-
Lenkantrieb eines Kraftfahrzeuges Die Erfindung bezieht sich auf
einen Lenkantrieb eines Kraft fahrzeuges mit einer Übersetzungsvorrichtung, die
das Übsrsetzungsverhältnis der Bewegungsübertragung zwischen Lenkrad und Spurstangenhebeln
in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit derart verändert, daß
der Lenkeinschlag des Lenkrades bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit eine kleine und
bei niedriger yahrzeuggeschwindigkeit eine große Auslenkung der Spurstangenhebel
zur Folge hat.
-
Bekannte Lenkantriebe dieser Art (D1-PS 1 124 835, 1 127 236, 1 202
152) sind entwickelt worden, weil die üblichen Lenkantriebe mit festem Übersetzungsverhältnis
jeweils nur einen mehr oder weniger guten Kompromiß darstellten zwischen einer im
unteren Geschwindigkeitsbereich vorteilhaften kleinen Lenkübersetzung und einer
im oberen Geschwindigkeitsbereich erwünschten groBen Lenkübersetzung. Ein mehr auf
den oberen Geschwindigkeitsbereich zugeschnittener Kompromißwert führte nämlich
dau, daß
das Kraftfahrzeug gerade im Stadtverkehr mit seinen vielen
Richtungsänderungen unbequem zu lenken war, weil dabei unverhältnismäßig große Lenkradeinschläge
vorgenommen werden mußten.
-
Andererseits führte eine mehr auf den Stadtverkehr ausgerichtete direkte,
d. h. kleine Lenkübersetzung bei hohen Geschwindigkeiten rasch zu Ermüdungen des
Fahrzeugführers, weil sich dieser wegen der direkten Lenkung besonders stark konzentrieren
mußte. Dieser den üblichen Lenkantrieben anhaftende Nachteil wird durch Lenkantriebe,
deren Uberæetzungsverhältnis sich fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig derart ändert,
daß sich bei niedriger Geschwindigkeit eine kleine und bei höherer Geschwindigkeit
eine große Lenkübersetzung automatisch einstellt. beseitigt.
-
Jedes Getriebe -so auch ein Lenkantrieb- stellt aufgrund der mechanischen
Gegebenheiten einen Drehmomentenwandler dar, bei dem unter Zugrundelegung eines
(Lenk) Übersetzungsverhältnisses i ein am Abtrieb des Getriebes eingeleitetes Moment
am Antrieb des Getriebes 1 multipliziert empfunden wird. Ein am gelenkten Rad eines
Lenkäntriebes eingeleitetes Moment, wie z. B. das P.eifenrückstellmomen-., wird
also am Lenkrad mit 1 multipliziert i empfunden.
-
Eine fahrzeuggeschwindigkeitsabhängige Übersetzung des Lenkantriebes
bewirkt demnach, daß die auf das Lenkrad des Kraftfahrzeuges übertragenen Radführungskräfte
-im wesentlichen die Reifenrückstellmomente- vom Fahrzeuglenker mit zunehmender
Fahrgeschwindigkeit immer schwächer wahrgenommen werden, so daß sich bei höheren
Geschwindigkeiten ein den Fahrzeuglenker verunsicherndes schwammiges Lenkgefühl
einstellt. Die Vorteile der geschwindigkeitsabhängigen Lenkungsübersetzung werden
dadurch wieder weitgehend zunichte gemacht.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lenkantriebe der eingangs
genannten Art so auszugestalten, daß diese Nachteile nicht mehr auftreten oder zumindest
nur noch wenig spürbar sind.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine kraftmäßig in
der Weise auf den Lenkantrieb einwirkende Kraftvorrichtung, daß dia am Lenkrad des
Kraftfahrzeuges manuell auf zubringende Lenkkraft unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit
zumindest annähernd konstant bleibt oder mit bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit
zunehmendem Übersetzungsverhältnis zunimmt.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine der manuellen
Auslenkung des Lenkrades mit zunehmender Geschwindigkeit zunehmend Widerstand entgegensetzende
Kraftvorrichtung vorgesehen, wobei vorzugsweise eine mit der Übersetztungsvorrichtung
zusammenwirkende Federvorrichtung vorgesehen ist, die derart gemessen und angeordnet
ist, daß sie durch eine auslenkung des Lenkrades bei niedriger Geschwindigkeit keiner
oder nur einer geringen und bei höherer Geschwindigkeit einer größeren Auslenkung
unterworfen ist.
