DE7344912U - Kraftfahrzeug mit geteilter lenksaeule - Google Patents

Description

■■. V-Spez i. al fabrik für Autozubehör Gustav 'Ann GmbH., 7'-· Πι. ο t iglioim

A 12 ΙΟΊ
ΡΛ'Γ/j/Vo/V/i
I Ί. 112. 1973

Einrichtung zur Lenkung eines Kraftfahrzeuges

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Lenkung eines Kraftfahrzeuges mit einer unterbrochenen Lenksäule, einer die beiden Lenksäulen/teile kraftschlüssig verbindenden
Vorrichtung und einem auf diese Vorrichtung über ein Ge->-triebe einwirkenden Elektromotor, der von einem das Drehmoment am lenkradseitigen Lenksäulenteil messenden Geber
gesteuert wird und die Lenksäulendrehung unterstützt.

Eine derartige Einrichtung ist durch die DT-OS 1 811
CJ bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung ist die Vorrichtung durch ein Zahnradgetriebe gebildet, auf das .der Elektromotor über ein gesondertes Getriebe einwirkt. Der Elektromotor ist nach dem Ansprechen des das (Iteaktions-) Drehmoment an der Lenksäule messenden Gebers dauernd in Betrieb. Er wird nur dann außer Betrieb gesetzt, wenn kein Drehmoment mehr vorhanden ist oder wenn die Lenksäule ihren Volleinschlag erreicht. Bei einer derartigen Einrichtung wirkt dor Elektromotor immer mit der gleichen Kraft auf die Vorrichtung ein, unabhängig davon, welche Geschwindigkeit das Kraftfahrzeug hat. Nun sind aber die zur Lenkung erforderlichen Kräi'to

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bei mittleren und höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten wesentlich kleiner als bei niedrigen, so daß es ab einer gewissen Fahrzeuggeschwindigkeit meistens gar keiner Lenkunterstützung bedarf. Venn die Lenkunterstützung so gewählt ist, daß sie - wie es an sich erforderlich ist - bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit sehr wirksam ist, so ist eine extreme Leichtgängigkeit der Lenkung bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten die Folge. Vielfach ist für den Fahrzeugführer eine extreme Leichtgängigkeit der Lenkung bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten aber ausgesprochen unangenehm, da unabsichtliche Lenkradeinschläge sofort große Lenkwirkungen nach sich ziehen. Aufgrund der Massenträgheit der bewegten Lenkungsteile kann die Lenkunterstützung auch dann noch vorhanden sein, wenn bereits gegengelenkt wird, was bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten weiter zur Fahrunsicherheit beiträgt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die genannten Nachteile vermieden sind, Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Kraftschluß zwischen Elektromotor und Vorrichtung mittels einer elektromagnetischen Kupplung abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit aufkebbar ist. Die Lenkradbetätigung bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten wird durch die dann frei mitlaufenden Kuppluags- oder üetriebeteile nicht erschwert. Die elektromagnetische Kupplung wird vorzugsweise ab einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 20 km/h ausgeschaltet.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung durch eine Verbindungswelle gebildet, die am Motorgehäuse oder/und an einem mit dem Motorgehäuse verbundenen Gehäuseteil gelagert ist. Diese Verbindungswelle kann mittels je einer Klauenkupplung mit dem lenkradseitigen Lenksäulenteil und mit dem lenkgetriebeseitigea Lenksäulenteil verbunden werden, während das Motorgehäuse mit dem Fahrzeugchassis fest

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oder federnd verbunden wird. Ein Austausch der ganzen Lenkunters tützungseinheit ist somit leicht möglich. Venn keine Lenkunterstützung gewünscht wird, kann einfach nur eine Verbindungswelle eingesetzt werden.

Die Erfindung gibt ferner mehrere Ausführungsformen der Lenkeinrichtung an. Danach kann die elektromagnetische Kupplung zwischen der Vorrichtung und dem Getriebe, zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe oder innerhalb des Getriebes angeordnet sein.

Schließlich gibt die Erfindung auch eine vorteilhafte Schal-ν..; tungsanordnung zur Steuerung des Elektromotors und der elektromagnetischen Kupplung in der Lenkeinrichtung an.

