DE4111799A1 - Stellglied - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Stellglied zum Herbeiführen
einer Lenkbewegung eines Hinterrades oder einer Hinter
achse eines Kraftfahrzeugs, bei der eine axial verschieb
liche Stellstange mittels eines Elektromotors und eines
Untersetzungsgetriebes in die eine oder andere axiale
Richtung gegen die Kraft einer mit Federn arbeitenden
Rückstelleinrichtung aus einer Mittelstellung verschieb
bar ist und welches eine Kupplung zwischen Stellstange
und Elektromotor sowie eine elektromagnetisch betätigbare
Sperre aufweist. Ein solches Stellglied ist Gegenstand
der DE-A-39 08 164.
Bei dem bekannten Stellglied ist die Kupplung als Schalt
kupplung ausgebildet. Sie muß ausgerückt werden, wenn es
bei eingeschlagenen Hinterrädern der Rückstelleinrichtung
ermöglicht werden soll, die Räder zurück in die Mittel
stellung zu bewegen. Bei der elektromagnetisch betätig
bare Sperre handelt es sich um eine Motorbremse, welche
im eingerückten Zustand den Elektromotor blockiert und
dadurch Stellbewegungen zu verhindern vermag.
Das bekannte Stellglied ermöglicht nur dann ein zuverläs
siges Zurückstellen der eingeschlagenen Hinterräder, wenn
die Kupplung ordnungsgemäß funktioniert und vor dem Zu
rückstellen auszurücken vermag. Ein Blockieren der Hin
terräder in Geradeausstellung ist bei ausgerückter Kupp
lung mittels der Sperre nicht möglich.
Wenn man eine Hinterradlenkung mit großen Radlenkwinkeln
vorsehen will, um ein leichteres Parkieren eines Fahr
zeugs zu ermöglichen, dann ist es ganz besonders wichtig,
daß bei höheren Fahrgeschwindigkeiten Lenkbewegungen der
Hinterräder zuverlässig ausgeschlossen sind, weil dadurch
vom Fahrer nicht mehr zu beherrschende Fahrzeugbewegungen
auftreten würden. Das Stellglied nach der eingangs ge
nannten DE-A-39 08 164 bietet insbesondere für größere
Radlenkwinkel keine ausreichende Sicherheit gegen Fehl
funktionen und erlaubt nicht unter allen Umständen ein
selbsttätiges Zurückstellen der Hinterräder in ihre Mit
telstellung.
Durch die EP-B-01 75 781 ist auch schon ein Kraftfahrzeug
mit einer Hinterachslenkung bekannt, bei der eine als
Spurstange ausgebildete Stellstange eine Rastausnehmung
hat, in welche in Mittelstellung der Stellstange ein
Sperrkörper greift und dadurch die Stellstange blockiert.
Der Sperrkörper ist durch Magnetkraft gegen die Kraft
einer Feder in eine die Stellstange freigebende Stellung
zu bewegen. Diese Sperre ermöglicht es, Lenkbewegungen
der Hinterräder auszuschließen. Das soll nach dieser
Schrift beispielsweise erfolgen, um beim Parkieren ein
Ausscheren des Fahrzeughecks auszuschließen, wenn dafür
nicht genügend Raum zur Verfügung steht oder wenn bei
rascher Fahrt durch Lenkbewegungen der Hinterräder das
Wohlbefinden der Fahrzeuginsassen beeinträchtigt würde.
Mit dem Problem der automatischen Rückstellung der Hin
terradlenkung bei einer Fehlfunktion des Stellelementes
befaßt sich diese Schrift nicht.
Die DE-C-35 44 350 befaßt sich auch schon mit einer
Servolenkung, bei der ein Stellmotor mittels einer
Flüssigkeitsreibungskupplung mit der Lenksäule verbunden
ist. Dadurch wird es möglich, durch Erhöhung der Drehzahl
des Stellmotors die Servowirkung zu vergrößern, so daß
man beim Parkieren mit großen Servokräften, bei rascher
Fahrt jedoch mit geringen oder ohne Servokräfte lenken
kann.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Stellglied
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch bei
Fehlfunktionen ein automatisches Zurücklenken in die Ge
radeausstellung zuverlässig zu erreichen ist und diese
Geradeausstellung mit einfachen Mitteln blockiert werden
kann.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Sperre zum Blockieren der Rückstelleinrichtung in
ihrer Mittelstellung bei Schrittgeschwindigkeit überstei
genden Geschwindigkeiten ausgelegt und die Kupplung eine
Flüssigkeitsreibungskupplung ist.