-
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich
aus durch einen um sein am Fahrzeugaufbau angelenktes eines Ende schwenkbaren und
mit seinem anderen Ende an der -gegebenenfalls geteilten- Spurstange angelenkten
Mittellenker, auf welonem ein Lagerglied gelagert ist, an dem eine mit dem Lenkgetriebe
in Verbindung stehende Schubstange oder Zahnstange angreift, wobei das Lagerglied
zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses der Beweg«wngsübertragung zwischen
Lenkrad und Spurstangenhebeln bei niedriger Geschwindigkeit zum fahrzeugaufbauseitigen
Anlenkpunkt des Mittellenkers hin und bei höherer Geschwindigkeit zum spurstangenseitigen
Anlenkpunkt hin verschiebbar ist, und durch zwei zumindest annähernd in der Schwenkebene
des Mittellenkers liegende gleich große Federn, welche mit ihrem einen Ende am Lagerglied
angreifen und mit ihrem anderen Ende einander entgegenwirkend jeweils in Spurstangennähe
am Fahrzeugaufbau oder Teilen davon angelenkt sind.
-
Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine
die manuell Auslenkung des Lenkrades unterstützende steuer- oder regelbare Servokrafteinrichtung
vorgesehen, deren Servokraft mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit oder mit zunehmendem
Ubersetsungsverhältnis abnimmt.
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich aus durch
eine einerseits am Fahrzeugaufbau oder an Teilen davon und andererseits mittel-
oder unmittelbar an der Spurstange angreifende hydraulische olben-Zylinder-Einheit,
durch einen mit der Spurstange in Verbindung stehenden, die Spurstangenkraft in
einen dieser Kraftfproportionalen Druc + andelnden ersten hydraulischen Steuerschieber,
durch einen mit dem Lenkrad in Verbindung stehenden, das am Lenkrad anstehende Moment
in einen dem Moment proportionalen Druck wandelnden zweiten hydraulischen die Steuerschieber
und durch einen druckmäßig in/Verbindungsleitung zwischen der Eolben-Zylinder-Einheit
und einer diese Einheit speisenden Hydraulikpumpe zwischengeschalteten hydraulischen
Differentialsteuerschieber, wobei der erste hydraulische Steuerschieber druckmäßig
mit dem einen und der zweite hydraulische Steuerschieber dem ersten entgegenwirkend
druckmäßig mit dem zweiten Steueranschluß des Differentialsteuerschieber verbunden
ist.
-
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich
aus durch einen Mittellenker, der mit seinem einen Ende an der -gegebenenfalls geteilten-
Spurstange und in seinem mittleren Bereich schwenkbar am Fahrzeugaufbau angelenkt
ist, durch ein zwischen dem mittleren und dem spurstangenseitigen Anlenkpunkt auf
den Mittellenker gelagertes Lagerglied, an dem eine mit dem Lenkgetriebe in Verbindung
stehende Schubstange oder Zahnstange angreift und das zur Veränderung des Übersetsungsverhältnisses
der Bewegungsübertragung zwischen Lenkrad und Spurstangenhebeln bei niedriger Geschwindigkeit
zum mittleren
Anlenkpunkt hin und bei höherer Geschwindigkeit zum
spurstangenseitigen Aulenkpunkt hin verschiebbar ist, durch eine mit einer Rydraulikpumpe
in Verbindung stehende, einerseits am Fahrzeugaufbau oder an Teilen davon und andererseits
verschiebbar am freien anderen Ende des Mittellenkars angelenkte hydraulische Eolben-Zylinder-Einheit,
deren am Mittellenker angelenkter Teil gleichzeitig mit dem Lagerglied verschiebbar
ist, derart, daß er bei niedrigerer Geschwindigkeit vom mittleren Anlenkpunkt des
Mittellenkers fort und bei höherer Geschwindigkeit zum mittleren Anlenkpunkt hin
verschoben wird, und durch einen mit der Spurstange in Verbindung stehenden hydraulischen
Steuerschieber, der druckmäßig zwischen die hydraulische Kolben-Zylinder-Einbeit
und die Hydraulikpumpe eingeschaltet ist und den der Kolben°Zylinder-Winheit zugeführten
Hydraulikdruck nach Maßgabe der Höhe und Richtung der auf ihn ausgeübten Spurstangenkraft
steuert. Vorzugsweise ist dabei der Mittellenker als von einem Verstellantrieb fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig
antreibbare Verstellspindel ausgebildet und sind die am Mittellenker angelenkte
Kolben-Zylinder-Einheit sowie das Lagerglied mit einer Spindelmutter o. ä. versehen.
