 42 (das die Servopumpe
antreibt) an dem Kegelrad 6, sind auch viele andere alternative
Positionen der Pumpe und Positionierungen des Zahnradrings möglich. 3 zeigt
in den oberen und unteren Bereichen des Diagramms zwei solcher Alternativen.
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Der
obere Bereich von 3 beschreibt eine Version, bei
der die Servolenkungspumpe 28 mit ihrer Antriebsachse 30 parallel
zu der Radantriebswelle 16, 18 angeordnet ist.
In diesem Fall sind die Zähne 42' in Form eines
radial äußeren Zahnradrings
an einem Kegelrad 6 angeordnet. In der alternativen Version
im unteren Teil von 3 ist die Servopumpe 28 mit
der Antriebswelle 30 orthogonal zu den Radantriebswellen 16, 18 angeordnet,
und die Zähne 42'' sind in der Form eines Zahnradrings
links (wie im Diagramm zu sehen) außen vom Kegelrad 6 angeordnet,
und zwar mit den Zahnspitzen parallel zu den Radantriebswellen 16, 18 ausgerichtet.
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Sowohl
für die
Version im oberen Teil von 3 als auch
für diejenige
im unteren Teil kann das Pumpengehäuse 34 entweder außerhalb
einer Gehäusebereichswand 36' bzw. 36'' oder innerhalb einer solchen Gehäusebereichswand 136' bzw. 136'' angebracht sein. Insbesondere
können
die Gehäusebereichswände 136' und 136'' entweder Teile des Hinterachsgehäuses/der
Hinterachsbrücke/des
Zentralzahnradgehäuses
bilden, oder sie können
Teile einer getrennten Pumpengehäuse-Schutzabdeckung
bilden, die außerhalb
des Hinterachsgehäuses oder
des Zentralachsgehäuses
befestigt ist.