DE4321670C1 - Elektromotorische Servolenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromotorische Ser­ volenkung für angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Flur­ förderzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 39 33 769 ist eine elektromotorische Servolen­ kung bekanntgeworden, bei der eine durch eine Torsionsein­ richtung relativ zu einem Lenksäulen-Eingangsabschnitt verdrehbare Gewindehülse vorgesehen ist, die so ausgebil­ det ist, daß sie aufgrund ihrer Relativverdrehung auf dem Lenksäulen-Eingangsabschnitt eine axiale Gleitverschiebung durchführt. Die Gleitverschiebung führt über ein zwischen­ geschaltetes Getriebe zu einer Bürstenverstellung des an­ treibenden Gleichstrom-Servomotors. Eine derartige elek­ tromotorische Servolenkung hat den Vorteil, daß der Servo­ motor nicht permanent betrieben werden muß, sondern nur in Rotation versetzt wird, wenn eine Lenkanforderung auftritt. Andererseits erfordert die bekannte Servolenkung einen Sensor zur Ermittlung des Lenkmoments sowie ein geeignetes Getriebe zur Bürstenverstellung. Außerdem erfordert die Servolenkung einen speziellen Gleichstrommotor.

Aus der US 4 741 408 ist eine elektromotorische Servolen­ kung bekanntgeworden, bei der ein Servomotor über eine Flüssigkeits-Reibungskupplung auf die Lenksäule wirkt. Das Lenkmoment wird mit Hilfe eines Sensors gemessen, dessen Ausgangssignal die Drehzahl des Servomotors bestimmt.

Aus der DE 39 33 771 ist eine gattungsgemäße Servolenkung bzw. Lenkkraft­ unterstützung für Kraftfahrzeuge, insbesondere für den Pakier-Verkehrgeschwindigkeitsbereich, bekanntgeworden, bei der mindestens eine Kupplungsbacke vorgesehen ist, die eine Antriebsverbindung vom Servomotorantrieb zur Lenkge­ triebeseite der Lenksäule dann herstellt, wenn bei manuel­ ler Momenteneinleitung am Lenkrad ein mit der Lenkradseite der Lenksäule verbundener Mitnehmer den erforderlichen Kupplungsanpreßdruck durch mechanische Einwirkung auf die Kupplungsbacke erzeugt. Die Kupplungsbacke wirkt mit ko­ axialen Zahnrädern zusammen, die vom Servomotor gegenläu­ fig angetrieben werden und über die Kupplungsbacke den lenkgetriebeseitigen Teil der Lenksäule mitnehmen, wenn ein Kupplungseingriff erfolgt. Dieser wird hervorgerufen durch einen seitlich am lenkradseitigen Teil der Lenksäule angebrachten Mitnehmer, der bei einer Verdrehung des Lenk­ rads die Kupplungsbacken in Eingriff mit dem jeweiligen Zahnrad bringt.

Die beschriebene Lenkhilfe hat den Vorteil, daß ein Sensor für eine momentenabhängige Lenkkraftunterstützung nicht erforderlich ist. Der Eingriff der Kupplungsbacke mit dem jeweiligen Zahnrad hängt von dem Moment am Lenkrad ab, wo­ durch auch die Lenkkraftunterstützung momentenabhängig zur Verfügung gestellt.

Bei Flurförderzeugen mit Lenkrad führen sehr hohe Stell­ momente entweder zu einer großen Anzahl von Lenkradumdre­ hungen, um über die Untersetzung zu vertretenen Kräften für den Bediener am Lenkrad zu kommen, oder der Bediener muß hohe Lenkkräfte aufbringen. Eine Servounterstützung muß gleichwohl die relativ großen am Lenkgetriebe angrei­ fenden Momente aufnehmen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elek­ tromotorische Servolenkung, insbesondere für Flurförder­ zeuge, zu schaffen, die mit einem Mindestaufwand eine lenkmomentenabhängige Lenkkraftunterstützung ermöglicht auch bei großen an den zu lenkenden Rädern angreifenden Kräften.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Servolenkung ist ein scheiben­ artiges Kupplungselement axial bewegbar auf dem lenkrad­ seitigen Teil der Lenksäule angeordnet. Das Kupplungsele­ ment ist über eine mit dem lenkradseitigen Teil verbundene Führung je nach Lenkausschlagrichtung in Richtung Lenkrad oder von diesem fort verstellbar und axial beweglich je­ doch drehfest auf dem lenkgetriebeseitigen Teil der Lenk­ säule angeordnet. Das Kupplungselement weist zwei axial beabstandete koaxiale Reibflächen auf, die bei axialer Verstellung des Kupplungselements mit mindestens einer reibenden Antriebsfläche des Untersetzungsgetriebes in Eingriff bringbar sind.

