DE2410489A1

DE2410489A1 - Lenkung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2410489A1
Application number: DE2410489A
Authority: DE
Inventors: Naohiko Inoue
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1973-03-05
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1974-10-03
Also published as: GB1424937A; US3939938A

Description

Palsnicnvjaho
>/:-./. >:;->or 5. närz 1974

8 MQnchsn Z2, Max^iUanstr. 43 794-2

FISSAF MOTOR CO., LTD.

No. 2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Lenkung für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Servo-Lenkung für Fahrzeuge, insbesondere eine elektrohydraulische Servo-Lenkung für Kraftfahrzeuge.

Bei bekannten Lenkungen von Kraftfahrzeugen sind die Lenkräder mechanisch mit den .zu steuernden Rädern des Fahrzeuges verbunden, und zu diesem Zweck sind die gewählten Übersetzungsverhältnisse der Lenkungssysteme so ausgelegt, daß die Winkelstellungen der Lenkräder den Einschlagwinkeln der gelenkten Räder entsprechen. Das Lenkrad muß desnalb über einen verhältnismäßig großen Winkel gedreht werden, damit die Fahrzeugräder eingeschlagen werden, wenn das Fahrzeug mit relativ niedriger Geschwindigkeit fährt. Wenn das Fahrzeug dagegen mit einer relativ hohen Geschwindigkeit gefahren wird, dann reagieren die Fahrzeugräder extrem empfindlich auf eine Drehbewegung des Lenk-

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rades, so daß das Fahrzeug bei einer geringen Drehung des Lenkrades zum Übersteuern neiot und der Fahrer des Fahrzeuges große Erfahrungen haben muß und das Lenkrad sehr, feinfühlig drehen muß, um das Fahrzeug sicher zu führen. Die bisher bekannten Lenkungssysteme sind deshalb so ausgelegt und konstruiert, daß die sich widersprechenden Forderungen,· die an Lenkungssysteme von Kraftfahrzeugen für Betriebszustande bei niedriger und hoher Geschwindigkeit gestellt v/erden, mit einem Kompromiß erfüllt werden.

Ein solcher Kompromiß in der Lenkungskonstruktion verlangt dem Fahrzeugfahrer, der das Fahrzeug steuert, ein hohes Können ab, damit er auf die verschiedenen Fahrzustände, die während der Fahrt auftreten, entsprechend reagiert. Wenn z.B. das Fahrzeug mit einer relativ hohen Geschwindigkeit gefahren wird, und es infolgedessen sehr empfindlich auf Fahreinflüsse reagiert, dann muß der Fahrer das Fahrverhalten des Fahrzeuges mit einer dauernden Konzentration beobachten, damit ein schwerer Unfall verhindert wird, der durch einen Irrtum oder eine zu späte Reaktion des das Fahrzeug steuernden Fahrers auftreten könnte. Wenn das Fahrzeug z.B. mit einer relativ hohen Geschwindigkeit gefahren und von einem starken Seitenwind beaufschlagt wird, so daß es sich zur Seite bewegen will, dann muß der Fahrzeuglenker das Fahrzeug so steuern, daß die Fahrtrichtung des durch die Kraft zur Seite gedrückten Fahrzeuges sofort korrigiert wird. Diese Probleme ergeben sich alle durch die Schwierigkeit für den Fahrer, das Fahrzeug bei einer relativ hohen Geschwindigkeit auf seinem Kurs zu halten. Diese Schwierigkeiten könnten durch ei-' ne Fahrzeuglenkung gelöst werden, die so ausgelegt ist, daß -sie auf die Einflüsse, die auf die Lenkung ausgeübt v/erden, reagiert. Es wurden verschiedene Versuche unternommen, dieses

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Ziel zu erreichen, jedoch haben diese Versuche nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt, v/eil die bisher bekannten Konstruktionen sperrig, unverhältnismäßig groß dimensioniert und kompliziert und teuer herzustellen sind und bei ihrer Installation in Kraftfahrzeuge zuviel Raum wegnehmen.

Die Erfindung ist deshalb darauf gerichtet, eine Servo-Lenkung für -Fahrzeuge zu schaffen, die die vorgenannten Nach teile nicht aufweist und in der Lage ist, das Fahrzeug stabil und störungsfrei zu lenken, ohne daß die verschiedenen von außen wirkenden Einflüsse die Kennung des Lenksystems verändern. Die erfindungsgemäße Lenkung soll ferner ermöglichen, daß das Fahrzeug störungsfrei bei einer niedrigen Geschwindigkeit und bei einer relativ hohen Geschwindigkeit gesteuert werden kann. Dabei soll mittels der erfindungsgemäßen Lenkung erreicht werden, daß das Lenken des Fahrzeuges für den Fahrer bei hohen Geschwindigkeiten und/oder bei Seitenwindeinflüssen erleichtert wird.

