DE1146769B

DE1146769B - Lenkgetriebe fuer Kraftfahrzeuge mit veraenderlichem UEbersetzungsverhaeltnis

Info

Publication number: DE1146769B
Application number: DEB42448A
Authority: DE
Inventors: Arthur E Bishop
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-11-10
Filing date: 1956-11-10
Publication date: 1963-04-04
Also published as: GB812207A; DE1129847B; US2865339A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis und mehr als einer Umdrehung der Lenkradwelle von einem größten Radausschlag bis zu dem anderen.

Bei den bekannten Lenkgetrieben mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis nimmt das Übersetzungsverhältnis von einem größten Wert im Mittelbereich des Lenkrades, der dem normalen Fahrbereich entspricht, beim Drehen des Lenkrades nach der einen oder der anderen Seite bis zum Endausschlag allmählich bzw. fortschreitend auf einen niedrigeren Wert ab.

Bei dem Lenkgetriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis nach der Erfindung fällt dagegen das Übersetzungsverhältnis nach beiden Richtungen innerhalb des Winkelbereiches von nahezu Mittelstellung des Lenkrades bis etwa eine halbe Umdrehung der Lenkradwelle von dem größten Wert bei Stellung des Lenkrades für Geradeausfahrt zuerst schnell und dann fortschreitend weniger schnell auf einen annähernd konstanten, merklich niedrigeren Wert ab. Bei einem in der Praxis bewährten Lenkgetriebe nach der Erfindung wird das annähernd konstante niedrige Übersetzungsverhältnis sogar bereits nach einer Drittelumdrehung der Lenkradwelle erreicht.

Der nach der Erfindung vorgeschlagene Verlauf des Übersetzungsverhältnisses über dem Lenkradausschlag hat sich als besonders vorteilhaft in der Praxis herausgestellt. Im mittleren Bereich, der beim Fahren auf geraden oder leicht gewundenen Strecken verwendet wird, auf welchen mit hoher Geschwindigkeit gefahren werden kann, hat das Lenkgetriebe das bei handbetätigten Lenkrädern übliche hohe Übersetzungsverhältnis. In diesem Bereich hat die Lenkung also die erforderliche Unempfindlichkeit. Wenn man dagegen enge Kurven fahren, in eine Straße einbiegen oder in Parklücken einrangieren will und somit große Lenkradausschläge benötigt, hat bei dem erfindungsgemäß gestalteten Verlauf des Lenkübersetzungsverhältnisses dieses einen annähernd konstanten, merklich niedrigeren Wert. Bei größeren Lenkradausschlägen ist die Lenkung somit direkter. Die Lenkung ist damit zwar sehr viel empfindlicher, das schadet aber nichts, da große Lenkradausschläge nur bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit gemacht werden. Man hat aber bei dem Verlauf des Lenkübersetzungsverhältnisses gemäß der Erfin-¹ dung den Vorteil, daß man insgesamt von einem maximalen Lenkradausschlag bis zum anderen mit etwa eineinhalb Umdrehungen des Lenkrades aus-Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge
mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis

Anmelder:

Arthur E. Bishop,
Chatswood, Sydney, Neusüdwales
(Australien)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. November 1955 (Nr. 546 210)

ao Arthur E. Bishop, Chatswood, Sydney, Neusüdwales

(Australien),
ist als Erfinder genannt worden

kommen kann. Dies bedeutet einen wesentlichen Vorteil gegenüber den üblichen Lenkgetrieben, bei denen annähernd vier Umdrehungen des Lenkrades für den gleichen Radausschlag erforderlich sind. Das Lenkgetriebe gemäß der Erfindung stellt aber auch einen wesentlichen Vorteil gegenüber den bekannten Lenkgetrieben mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis dar, weil das Lenkübersetzungsverhältnis vom mittleren Bereich der Lenkraddrehung, der beim schnellen Fahren benötigt wird, verhältnismäßig schnell auf einen annähernd konstanten, merklich niedrigeren Wert in dem Lenkradwinkelbereich abfällt, den man nur bei niedrigeren Geschwindigkeiten verwendet. Bei den bekannten Lenkgetrieben mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis nimmt das Übersetzungsverhältnis bis zum Ende des Lenkradausschlages allmählich bzw. fortschreitend ab. Das niedrigste Übersetzungsverhältnis wird dort also erst am Ende des Lenkausschlages erhalten. Damit ist kein merklicher Gewinn an Gesamtlenkradumdrehungen für den maximalen Radausschlag erzielt. Auch ist die Lenkung bei diesen bekannten Lenkgetrieben in dem Bereich, der beim Fahren enger Kurven und beim Rangieren in oder aus Parklücken gebraucht wird, nicht so direkt, wie es erwünscht und bei dem Lenkgetriebe nach der Erfindung der Fall ist.