-
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich
aus durch einen Mittellenker, der mit seinem einen Ende an der -gegebenenfalls geteilten-
Spurstange und mit seinem anderen Ende schwenkbar am Fahrzeugaufbau angelenkt ist,
durch ein verschiebbar auf dem Mittellenker gelagertes Lagerglied, an dem eine mit
dem Lenkgetriebe in Verbindung stehende Schubstange oder Zahnstange angreift und
das zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses der Bewegungsübertragung zwischen
Lenkrad und Spurstangenhebeln bei niedriger Geschwindigkeit zum fahrzeugaufbauseitigen
Anlenkpunkt hin und bei höherer Geschwindigkeit zum spurstangenseitigen Anlenkpunkt
hin verschiebbar ist, durch eine einerseits am Fahrzeugaufbau und andererseits mittel-
oder unmittelbar an der Spurstange angreifende hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit,
durch einen mit der Spurstange in Verbindung stehenden, die Spurstangenkraft in
einen dieser Kraft proportionalen Druc bruckandelnden
hydraulischen
Steuerschieber und durch eine hydraulische Baueinheit nach Art eines bekannten lastabhängigen
Bremsdruckreglers, welche druckmäßig in die hydraulische Verbindungsleitung zwischen
dem von einer Hydraulikpumpe beaufschlagten Steuerschieber und der Kolben-Zylinder-Einheit
eingeschaltet ist, wobei ihr Gehäuse am verschiebbaren Lagerglied und ihr Steuerglied
über eine Federvorrichtung linearer Kennung am Mittellenker befestigt ist.
-
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich aus durch einen
Mittellenker, der mit seinem einen Ende an der -gegebenenfalls geteilten- Spurstange
und mit seinem anderen Ende schwenkbar am Fahrzeugaufbau angelenkt ist, durch ein
verschiebbar auf dem Mittellenker gelagertes Lagerglied, an dem eine mit dem Lenkgetriebe
in Verbindung stehende Schubstange oder Zahnstange angreift und daß zur Veränderung
des Übersetsungsverhältnisses der BeweO¢ungsübertragung zwischen Lenkrad und Spurstangenhebvln
bei niedriger Geschwindigkeit zum fahrzeugaufbauseitigen Anlenkpunkt hin und bei
höherer Geschwindigkeit zum spurstangenseitigen Anlenkpunkt hin verschiebbar ist,
durch eine einerseits am Fahrzeugaufbau und andererseits mittel- oder unmittelbar
an der Spurstange angreifende hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit, durch einen
mit dem Lenkrad in Verbindung stehenden, das am Lenkrad anstehende Moment in einen
dem Moment proportionalen druckwandelnden hydraulischen Steuerschieber und durch
eine hydraulische 3aueinheit nach Art eines bekannten lastabhängigen Bremsdruckreglers,
welche druckmäßig in die hydraulische Verbindungsleitung zwischen dem von einer
Hydraulikpumpe beaufschlagten Steuerschieber und der Kolben-Zylinder-Einheit eingeschaltet
ist, wobei ihr Gehäuse am verschiebbaren Lagerglied und ihr Steuerglied über eine
Federvorrichtung progressiver Kennung am Mittellenker befestigt ist.
-
Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele werden die Erfindung und weitere
wesentliche Weiterbildungen der Erfindung erläutert.
-
In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung Figur 1 einen
Lenkantrieb mit variablem Übersetsungsverhältnis und einer der Lenkradauslenkung
entgegenwirkenden Kraftvorrichtung und Figur 2 - 6 Lenkantriebe mit variablem Übersetzungsverhältnis,
bei denen eine die Lenkradauslenkung unterstützende steuer- oder regelbare Servokrafteinrichtung
vorgesehen ist.
-
In den Zeichnungen sind nur die für das Verständnis der Erfindung
notwendigen Bauelemente des Kraftfahrzeuges dargestellt.
-
Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist ein Lenkantrieb mit einer
Zahnstangenlenkung dargestellt. Die Lenkbewegung des Lenkrades 1 wird über eine
Lenksäule 2, ein Lenkgetriebe 3 und eine Zahnstange 4, welche mit einer geteilten
Spurstange 5 in Verbindung steht, auf die Spurstangenhebel der gelenkten Fahrzeugräder
übertragen. Die gelenkten Fahrzeugräder mit ihren Spurstangenhebeln sind in den
Figuren nicht weiter dargestellt. Die Zahnstange 4 greift nicht direkt, sondern
über einen Mittellenker 6 an der Spurstange 5 an. Dieser Mittellenker 6 ist mit
seinem einen Ende an der geteilten Spurstange 5 und mit seinem anderen Ende am nur
angedeuteten Sahrzeugaufbau 7 angelenkt. Er ist um das am Fahrzeugaufbau angelenkte
Ende schwenkbar. Auf dem Mittellenker 6 ist ein Lagerglied 8 gelagert, an dem die
Zahnstange 4 angelenkt ist. Eine durch Drehen des Lenkrades 1 ausgelöste Verschiebung
der Zahnstange 4 führt somit zu einem Verschwenken des Mittellenkers 6 um seinen
fahrzeugaufbauseitigen Anlenkpunkt, wodurch auch die Spurstange 5 ausgelenkt wird.
