DE1630301A1 - Elektromechanischer Verstaerker fuer die Lenkung von gleislosen Transportmitteln - Google Patents

Elektromechanischer Verstaerker fuer die Lenkung von gleislosen Transportmitteln

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DE1630301A1
DE1630301A1 DE19671630301 DE1630301A DE1630301A1 DE 1630301 A1 DE1630301 A1 DE 1630301A1 DE 19671630301 DE19671630301 DE 19671630301 DE 1630301 A DE1630301 A DE 1630301A DE 1630301 A1 DE1630301 A1 DE 1630301A1
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steering
amplifier
shaft
clutch
clutches
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Application number
DE19671630301
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English (en)
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Dipl-Ing Petschenik Vladimirov
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Balkankar DSO
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Balkankar DSO
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/043Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by clutch means between driving element, e.g. motor, and driven element, e.g. steering column or steering gear
    • B62D5/0439Controllable friction clutches

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

  • Elektromechanischer Verstärker für die Lenkung von gleislosen Transportmitteln Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromechanischen Verstärker für die Lenkung (Servolenkung) von gleislosen Fahrzeugen wie Elektroflurförderzeugen, Elektromobilen, Obussen u.a. die von einem Llektromotor über zwei mit der Lenkerelle fluchtenden, gegenläufig rotierenden Lamellenkupplungen angetrieben werden. Das Einrücken der einen oder anderen Kupplung erfolgt automatisch durch eine Schaltbuchse, die auf der einen Seite mit dem Antriebsteil der Lenkspindel über ein mehrgängiges Bewegungsgewinde, auf der anderen Seite mit dem Antriebsteil drr delle bzw. mit der Welle des Lenkgetriebes über Keilnuten verbunden ist.
  • Infolge des hohen Wirkungsgrads der mechanischen Kraftübertragung verbrauch der elektromechanische Verstärker wesentlich weniger elektrische Energie, als ein hydraulischer Verstärker für die Lenkung mit dem gleichen Verstärkungser:fekt. Diese Eigentümlichkeit macht ihn für batterieangetriebene Fahrzeuge besonders geeignet, da hier der Verbrauch der verfügbaren L'nergie im Vordergrund steht.
  • Bekannt ist ein mechanischer Verstärker für die Lenkung von gleislosen Fahrzeugen mit zwei mit der -uenkwelle in' gleicher Flucht angeordneten gegenläufig rotierenden Lamellenkupplungen, die vom Verbrennungsmotor des Fahrzeugs über eine zusätzliche Welle mit Vorgelege angetrieben werden. iVormalerweise sind die Kupplungen ausgerückt. Bei Links- und hechtsfanrt rückt die Verdrehung des Lenkrads die entsprechende Kupplung ein, die einen Teil der Motorleistung auf die Lenkung überträgt. Die Lenktvelle besteht aus zwei Teilen: Antriebsteil,an dem das Lenkrad befestigt ist und Abtriebsteil, der mit der Lenkung verbunden ist. Die beiden Teile der Lenkwelle sind über Schraubenfedern, die an einer besonderen Scheibe montiert und von den bei der Drehung des Lenkrads auftretenden Tangentialkräften auf Druck beansprucht sind, elastisch miteinander verbunden. , Die Federn sind so gewählt, dass sie sich zusammendrücken, wenn die Kraft im Lenkrad 1 kp erreicht. Die beiden Teile der Lenkwelle verdrehen sich etwas relativ zueinander, wobei der am Ende vorhandene Nocken auf eine Kugel je nach der Drehrichtung des Lenkrads nach der einen oder anderen Richtung drückt. Die Kugel verschiebt eine durch Keilnuten mit dem angetriebenen Teil der Welle verbundene Scheibe, die die eine oder andere i@upplung einrückt. Wenn, die Kraft im Lenkrad unter 1 kp sinkt, führen die Federn der Scheibe, die die beiden Teile der Lenkwelle miteinander verbindet, diese in die Normalstellung zurück und der spiralige Nocken verschiebt mittels der Kugel die Schaltscheibe, die die entsprechende Kupplung ausrückt. Die Kupplungslamellen werden in der Normalstellung durch darin eingebaute Zedern ausgerückt gehalten. Dieser Lenkverstärker ist von kompliziertem Aufbau, besitzt viele Einzelteile, zu deren Anfertigung technologisch aufwendige Vorrichtungen erforderlich sind, was den Gestehungspreis des Erzeugnisses erhöht. Es ist ferner ein elektromechanischer Lenkverstärker bekannt, bei dem die Verstärkungswirkung durch zwei gegenläufig rotierende Trommeln erreicht wird, die von mit der Lenkwelle verbundenen Bremsbändern umschlungen sind. Die Trommeln sind von einei:i eigenen Motor über ein Vorgelege angetrieben. Beim Verdrehen des Lenkrads nach links oder