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Der gewünschte Verlauf des Lenkübersetzungsverhältaisses kann mit einem Lenkgetriebe erhalten werden, bei dem in an sich bekannter Weise ein von der Lenkradwelle getriebenes, exentrisch gelagertes Zahnrad eine Zahnstange verschiebt. Erfindungsgemäß ist das Zahnrad zu seiner Mittelstellung symmetrisch unrund gestaltet, und es ändert sich der Abstand der Verzahnung der Zahnstange in an sich bekannter Weise von ihrer mit einer- ortsfesten Unterstützung

Die Zahnstange 17 und das Zahnrad 15 sind so gestaltet, daß sich bei der Lenkung ein sich mit dem Lenkausschlag änderndes Übersetzungsverhältnis ergibt. Der auf dem kleinsten Radius liegende Punkt 5 15 a des Zahnrades 15 arbeitet mit dem Punkt 17 a maximaler Erhebung auf der nockenähnlichen Zahnstange 17 zusammen. In dieser Stellung besteht zwischen Lenkradwelle 14 und Zahnstange 17 das größte

Radius, d. h. dem kleinsten Übersetzungsverhältnis, entsprechende Abschnitt, wie bei 15 c angedeutet, über einen Bogen ziemlich erheblicher Länge-, erstreckt. Man kann dann das Lenkrad über die einer

des Übersetzungsverhältnisses bei dem Lenkgetriebe nach Fig. 1, und

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Lenkgetriebes nach Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 ist am Fahrzeugrahmen 10 zwischen den seitlichen Rahmenteilen 10 a und 10 b ein insgesamt mit 11 bezeichnetes Lenkgetriebe mit Hilfskraftmotor eingebaut. Das Gehäuse 12 des Lenk-

Ubersetzungsverhältnis. Wenn die Lenkradwelle 14

zusammenwirkenden Fläche in Längsrichtung der io mittels des Lenkrades gedreht wird, nimmt der wirk-Zahnstange in der Weise, .daß in jedem Punkt des same Radius des nockenähnlichen Zahnrades 15 zu, Eingriffs der beiden Verzahnungen die Summe der während die Größe des dem Zahnrad gegenüberlie-Entfernungen der Eingriffspunkte von den ortsfesten genden Teils der Erhebung der Zahnstange 17 abUnterstützungen der beiden Getriebeteile konstant ist. nimmt. Infolgedessen geht das Übersetzungsverhältnis Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Wälz- 15 zurück, bis nach einer halben Umdrehung der Lenkfläche der Verzahnung entsprechend profiliert ist. radwelle 14, d. h. nach einer Drehung um 180°, ein Dies kann aber auch mit einer in einer Ebene liegen- Punkt 15 & erreicht ist, der auf dem größten Radius den Wälzfläche der Verzahnung der Zahnstange er- liegt und dem kleinsten Übersetzungsverhältnis entzielt werden, wenn die mit der ortsfesten Unterstützung spricht. In der Praxis ist es zweckmäßig, das Zahnzusammenwirkende Rückseite der Zahnstange ent- 20 rad 15 so auszubilden, daß sich der dem größten sprechend profiliert ist...

Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Lenkgetriebe
nach der Erfindung; 35 Drehung um 180° entsprechende Stellung noch um

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Änderung ein merkliches Stück weiterdrehen, ohne daß das

Übersetzungsverhältnis wieder wesentlich zunimmt. Die Änderung des Übersetzungsgetriebes geht aus Fig. 2 hervor, wo das Gesamtübersetzungsverhältnis 30 der Fahrzeuglenkung über der von der Mittelstellung bzw. der Geradeausfahrtstellung ausgehenden Drehbewegung der Lenkradwelle 14 aufgetragen ist. Gemäß Fig. 2 ist das Fahrzeuglenksystem insgesamt vorzugsweise so ausgelegt, daß bei der Geradeausfahrt ein