Ferner ist die Erfindung darauf gerichtet, eine verbesserte Lenkung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die zuverlässig funktioniert, einfach in der Konstruktion ist und sich demzufolge wirtschaftlich herstellen läßt. Die Lenkung soll von einer Servo-Lenkung auf eine manuelle Lenkung umstellbar sein, falls ein Fehler im hydraulischen Steuersystem der Lenkung auftritt. Schließlich soll die erfindungsgemäße Lenkung eine sichere Handhabung des Fahrzeuges durch den Fahrer ermöglichen, ohne daß der Fahrer bei den verschiedenen Fahrzuständen des Fahrzeuges besondere Techniken anwenden muß.

Die Erfindung besteht darin, daß eine ein Lenkrad tragende Lenksäule und ein mit den gesteuertan Rädern des Fahrzeuges

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verbundenes Lenkgestänge vorgesehen sind sowie ein hydroraechanisches Lenkgetriebe, das mechanisch mit dem Lenkgestänge verbunden und zwischen einer Rechtsstellung, in v/elcher das Lenkgestänge einen Rechtseinschlag der Räder bewirkt, und einer Linksstellung, in welcher das Lenkgestänge einen Linkseinschlag der Räder bewirkt, bewegbar ist, daß ein drehbar gelagerter Kolbenschieber vorgesehen ist, der ,um seine Längsachse drehbar und in Abhängigkeit von der Drehung um seine Achse von einer ersten Stellung über eine Ausgleichsstellung in eine zweite Stellung bewegbar und hydraulisch mit dem Lenkgetriebe verbunden ist, um das Lenkgetriebe in die Rechts- oder Linksstellung einzustellen, wenn er in die erste bzw. zweite Stellung bewegt wird, oder um das Lenkgetriebe in seiner Ausgleichsstellung zu arretieren, daß zwischen dem Lenkgetriebe und dem drehbaren Kolbenschieber eine Ventilrückstelleinrichtung angeordnet ist, die von dem Lenkgetriebe betätigbar ist und den drehbaren Kolbenschieber aus der ersten oder zweiten Stellung in die Ausgleichsstellung zurückbewegt, wenn das Lenkgetriebe von dem Kolbenschieber in die Rechtsstellung bzw. Linksstellung bewegt wurde, daß ein Antrieb vorgesehen ist, dessen Ausgangswelle mit dem drehbaren Kolbenschieber im Antriebseingriff steht, um diesen bei der Betätigung des. Antriebes um seine Achse zu drehen, und daß ein elektrischer Steuerkreis mit auf die Drehung des Lenkrades ansprechenden Schaltelementen vorgesehen ist, die ein dem Drehwinkel und der Drehrichtung des Lenkrades entsprechendes Signal abgeben, so daß der Antrieb betätigt wird, um die Ausgangswelle um denjenigen Winkel in eine Richtung zu drehen, der durch das Signal des Steuerkreises vorgegeben v/ird.

Wenn es erwünscht ist, dann kann der elektrische Steuerkreis ferner eine Einrichtung aufweisen, die auf die Fahrzeuggeschwin-

digkeit anspricht, so daß das von dem elektrischen Steuerkreis abgegebene Signal nicht nur von dem Drehwinkel des Lenkrades, sondern auch von der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeuges abhängig ist, so daß die Ausgangswelle des Motors um einen Winkel gedreht wird, der verringert wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zunimmt. Der Steuerkreis kann ferner eine Einrichtung aufweisen, die auf eine von außen auf das Fahrzeug einwirkende Seitenkraft anspricht, so daß das von dem elektrischen Steuerkreis abgegebene Signal auch von der Stärke der auf das Fahrzeug einwirkenden Seitenkraft abhängt und die Ausgangswelle des Motors um einen solchen Winkel gedreht wird, der verändert wird, um die Fahrzeugräder um Xfinkel einzuschlagen, die diesen durch die auf das Fahrzeug wirkende Seitenkraft erzeugten Einfluß aufheben.

Um die erfindungsgemäße Lenkung von einer Servo-Lenkung in eine manuelle Lenkung umstellen zu können, kann die Lenkung ferner eine hydromechanische Kupplung aufweisen, die zwischen dem Lenkrad und dem hydromechanischen Lenkgetriebe angeordnet ist und deren Kupplungsteile in eine Ausrückstellung gedrückt werden, so daß das Lenkrad mechanisch von dem Lenkgetriebe getrennt ist, und es kann eine auf den Flüssigkeitsdruck, der auf das Lenkgetriebe' und den drehbaren Kolbenschieber wirkt, ansprechende Steuereinrichtung vorgesehen sein, die ein Einrükken der Kupplungsteile bewirkt, wenn der Flüssigkeitsdruck unter einen bestimmten Wert fällt, so daß das hydromechanische Lenkgetriebe mit dem Lenkrad mechanisch gekuppelt wird und unabhängig von dem elektrischen Steuerkreis und dem drehbaren Kolbenschieber unmittelbar durch das Lenkrad verstellbar ist-,

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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig.l eine Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen.Servo-Lenkung, die zum Teil im Schnitt und zum Teil in einem Blockschaltbild dargestellt ist und

Fig.2 eine Ansicht ähnlich der Fig.l, welche jedoch ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Servo-Lenkung zeigt.