Um das Übersetzungsverhältnis der Bewagungsübertragung zwischen Lenkrad und Spurstangenhebeln
in der gewünschten Weise verändern zu können, ist das Lagerglied 8 verschiebbar
auf dem Mittellenker 6 gelagert. Bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit wird das Lagerglied
8 zum spurstangenseitigen und bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit
zum
fahrzeugaufbauseitigen Anlenkpunkt des Mittellenkers 6 verschoben. Im Ausführungsbeispiel
gemäß Figur 1 ist die Lage, welche das Lagerglied 8 bei sehr hoher Geschwindigkeit
einnimmt gestrichelt, und die Lage, welche es bei niedriger Geschwindigkeit einnimmt,
strichpunktiert angedeutet.
-
Man erkennt, daß die geschwindigkeitsabhängige Verschiebung des Lagergliedes
auf dem Mittellenker 6 zur Folge hat, daß ein Lenkeinschlag des Lenkrades 1 bei
hoher Fahrzeuggeschwindigkeit eine relativ kleine und der gleiche Lenkeinschlag
bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit eine relativ große Auslenkung der Spurstange
5 und damit der Spurstangenhebeln der lenkbaren Fahrzeugräder bewirkt. Im Ausführungsbeispiel
gemäß Figur 1 ist der Nittellenker 6 als Verstellspindel ausgebildet, welche von
einem Verstellantrieb 9 fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig angetrieben wird. Als Verstellantrieb
kann beispielsweise ein kleiner Elektromotor wie ein Scheibenwischermotor verwendet
werden. Je nach Fahrzeuggeschwindigkeit dreht der Verstellantrieb 9 den als Verstellspindel
ausgebildeten Mittellenker 6 in die eine oder in die andere Richtung, so daß das
Lagerglied 8, welches mit einer Spindelmutter o. ä. versehen ist, entsprechend der
Drehrichtung des Mittellenkers entweder mm fahrzeugaufbauseitigen oder zum spurstangenseitigen
Anlenkpunkt des Mittellenkers verschoben wird, und zwar solange, bis es seine der
jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Lage auf den Mittellenker erreicht
hat. Die zur Speisung und zur Steuerung des Verstellantriebes 9 notwendigen Steuerschaltungen
und sonstigen Einrichtungen sind -da sie für die Erfindung nicht wesentlich sind-
weder in Figur 1 noch in den übrigen Figuren dargestellt. Erfindungsgemäß ist nun
eine Kraftvorrichtung vorgesehen, welche kraftmäßig in der Weise auf den Lenkantrieb
einwirkt, daß die am Lenkrad 1 manuell aufzubringende Lenkkraft trotz des sich mit
der Fahrzeuggeschwindigkeit ändernden Übersetzungsverhältnisses des Lenkantriebes
zumindest annähernd konstant bleibt. Das geschieht im Ausführungsbeispiel gemaß
Figur 1 in einfacher Weise dadurch, daß eine als Federvorrichtung ausgebildete Kraftvorrichtung
vorgesehen ist, welche einer manuellen
Auslenkung des Lenkrades
1 Widerstand entgegensetzt, welcher mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit, d.
h. wachsender Lenkungsübersetzung, ansteigt. Die Federvorrichtung besteht aus zwei
gleich großen Federn 10, welche zumindest annähernd in der Schwenkebene des Mittellenkers
6 liegen. Sie greifen mit ihrem einen Ende am Lagerglied 6 an und sind mit ihrem
anderen Ende jeweils in Spurstangennähe am Fahrzeugaufbau 7 oder Teilen davon angelenkt,
und zwar in der Weise, daß sie einander entgegenwirken. Bei großem über setsungsverhältnis,
d. h. indirekter Lenkung, (gestrichelte Darstellung in Figur 1) werden die Federn
10' bei einer Betätigung des Lenkrades 1 relativ stark ausgelenkt. Das bei dieser
Stellung des Lagergliedes 8 beim Lenken manuell am Lenkrad 1 auf zubringende Lenkmoment
wird durch den relativ großen Federweg und den großen wirksamen Hebelarm somit erhöht.
Bei kleinem Ubersetzungsverhältnis, d. h. direkter Lenkung, (strichpunktierte Darstellung
in Figur 1) wird das beim Lenken manuell am Lenkrad 1 aufzubringende Lenkmoment
durch die Federvorrichtung praktisch nicht beeinflußt, weil der wirksame Hebelarm
und der bei einer Lenkbewegung auftretende Federweg der Feder 10" vernachlässigbar
klein ist. Durch diese e nfache Maßnahme -Addition einer der manuellen Auslenkung
des Lenkrades Widerstand entgegensetzenden, mit zunehmendem Übersetzungsverhältnis
ansteigenden Kraft- wird dem Fahrzeuglenker eine mit einer fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen
Lenkungsübersetzung ausgerüsteten Kraftfahrzeuges auch bei höheren Fahrgeschwindigkeiten
ein angenehmes und sicheres Lenkgefühl vermittelt.
-
Die Addition einer solchen zusätzlichen Kraft kann auch in einer anderen
als in der in Figur 1 dargestellten Weise erfolgen.
