DE3106087C2

DE3106087C2 - Drehwinkelmeßwert-Gebervorrichtung, insbesondere zur Ansteuerung einer Lenkhilfe-Anordnung

Info

Publication number: DE3106087C2
Application number: DE3106087A
Authority: DE
Inventors: Hans-Gottfried Dr.-Ing. 2357 Bad Bramstedt Klinger
Original assignee: Jungheinrich Unternehmensverwaltung KG
Current assignee: Jungheinrich AG
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1981-02-19
Publication date: 1984-08-09
Also published as: FR2500156B1; FR2500156A1; GB2103161B; SE450737B; IT1140191B; GB2103161A; IT8125864A0; DE3106087A1; SE8106848L

Abstract

Drehwinkelmeßwert-Gebervorrichtung an zwei zueinander verdrehbaren Wellenteilen mit einem Stellglied (17) der Gebervorrichtung (10), die mit beiden Wellenteilen (5, 6) gekuppelt ist und beliebige Umläufe zuläßt, wobei das Stellglied (17) entsprechend einer Drehzahldifferenz, bzw. einer insbesondere beschränkten Relativdrehung zwischen den Wellenteilen (5, 6) bewegbar ist. Dabei ist insbesondere bei einer Lenkhilfe-Anordnung mit einer unterteilten Welle, deren Teile durch ein Torsionselement zwischen Ober- und Unterwelle beschränkt verdrehbar verbunden sind, ein Differentialgetriebe (12) mit zwei Eingängen (23, 24) vorgesehen, dessen Ausgang mit dem Meßwertgeber (10) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehwinkelmeßwert-Gcbervorrichtung, insbesondere zur Ansteuerung einer Lenkhilfe-Anordnung mit einer in Ober- und Unterwcl-Ie unterteilten Welle, insbesondere Lenkwelle, deren Teile durch ein Torsionselement zwischen Ober- und Unterwelle und Endanschlägen zur Begrenzung einer gegenseitigen Relativdrehung verbunden sind, mit einem Meßwertgeber, insbesondere zur Ansteuerung eines Servor-Motors für die Unterwelle und mit je einer mechanischen Kupplung zwischen der Ober- bzw. Unterwelle und einem Getriebe.

Solche Ausführungen mit mechanischer Kupplung und einem Getriebe haben bereits Vorteile hinsichtlich einer Verbindung zwischen der Ober- und Unterwelle. In einer bekannten Ausführung nach der DE-OS 03 306 sind dabei aber zwei in verschiedenen Richtungen arbeitende Schling- oder Spreizfederkupplungen angeordnet. Diese arbeiten mit einem gewissen Spiel, weil je nach Drehrichtung bei Relativdrehung die Federn gegen die Innen- bzw. Außenwandung einer umgebenden Buchse gedrückt werden.

Eine ständige Verbindung der Ober- und Unterwelle mit einem Stellmotor vermittels Zahnrädern ist aus der DE-AS 12 13 267 bekannt. Die Ober- und Unterwelle sind durch eine Kupplung mit einem Verdrehungsspiel in der Größenordnung von 4°—6° zusammengeschlossen. Der Stellmotor ist in besonderer Weise aufgebaut, und zwar derart, daß die beiden Wellenteile· ständig

ίο durch ein Magnetfeld verbunden sind. Auch bei dieser Ausführung ist insbesondere beim Auftreten von Schlagen an der Lenkung die Zuverlässigkeit der Verbindung und insbesondere auch einer Nacheilung bei der Steuerung fraglich.

Diese Ausführungen erbringen aber durch ihren Eingriff an Ober- und Unterwelle schon Vorteile gegenüber bekannten Ausführungen, beispielsweise nach der DE-AS 26 58 697. Bei dieser besteht das Torsionselement aus einer elastischen Muffe, die in Umfangsrichtung ausdehnbar ist. Dieser Muffe ist ein Diagonalstab zugeordnet, um den Ausschlag der Relativdrehung zwischen den Weiiemeiien zu begrenzen. Dieser Diagonaistab, der in einem Wellenteil angeordnet ist, greift in öffnungen des anderen Wellenteils, die mit Übermaß ausgeführt sind.

Bekannt ist eine Signalgabe auch über einen opto-elektronischen Geber gemäß der DE-OS 20 22 050, der berührungsfrei arbeitet. Ferner ist bekannt, ein Signal für die Relativdrehung der Oberwelle und Unterwelle durch einen Magneten an einem Wellenteil und einem Differential-Feldplattenfühler am anderen Wellenteil oder gemäß DE-OS 26 59 437 durch eine induktive Kupplung einer Magnetanordnung zu erzeugen, und dieses Signal entweder durch ein gewickeltes Leiterband oder eine andere Leitung abzuführen. Nach der DE-OS 14 80 205 ist es bekannt, die Wellenteile durch ein hydraulisches Gestänge zu verbinden, durch welches ein Steuerventil zu betätigen ist