Diese und weitere erfindungswesentliche Merkmale können der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungobeispicle besser entnommen werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittzeichnung einer Lenkeinrichtung mit zwischen Vorrichtung und Getriebe angeordneter elektromagnetischer Kupplung erster Ausführungsart,

rj Fig. 2 eine Schnittzeichnung einer Lenkeinrichtung

mit zwischen Vorrichtung und Getriebe angeordneter elektromagnetischer Kupplung zweiter Ausführungsart,

Fig. 3 eine Schnittzeichnung einer Lenkeinrichtung mit zwischen Elektromotor und Getriebe angeordneter elektromagnetischer Kupplung und

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung zur Steuerung dos Elektromotors und der elektromagnetischen Kupplung in der Lenkeinrichtung,

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In !''ig. 1 sind Klauenkupp.Lu ng on 10, 11 mit den boidon nicht dargestellten, lonkradseitigon und lenkgetriebe-, oitigen Lenkfiaulentei Lon verbunden. Zwischen diesen Klauenkupplungen ist eine Verbinduugswello 12 eingefügt, an der ein VerbindungaweLienring 13 mittels eines Gewindestiftes Ik befestigt ist. Der Verbindungswellenring 13 ist konzentrisch zur Vorbindungswelle 12 angeordnet und weist mehrere Teile, darunter auch einen Weicheisonring, auf. Die VerbindungswelJe 12 ist ferner mit zwoi Laufbuchsen 16, 17 versehon, auf denen eine Hohlwelle 15 gleitend gelagert ist. Eine axiale Verschiebung der Hohlwelle 15 wird einerseits durch ,., den Verbindungswellenring 13 und andererseits durch Scheibe und Sicherungsfeder an der Verbindungswelle 1.2 verhindert. A\if dem einem Ende der Hohlwelle 15 ist ein Antriebsring 18 aufgeschoben, der durch einen Keil 19 in einer Nut 20 gegen Verdrehen und durch eine Sicherungsfeder 21 gegen axiale Verschiebung gesichert ist.

Ein Elektromotor 22 stützt sich mit seinem Motorgehäuse 23 über eine Laufbuchse 2k an dem anderen Ende der Hohlwelle 15 ab. Mit dem Motorgehäuse 23 ist ein Kupplungsgehäuse 33 fest verbunden, welches sich über eine weitere Laufbuchse 25 an dem Mittelteil der Hohlwelle 15 abstützt. Die Hohlwelle 15 ist zwischen den Laufbuchsen 16, 17 einerseits und <len _tJ Laufbuchsen 2k, 25 andererseits verdrehbar.

An dem Kupplungsgehäuse 33 ist ein Elektrorrngmagnet 26 mittels Schrauben 29 befestigt, der wie der Verbmdungswellenring 13 und der Antriebsring 18 konzentrisch zur Verbindungswelle 12 angeordnet ist. Der Elektroringmagnet 26 besteht aus einem Magnetring 27 und einer Spule 28 und wird vom Antriebsring 18 teilweise umschlossen, der ihn jedoch nicht berührt. Der Antriebsring 18 läuft somit frei zwischen dem Verbindungswellenrir.g 13 und dein Magnet ring 27.

Mit der Hohlwelle 15 ist farner ein Zahnrad 31 fest verbunden, welches über ein Getriebe J>0 vom Elektromotor 22

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antroibbar ist. Die Kupplung wird sohließlioh durch oino Kappe 32 abgedeckt, die am Kupplungsgehäuse 33 befestigt ist.