In der Fig.l sind mit dem Bezugszeichen 10 das Lenkgestänge und mit dem Bezugszeichen 12 die gelenkten Räder eines Kraftfahrzeuges bezeichnet, in welches die erfindungsgemäße Servo-Lenkung eingebaut ist. Das Lenkgestänge 10 ist in herkömmlicher Weise mit den gelenkten Fahrseugrädern 12 über Lenkhebel, Gelenke und Achshebel (nicht dargestellt) verbunden.

Ein hydroiaechanisches Lenkgetriebe 14 weist ein abgedichtetes Gehäuse 16 !-ixt einem Zylinderteil 16a und einem sich an dem Zylinderteil I6a anschließenden Gehäuseteil 16b auf. In dem Sylinderteil 16a des Gehäuses 16 ist in Längsrichtung ein Kolben 18 gleitend gelagert. Der Kolben 18 weist eine Äxialbohrung 20 auf, die an einem Ende durch einen Kolbenboden 18a des 'Kolbens IS verschlossen ist» Der Innenraum des Gehäuses 16 wird daher mittels des Kolbenbodsns 18a des Kolbens 18 in zwei getrennte Kannern 22 und 22^s- unterteilt, dia mit Anschlüssen 24 unä 24' versehen sind, über welche dis Kammern 22 bzw. 22' an einen später noch beschriebenen Hydraulikkreis

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angeschlossen sind. Der Kolben 18 ist mit einer Zahnstange versehen, die sich in dauerndem Eingriff mit einem entsprechenden Zahnradteil 26 befindet, welches in dem Anschlußgehäuse 16b des Gehäuses 16 gelagert ist. Das Zahnradteil 28 ist mit dem Lenkgestänge 10 über einen Lenkstockhebel (Pitmanarm) und in üblicher Weise 'mit einem Kugelgelenk (nicht dargestellt) verbunden und dreht sich um die Achse in der durch die Pfeile a und b angegebenen Richtung, wenn der Kolben 18 in dem Gehäuse vor-und 2urückbewegt wird, wobei angenommen werden soll, daß die Riehtunqen a und b eine Rechts- bzw. Linksdrehung der über das Lenkgestänge 10 gelenkten Räder 12 angeben.

Der Kolben 18 weist an der inneren Wandung der Axialbohrung 20 eine schraubenförmig verlaufende Nut 30 auf. In die Axialbohrung 20 des Kolbens 18 greift eine Welle 32 ein, die ebenfalls eine schraubenförmig verlaufende Nut 34 aufweist, welche der schraubenförmigen Nut 30 des Kolbens 18 entspricht. In diesen schraubenförmigen Nuten 30 und 34 wird eine ununterbrochene Kugelreihe 36 aufgenommen, so daß der Kolben 18 und die Welle 32 miteinander über die Kugeln 36 im Eingriff stehen. Die Welle 32 ist in Lagern 33 des Gehäuses 16 gelagert und erstreckt sich aus dem Gehäuse 16 durch eine Stirnseitenwand des Gehäuses hindurch, die dem Kolbenboden 18a des mit der Axialbohrung versehenen Kolbens 18 gegenüberliegt, wie.dies in der Fig.l zu erkennen ist. Die Axialbewegung des Kolbens 18 in den Zylinderteil 16a des Gehäuses 16 bewirkt daher über die Kugeln 36 eine Drehbewegung der Welle 32 um eine Achse. Die mit der Nut versehene Welle 32 und die Kugeln 36 bilden einen Teil einer Ventilrückstelleinrichtung, die auf ein hvdraulisches Steuerventil 40 einwirkt.