-
Die in den Figuren 2 - 6 dargestellten Anordnungen machen von einem
anderen Prinzip gebrauch. Im Gegensatz zur Anordnung gemäß Figur 1 wird bei diesen
Anordnungen nicht eine der manuellen Auslenkung des Lenkrades entgegenwirkende Kraft,
welche mit wachsender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt, aufgebracht, sondern eine
die manuelle Auslenkung des Lenkrades unterstützende Kraft wird mit zunehmender
Geschwindigkeit geschwächt. Diese Anordnungen
sind insbesondere
für solche Kraftfahrzeuge günstig, welche man wegen ihres höheren Gewichtes mit
einer hydraulischen Servolenkeinrichtung versieht. Bezüglich der Ausgestaltung zur
fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen Veränderung des Übersetzungsverhältnisse 5 der
Bewegungsübertragung zwischen Lenkrad 1 und Spurstangenhebeln stimmen die Figuren
2 - 6 im wesentlichen mit der Anordnung gemäß Figur 1 überein. Übereinstimmende
Bauelemente sind jeweils mit den gleichen Ziffern bezeichnet. Einzelheiten der Steuerung
und Speisung der insbesondere als Elektromotoren ausgebildeten Verstellantriebe
sind ebenfalls nicht dargestellt. Der am Fahrzeugaufbau 7 schwenkbar angelenkte
Mittellenker 6 besteht im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 aus einem Gleitrohr
6a und einer dazu parallel verlaufenden Verstellspindel 6b, welche mittels eines
am leitrohr 6a befestigten Verstellmotors 9 fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig angetrieben
wird. Das auf dem Gleitrohr 6a gleitend gelagerte Lagerglied 8 ist mit einer auf
der Verstellspindel 6b gelagerten Spindelmutter ausgerüstet, so daß das Lagerglied
8 entsprechend der Drehung der Verstellspindel 6b entweder zum fahrzeugaufbauseitigen
oder zum spurstangenseitigen Anlenkpunkt des Mittell-enkers 6 verschoben wird. Es
versteht sich, daß der Mittellenker 6 wie in Figur 1 auch selbst als Verstellspindel
ausgebildet sein könnte.
-
Anstelle einer Zahnstangenlenkung ist im Ausführungsbeispiel gemäß
Figur 2 eine Lenkung mit einem Lenkstockhebel 11 und einer die Auslenkung des Lenkstockhebels
auf das Lagerglied 8 übertragenden Schubstange 12 vorgesehen. Selbstverständlich
könnte auch in diesem Ausführungsbeispiel wieder eine Zahnstangenlenkung eingesetzt
werden. Die in den Figuren 2 - 6 gezeigten Anordnungen sind mit einer Servolenkeinrichtung
versehen. Zur Unterstützung der manuellen Auslenkung des Lenkrades 1 ist jeweils
eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 13 vorgesehen, welche in der Anordnung
gemäß Figur 2 einerseits am Fahrzeugaufbau 7 oder an Teilen davon und andererseits
an dem mit der Spurstange 5 in Verbindung stehenden Ende des Mittellenkers 6 angelenkt
ist. Diese hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit j3 wird in bekannter Weise aus einer
Hydraulikpumpe 14 gespeist, welche zumindest annähernd
einen konstanten
Hydraulikdruck liefert. Erfindungsgemäß wird der bei bekannten Kraftfahrzeugen mit
fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigem Ienkiibersetzungsverhältnis vorliegende Nachteil,
daß die auf das Lenkrad des Kraftfahrzeuges übertragenen Radführungskräfte -im wesentlichen
die Reifenrückstellmomente- vom Fahrzeuglenker mit bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit
wachsendem Übersetzungsverhältnis immer schwächer empfunden werden, sich also bei
höheren Fahrgeschwindigkeiten ein schwammiges Lenkgefühl einstellt, dadurch beseitigt,
daß die die Auslenkung des Lenkrades 1 unterstützende Servokraft der hydraulischen
Eolben-Zylinder-Einheit 13 durch regel- oder steuertechnische M-nahmen mit zunehmender
Fahrzeuggeschwindigkeit oder mit zunehmendem Übersetzungsverhältnis verringert wird.