Ein solches Stellglied eignet sich insbesondere für ein
Stadtfahrzeug, welches durch große Radlenkwinkel seiner
Hinterräder besonders wendig ist, so daß es einfach in
enge Parklücken gefahren werden kann. Da die Kupplung des
Stellgliedes eine Flüssigkeitsreibungskupplung ist, über
trägt sie das vom Elektromotor des Stellgliedes erzeugte
Drehmoment nur bei größeren Drehzahlen. Bei nicht laufen
dem Elektromotor ist es deshalb der Rückstelleinrichtung
jederzeit möglich, die Stellstange in ihre Mittelstellung
zu schieben, ohne daß hierzu eine elektromagnetisch betä
tigbare Kupplung zwischen der Stellstange und dem Elek
tromotor ausgerückt werden muß. Das erfindungsgemäße
Stellglied schließt somit Fehlfunktionen auf sehr einfa
che Weise aus. Seine Sperre stellt zuverlässig sicher,
daß die Hinterräder bei der Geschwindigkeit beim Parkie
ren übersteigenden Geschwindigkeiten sich in Geradeaus
stellung befinden und diese Stellung nicht verlassen kön
nen.
Das erfindungsgemäße Stellglied ist sehr einfach und kom
pakt aufgebaut. Seine Flüssigkeitsreibungskupplung ermög
licht eine sehr einfache Steuerung des Elektromotors für
lediglich einen Rechts- und Linkslauf. Bei einem Fehler
im System werden die Räder automatisch von einer einge
lenkten Position in eine sichere Geradeausstellung ge
bracht und arretiert. Oberhalb einer Geschwindigkeit von
beispielsweise 5 km/h werden die Räder immer in eine Ge
radeausstellung gehalten.
Das Stellglied ist besonders einfach ausgebildet, wenn
die Flüssigkeitsreibungskupplung zwischen der Stellstange
und dem Untersetzungsgetriebe angeordnet ist.
Zur weiteren Vereinfachung des Stellgliedes trägt es bei,
wenn die Stellstange eine Zahnstangenverzahnung aufweist,
in welche ein von der Abtriebsseite der Flüssigkeitsrei
bungskupplung angetriebenes Ritzel eingreift.
Das Untersetzungsgetriebe kann unterschiedlich aufgebaut
sein. Die erforderliche, starke Drehzahluntersetzung läßt
sich mit einem geringen Bauvolumen des Untersetzungsge
triebes erreichen, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung
der Erfindung das Untersetzungsgetriebe zumindest zwei
hintereinander angeordnete Planetengetriebe aufweist.
Die Rückstelleinrichtung kann mit der Sperre zu einer
Baueinheit zusammengefaßt werden, indem die Rückstellein
richtung einen durch zumindest eine Druckfeder in eine
Mittelstellung gehaltenen, in einem Gehäuse verschiebli
chen und fest mit der Stellstange verbundenen Führungs
kolben hat und die Sperre einen in eine Rastausnehmung
dieses Führungskolbens greifenden Sperrkörper aufweist.
Bei einem Ausfall der elektronischen Steuerung gelangt
die Sperre zwangsläufig in Sperrstellung, wenn gemäß
einer anderen Weiterbildung der Erfindung der Sperrkörper
durch eine Feder in der in die Rastausnehmung ein
greifenden Sperrstellung vorgespannt und ein elektroma
gnetischer Hubmagnet zum Lösen des Sperrkörpers entgegen
der Kraft der Feder vorgesehen ist.
Das Stellglied ist besonders einfach aufgebaut, wenn der
Elektromotor, das Untersetzungsgetriebe, die Flüssig
keitsreibungskupplung und das die Stellstange antreibende
Ritzel rechtwinklig zur Stellstange angeordnet sind.
Eine alternative Ausführungsform zur Verstellung der
Stellstange mittels einer Zahnstangenverzahnung und eines
Ritzels besteht darin, daß die Flüssigkeitsreibungskupp
lung koaxial zur Stellstange angeordnet und die Abtriebs
seite der Flüssigkeitsreibungskupplung als in ein Hubge
winde der Stellstange eingreifende Bewegungsmutter ausge
bildet ist.
Die bei den Stellbewegungen auftretenden Reibkräfte sind
sehr gering, wenn die Bewegungsmutter und die Stellstange
als Kugelumlaufgetriebe ausgebildet sind.
Ganz besonders kompakt ist das Stellglied ausgebildet,
wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der
Elektromotor achsenparallel zur Stellstange angeordnet
und das Untersetzungsgetriebe als Stirnradgetriebe ausge
bildet ist.
Das Bauvolumen läßt sich noch weiter reduzieren, indem
der Elektromotor koaxial zur Stellstange angeordnet und
das Untersetzungsgetriebe ein Planetengetriebe ist.
