DE4437939C2 - Zahnstangenlenkung mit Lenkwinkelgeber - Google Patents
Zahnstangenlenkung mit LenkwinkelgeberInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zahnstangenlenkung für Kraftfahr
zeuge, mit in einem Gehäuse geführter Zahnstange sowie an de
ren Enden über Gelenke anschließenden Spurstangen und zwi
schen den gelenkseitigen Enden der Spurstangen und dem Gehäu
se angeordneten Bälgen zum Schutz der Gelenke gegen Ver
schmutzung sowie mit einem Lenkwinkelgeber.
Aus der DE-OS 22 11 359 ist ein Geber zur Erfassung von rela
tiven Lagen oder Stellungen bzw. Bewegungen zweier relativ
zueinander beweglicher Teile bekannt. Dabei ist zwischen den
Teilen ein Balg sowie innerhalb des Balges eine sich bei Re
lativbewegungen der vorgenannten Teile verformende schrauben
förmige Feder angeordnet, die elektrisch leitfähig ist und
deren formabhängige elektrische Induktivität zur Erzeugung
eines die Bewegungen bzw. Lagen wiedergebenden Signales aus
genutzt wird.
Ein funktional ähnlicher Geber ist Gegenstand der
DE 32 05 705 A1. Dort ist die Feder in einem zylindrischen
Gehäuse untergebracht und zwischen einem in diesem Gehäuse
verschiebbaren kolbenartigen Teil und einem gehäusefesten
Teil angeordnet.
Nach der DD 2 37 371 A1 kann vorgesehen sein, die ihre elek
trische Induktivität verändernde Feder innerhalb einer Feder
anordnung unterzubringen.
Die DE 35 36 201 C2, die DE 37 20 729 A1 und die
DE 39 39 098 A1 beziehen sich auf induktive Sensoren, bei de
nen sich eine elektrische Spule relativ zu einem Kern bzw.
einem als Spulenkern wirksamen Vorrichtungsteil bewegt, so
daß sich die elektrische Induktivität der Spule bewegungsab
hängig verändert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv vorteilhafte
Zahnstangenlenkung mit Lenkwinkelerfassung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit einer Zahnstangenlenkung der eingangs
angegebenen Art dadurch gelöst, daß als Lenkwinkelgeber in
einem der Bälge eine spiralige bzw. schraubenförmige, elek
trisch leitfähige Feder eingebettet ist, deren formabhängige
elektrische Induktivität zur Erzeugung eines den Lenkwinkel
wiedergebenden Signales auswertbar ist.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen als
schützende Umhüllung der gelenkigen Verbindung zwischen Spur
stange und Zahnstange vorgesehenen Balg als Träger für einen
die Bewegungen der Zahnstange erfassenden Sensor auszubilden,
wobei der Balg gleichzeitig auch einen Schutz des Sensors
bildet.
Damit braucht lediglich ein einziges Teil montiert zu werden,
wobei vorteilhaft ist, daß die Montage des Balges in herkömm
licher Weise erfolgen kann.
Im übrigen ist vorteilhaft, daß der Balg eine sichere Malte
rung für die Feder bildet und andererseits die Feder als ein
die Form des Balges stabilisierendes Tragteil wirkt.
Darüber hinaus kann die Feder derart im Balg eingebettet
sein, daß die elektrischen Anschlüsse der Feder auf der Seite
des relativ stationären Teiles, d. h. des Zahnstangengehäuses,
liegen und dementsprechend die zur Signalauswertung notwendi
gen elektrischen bzw. elektronischen Schaltungsanordnungen
sowie die zugehörigen elektrischen Verbindungen zur Feder re
lativ stationär angeordnet werden können.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der
Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende
Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders
vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben
werden.