Dies kann in unterschiedlicher -Weise realisiert werden. Im Ausführungsbeispiel
gemäß Figur 2 sind zur Steuerung bzw. zur Regelung des der Kolben-Zylinder-Einheit
13 zugeführten hydraulischen Druckes zwei hydraulische Steuerschieber 15 und 16
sowie ein hydraulischer Differentialsteuerschieber 17 vorgesehen. Der erste hydraulische
Steuerschieber 15 steht mit der Spurstange 5 in Verbindung und wandelt die Spurstangenkraft
in einen dieser Eraftproportionalen Druck um. Der zweite hydraulische Steuerschieber
16 steht mit dem Lenkrad 1 bzw. der Lenksäule 2 in Verbindung und wandelt das am
Lenkrad 1 anstehende Moment in einen Druck um, der des am Lenkrad 1 anstehenden
Moment proportional ist. Der hydraulische Differentialsteuerschieber 17 ist druckinäßig
in die Verbindungsleitung zwischen der hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 13
und der diese Einheit speisenden Hydraulikpumpe 14 geschaltet, wobei sein einer
Steueranschluß druckmäßig mit dem ersten hydraulischen Steuerschieber 15 und sein
zweiter Steueranschluß druckmäßig mit dem zweiten hydraulschen Steuerschieber 16
verbunden ist, so daß der nicht weiter dargestellte Steuerkolben des Differentialsteuerschiebers
17 beidseitig mit Druck beaufschlagt wird. Im Differentialsteuerschieber 17 findet
ein Vergleich zwischen dem vom ersten hydraulischen Steuerschieber 15 gelieferten
Soll-Druck und dem
vom zweiten hydraulischen Steuerschieber 16
gelieferten Ist-Druck statt, wobei der Steuerkolben des Differentialsteuerschiebers
17 schließlich in eine Stellung gebracht wird, bei der die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit
13 durch den ihr über den Diffexentialsteuerschieber 17 zugeführten hydraulischen
Druck so angesteuert wird, daß der vom zweiten hydraulischen Steuerschieber 16 gelieferte
Ist-Druck mit dem vom ersten hydraulischen Steuerschieber 15 gelieferten Soll-Druck
übereinstimmt, so daß das am Lenkrad 1 aufzubringende Lenkmoment unabhängig vom
Übersetzungsverhältnis, d.h.
-
von der jeweiligen Lage des Lagergliedes 8 auf dem Mittellenker 6,
stets der Spurstangenkraft proportional ist.
-
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 liegen die hydraulischen Steuerschieber
und die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit in einem geschlossenen Regelkreis,
so daß das am Lenkrad 1 aufzubringende Lenkmoment der wirksamen Spurstangenkraft
wegen der sehr hohen Regelgenauigkeit sehr genau angepaßt wird. Eine solche genaue
Einregelung der Servounterstützung ist nicht immer erforderlich.
-
In vielen Fällen kann man sich mit einer Lenkmomentensteuerung begnügen.
-
In Figur 3 ist eine besonders vorteilhafte Steuerung dieser Lenkmomentenanpassung
gezeigt. Auch bei diesem Lenkantrieb wird die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses
der Bewegungaübertragung zwischen Lenkrad 1 und Spurstangenhebeln der gelenkten
Fahrzeugräder mit Hilfe eines am Fahrzeugaufbau 7 angelenkten Mittellenkers vorgenommen.
Der Mittellenker 6 ist wiederum als Verstellspindel ausgebildet und mit seinem einen
Ende an der geteilten Spurstange 5 angelenkt. Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen
gemäß den Figuren 1 und 2 ist ervnicht mit seinem anderen Ende, sondern in seinem
mittleren Bereich schwenkbar am Fahrzeugaufbau angelenkt, wobei an dieser Stelle
gleichzeitig ein den Mittellenker fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig antreibender
Verstellantrieb 9 angeordnet ist. Das mit der Zahnstange 4 in Verbindung stehende
Lagerglied 8 ist zwischen dem mittleren und dem spurstangenseitigen
Anlenkpunkt
verschiebbar auf dem Mittellenker gelagert und wird zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses
mittels des Verstellantriebes 9 bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit zum mittleren
Anlenkpunkt hin und bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit zum spurstangenseitigen
Anlenkpunkt verschoben. An dem über den mittleren Anlenkpunkt hinausgehenden freien
Ende des Mittellenkers 6 ist eine mit ihrem anderen Ende am Sahrzeugaufbau 7 angelenkte
hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 13 ebenfalls verschiebbar angelenkt. Die Anlenkung
erfolgt über ein Bauteil t8, welches dem mit einer Spindelmutter versehenen Lagerglied
8 ähnlich ist. Bei einer Betätigung des Verstellantriebes 9 wird das Bauteil 18
gleichzeitig mit dem Lagerglied 8 auf dem Mittellenker 6 verschoben, und zwar derart,
daß es bei niedriger Geschwindigkeit vom mittleren Anlenkpunkt des Mittellenkers
6 fort und bei höherer Geschwindigkeit zum mittleren Anlenkpunkt hin verschoben
wird. In Figur 3 sind die Verhältnisse, welche bei einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit
vorliegen; dargestellt.