Das erfindungsgemäße Stellglied könnte beispielsweise bei
einer Schräglenkerachse an jedem der beiden Hinterräder
vorgesehen werden und mit seiner Stellstange jeweils mit
einem Lenkhebel verbunden werden. Zum Lenken beider Hin
terräder reicht ein einziges Stellglied, wenn die Stell
stange eine mit Lenkhebeln beider Hinterräder verbundene
Spurstange ist.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur
weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind drei da
von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend
beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsge
mäßes Stellglied,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Aus
führungsform eines Stellgliedes,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine dritte Aus
führungsform eines Stellgliedes.
Das in Fig. 1 gezeigte Stellglied hat in einem Gehäuse 1
eine axial verschiebliche Stellstange 2, bei der es sich
bei diesem Ausführungsbeispiel um die Spurstange einer
lenkbaren Hinterachse eines Kraftfahrzeugs handelt. Eine
Rückstelleinrichtung 3 sorgt dafür, daß sich die Stell
stange 2 bei nicht aktiviertem Stellglied in der darge
stellten Mittelstellung befindet, in welcher die Hinterrä
der des Kraftfahrzeugs nicht eingeschlagen sind. Die Rück
stelleinrichtung 3 hat einen fest mit der Stellstange 2
verbundenen Führungskolben, welcher im Gehäuse 1 verschieb
lich ist und durch zwei Druckfedern 5, 6 in der gezeigten
Mittelstellung vorgespannt wird.
Zum Arretieren des Führungskolbens 4 in der gezeigten
Mittelstellung dient eine Sperre 7, welche einen in eine
Rastausnehmung 8 des Führungskolbens 4 greifenden Sperr
körper 9 hat. Die Sperre 7 ist elektromagnetisch durch
Erregung eines Hubmagneten 11 zu lösen. Hierbei bewegt
sich der Sperrkörper 9 gegen die Kraft einer ihn in
Sperrstellung vorspannenden Feder 10.
Zum Verschieben der Stellstange 2 aus der dargestellten
Mittelstellung nach rechts oder links dient ein Elektro
motor 12, der über ein Untersetzungsgetriebe 13 ein
Außenteil 14 einer Flüssigkeitsreibungskupplung 15 an
treibt. Ein Innenteil 16 der Flüssigkeitsreibungskupplung
15 ist drehfest mit einer Welle 17 verbunden, auf deren
freiem Ende ein Ritzel 18 angeordnet ist. Das Ritzel 18
kämmt in einer Zahnstangenverzahnung 19 der Stellstange
2.
Zur Steuerung des Stellgliedes dient ein Steuergerät 20,
welches in Abhängigkeit der Signale eines Geschwindig
keitsgebers 21 und eines Lenkwinkelgebers 22 arbeitet.
Wenn beispielsweise das Fahrzeug langsamer als 5 km/h
fährt und die Vorderräder eingeschlagen werden, dann
schaltet das Steuergerät 20 den Elektromotor 12 in einem
solchen Drehsinn an, daß die Hinterräder gegensinnig zu
den Vorderrädern durch Verschieben der Stellstange 2 um
beispielsweise 8° verschwenkt werden, weil die Flüssig
keitskupplung bei den dann auftretenden, relativ großen
Geschwindigkeitsdifferenzen ein relativ hohes Drehmoment
zu übertragen vermag. Für die Stellbewegung ist natürlich
zunächst die Sperre 7 zu lösen. Wenn keine Lenkbewegung
der Hinterräder mehr gewünscht wird und der Elektromotor
12 stillsteht, dann vermag die Rückstelleinrichtung 3 die
Stellstange 2 wieder zurück in die Mittelstellung und da
mit die Hinterräder in Geradeausstellung zu verschieben.
Da die Flüssigkeitsreibungskupplung 15 bei geringen Ge
schwindigkeitsdifferenzen zwischen ihrem Innenteil 16 und
Außenteil 14 so gut wie kein Kupplungsmoment ausübt, kann
diese Rückstellung mit geringer Kraft erfolgen. Sobald
die Mittelstellung erreicht ist, rastet die Sperre 7 wie
der ein.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Flüssig
keitsreibungskupplung 15 koaxial zur Stellstange 2 ange
ordnet. Das Innenteil 16 der Flüssigkeitsreibungskupplung
15 ist als Bewegungsmutter ausgebildet, welche in ein
Hubgewinde 23 der Stellstange 2 eingreift. Weiterhin sind
in Fig. 2 in das Hubgewinde 23 eingesetzte Kugeln 24 zu
erkennen; bei der Stellstange 2 und der Bewegungsmutter
handelt es sich also um ein Kugelumlaufgetriebe.