rechts legt sich das entsprechende Bremsband an eine der Trommeln und diese überträgt das hotordrehnoment auf das Lenkgetriebe, was die Verdrehung der gelenkten:üaufräder erleichtert. Nachteilig bei diesen Verstärkern ist der Umstand, dass die Bremsbänder und Trommeln fast unter ständigem Schlupf arbeiten, was raschen Verscnleiss Jes @@cib-elags zur Folge hat und bei häufigem Betrieb unter :i !:I1@#JPrE'n Bedingungen (Rangierdienst) das Material erhitzt, `r:z#i8 eint: noch raschere Abnutzung verursacht. Ein anderer Nachteil dieses Verstärkers ist die Tatsache, dass die Einric].tung für die automatische Verstärkung bei Verdrehung des Lenkrads unabhängig von dem in der Kurve auftretenden Widerstand sofort einsetzt und daher den Elektromotor ständig belastet. Dadurch steigt der Verbrauch an elektrischer Energie etwas an und der Fahrer verliert das Gefühl für die Lenkung. Der Elektromotor wird beim Einstecken des Schaltschlüssels sofort angelassen und arbeitet auf geraden Strecken im Leerlauf.
  • Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektromechanischen Verstärker für die Lenkung von gleislosen Fahrzeugen zu schaffen, bei dem die oben angezeigten Mängel der bekannten Verstärker weitgehend vermieden sind. Unter Verwendung des an sich bekannten Schemas eines Verstärkers mit zwei gegenläufig rotierenden Lamellenkupplungen ist nach der Erfindung die komplizierte Verbindung zwischen den beiden Teilen der getrennten Lenkwelle und der komplizierte Einschaltmechanismus der Kupplungen umgangen, wobei zu diesem Zweck lediglich eine einfache Schaltbuchse verwendet ist, welche die beiden Teile der Lenkwelle verbindet, die angetriebenen Kupplungslamellen trägt, sich bei der Verdrehung des Lenkrads nach der einen oder anderen Seite entsprechend verschiebt und die jeweilige Kupplung einrückt. Die Schaltbuchse ist mit dem Antriebsteil der Lenkwelle verbunden, der seinerseits über ein mehrgängiges Bewegungsgewinde mit dem Lenkred in Verbinding steht. Mit dem -1".btriebsteil der Lenkwelle, der das Lenkgetriebe bewegt, ist sie über Keilnuten verbunden. Die Reibungskupplungen werden von einem besonderen Elektromotor über ein Getriebe mit zwei Abtriebsstufen für die beiden Drehrichtungen dauernd gedreht. Die automatische Einstellung der Reibungskraft zwischen den Abtriebs- und An,riebslamellen der Kupplungen und damit des Verstärkungsgrads des Verstärkers wird durch kegelige Scheiben oder gewöhnliche Schraubenfedern in den Kupplungen erreicht. Das mehrgängige Gewinde, das die Schaltbuchse mit dem Antriebsteil der Lenkwelle verbindet, ist so bemessen, dass bei Verdrehung des Lenkrads mit einer Kraft unter 1,5 bis 2,5 kp auf die Buchse keine so grosse Axialkraft übertragen wird, die imstande wäre, die Kraft der Federn zu überwinden, welche die Kupplungslamellen trennt. Die Kupplungen bleiben ausgerückt und die Schaltbuchse überträgt das Drehmoment vom Lenkrad ohne Hilfe der Kupplung.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In den einzelnen Figuren ist dargestellt: Fig. 1 kinematisches Schema des Verstärkers; Fig. 2 schematische Anordnung der Getrieberäder; Fig. 3 Längsschnitt durch den Verstärker.
  • Der erfindungsgemässe Lenkverstärker wird von einem besonderen Motor 1 angetrieben, der über die Rutschkupplung 2 das Getriebe in Bewegung setzt. Letzteres hat eine erste Stufe, bestehend aus den Zahnrädern 3 und ¢ und zwei zweite Stufen, - Zahnräder 5 und 9 - für die eine, Zahnräder 7 und 8 für die andere Stufe. Das Zwischenrad 6 ergibt die gegenläufige Drehung der beiden zweiten Stufen des Getriebes. In den Zahnrädern 8 und 9 ist je eine Lamellenkupplung 10 und 11 angeordnet. Die Antriebslamellen der Kupplungen sind mit den Zahnrädern 8 und 9 über Keilnuten verbunden, während die-Abtriebslamellen ebenfalls über Keilnuten mit .der Schaltbuchse 13 verbunden sind. Die Federn 12 halten die Kupplungslamellen ausser Eingriff. In der beispielsweisen Ausführung nach Abb. 3 sind kegelige Federscheiben vorgesehen, aber sie können auch als Schraubendruckfedern ausgebildet sein. Die Federn 12 sind so gewählt, dass sie sich zusammendrücken und einen Eingriff der Antriebs- mit den Abtriebslamellen der Kupplungen 10 und 11 erst dann zulassen, wenn der Widerstand der gelenkten Laufräder so gross wird, dass zu seiner Überwindung eine bestimmte, beispielsweise 1,5 bis 2,5 kp grosse Kraft am Lenkrad angreifen muss. Der Motor 1 treibt über ein Getriebe der beschriebenen Art die Antriebslamellen der Kupplungen 10 und 11 in gegenläufigem Sinn. Die Lenkwelle ist in zwei Teile geteilt: Antriebswelle 14 mit dem Lenkrad verbunden und Abtriebswelle 15, die mit dem Lenkgetriebe 16 verbunden ist. Die.beiden Teile der Lenkwelle sind mit der Schaltbuchse 13 miteinander verbunden, die über ein mehrgängiges Bewegungsgewinde (Trapez-oder anderes geeignetes Gewinde) mit der Antriebswelle 14, über Keilnuten mit der Abtriebswelle 15 verbunden ist. Etwa in der Mitte ist die Schaltbuchse 13 mit einem flansch 13a versehen, durch den bei axialer Verschiebung der Buchse nach links oder rechts je nach der Drehung des Lenkrads die linke 10 oder rechte Kupplung 11 einge=rückt wird.