-
Das Bauteil 18 befindet sich dabei in der Nähe des mittleren Anlenkpunktes
und das Lagerglied 8 in der Nähe des spurstangenseitigen Anlenkpunk'es des Mittellonkers,
so daß der wirksame Hebelarm für die am Mittellenker angreifende hydraulische Solben-Zylinder-Einheit
13 klein und für die am Mittellenker angreifende Zahnstange 4 groß ist. Bei niedriger
Bahrgeschwindigkeit würden sich diese Verhältnisse umkehren, weil sich dann das
Lagerglied 8 in der Nähe des mittleren Anlenkpunktes befände, während das Bauteil
18 weit davon entfernt wäre. Auch bei dieser Anordnung ist wiederum ein hydraulischer
Steuerschieber 15 vorgesehen, welcher mit der Spurstange 5 in Verbindung steht.
Dieser Steuerschieber 15 ist druckmäßig zwischen die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit
13 und die diese speisende Hydraulikpumpe 14 eingeschaltet. Wie im Ausführungsbeispiel
gemäß Figur 2 führt er wiederum eine Kraft-Druck-Wandlung durch, und zwar in der
Weise, daß der der hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 13 zugeführte Hydraulikdruck
der Spurstangenkraft proportional ist, so daß die von der Eolben-
Zylinder-Einheit
gelieferte Servokraft ebenfalls der Spurstangenkraft proportional ist. Infolge der
zusammen mit dem Lagerglied 8 erfolgenden Verschiebung des Bauteiles 18 auf dem
Mittellenker greift diese Servokraft jedoch bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit, d.
h. bei hohem Übersetzungsverhältnis, mit einem kleinen Hebelarm und bei niedriger
Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. kleinem Übersetzungsverhältnis, mit einem großen
Hebelarm am Mittellenker 6 an, sodaß die die manuelle Auslenkung des Lenkrades 1
unterstützende Servo kraft wie gewunscht mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit
bzw. zunehmendem Übersetzungsverhältnis abnimmt. Durch diese Anordnung wird somit
ebenfalls ein von der Lenkungsübersetzung unabhängiges Lenkmoment erzielt. Durch
unterschiedliche Steigungen der Verstellspindel oberhalb und unterhalb des mittleren
Anlenkpunktes kann in einfacher Weise jede gewünschte Charakteristik des Lenkantriebes,
so auch ein Anwachsen der manuell aufzubringenden Lenkkraft mit zunehmendem Übersetzungsverhältnis,
erzielt werden.
-
Eine vortellhafteund wesentliche Variante dieses Prinzips ist in der
unordnung gemäß Figur 4 dargestellt. Diese unterscheidet sich von der in Figur 3
lediglich dadurch, daß der Mittellenker 6 wie in den Ausführungen gemäß- den Figuren
1 und 2 wieder mit seinem Ende am Fahrzeugaufbau 7 angelenkt ist. Der als Verstellspindel
ausgebildete Mittellenker 6 besitzt einen ersten Teil, auf dem das mit der Kolben-Zylinder-Einheit
in Verbindung stehende Bauteil 18 gelagert ist, und einen zweiten Teil, auf dem
das mit der Zahnstange 4 in Verbindung stehende Lagerglied 8 gelagert ist, wobei
der eine Teil ein Rechtsgewinde und der andere Teil ein Linksgewinde aufweist. Bei
einer Betätigung des Verstellantriebes 9 bewegen sich das Bauteil 18 und das Lagerglied
8 je nach Drehrichtung des Mittellenkers 6 entweder aufeinander zu oder voneinander
fort, so daß jeweils eine Vergrößerung des wirksamen Hebelarms der Zahnstange 4
mit einer Verkleinerung des wirksamen Hebelarms der Kolben-Zylinder-Einheit einhergeht
und umgekehrt.
-
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit, den gewünschten Effekt zu erzielen,
ist in den Figuren 5 und 6 angegeben. Die Grundausbildung dieser Anordnung stimmt
mit der in Figur 2 überein. Der Mittellenker 6 ist mit seinem Ende am Fahrzeugaufbau
7 angelenkt und eine die manuelle Auslenkung des Lenkrades 1 unterstützende hydraulische
Kolben-Zylinder-Einheit 13 greift in der Nähe der Spurstange 5 am Mittellenker 6
an. Im Gegensatz zur in Figur 2 dargestellten Anordnung liegt hier jedoch kein geschlossener
Regelkreis vor. Wie in der Anordnung gemäß Figur 3 wird die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit
13 gesteuert. Der hydraulische Kreis dieser Anordnung unterscheidet sich von dem
der Figuren 3 und 4 lediglich dadurch, daß die vom hydraulischen Steuerschieber
15 kommende Hydraulikleitung nicht direkt, sondern über eine besondere hydraulische
Baueinheit 19 mit der hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 13 verbunden ist. Diese
hydraulische Baueinheit 19 ist nach Art eines bekannten lastabhängigen Bremsdruckreglers
aufgebaut. Derartige, entweder als Bremsdruckminderer oder Bremsdruckbegrenzer ausgebildete
Bremskraftregler bestehen im wesentlichen aus einem Arbeitszylinder mit einem darin
befindlichen, verschibbaren Steuerkolben, dessen Stellung innerhalb des Arbeitszylinders
in Abhängigkeit von der Belastung des Fahrzeuges verändert wird, wobei die Belastung
insbesondere mechanisch, beispielsweise über eineFedervorrichtung, direkt oder indirekt
auf den Steuerkolben übertragen wird. Bei niedriger Fahrzeuglast stimmt der Druck
in der Ausgangsleitung eines solchen Bremsdruckreglers mit dem Druck in der Eingangsleitung
überein.