Ist der Elektromotor 22 eingeschaltet, so treibt er über das Getriebe 30 und das Zahnrad 31 die Hohlwelle 15 mit ihrem Antriebsring 18 an. Nach dem Einschalten des Elektroringmagneten 26 werden der Antriebsring 18 und der Verbindungswellenring 13 vom Magnetfeld dieses Elektroringraagneten durchsetzt, so daß der Verbindungswollenring 13 und damit die Verbindungswelle 12 vom Antriebsring 18 mitgenommen werden. Der Elektromotor 22 ist somit mit der Verbindungswelle 12 gekuppelt. Wenn nach dem Erreichen einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit der Elektroringmagnet 26 wieder ausgeschaltet wird, ist der Kraftschluß zwischen dem Antriebsring 18 und dem Verbindungswellenring 13 wieder aufgehoben. Eine Lenkungsunterstützung erfolgt dann nicht mehr. Der Lenkende wird durch die geringfügigen zusätzlichen Massen, die vorwiegend durch den Verbindungswellenring I3 gegeben sind, nicht behindert.

Eine der Ausführung in Fig. i ähnliche Ausfülirungsart ist in Fig. 2 gezeigt, wobei den Teilen in Fig. I entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszahlen versehen sind. Im FoI-genden werden einfachheitshalber nur die unterschiedlichen Merkmale gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 beschrieben.

Die Verbindungswelle 12 ist hier in einer im Motorgehäuse befestigten Laufbuchse 40 gelagert. Ein weiteres Lager für das Gesamtgehäuse befindet sich am anderen Ende der Verbindungswelle 12. Dort ist der Verbindungswellenring 13 durch einen Keil 'ti verdrehsicher mit der Verbindungswelle 12 verbunden. Auf einem hohlwellenartigen Teil des Verbindungswellenrings 13 ist eine Laufbuchse h2 aufgeschoben, die mit einer Sicherungsfeder kj> gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Auch der Verbindungswellenring 13 selbst ist mittels

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Sicherungsfedern 44 gegen axiale Verschiebung gesiohert. An der Laufbuchse 42 stützt sioh flor Elektroringmagnet 26 mit seinem Magnotring 27 ab, der gegenüber der Fig. 1 um 180° gedreht atn Kupplungsgehäuse 33 befestigt ist. Eine besondere Kappe 32 wie in Fig. 1 ist hier nicht mehr notwendig. Durch die geschilderte Art der Abstützung der Geha'useteile an der Verbindungswelle ist die Hohlwelle 45 völlig geschützt.

Die verkürzte Hohlwelle 45 gleitet nur in Laufbuchsen 46, 47, die vom Motorgehäuse 23 bzw. vom Kupplungsgehäuse 33 umschlossen werden, und nicht auf der Vorbindungswelle 12. xj An dem einen Ende der Hohlwelle 45 ist wieder ein Antriebsring 18 befestigt, dessen kuppelnder Teil hier jedoch auf der dem Elektromotor 22 abgewandten Seite liegt. Durch eine Druckfeder 48, die sich am Kupplungsgehäuse 33 abstützt und gegen das Zahnrad 31 drückt, wird die Hohlwelle 45 mit dem Antriebsring 18 in der gezeigten Ruhelage gehalten.

Wird der Elektroringmagnet 26 eingeschaltet, so wird die Hohlwelle 45 mit dem Antriebsring 18 durch den magnetisierten Verbindungsweilenring 13 zu diesem hin angezogen. Der Elektromotor 22 ist daher mit der Verbindungswelle 12 gekuppelt. Nach dem Ausschalten des Elekcroringraagneten 26 ;^Λ) trennt die Druckfeder 48 den Antriebsring 18 wieder vom Ver™ bindungswellenring 13.

Während bei den Altsführungen nach den Fig. 1 und 2 die elektromagnetische Kupplung zwischen der Verbindungswelle und dem Getriebe angeordnet ist, befindet sich in Fig. 3 die elektromagnetische Kupplung zwischen dem Elektromotor 22 und dem ,-^triebe 30. Der Elektroringmagnet 26 ist konzentrisch zur Motorwelle 50 angeordnet und am Motorgehäuse 23 befestigt. Ein Antriebsring 18 ist auf die Motorwelle 50 aufgetrieben und umschließt teilweise den Elektroringmagneten 26, ohne ihn zu berühren.