  • Wenn das Fahrzeug geradeaus oder durch eine Kurve mit grossem Krümmungsradius fährt, ist es zur Überwindung des auf die gelenkten Laufräder wirkenden Widerstands nicht erforderlich, eine grössere Lenkkraft als etwa1,5 bis 2,5 kp aufzuwenden. In diesem Fall ist die Axialkraft im mehrgängigen Bewegungsgewinde, das die Antriebswelle 14 mit der Schaltbuchse 13 verbindet, nicht genügend,um die kraft der Federn 12 zu überwinden, so dass die' Kupplungen ausgerückt bleiben. Die Lenkung- des Fahrzeugs erfolgt leicht, nur durch die Wirkung der Handkraft des Fr-hrers auf das Lenkrad und auf die Lenkwelle 14 über die Schaltbuchse 13, die Antriebswelle 15 und das Lenkgetriebe 16. Der Motor 1 arbeitet im Leerlauf und verbraucht nur wenig elektrische Energie Bei Fahrt in Kurven ist der Widerstand auf die gelenkten Laufräder so gross, dass zu seiner Überwindung auf das Lenkrad eine Kraft aufzuwenden ist, die grösser als der vorbestimmte Wert (1,5 bis --,5 kp) ist. Dann wird je nach der Drehrichtung des le.nkrads im mehrgängigen Bewegungsgewinde, das die Antriebswelle 14 mit der Schaltbuchse 3 verbindet, eine Axialkraft in der einen eaer anderen Richtung entstehen, die genügend gross ist, um die kraft der Federn 12' zu überwinden. Die Antriebswelle 14 und die Schaltbuchse 13 verdrehen sich etwas gegeneinander, was eine axiale Verschiebung der Buchsen entlang der Keilnuten der Antriebswelle 15 in der einen oder anderen Richtung zur Folge hat. Bei der Verschiebung drückt die Buchse mit dem Flansch 13a die hntriebslamellen gegen die Abtriebslamellen der entsprechenden Kupplung . Auf diese YI'eise kann vom Motor ein grösseres Drehmoment auf das Lenkgetriebe übertragen werden. Der Verstärker wirkt so, dass bis zum völligen Eingriff zwischen den Lamellen der. entsprechenden Kupplung, bei dem der Schlupf die vom Fahrer auf das Lenkrad ausgeübte Kraft konstant (1,5 bis 2,5 kp) bleibt. Wenn jedoch der Widerstand auf die gelenkten Laufräder weiter zunimmt, wobei die entsprechende Kupplung ganz eingerückt ist, muss die Kraft auf das Lenkrad ebenfalls anwachsen und zwar nach derselben Gesetzmässigkeit, nach der das Drehmoment des Motors bei steigender Belastung zunimmt. Bei geeigneter Wahl der Notordaten und seiner Drehmomentkennlinie kann man erreichen, dass bei grösstem Widerstand der gelenkten Laufräder (Wenden auf der Stelle) die auf das Lenkrad aufzuwendende Kraft einen vorbestimmten Wert, beispielsweise 10 bis 15 kp, nicht überschreitet.
  • Wenn bei Geradeausfahrt oder in Kurven mit grossem Krümmungsradius zufällig ein grosser Widerstand auftritt, beispielsweise infolge schlechter Fahrbahn, entstehen in den gelenkten Laufrädern zusätzliche seitliche meist stossartige Gegenkräfte. Wenn die zusätzlichen seitliäaen Gegenkräfte in Richtung gegen die Verschwenkung der gelenkten Räder wirken, verursachen sie ein noch stärkeres Zusammendrücken der Lamellen der eingerückten Kupplung und damit die Übertragung eines grösseren Moments vom Motor her, der zur raschen Überwindung des zusätzlichen Widerstands beiträgt. Wenn die zusätzlichen seitlichen Gegenkräfte in der Verschwenkungsrichtung der gelenkten Laufräder wirken, vermag der Fahrer nicht so schnell die Verdrehung des Lenkrads rückgängig zu machen, so dass die störende Wirkung auf umgekehrtem Weg die eingerückte Kupplung aus-und die andere Kupplung einschaltet, die ein entgegengesetztes Drehmoment liefert. Durch eine besondere Mutter mit Hocken 18 und die Endschalter 1'I, wird der Motor 1 in der rechten und linken Endstellung der gelenkten Laufräder ausgeschaltet, da in diesem Fall der Verstärker blockiert und der Motor durchbrennen würde. Der erfindungsgemässe elektromechanische Lenkverstärker ist besondezsgeeignet für elektrisch angetriebene Fahrzeuge. Infolge des sehr sparsamen Verbrauchs an elektrischem Strom ist es sehr wirksam bei Fahrzeugen mit eigener Stromquelle - Akkumulatorenbatterie u.a. Er kann aber genau so gut auch in Fahrzeugen mit anderen Motorarten verwendet werden, wobei man eine eventuell vorhandene Batterie verwendet oder aber deri Verstärker vom Fahrmotor über eine zusätzliche Kraftübertragung antreibt.