Dabei zeigt
Fig. 1 ein schematisiertes Schnittbild einer Zahnstangen
lenkung für Kraftfahrzeuge mit einem erfindungs
gemäßen Geber, der als Lenkwinkelsensor arbeitet,
wobei die zugehörige Feder in einen der Bälge inte
griert ist, welche zur Abdichtung zwischen Zahn
stange und Zahnstangengehäuse dienen,
Fig. 2 eine ausschnittsweise Seitenansicht des die Feder
aufnehmenden Balges,
Fig. 3 eine Seitenansicht entsprechend dem Pfeil III
in Fig. 2 und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Balgausschnittes.
Die in Fig. 1 dargestellte Zahnstangenlenkung besitzt in
grundsätzlich bekannter Weise eine in einem Gehäuse 1
verschiebbar geführte Zahnstange 2, in deren Verzahnung 2′
ein Ritzel 3 eingreift, welches mit einem Wellenstück 4
antriebsmäßig verbunden ist, das seinerseits in nicht
dargestellter Weise über eine Lenksäule od. dgl. mit einem
Lenkhandrad eines Kraftfahrzeuges antriebsverbunden ist.
In Abhängigkeit von dem zwischen Ritzel 3 und Wellenstück 4
auftretenden Drehmoment bzw. den zwischen Ritzel 3 und
Verzahnung 2′ der Zahnstange 2 auftretenden Verzahnungs
kräften wird ein Servoventil 5 gesteuert, welches über
Leitungen 6 und 7 mit einer fluidischen Druckquelle sowie 8
und 9 mit je einer Kammer eines doppeltwirkenden Kolben-
Zylinder-Aggregates 10 verbunden ist, dessen Kolben 10′
fest auf einem die Zahnstange 2 gleichachsig fortsetzenden
Stangenteil 11 angeordnet ist. Die freien Enden der Zahn
stange 2 bzw. des Stangenteiles 11 sind gelenkig, bei
spielsweise mittels Kugelgelenke 12, mit Spurstangen 13
verbunden, die den Stellhub der Zahnstange 2 bzw. des
Stangenteiles 11 in bekannter Weise auf die nicht darge
stellten Lenkräder eines Fahrzeuges übertragen.
Um die Gelenke 12 gegen Verschmutzungen zu schützen,
sind zwischen den gelenkseitigen Enden der Spurstangen 13
und dem Gehäuse 1 der Zahnstange 2 bzw. des Kolben-Zylinder-Aggregates
10 Bälge 14 und 15 angeordnet. Der Balg 15
besitzt einen vergrößerten Durchmesser, um Unterbringungs
raum für eine Schraubenfeder 16 zu schaffen, die zwischen
dem in Fig. 1 rechten Ende des Gehäuses 1 und dem gehäuse
seitigen Ende der rechten Spurstange 13 oder - abweichend
von der Darstellung der Fig. 1 - dem spurstangenseitigen
Ende des Stangenteiles 11 angeordnet ist. Dementsprechend
wird die Feder 16 bei Verschiebehüben von Zahnstange 2
bzw. Stangenteil 11 gedehnt oder gestaucht.
Die Schraubenfeder 16 ist zweiteilig ausgebildet und
besteht aus konzentrisch zueinander angeordneten Schrauben
federteilen 16′ und 16′′, die elektrisch in Reihe geschaltet
sind, wobei das eine Federteil 16′ mit einer Ader eines
Kabels 17 und das Schraubenfederteil 16′′ mit einer anderen
Ader dieses Kabels 17 verbunden ist.
Die elektrisch leitfähige Feder 16 besitzt zwangsläufig
eine elektrische Induktivität, deren Maß sich bei Verände
rungen der Form der Feder 16, d. h. wenn die Feder 16 gedehnt
oder gestaucht wird, ändert. Dieser Effekt ist im vorliegenden
Falle vergleichsweise stark ausgeprägt, weil die zueinander
konzentrisch angeordneten Schraubenfederteile 16′ und 16′′
gegenläufig gewunden sind.