Diese Ausführungen haben den Nachteil eines großen baulichen Aufwandes, und vor allem sind in den letztgenannten Ausführungen die Te'fiii der Lenkwelle nur um einen bestimmten Ausschlag verdrehbar, weil anderenfalls die Verbindung eine Mehrzahl von Verdrehungen nicht aufnehmen kann. Ein- und ausrückbare Kupplungen und elastische Muffen unterliegen Ermüdungserscheinungen und einer Abnutzung, wobei sich auch die Funktionskonstanz ändern kann. Außerdem ergibt sich die Möglichkeit von Mißausrichtungen durch Fehlereinflüsse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehwinkelmeßwert-Gebervorrichtung der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß bei bleibendem Eingriff an der Ober- und Unterwelle eine robusl ausgeführte Baugruppe geschaffen wird, die zuverlässig und weitestgehend wartungsfrei arbeitet und auch über längere Betriebszeiten mit konstanter Funktion arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Getriebe ein Differentialgetriebe angeordnet ist, dessen Differentialräder von den Wellenteilen gegensinnig antreibbar sind, daß die Wellen der Differentialräder drehbar gelagert sind und daß eine Achse der beiden Ausgleichs-Kegelritzel ein Stellglied des Meßwertgebers bildet. Durch das Differentialgetriebe wird an einer Ausführung, in welcher die Oberwelle und Un-

b5 terwelle durch ein Torsionselement verbunden sind, mit einfachen Mitteln eine bleibende Verbindung mit dem Getriebe bei hoher Ansprechgenauigkeit ermöglicht.
Bevorzugt wird dabei, daß als mechanische Kupplung

Antriebsriemen vorgesehen sind, wobei das eine Differentialrad über ein Antriebsrad und über eine Antriebsscheibe an dem einen Wellenteil durch den einen Riemen, das andere Differentialrad über ein Antriebsrad, eine Antriebsscheibe am anderen Wellenteil, sowie zur Drehsinnumkehr über eine Umlcehrscheibe am Gestell des Differentialgetriebes durch den anderen Riemen, der mit seiner Rückseite auf dem Antriebsrad aufliegt, antreibbar ist. Der Ausdruck Antriebsriemen bezieht dabei auch Gliederketten oder vergleichbare Teile ein. Bevorzugt wird, daß die Antriebsriemen als Zahnriemen ausgebildet sind, wobei der eine Zahnriemen als Doppelzahnriemen mit Profilierung auf der Vorder- und Rückseite ausgebildet ist. Die Antriebsscheiben sind dann mit entsprechenden Profilierungen ausgeführt

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung am Beispiel einer Lenkwelle,

F i g. 2 eine Seitenansicht von F i g. 1.

In F i g. 1 ist beispielsweise eine Lenkwelle 1 gezeigt, die auf einem Ende ein Handlenkrad 2 hat und am anderen Ende mit einem Lenkgetriebe 3 für ein lenkbares Rad 4 eines Fahrzeuges verbunden ist. Diese Lenkwelle 1 ist in eine Oberwelle 5 und in eine Unterwelle 6 unterteilt, die durch ein Torsionselement 7, beispielsweise in Form einer elastischen Buchse mit einem Endanschlag (gegebenenfalls entsprechend DE-AS 26 58 697), verbunden sind. Die Unterwelle 6 wird durch einen Servo-Motor 8 über eine Funktionsverbindung 9, beispielsweise in Form eines Riemenantriebs, angetrieben. Der Servo-Motor wird durch einen Meßwertgeber 10 über eine Funktionsverbindung 11 angesteuert.

Der Meßwertgeber 10 besitzt in der gezeigten Ausführungsform ein Differentialgetriebe IZ Dieses hat zwei Differentialräder 13, 14 und zwei Ausgleichs-Kegelritzel 15, 16, die auf einer gemeinsamen Achse 17 angeordnet sind.

Die Wellen 18,19 der Differentialräder 13,14 sind auf einer Grundplatte 20 in Lagern 21, 22 frei verdrehbar gelagert und tragen Antriebsräder 23, 24 gleichen Durchmessers.

Auf den Wellenteilen, d. h. der Oberwelle 5 und der Unterwelle 6 sind in Ausrichtung zu den Antriebsrädern 23, 24 Antriebsscheiben 25, 26 angeordnet. Über diese Antriebsscheiben sind Antriebsriemen 27, 28 geführt, von denen der Antriebsriemen 28, der in F i g. 2 gestrichelt gezeichnet ist, das Antriebsrad 24 umgreift, während der andere Antriebsriemen 27 zu einer auf der Grundplaite 20 bzw. einer Lagerkonsole 29 der Grundplatte gelagerten Umlenksciieibe 30 geführt ist und um diese umgelenkt wird. Dadurch arbeitet der Antriebsriemen 27, der als beidseitig mit Profilierungen versehener Doppelantriebsriemen ausgeführt ist, mit seiner Außenseite mit dem Antriebsrad 23 zusammen.