In Verlängerung der Motorwolle 50 ist eine Gctriebewelle

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angeordnet, die mittels Nuclei lager 52 im Kupplungsgohauaa 33 einerseits und in einem mit dom Kupplungsgehäuse 33 versohraubten Getriebegehäuse 53 andererseits gelagert ist, Auf dem dem Elektromotor 22 zugekehrten Ende der Gctriebowelle 51 ist der Verbindungswollenring 13 aufgetrieben. Wie gezeigt, liegt der Antriebsring 18 zwischen dem Vorbindungswellenring I3 und dem Elektroringmagnet 26. Dor Verbindungswellenring 13 kann aus zwei durch Federn zusammengehaltenen Ringteilen bestehen, von denen der eine liingteil nach eingeschaltetem Elektroringma;j;neton 26 vom Antriebsring 18 angezogen wird,

^'J Die Getriebewelle 51 steht über das Getriebe 30 mit einem Zahnrad $k in Verbindung, welches auf der Verbindungswolle 12 mittels Keil 55 und Sicherungsi'ßdern 56 festgelegt ist. Das Kupplungsgehäuse 33 und das Getriebegehäuse 53 stützen sich an der Verbindungswelle 12 über Nadellager 57 ab»

Der Elektromotor 22 oder ein anderes Gehäuseteil kann in nicht dargestellter Weiso bei den Ausführungen nach den Fig. 1 bio 3 fest mit dem Fahrzeugchassis verbunden werden. Da jedoch die Verbindungsteile 12 in ihrer lage durch die beiden Lenksäulenteile fixiert ist, ist es besser, den Elektromotor 22 oder das betreffende Gehäuseteil federnd ··J am Fahrzeugchassis zu befestigen. Dadurch lassen sich radial wirkende Spannungskräfte an der Verbindungswelle 12 auf einfache Weise vermindern.

Als Beispiel für die Steuerung des Elektromotors und der elektromagnetischen Kupplung ist in Fig. Ί eine Schaltungsanordnung angegeben, die sich auf die Anordnung in Fig. 3 bezieht. Diese Anordnung ist in Fig. Ί in einem strichpunktierten Kästchen gezeigt und mit gleichen Bezugszahien versehen.

Dor Einschaltstromkrcis für die Spule 28 des Eiektroringi:ia,'.rno i'.en 2b führ L über ρ j non Arbeitskontakt d eines das

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Drehmoment der Lenksäule messenden, nicht dargestellten Gebers und einen Ruhekontakt gl eines Relais G. Das Relais G liegt im Ausriangskreis einer Meßeinrichtung M, die den über einen Widerstand R fließenden Strom mißt. Der Widerstand I! vird entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt und kann zu diesem Zweck vom Tachometer oder von der Tachonieterwelle beeinflußt sein. Die Meßeinrichtung 11 läßt das Relais G ansprechen, wenn eine bestimmte Fanrzeuggeschwindigkeit, vorzugsweise von 20 km/h, überschritten wird.

Der Kinschaltstromkreis für den Elektromotor 22 ist über den Arbeitskontakt d, einen weiteren Ruhekontakt g2 des Relais G und über Kontakte ull, ul2 eines Umpolrelais UL bzw. über einen Kontakt ur eines umpolrelais Uli geführt. Diese Umpolrelais werden durch einen Lenksäulenkontakt Is gesteuert. Wird das Lenkrad nach links eingeschlagen, so wird durch den Lcuksäulenkontäkt Is das Umpolrelais UL eingeschaltet. Analoges gilt beim Rechtsciinschlagen.

Betätigt der Fahrzeuglenker das Lenkrad, so we.rden der Arboitskontakt d geschlossen und damit die Spule 28 des Elektroringir.aincten 26 eingeschaltet. Die Motorwelle 50 u^-d die Gctriebewelle 51 sind daher miteinander gekuppelt. Gleichzeitig wird abhängig von der Drehrichtung des Lenkrads der Elektromotor 22 auf Vorlauf bzw. Rücklauf eingeschaltet, so daß die Drehung der Vcrbindungswelle 12 unterstützt wird. Überschreitet die Fahrzeuggeschwindigkeit nun den bestimmten Wert (20 km/h), so spricht das Relais G an. Die Ruhekontakte g:l, g2 dieses Relais öffnen, so daß der Elektroringmagnet 26 und dar Elektromotor 22 ausgeschaltet werden. Bei Lenkradbetätigungen oberhalb dieser bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit laufen dahor das Getriebe urd der Verbindungswellenring ohne Kraft s c Ii IuIJ zum Antriebs ring mit.