Bei der erfindungsgemäßen Lenkkraftunterstützung sitzt das vom Servomotor angetriebene Kupplungselement drehfest auf dem lenkgetriebeseitigen Teil der Lenksäule, kann daher die erforderliche Servokraft wirksam auf die Säule auf­ bringen unabhängig davon, ob hohe Lenkkräfte zu entwickeln sind. Die Verstellung des axialbeweglichen Kupplungsele­ ments erfolgt mit Hilfe einer geeigneten, an dem lenkrad­ seitigen Teil der Lenksäule angeordneten Führung, so daß das Kupplungselement wahlweise mit einer der beiden Reib­ flächen mit der reibenden Antriebsfläche in Eingriff bringbar ist.

Die Lenksäulenteile können vollständig getrennt sein. Es ist jedoch vorzuziehen, wenn zwischen diesen eine Torsions­ feder oder dergleichen angeordnet ist, damit erst bei Überschreiten eines vorbestimmten Lenkmoments die Reib­ flächen miteinander in Berührung gebracht werden. Dadurch wird erreicht, daß die Lenkunterstützung nicht zu leicht­ gängig wird und immer das Gefühl für einen "Fahrbahnkon­ takt" bestehen bleibt.

Elektronische oder hydraulische Einrichtungen werden bei der erfindungsgemäßen Lenkhilfe nicht benötigt. Die me­ chanische Stellkraft wird direkt über Reibbeläge auf die Lenkwelle übertragen. Die Größe der Lenkkraftunterstützung hängt von der lenkkraftabhängigen Anpreßkraft der Reibflä­ chen ab.

Es sind verschiedene konstruktive Lösungen denkbar, die erfindungsgemäße Lehre zu realisieren. Eine besteht erfin­ dungsgemäß darin, daß das Kupplungselement zwei einander zugewandte kegelige konzentrische Reibflächen aufweist, die wahlweise mit einem mit dem Servomotor verbundenen Reibkegel in Eingriff bringbar sind.

Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht hierzu vor, daß auf gegenüberliegenden Seiten an der Kupplungs­ scheibe drehbar gelagerte Reibscheiben angeordnet sind, die vom Servomotor über das Untersetzungsgetriebe gegen­ sinnig antreibbar sind. Bei einem Lenkausschlag wird die Kupplungsscheibe wahlweise gegen eine der beiden Reib­ scheiben angepreßt.

Auch für die Verstellung des Kupplungselements sind ver­ schiedene Möglichkeiten denkbar. Eine besteht erfindungs­ gemäß darin, daß der lenkradseitige Teil der Lenksäule ein Gewinde aufweist, das über ein Innengewinde mit dem Kupp­ lungselement zusammenwirkt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Servolenkung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine zweite Ausführungs­ form einer Servolenkung nach der Erfindung.

In Fig. 1 besteht eine Lenksäule 10 aus einem lenkradsei­ tigen Teil 12, mit dem ein Lenkrad 14 verbunden ist und einem lenkgetriebeseitigen Teil 16, der über ein Lenk­ getriebe 18 auf ein lenkendes Rad 20 eines Flurförderzeugs wirkt. Ein scheibenartiges Kupplungselement 22 besteht aus einem ersten Scheibenabschnitt 24 und einem zweiten Schei­ benabschnitt 26, die über einen buchsenartigen Steg 28 verbunden sind. Die Scheibe 26 sitzt drehfest, jedoch axial beweglich auf dem Lenksäulenteil 16, wobei auch der Scheibenabschnitt 24 axialbeweglich auf dem Lenksäulenteil 12 sitzt. Eine im einzelnen nicht dargestellte Führung 30 auf dem Lenksäulenteil 12 bewirkt bei einer Verdrehung des Lenkrades 14 eine axiale Verstellung des Kupplungselements 12 entweder in Richtung Lenkrad 14 oder von diesem fort. Auf den einander zugekehrten Seiten weisen die Scheibenab­ schnitte 24, 26 Reibbeläge 32, 34 auf, die mit einem Reib­ kegel 36 zusammenwirken können, der von einem Servomotor 38 angetrieben ist.

Wird bei einer Lenkbewegung am Lenkrad 14 das Kupplungs­ element 22 beispielsweise nach oben verschoben, gelangt die Reibfläche 34 mit dem Reibkegel 36 in Eingriff, so daß der Servomotor 38 eine Lenkkraftunterstützung bildet. Das Ausmaß der Unterstützung hängt dabei vom Ausmaß des Rei­ bungseingriffs ab und damit von der Kraft, bzw. dem Moment, welches auf das Lenkrad 14 aufgebracht wird.

In Fig. 2 sind die Enden des lenkradseitigen Teils der Lenksäule 12a und des lenkgetriebeseitigen Teils 16a der Lenksäule dargestellt. Sie sind mittels Wälzlagern 40 bzw. 42 in einem Gehäuse 44 drehbar, jedoch axial fest gelagert.