getriebes ist mittels eines Flansches 13 an dem seit- 35 maximales Übersetzungsverhältnis bzw. eine maxilichen LängsrahmentfeillOö befestigt und umschließt male Unempfindlichkeit der Lenkung von annähernd die Lenkradwelle 14, ein exentrisches bzw. nocken- 20:1 gegeben ist. Dieses Übersetzungsverhältnis entähnliches Zahnrad 15; ein nicht gezeigtes Steuerventil spricht etwa dem bei handbetätigten Lenksystemen für den Hilfskraftmötor und einen Teil einer Zahn- üblichen. Es gibt das Verhältnis der Drehung des stange 17. An dem Längsrahmenteil 10 α ist mittels 40 Lenkrades zu dem Ausschlag der gelenkten Räder um eines nach unten ragenden Bocks 19 und einer deren Schwenkachsen an. Wenn die Lenkradwelle aus Gummibuchse 20 eine Tragstange 18 mit glatter der Mittel- bzw. Geradeausfahrtstellung herausbewegt zylindrischer Außenfläche befestigt. Außerdem ist die wird, nimmt das Übersetzungsverhältnis zuerst schnell Tragstange 18 mit dem anderen Längsrahmenteil 10 b "und dann fortschreitend weniger schnell ab, um bei durch ein Widerlager 18 a und eine Befestigungs- 45 etwa einer Drittelumdrehung ein minimales Übermutter 18 b starr verbunden, welche beide mit dem Setzungsverhältnis von etwa 10:1 zu erreichen, bei Abschnitt 12 a des Gehäuses 12 zusammenwirken, dem eine bestimmte Winkelbewegung der Lenkradum die Tragstange 18 gegen Bewegungen in Richtung welle 14 zu einer zweimal größeren Winkelbewegung ihrer Längsachse zu sichern. der gelenkten Räder führt als "bei dem hohen Über-

Die Zahnstange 17 ist mit einem Hilfskraftzylinder 50 Setzungsverhältnis für die Geradeausfahrt. Bei dem 21 fest verbunden, der mittels der Zylinderköpfe 22 Lenkgetriebe nach der Erfindung ist die Lenkung also und 23 auf der Tragstange 18 gleitet. Die Zylinder- bei Geradeausfahrt oder bei Kurven von verhältnisköpfe tragen ihrerseits Kugelzapfen 24 und 25, mit mäßig großem Krümmungsradius, wie man sie gedenen die gelenkten Räder des Fahrzeugs durch hier wohnlich auf der Landstraße antrifft, verhältnismäßig nicht gezeigte Gestänge üblicher Ausführung verbun- 55 unempfindlich. Wenn das Fahrzeug geparkt wird oder den sind. Der Kolben 26 ist an der Tragstange 18 mit mit niedriger Geschwindigkeit durch enge Kurven Hilfe eines Stiftes 27 befestigt. Bei Einführen eines fährt, z. B. an Straßenkreuzungen, wobei große Rad-Druckmittels in die Kammer 28 werden die Kugel- ausschlage benötigt werden, wird das Übersetzungszapfen 24 und 25 gemäß Fig. 1, nach links bewegt, verhältnis des Lenkgetriebes erheblich herabgesetzt, während sich die Kugelzapfen gemäß Fig. 1 nach 60 Man kann also derartige enge Kurven mit einer nur Techts bewegen, werurdas Druckmittel in die Kammer verhältnismäßig geringen Drehung des Lenkrades be-29 eingeführt wird» In die Kammer 28 gelangt das fahren.

Druckmittel durch die Öffnung 30 und in die Kammer Aus Fig. 1 und 2 erkennt man, daß eine Drehbe-

29 durch die Rohrleitung 31. Die Öffnung 30 steht "wegung des nockenähnlichen Zahnrades 15 über den mit einer Öffnung 32 in dem Gehäuse 12 in Verbin- 65 in Fig. 2 bei X angedeuteten Punkt hinaus bewirkt, dung, während die Rohrleitung 31 an eine Öffnung 33 daß das Übersetzungsverhältnis verhältnismäßig langangeschlossen ist. Die. Öffnungen 32 und 33 stehen sam zunimmt, bis ein den Zahnstangenabschnitten mit dem nicht gezeigten Steuerventil in Verbindung. 17 b und 17c entsprechender Punkt Y erreicht ist, wo