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Bei dieser Schaltungsanordnung sind die Abschaltung des Elektromotors bei VoIieinschlagstellung der Lenksäule und ein etivaiger Impuisbetrieb des Elektromotors nicht berücksichtigt. Der Elektromotor kann auch unabhängig vom Relais (J gesteuert werden.

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Claims (9)

ßWF-Spezi a li'abrik für Autozubehör Gustav Eau GmI)H 7120 Bietigheim-Bissingen A 12104 PAT/J/Vo/poe 30. Dez. 1975 Neue Schutzansprüche

1. Kraftfahrzeug mit einer geteilten Lenksäule und einer die beiden Lenksäulenteile kraftschlüssig miteinander verbindenden Anordnung sowie einem auf diese Anordnuig über ein Getriebe einwirkenden Elektromotor, der von einem das Drehmoment am lenkradseitigen Lenksäulenteil messenden Geber gesteuert wird und die Lenksaulendrehung unterstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftschluß zwischen dem Elektromotor (22) und der Anordnung (12) mittels einer elektromagnetischen Kupplung (13, 18, 26) aufhebbar ist.

2. Kraftfahrzeug, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung durch eine Verbindungswelle (12) gebildet ist, die am Motorgehäuse (23) und/oder an einem mit dem Motorgehäuse verbundenen Gehäuseteil (27, 33·> 53) gelagert ist.

3. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kupplung (13, 18, 26) zwischen der Anordnung (12) und dem Getriebe (30) angeordnet ist (Pig. 1 und 2).

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4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, d». durch gekennzeichnet , daß zwischen Motorgehäuse (23· 33) und Verbindungswelle (12) eine Hohlwelle (15» ^5) gleitend gelagert ist, die vom Elektromotor (22) über das Getriebe (30) angetrieben wird und auf der ein konzentrisch zur Verbindungswelle angeordneter, freilaufender Antriebsring (18) befestigt ist, und daß dem Antriebsring ein mit dem Motorgehäuse fest verbundener Magnetring (27) und ein mit der Verbindungswelle fest verbundener Verbindungswollenring (13) gegenüberliegen.

5· Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlwelle (155 Fig· 1) innen an ihren beiden Enden auf der Verbindungswelle (12) und außen an ihrem einen Ende und an einer weiteren Stelle im Motor- bzw. Kupplungsgehäuse (23; 33) gelagert ist (16, 17, 24, 25, Pig. 1), daß sich an die weitere Lagerstelle (25) der Magnetring (27) anschließt und daß der Antriebsring (18) zwischen dem Magnetring (27) und dem Verbindungswellenring (I3) angeordnet ist.

6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (45, Fig. 2) außen an ihrem einen Ende und an einer weiteren Stelle im Motorbzw. Kupplungsgehäuse (23, 33) gelagert ist (46, 47), daß sich an die v/eitere Lagerstelle (47) der Antriebsring (18) anschließt, daß der Verbindungswellenring (13) zwischen dem Antriebsring (18) und dem Magnetring (27) angeordnet ist und daß die Verbindungswelle (12) einerseits am Motorgehäuse (23) und andererseits über¹ den Verbindungswellenring (13) am Magnetring (27) gelagert ist (40, 42).

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G 75 44-9 12.4 J

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7· Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (13, 18, 26) zwischen dem Elektromotor (22) und dem Getriebe (50) angeordnet ist (Fig. 3)·

8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß in Verlängerung der Motorwelle (50, Fig. 3) eine Getriebewelle (51) angeordnet ist, an deren motorseitigem Ende ein konzentrisch zur Getriebewelle angeordneter Verbindungswellenring (13) befestigt ist, und daß ein auf der Motorwelle befestigter Antriebsring (18) freilaufend zwischen dein Verbindungsv/ellenring (13) und einem am Motorgehäuse (25) befestigten Magnetring des Elektromagneten (26) angeordnet ist.

9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kupplung innerhalb des Getriebes angeordnet ist.

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