Mittels eines Kugellagers 46 ist eine Ausgangswelle 48 eines nicht gezeigten Servomotors um eine Achse senkrecht zur Lenksäule 10a gelagert. Mittels Kugellager 50 ist der Zapfen eines Kegelrades 52 im Gehäuse 44 drehbar gelagert, der von der Welle 48 angetrieben ist. Das Kegelrad kämmt mit der Kegelverzahnung von zwei Reibscheiben 54, 56, die koaxial zur Achse der Lenksäule 10a drehbar im Gehäuse 44 gelagert sind. Zwischen den Reibscheiben 54, 56, die gegen­ sinnig angetrieben sind, ist eine Kupplungsscheibe 60 an­ geordnet, die mit einem Innengewinde auf dem Trapezgewinde 62 des Lenksäulenteils 12a sitzt. Über eine Umfangsver­ zahnung 64 ist die Kupplungsscheibe 60 mit dem Lenksäulen­ teil 16a in Eingriff, kann jedoch axial relativ zu diesem verschoben werden. Auf gegenüberliegenden Seiten der Kupp­ lungsscheibe 60 greift eine Tellerfeder 66 bzw. 68 an, die sich jeweils auf der Lenksäulenlagerung abstützt und einer axialen Verschiebung der Kupplungsscheibe 60 einen federn­ den Widerstand entgegensetzt.

Wird der Lenksäulenteil 12a durch das Lenkrad gedreht, wird die Kupplungsscheibe 60 entweder in Richtung Lenkrad oder von diesem fort axial verstellt und gelangt dadurch in Reibeingriff mit den Reibbelägen 70 bzw. 72 der Reib­ scheiben 54 bzw. 56, die zu diesem Zeitpunkt permanent an­ getrieben sind. Dadurch wird die Kupplungsscheibe 60 mit­ genommen und treibt den lenkgetriebeseitigen Lenksäulen­ teil 16a an. Die Lenkradunterstützung ist dabei abhängig von dem Anpreßdruck der Kupplungsscheibe 60 am zugeordne­ ten Reibbelag 70, 72.

Claims (7)

1. Elektromotorische Servolenkung für angetriebene Fahr­ zeuge, insbesondere Flurförderzeuge, mit einem Servo­ motor, der über ein Untersetzungsgetriebe und eine schaltbare Kupplung auf die Lenkgetriebeseite der Lenk­ säule wirkt, einem mit der Lenksäule koppelbaren Mit­ nehmer, der bei manueller Momenteneinleitung am Lenkrad den Kupplungsanpreßdruck durch mechanische Einwirkung auf ein Reibkupplungselement erzeugt, wobei der lenk­ radseitige Teil der Lenksäule gegenüber dem lenkgetrie­ beseitigen Teil verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein scheibenartiges Kupplungselement (22, 60) axial bewegbar auf dem lenkradseitigen Teil (12, 12a) der Lenksäule (10, 10a) angeordnet ist und über eine mit dem lenkradseitigen Teil (12, 12a) verbundene Führung (30, 62) je nach Lenkausschlagrichtung in Richtung Lenk­ rad (14) oder von diesem fort verstellbar und axial beweglich ist, jedoch drehfest auf dem lenkgetriebesei­ tigen Teil (16, 16a) der Lenksäule (10, 10a) sitzt und das Kupplungselement (22, 60) zwei axial beabstandete koaxiale ringförmige Reibflächen (24, 26) aufweist, die bei axialer Verstellung des Kupplungselements (22, 60) mit mindestens einer reibenden Antriebsfläche (36, 70, 72) des Untersetzungsgetriebes in Eingriff bringbar ist.

2. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenksäulenteile (12, 16, 12a, 16a) getrennt sind.

3. Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Lenksäulenteilen (12, 16, 12a, 16a) eine Torsionsfeder angeordnet ist.

4. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement (22) zwei ein­ ander zugewandte kegelige konzentrische Reibflächen (32, 34) aufweist, die wahlweise mit einer mit dem Servomotor (38) verbundenen Reibkegel (36) in Eingriff bringbar sind.

5. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf gegenüberliegenden Seiten eine Kupplungsscheibe (60) drehbar gelagerte Radscheiben (54, 56) angeordnet sind, die vom Servomotor über das Untersetzungsgetriebe gegensinnig antreibbar sind.

6. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der lenkradseitige Teil (12a) der Lenksäule (10a) ein Gewinde (66) aufweist, das mit einem Innengewinde des Kupplungselements (60) zusammen­ wirkt.

7. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an gegenüberliegenden Seiten des Kupplungselements (60) jeweils eine Feder (66, 68) an­ greift, die sich am zugeordneten Lenksäulenteil bzw. Lenksäulenteillager abstützt.