Im Gegensatz zu Fig. 1 ist gemäß Fig. 2 der Elektromo
tor 12 achsparallel zur Stellstange 2 angeordnet. Das Un
tersetzungsgetriebe 13 ist bei dieser Ausführungsform ein
Stirnradgetriebe, welches das Außenteil 14 der Flüssig
keitsreibungskupplung 15 antreibt.
Gemäß Fig. 3 ist der Elektromotor 12 koaxial zur Stell
stange 2 und auf einer Achse mit der Flüssigkeitsrei
bungskupplung 15, dem Untersetzungsgetriebe 13 und der
Rückstelleinrichtung 3 angeordnet. Das Untersetzungsge
triebe 13 ist genau wie beim Ausführungsbeispiel nach Fi
gur 1 als ein doppeltes Planetengetriebe ausgebildet. Die
Hubbewegung der Stellstange 2 wird wie gemäß Fig. 2 mit
tels eines Hubgewindes 23 in der Stellstange 2 erzeugt.
Claims (12)
1. Stellglied zum Herbeiführen einer Lenkbewegung eines
Hinterrades oder einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs,
bei der eine axial verschiebliche Stellstange mittels
eines Elektromotors und eines Untersetzungsgetriebes in
die eine oder andere axiale Richtung gegen die Kraft
einer mit Federn arbeitenden Rückstelleinrichtung aus
einer Mittelstellung verschiebbar ist und welches eine
Kupplung zwischen Stellstange und Elektromotor sowie eine
elektromagnetisch betätigbare Sperre aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sperre (7) zum Blockieren der
Rückstelleinrichtung (3) in ihrer Mittelstellung bei
Schrittgeschwindigkeit übersteigenden Geschwindigkeiten
ausgelegt und die Kupplung eine Flüssigkeitsrei
bungskupplung (15) ist.
2. Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flüssigkeitsreibungskupplung (15) zwischen der
Stellstange (2) und dem Untersetzungsgetriebe (13) ange
ordnet ist.
3. Stellglied nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Stellstange (2) eine Zahnstangen
verzahnung (19) aufweist, in welche ein von der Abtriebs
seite der Flüssigkeitsreibungskupplung (15) angetriebenes
Ritzel (18) eingreift.
4. Stellglied nach zumindest einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsge
triebe (13) zumindest zwei hintereinander angeordnete
Planetengetriebe aufweist.
5. Stellglied nach zumindest einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellein
richtung (3) einen durch zumindest eine Druckfeder (5, 6)
in eine Mittelstellung gehaltenen, in einem Gehäuse (1)
verschieblichen und fest mit der Stellstange (2) verbun
denen Führungskolben (4) hat und daß die Sperre (7) einen
in eine Rastausnehmung (8) dieses Führungskolbens (4)
greifenden Sperrkörper (9) aufweist.
6. Stellglied nach zumindest einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkörper (9)
durch eine Feder (10) in der in die Rastausnehmung (8)
eingreifenden Sperrstellung vorgespannt und ein elektro
magnetischer Hubmagnet (11) zum Lösen des Sperrkörpers
(9) entgegen der Kraft der Feder (10) vorgesehen ist.
7. Stellglied nach zumindest einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor
(12), das Untersetzungsgetriebe (13), die Flüssigkeits
reibungskupplung (15) und das die Stellstange (2) antrei
bende Ritzel (18) rechtwinklig zur Stellstange (2) ange
ordnet sind.
8. Stellglied nach zumindest einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsrei
bungskupplung (15) koaxial zur Stellstange (2) angeordnet
und die Arbeitsseite der Flüssigkeitsreibungskupplung
(15) als in ein Hubgewinde (23) der Stellstange (2) ein
greifende Bewegungsmutter ausgebildet ist.
9. Stellglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bewegungsmutter (Innenteil 16) und die Stell
stange (2) als Kugelumlaufgetriebe ausgebildet sind.
10. Stellglied nach zumindest einem der vorangehenden An
sprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor
(12) achsparallel zur Stellstange (2) angeordnet und
das Untersetzungsgetriebe (13) als Stirnradgetriebe aus
gebildet ist.
11. Stellglied nach zumindest einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor
(12) koaxial zur Stellstange (2) angeordnet und das Un
tersetzungsgetriebe (13) ein Planetengetriebe ist.
12. Stellglied nach zumindest einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellstange (2)
eine mit Lenkhebeln beider Hinterräder verbundene Spur
stange ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914111799 DE4111799A1 (de) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | Stellglied |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914111799 DE4111799A1 (de) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | Stellglied |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4111799A1 true DE4111799A1 (de) | 1992-10-15 |
Family
ID=6429339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914111799 Withdrawn DE4111799A1 (de) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | Stellglied |
Country Status (1)
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