Claims (4)

  1. Patentansprüche 1. Elektromechanischer Lenkverstärker mit zwei mit der Lenkwelle in gleicher Flucht angeordneten gegenmässig rotierenden Lamellenkupplungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Einrückender einen oder anderen Kupplung (10, 11) durch eine axial bewegliche Schaltbuchse (13) erfolgt, die einerseits über ein mehrgängiges Bewegungsgewinde mit dem Antriebsteil (14) der Lenkwelle, anderersseits mit dem Abtriebsteil (15) der Welle über Keilnuten verbunden ist.
  2. 2. Lenkerverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die axial bewegliche Schaltbuchse (13) mit einem äusseren Flansch (13a) zum Zusammendrücken der Kupplungslamellen (10, 11) versehen ist.
  3. 3. Lenkverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Verstärkung je nach dem diderstand der gelenkten Räder von den in den Kupplungen (10, 11) eingebauten Federn (12) erfolgt.
  4. 4. Lenkverstärker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einem Lenkmechanismus jeglicher Art verbindbar ist.
DE19671630301 1967-06-20 1967-06-20 Elektromechanischer Verstaerker fuer die Lenkung von gleislosen Transportmitteln Pending DE1630301A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0231480A1 (de) * 1985-12-14 1987-08-12 Adam Opel Aktiengesellschaft Lenkhilfe für Kraftfahrzeuge

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0231480A1 (de) * 1985-12-14 1987-08-12 Adam Opel Aktiengesellschaft Lenkhilfe für Kraftfahrzeuge

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