Wenn die Lenkwelle 1 mit ihren Teilen 5,6 gleichmäßig angetrieben wird, ergibt sich am Differentialgetriebe 12 keine Reaktion. Erst wenn eine Relativdrehung zwischen Oberwelle 5 und Unterwelle 6, beispielsweise durch Betätigung des Handlenkrades 2 erfolgt, werden die Differentialräder 13,14 entsprechend in verschiedene Weise angetrieben. Dadurch schwenkt das Differentialgetriebe 12 in den Lagern 21, 22 im ganzen aus, und die Achse 17 als Stellglied des Meßwertgebers 10 verschwenkt nach Maßgabe des sich zwischen Oberwelle 5 und Unterwelle6 einstellei'den Winkels.

In diesem Zusammenhang versteht sich, daß dem Differentialgetriebe 12 in der für solche Getriebe an sich bekannten Weise ein Käfig zugeordnet ist, der nicht näher dargestellt ist.

Weiterhin ist erkennbar, daß der Ausgangszustand solange erhallen bleibt, wie die Oberwelle 5 und Unterwelle 6 mit gleichbleibender Geschwindigkeit synchron umlaufen. Die Anzahl der Umläufe ist dabei unbeschränkt. Dadurch die Drehrichtungsumkehr an den Differentialrädern 13,14 schwenkt der Käfig des Differentialgetriebes 12 nicht aus.

Erst wenn eine Relativ-Verdrehung zwischen den

Wellenteilen Oberwelle 5 und Unterwelle 6 entsteht

d. h. Drehzahl beider Wellenteile kurzzeitig verschieden ist schwenkt das Differentialgetriebe 12 bzw. der Käfig desselben um einen Winkel ^aus. Hierbei gilt

dl 1

wobei d 2 der Durchmesser der Scheiben 25,26 und d 1 der Durchmesser der Antriebsräder ^S. 24 und ac der Differentialwinkel zwischen Oberwelle 5 und Unterwelle 6 ist
Der Meßwertgeber 10 hat einen Signalerzeugei mit den Teilen 31,32, die im Beispiel, auch unter Bezugnahme auf F ι g. 2, mit 31, ZY und 32,32' zwei opto-elektronische Dioden-Transistorpaare sind. Zwischen diesen ist das Stellglied 17 mit einer Blende 33 bewegbar, so daß ein Lichldurchgang bezüglich beider Paare verschieden, jedoch mit zunehmendem Winkel β hinsichtlich eines Paares zunehmend freigegeben wird. Die Anordnung zweier Paare hat den Vorteil der Drehrichtungsbestimmung für den Servo-Motor 8.
Im Antriebskreis des Servo-Motors 8 können entsprechend induktiv oder kapazitiv beeinflußbare Meßwerterzeuger angeordnet sein, bzw. auch ein mechanisch gekuppelter ohm'scher Schiebewiderstand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehwinkelmeßwert-Gebervorrichtung, insbesondere zur Ansteuerung einer Leinkhilfe-Anordnung mit einer in Ober- und Unterwelle unterteilten Welle, insbesondere Lcnkwellc, deren Teile durch ein Torsionselement zwischen Ober- und Unterwelle und Endanschlägen zur Begrenzung einer gegenseitigen Relativdrehung verbunden sind, mit einem Meßwertgeber, insbesondere zur Ansteuerung eines Servo-Motors für die Unterwelle und mit je einer mechanischen Kupplung zwischen der Ober- bzw. Unterwelle und einem Getriebe, dadurch gekennzeichnet, daß als Getriebe (12) ein Differentialgetriebe angeordnet ist, dessen Differentialräder (13,14) von den Wellenteilen (5, 6) gegensinnig antreibbar sind, daß die Wellen (18,19) der Differentislräder (13,14) drehbar gelagert sind und daß eine Achse (17) der beiden Ausgleichs-Kegelritzel (15,16) ein Stellgliedes Meßwertgebers (10) bildet

2. Drehwinkeimeßwert-Gebervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanische Kupplung Antriebsriemen vorgesehen sind, wobei das eine Differentialrad (14) über ein Antriebsrad (24) und über eine Antriebsscheibe (26) an dem einen Wellenteil (6) durcb-den einen Riemen (28), das andere Differentialrad (13) über ein Antriebsrad (23), eine Antriebsscheibe (25) am anderen Wellenteil (5), sowie zur Drehsinnumkehr über eine Umkehrscheibe (30) am Gestell (29) des Differentialgetriebes (12) lijrch den anderen Riemen (27), der mit seiner Rückseite auf dem Antriebsrad (23) aufliegt, antreibbar ist.

3. Drehwinkelmeßwert-Gtiber--?rrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsriemen als Zahnriemen ausgebildet sind, wobei der eine Zahnriemen (27) als Doppelzahnriemen mit Profilierung auf der Vorder- und Rückseite ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Stellglied wirkende Achse (17) für eine an sich bekannte berührungsfreie Beeinflussung des Meßwertgebers (10) ausgeführt ist.