das Übersetzungverhältnis wieder zunimmt. Das am Ende der Lenkraddrehung zwischen den Punkten Z und Y auftretende Wiederansteigen des Übersetzungsverhältnisses stört nicht, da der extreme Ausschlag nur beim Einrangieren in Parklücken benötigt wird. Statt mit der Zahnstange 17 kann man das nockenähnliche Zahnrad 15 auch mit einem zweiten nockenähnlichen Zahnrad zusammenarbeiten lassen, das um eine zur Drehachse des Zahnrades 15 parallele Achse rotiert, wobei die Gestalt dieses zweiten Zahnrades so auf diejenige des Zahnrades 15 abgestimmt ist, daß eine Drehbewegung des Zahnrades 15 eine zunehmend größer werdende Winkelbewegung des zweiten Zahnrades hervorruft, wenn das Zahnrad 15 aus seiner Mittelstellung für die Geradeausfahrt des Fahrzeugs herausbewegt wird. Das zweite nockenähnliche Zahnrad kann dann mit den lenkbaren Rädern des Fahrzeuges mittels eines Lenkgestänges verbunden werden, wie man es gewöhnlich in Verbindung mit einem Lenkschenkel benutzt. In diesem Falle müßte man den Lenkschenkel unmittelbar mit der Welle des zweiten nockenähnlichen Zahnrades verbinden.
~FigT3üigt eine abgeänderte Ausbildungsform eines Lenkgetriebes nach der Erfindung. Hier ist die Zahnstange 170 mit einer Spurstangen-Betätigungsstange 180 verbunden und besitzt in einer Ebene Hegende Zahnstangenzähne 170 α. Das nockenähnliche Zahnrad 150 ist mit dem bereits beschriebenen nockenähnlichen Zahnrad 15 identisch. Die Rückenfläche

170 b der Zahnstange 170 weist einen Buckel auf und arbeitet mit einer exzentrisch gelagerten Stützrolle 171 zusammen. Wenn das Zahnrad 150 gedreht wird, kann sich die Zahnstange 170 quer zur Achse ihrer Hin- und Herbewegung von dem Zahnrad 150 wegbewegen, da die Breite der Zahnstange abnimmt. Die Zahnstange 170 ist mit der Spurstange 180 mittels Vorsprung und Schlitz 180 α verbunden, die eine Bewegung der Zahnstange quer zur Achse der Hin- und Herbewegung der Stange 180 erlaubt.

Um das Spiel in der Lenkung einstellen, d. h. einen toten Gang ausschalten zu können, ist die Stützrolle

171 auf einer exzentrischen Achse gelagert, durch deren Drehung das Spiel zwischen den Zähnen 170 a und den Zähnen des nockenähnlichen Zahnrades 150 einstellbar ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist zwischen dem Gehäuse 12 und der Zahnstange 17 ein Keil 35 angeordnet, der mittels einer Stellmutter 36 einstellbar ist, die auf einer Schraube 37 sitzt, welche ihrerseits bei 38 in die Tragstange 18 eingeschraubt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:'

1. Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis mit dem

höchsten Wert in der der Geradeausfahrt entsprechenden Mittelstellung und mehr als einer Umdrehung der Lenkradwelle von einem größten Radausschlag bis zu dem anderen, dadurch ge kennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis nach beiden Richtungen innerhalb des Winkelbereiches von nahezu Mittelstellung des Lenkrades bis etwa eine halbe Umdrehung der Lenkradwelle von dem größten Wert bei Stellung des Lenkrades für Geradeausfahrt zuerst schnell und dann fortschreitend weniger schnell auf einen annähernd konstanten, merklich niedrigeren Wert abfällt.

2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das annähernd konstante niedrige Übersetzungsverhältnis bereits nach einer Drittelumdrehung der Lenkradwelle erreicht ist.

3. Lenkgetriebe nach Anspruch 1 und 2, bei dem ein von der Lenkradwelle getriebenes, exzentrisch gelagertes Zahnrad eine Zahnstange verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (15 bzw. 150) zu seiner Mittelstellung symmetrisch unrund gestaltet ist und der Abstand der Verzahnung der Zahnstange (17 bzw. 170) sich in an sich bekannter Weise von ihrer mit einer ortsfesten Unterstützung (35 bzw. 171) zusammenwirkenden Fläche in Längsrichtung der Zahnstange in der Weise ändert, daß in jedem Punkt des Eingriffs der beiden Verzahnungen die Summe der Entfernungen der Eingriffspunkte von den ortsfesten Unterstützungen der beiden Getriebeteile konstant ist.

4. Lenkgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzfläche der Verzahnung der Zahnstange (17) entsprechend profiliert ist.

5. Lenkgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der ortsfesten Unterstützung (171) zusammenwirkende Rückseite der Zahnstange (170) entsprechend profiliert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 933 549, 707 505,
714;

deutsche Patentanmeldungen K 1810011/63 c (bekanntgemacht am 18.8.1955), Z 336511/63 c (bekanntgemacht am 7. 7. 1955);

französische Patentschrift Nr. 1095 426;
britische Patentschriften Nr. 713 786, 662 724,
491;

USA.-Patentschriften Nr. 2 485 792, 2 368 135,
918,2159 225.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 949 868.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen