WO1987006900A1

WO1987006900A1 - Direction assistee pour vehicules a moteur

Info

Publication number: WO1987006900A1
Application number: PCT/EP1987/000238
Authority: WO
Inventors: Armin Lang; Dieter Elser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1986-05-14
Filing date: 1987-05-05
Publication date: 1987-11-19
Anticipated expiration: 1988-11-14
Also published as: DE3714833A1; EP0309460A1; EP0309460B1; JPH01502578A

Description

Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge

Eine Hilfskraftlenkung mit zwei voneinander unabhängigen Kraftverstärkungseinrichtungen nach dem Oberbegriff des Haupt¬ anspruches ist bereits aus der DE-PS 29 18 975 bekannt. Die erste Kraftverstärkungseinrichtung ist ein unmittelbar im Lenk¬ getriebegehäuse eingebauter, auf ein Lenksegment einwirkender Arbeitskolben, der als Steuereinrichtung ein Drehschieberventil aufweist. Die zweite KraftverStärkungseinrichtung besteht aus einem separaten, an ein Lenkgestänge angeschlossenen hydrauli¬ schen Stellzylinder. Der Stellzylinder ist durch ein weiteres Drehschieberventil ansteuerbar, welches ebenso wie das zur ersten Kraftverstä-rkungseinrichtung gehörende Drehschieberven¬ til konzentrisch zur Lenkspindel angeordnet ist. Jedes Dreh¬ schieberventil steht mit einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen Pumpe in Verbindung. Die beiden Kraftverstärkungseinrichtungen verfügen also über voneinander völlig getrennte Lenkungskreise, so daß sich das Fahrzeug beim Ausfall, z. B. einer der beiden Pumpen, mit Hilfe des anderen noch intakten Lenkkreises, jedoch mit höherem Handkraftanteil, aus dem Verkehr lenken läßt.

Eine solche, auch als Zweikreislenkung bezeichnete Hilfs- kraftlenkung, verfügt über eine Verdoppelung (Redundanz) sämt¬ licher hydraulischer Bauteile, woraus sich ein erheblicher Bau¬ aufwand ergibt. Weiterhin ist der Einbau des zusätzlichen Stellzylinders im Bereich der Lenkachse sehr oft mit Raumpro¬ blemen verbunden. Die Notwendigkeit von stabilen Anlenkpunkten am Fahrzeugrahmen und die Installation von langen Druckschläu¬ chen für diesen Stellzylinder erfordern einen zusätzlichen Mehraufwand. Da das öl im zusätzlichen Lenkkreis ständig umge¬ wälzt wird, ergeben sich außerdem unnötige DurchlaufVerluste. ^•

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Aufbau einer Lenkeinrichtung, die aus Sicherheitsgründen mit zwei von¬ einander unabhängigen Kraftverstärkungseinrichtungen ausgerüstet ist, einfacher zu gestalten und den Einbau in das Fahrzeug zu verbilligen. Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der Ansprü¬ che 1 bis 5 gelöst.

Nach dem Hauptmerkmal der Erfindung ist als zweite Kraft¬ verstärkungseinrichtung ein Elektromotor vorgesehen, der über eine schaltbare Kupplung die Gewindespindel antreiben kann. Anstelle eines in der Herstellung und Montage kostenintensiven zweiten hydraulischen Lenkkreises, bestehend aus Ölbehälter, Pumpe, Steuerventil, separatem Stellmotor und zugehörigen Hoch¬ druckleitungen, findet ein preiswerter Elektroantrieb mit einem handelsüblichen Elektromotor Anwendung. Da der Elektromotor nur im Notfall zum Einsatz kommt, sind Energieverluste bei funk¬ tionsfähigem hydraulischen Lenkkreis ausgeschlossen.

Nach Anspruch 2 greift in die Gewindespindel ein Wellen¬ fortsatz ein, der eine Elektro-Lamellenkupplung trägt. Der Elektromotor treibt über ein Untersetzungsgetriebe und die Kupplung den Wellenfortsatz und damit die Gewindespindel an. Bei einem Ausfall des hydraulischen Lenkkreises mit dem in das Lenkgehäuse integrierten Arbeitskolben schaltet z. B. ein in die Lenkspindel eingebauter Drehmomentsensor den Elektromotor und die Lamellenkupplung ein. Dieser Drehmomentsensor gibt sein Schaltsignal in Abhängigkeit von der Drehrichtung und vom Lenk¬ spindel-Betätigungsmoment. Auf diese Weise kann man die manuelle Lenkkraft durch die in das Lenkgetriebe eingeleitete elektromotorische Kraft unterstützen. Dadurch, daß der Elektro¬ motor über ein Untersetzungsgetriebe in das Lenkgetriebe ein¬ treibt, läßt sich ein kleiner Motor verwenden. Dieser Motor ragt nur geringfügig über die Kontur des Lenkgetriebes hinaus.

Nach Anspruch 3 sitzt der Elektromotor in Einbaulage des Lenkgetriebes unterhalb des als Segmentwelle ausgeführten Ab¬ triebsgliedes. Hierzu läßt sich ein ohnehin vorhandener Frei¬ raum ausnützen. Nach Anspruch 4 ist es von Vorteil, den Elektromotor gleichachsig zur Gewindespindel an das Grundgehäuse anzubauen.

Nach Anspruch 5 bilden der Elektromotor und die schalt¬ bare Kupplung eine in einem separaten Gehäuse an das Grund¬ gehäuse des Lenkgetriebes angeflanschte Baueinheit. Auf diese Weise ergibt sich ein kompakter, einbaufertiger Block, der zusätzliche Montagearbeiten überflüssig macht. Das Grundgehäuse der Hilfskraftlenkung läßt sich ohne Änderungen auch in der bisherigen Art mit nur einem hydraulischen Lenkkreis verwenden. Das Grundgehäuse ist dann lediglich mit einem Deckel zu ver¬ schließen.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmδglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt.

Ein der Erfindung zugrunde liegendes Blocklenkgetriebe ent¬ spricht im Grundkonzept, also in der Ausführung als Einkreis¬ lenkung, weitgehend der eingangs erwähnten DE-PS 29 18 975 (Fig. 2) , so daß nachstehend nur die wichtigsten Baumerkmale erläutert werden.

In einem Grundgehäuse A steht eine mit einem nicht dargestellten Lenkhandrad verbundene Lenkspindel 1 über einen Drehstab 2 elastisch mit einer Gewindespindel 3 in Verbindung. In die Lenk¬ spindel 1 sind axiale Steuernuten, z. B. 4, eingearbeitet, die zu einem Drehschieber 5 gehören. Der Drehschieber 5 wirkt mit einer mit der Gewindespindel 3 einstückig hergestellten Steuer¬ buchse 6 mit axialen Steuernuten, z. B. 7, zusammen. Der Dreh¬ schieber 5 und die Steuerbuchse 6 bilden Teile eines in solchen Hilfskraftlenkungen üblichen Drehschieberventils. Ein Querbol¬ zen 8 begrenzt das Steuerspiel zwischen der Lenkspindel 1 und der Gewindespindel 3. Innerhalb dieses Steuerspiels regelt das Drehschieberventil 5, 6 je nach Drehrichtung den Druck in einem der Druckräume 10 bzw. 11 eines Arbeitskolbens 12 einer ersten Kraftverstärkungseinrichtung an. Der Arbeitskolben 12 greift über eine Kugelkette 13 in die Gewindespindel 3 ein und steht außerdem über eine Verzahnung 14 mit einem auf einer Lenk¬ welle 15 angeordneten Lenksegment 16 in Eingriff. Axiallager 17 und 18 dienen zur Aufnahme der auf die Gewindespindel 3 einwir¬ kenden Axialkräfte. Eine von einem Fahrzeugmotor angetriebene Pumpe 19 steht über eine Zulaufnut 20 der Gewindespindel 3 mit den Steuernuten 4, 7 des Drehschieberventils 5, 6 in Verbindung. Eine Rücklaufnut 21 führt zu einem Behälter 24.

Das in Einbaulage unten liegenden Ende der Gewindespindel 3 ist drehfest mit einem Wellenfortsatz 23 gekoppelt. Der Wellen¬ fortsatz 23 erstreckt sich in ein an das Grundgehäuse A ange¬ flanschtes Gehäuse B und trägt eine schaltbare Kupplung 25, z. B. eine Elekro-Lamellenkupplung. Die Zeichnung zeigt einen mit Hilfe einer Keilbuchse 26 auf dem Wellenfortsatz 23 drehfest gelagerten Magnetkδrper 27 mit Außenlamellen28. Der Magnetkδr- per 27 trägt einen Schleifring 29 für eine nicht sichtbare Strom¬ zuführung. Eine auf dem Wellenfortsatz 23 bei nicht erregtem Magnetkörper 27 frei drehbare Mitnehmernabe 30 trägt Innenlamel¬ len 31 und eine Ankerscheibe 32. Die Nabe 30 ist Teil eines Zahnrades 33, das über ein Untersetzungsgetriebe 34, 35 und mit dem Antriebsritzel 36 eines als zweiter Kraftverstärker wirken¬ den Elektromotors 37 in Eingriff steht. Der Elektromotor 37 ist in Einbaulage der Hilfskraftlenkung unterhalb der Lenkwelle 15 in einem Freiraum 38 untergebracht. Die Längsachse des Elektro¬ motors 37 liegt dabei parallel zur Gewindespindel 3. Hieraus ergibt sich eine besonders gedrungene Bauweise für den zweiten Kraftverstärker, wobei die Außenumrisse der gesamten Lenkeinrich¬ tung nur unwesentlich über die einer normalen Hilfskraftlenkung mit nur einem Kraftverstärker hinausragen. Eine derartige elek- trohydraulische Sicherheitslenkung läßt sich ohne Einbauprobleme und mit sehr niedrigen Montagekosten im Fahrzeug unterbringen. Bezugszeichen

1 Lenkspindel

2 Drehstab

3 Gewindespindel

4 Steuernuten in 1

5 Drehschieber

6 Steuerbuchse

7 Steuernuten in 3

8 Querbolzen

9 -

10 Druckraum

11 Druckraum

12 Arbeitskolben

13 Kugelkette

14 Verzahnung

15 Lenkwelle

16 Lenksegment

17 Axiallager

18 Axiallager

19 Pumpe

20 Zulaufnut

21 Rücklaufnut

22 -

23 Wellenfortsatz

24 Behälter

25 schaltbare Kupplung

26 Keilbuchse

27 Magnetkörper

28 Außenlamellen

29 Schleifring

30 Mitnehmernabe

31 Innenlamellen

32 Ankerscheibe 3 Zahnrad 4 Untersetzungsgetriebe 5 Untersetzungsgetriebe 6 Antriebsritzel 7 Elektromotor 8 Freiraum

A Grundgehäuse

B Gehäuse

Claims

A n s p r ü c h e

1. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit folgenden Merk¬ malen:

- In einem Lenkgetriebegehäuse ist eine mit einem Arbeits¬ kolben einer ersten Kraftverstärkungseinrichtung in Eingriff stehende Gewindespindel angeordnet; der Arbeitskolben steht über eine Verzahnung mit einem Ab¬ triebsglied in Verbindung; die Gewindespindel weist in ihrem Innenraum einen Drehstab auf, der diese mit der Lenkspindel verbindet;

- durch eine Relatiwerdrehung der Lenkspindel gegenüber der Gewindespindel wird ein Druckölstrom über eine Steuerein¬ richtung einem Druckraum des Arbeitskolbens zugesteuert; es ist eine zweite Kraftverstärkungseinrichtung für die Lenkkraftunterstützung vorgesehen, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale:

Die zweite Kraftverstärkungseinrichtung ist ein Elektro¬ motor (37) ;

- der Elektromotor (37) steht über eine schaltbare Kupp¬ lung (25) mit der Gewindespindel (3) in Verbindung.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, - g e k e n n ¬ z e i c h n e t durch folgende Merkmale:

In die Gewindespindel (3) greift ein Wellenfortsatz (23) ein; der Wellenfortsatz (23) trägt als schaltbare Kupplung (25) eine Elektro-La ellenkupplung, und der Elektromotor (37) steht über ein Untersetzungsge¬ triebe (34, 35) und die schaltbare Kupplung (25) mit der in den Wellenfortsatz (23) eingreifenden Gewindespindel (3) in Verbindung.

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß der Elektromotor (37) in Einbau¬ lage des Lenkgetriebes in einem Freiraum (38) unterhalb des Abtriebsgliedes (Lenkwelle 15) angeordnet ist.

4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektromotor (37) parallelachsig zur Gewindespindel (3) an das Grundgehäuse (A) angebaut ist.

5. Hilfskraf lenkung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektromotor (37) und die schaltbare Kupplung (25) in einem an das Grundgehäuse (A) angeschraubten separaten Gehäuse (B) untergebracht sind.