Da die genannte Verformung der Feder 16 analog zum
Verschiebehub der Zahnstange 2 erfolgt, der wiederum
analog zum Lenkwinkel der Lenkräder ist, stellt das
Maß der Induktivität der Feder 16 ein zum Lenkwinkel
der Lenkräder analoges Maß dar.
Die Induktivität der Feder 16 kann beispielsweise dadurch
ermittelt werden, daß die Feder 16 elektrisch als frequenz
bestimmendes Teil eines Oszillators geschaltet ist, wie es
beispielsweise in Fig. 1 der eingangs erwähnten
DE 32 05 705 A1 gezeigt wird. Damit ist die von der Feder 16
bestimmte Frequenz des Oszillators analog zum Verstellhub
der Zahnstange 2 sowie zum Lenkwinkel der Lenkräder.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine Ausführungsform, bei der der
Balg 15 zusammen mit der Feder 16 ein einziges Bauteil
bildet, dessen Abmessungen den Abmessungen des "normalen"
Balges 14 entsprechen.
Die Federteile 16′ und 16′′ sind weitestgehend in den
Balg 15 eingebettet. Dieser besitzt dazu eine erste
schraubenförmige Falte 15′ mit großem Durchmesser. In
diese Falte 15′ ist der Schraubenfederteil 16′ einge
bettet. Darüber hinaus besitzt der Balg 15 eine schrauben
förmige Falte 15′′, die einen zur Falte 15′ gegenläufigen
Windungssinn und geringeren Durchmesser aufweist und
jeweils abschnittsweise von der Falte 15′ durchsetzt
wird. In die Falte 15′′ ist der Schraubenfederteil 16′′
eingebettet, wobei jeweils dort, wo die Falte 15′′ von der
Falte 15′ durchsetzt wird, der Schraubenfederteil 16′′
innerhalb des Balges 15 einen kurzen ′′freitragenden′′
Abschnitt besitzt.
Die Schraubenfederteile 16′ und 16′′ können in das
Material des Balges 15 eingespritzt sein.
Jedoch ist es auch möglich und zweckmäßig, wenn die
Schraubenfederteile 16′ und 16′′ mit einer gewissen
radialen Vorspannung innerhalb des Balges 15 angeordnet
sind, derart, daß sie die Falten 15′ und 15′′ von innen
her radial aufzuweiten suchen.
Claims (4)
1. Zahnstangenlenkung für Kraftfahrzeuge, mit in einem Gehäu
se geführter Zahnstange sowie an deren Enden über Gelenke an
schließenden Spurstangen und zwischen den gelenkseitigen En
den der Spurstangen und dem Gehäuse angeordneten Bälgen zum
Schutz der Gelenke gegen Verschmutzung, sowie mit einem Lenk
winkelgeber,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Lenkwinkelgeber in zumindest einem der Bälge (15) ei
ne spiralige bzw. schraubenförmige, elektrisch leitfähige Fe
der (16) eingebettet ist, deren formabhängige elektrische In
duktivität zur Erzeugung eines den Lenkwinkel wiedergebenden
Signales ausnutzbar ist.
2. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Feder (16) aus zwei elektrisch in Reihe geschalteten
spiraligen bzw. schraubenförmigen Federteilen (16′, 16′′) be
steht, die konzentrisch zueinander angeordnet sind.
3. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Federteile (16′, 16′′) zueinander gegenläufig gewunden
sind.
4. Zahnstangenlenkung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Balg (15) eine schraubenförmige oder spiralige Falte
(15′) mit großem Durchmesser und eine - gegebenenfalls gegen
läufige - schraubenförmige bzw. spiralige Falte (15′′) mit
kleinerem Durchmesser aufweist und die Federteile (16′, 16′′) in
je einer Falte eingebettet sind.
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- 1994-10-24 DE DE19944437939 patent/DE4437939C2/de not_active Expired - Fee Related
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