-
Bei Erhöhung der Fakrzeugbelastung wird der Ausgangsdruck des Bremskraftreglers
je nach Ausbildung dieses Reglers entweder auf einen bestimmten Wert begrenzt oder
gemindert, d. h. nur ein Teil des Eingangsdruckes erscheint am Ausgang des Bremskraftreglers.
-
Von diesem Prinzip, insbesondere vom Prinzip der Druckninderung wird
auch beider hydraulischen Baueinheit 19 gebrauch gemacht.
-
Als Steuergröße wird jedoch nicht die Belastung des Kraftf&nrzeuges,
sondern das ÜbersetzungsveShältnis des Lenkantriebes gee wählt. Für diese Zwecke
ist das Gehäuse der hydraulischen Baueinheit
19 am verschiebbaren
Lagerglied 6 und ihr auf den Steuerkolben wirkendes Steuerglied 20 über eine Federvorrichtung
21, oder progressive welche eine lineare/Kennung aufweist, am Mittellenker 6 oder
am damit verbundenen Verstellantrieb 9 beestigt. Man erkennt, daß die über die Federvorrichtung
21 und das Steuerglied 20 auf die hydraulische baueinheit 19 ausgeübte Kraft mit
wachsendem Übersetzungsverhältnis, do h. wachsendem Abstand zwischen Lagerglied
8 und fahrzeugaufbauseitigem Anlenkpunkt de Mittellenkers 6, größer wird so daß
mit zunehmendem Übersetzungsverhältnis ein immer geringer werdender Teil des vom
Steuerschieber 15 gelieferten, der Spurstangenkraft proportionalen Druckes an die
hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 13 weitergegeben wird. Der erzielte Effekt
entspricht dem der Anordnung gemäß den Figuren 3 und 40 das von der Kolben-Zylinder-Einheit
13 gelieferte, die manuelle Auslenkung des Lenkrades 1 unterstützende Moment nimmt
mit zunehmendem Übersetzungsverhältnis ab. In einem Falle wird es dadurch erreicht,
daß eine der Spurstangenkraft proportionale Kraft mit variablem Hebelarm am Mittellenker
angreift, im anderen Falle dadurch, daß eine variable Kraft mit konstantem Hebelarm
am Mittellenker wirksam wird In Figur 6 ist eine Variante der in Figur 5 gezeigten
Anordnung dargestellt. Im Lösungsprinzip stimmen beide Anordnungen überein. Der
hydraulische Kreis unterscheidet sich insofern, als in Figur 6 ein hydraulischer
Steuerschieber 16 vorgesehen ist, welcher mit dem Lenkrad 1 bzw. mit dem Lenkrohr
2 in Verbindung steht und das am Lenkrad 1 anstehende Moment in einen dem Moment
proportionalen Druck umwandelt. In die hydraulische Verbindungsleitung zwischen
Steuerschieber 16 und Kolben-Zylinder-Einheit 13 ist wiederum die hydraulische Baueinheit
19 eingeschaltet, deren Steuerglied 20 über eine Federvorrichtung 22 am Mittellenker
6 bzw. an dem damit verbundenen Verstellantrieb 9 befestigt ist. Diese Federrorrichtung
22 besitzt eine progressive Kennung, wodurch berücksichtigt wird, daß der der hydraulischen
Baueinheit 19 zugeführte
hydraulische Druck noch nicht das Ubersetzungsverhältnis
des Lenkantriebes berücksichtigt, weil der Steuerschieber nicht mit der Spurstange
5, sondern mit dem Lenkrohr 2 in Verbindung steht. Denkbar wäre es auch, die Aus
steuerung der hydraulischen Baueinheit 19 statt über eine Federvorrichtung durch
ein starres Glied vorzunehmen und die erwünschte Trennung in der hydraulischen Baueinheit
selbst herzustellan.
-
In den Figuren sind die hydraulischen Anordnungen und Verbindungen
nur schematisch dargestellt. Einzelheiten der verwendeten Steuerschieber, des Differentialsteuerschiebers
und der Eolben-Zylinder-Einheit sind nicht angegeben. Solche Bauelemente sind dem
Fachmann bekannt. Es versteht sich auch> daß diese Bauelemente so ausgebildet
sind, daß sie für beide tenkrichtungen in der gewünschten Weise arbeiten, daß also
z. B. die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit 13 die Servokraft sowohl für eine
Auslenkung des Mittellenkers 6 nach links als auch nach rechts zur Verfügung stellt.