Das hydraulische Steuerventil 40 weist ein Ventilgehäuse 42 auf, das eine mit Nuten versehene Bohrung 44 und Anschlüsse 46 bis 54 besitzt, die zur Bohrung 44 führen. Die Anschlüsse 46 und 48 stehen über Flüssigkeitsumlaufleitungen 56 und 58 und die Anschlüsse 24 bzw. 24' mit den Kammern 22 bzw. 22¹ 'des Gehäuses 16 des Lenkge.triebes 14 in einer dauernden Verbindung, während der Anschluß 50 über eine Flussigkeitsförderleitung 62 mit einer Druckflüssigkeitsquelle 60 verbunden ist. Obwohl dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, weist die Druckflüssigkeitsquelle 60 eine Hydraulikpurnpe und ein Flüssigkeitsreservoir auf. Die Anschlüsse 52 und 54 sind Sauganschlüsse und führen daher über eine Flüssigkeitsrücklauf leitung 66 zu einem Sumpf 64. Die zum Sumpf 64 zurückgeleitete Flüssigkeit wird in herkömmlicher Weise über eine Flüssigkeitsumlaufleitung 68 der DruckflüssigkeitsquelIe 60 wieder zugeleitet. In der Axialbohrung 44 des Ventilgehäuses 42 ist ein Kolbenschieber 70 drehbar gelagert, der in der Bohrung 44 in Axialrichtung verschiebbar und um seine Längsachse drehbar ist. Der drehbare Kolbenschieber 70 weist in axialem Abstand zueinander angeordnete Bundringe 72, 74 und 76 auf, wobei zwischen den Bundringen 72 und 74 eine umlaufende Nut 78 und zwischen den Bundringen 74 und 76 eine umlaufende Nut 80 angeordnet ist. Wenn sich der drehbare Kolbenschieber 70 in Längsrichtung der Bohrung in einem Gleichgewichtszustand befindet, dann sind die Bundringe 72, 74 und 76 derart angeordnet, daß sie die Anschlüsse 52, 50 bzw. 54 verschließen, so daß durch das Steuerventil 40 keine Flüssigkeitsströmung stattfindet. Wenn der drehbare Kolbenschieber 70 in Axialrichtung in bezug auf die Fig.l aus der Gleichgewichtslage nach rechts verschoben wird, dann befinden sich die Bundringe 72 und 74 in einer solchen Stellung, in welcher

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sie die Anschlüsse 52 bzw. 50. öffnen, so daß über die umlaufende Nut 78 des Kolbenschiebers 70 zwischen den Anschlüssen 46 und 52 und über die umlaufende Nut 80 im Kolbenschieber 70 zwischen den Anschlüssen 48 und 50 eine Flüssigkeitsverbindung hergestellt wird. Diese in Längsrichtung verschobene Stellung des drehbaren Kolbenschiebers 70 soll nachfolgend als "Rechtsstellung" bezeichnet v/erden und ruft eine Rechtsdrehung, der gesteuerten Räder 12 des Fahrzeuges hervor. Wenn dagegen der drehbare Kolbenschieber 70 axial in bezug auf die Fig.1 aus der GIeichgewichtslage nach links verschoben wird, dann kommen die Bundringe 74 und 76 in eine solche Lage, in welcher sie die Anschlüsse 50 bzw. 54 öffnen, so daß über die umlaufende Nut 78 im Kolbenschieber 70 zwischen den Anschlüssen 46 und 50 und über die umlaufende Nut 80 im Kolbenschieber 70 zwischen den Anschlüssen 48 und 54 eine Flüssigkeitsverbindung hergestellt wird. Diese in Längsrichtung verschobene Stellung des drehbaren Kolbenschiebers 70 soll nachfolgend als "Linksstellung¹¹ bezeichnet werden und ruft eine Linksdrehung der gesteuerten Räder 12 des Fahrzeuges hervor.

Der drehbare Kolbenschieber 70 ist mit einem länglichen Ende an einem Gewindeteil 82 befestigt, der sich um seine Achse drehen und in Längsrichtung mit dem drehbaren Kolbenschieber 70 bewegen kann. Der Gewindeteil 82 steht mit einem Innengewindeteil 84 im Eingriff, so daß sich der Gewindeteil 82 und der Innengewindeteil 84 um die Achse des Gewindeteiles 82 relativ zueinander drehen können. Die Relativdrehung des Gewindeteiles 82 und des Innengewindeteiles 84 bewirke eine Länqsverschiebung des Kolbenschiebers 70 in die eine oder andere Richtung, wie dies noch nachfolgend ausgeführt

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werden soll. Das Innengewindeteil 84 steht mit einem drehbar gelagerten Zahnrad 86 in Verbindung, das an einer Welle 88 befestigt und mit dieser mittels der Lager 90 drehbar im Gehäuse 16 des Lenkgetriebes 14 gelagert.ist. Das Zahnrad 86 befindet sich in einem dauernden Eingriff mit einem Zahnrad 9 2, welches mit der mit der schraubenförmigen Nut versehenen Welle 32 verbunden und mit dieser drehbar ist. Die Kombination der mit einer Nut versehenen Innenwandung des Kolbens 18, der mit einer Nut versehenen Welle 32, der Kugeln 36, der kämmenden Zahnräder 9 2 und 86, des Innengev/indeteiles und des Gewindeteies 82 des drehbaren Kolbenschiebers 70 bildet eine Ventilrückstelleinrichtung, die derart wirkt, daß sie den drehbaren Kolbenschieber 70 in Längsrichtung in die Gleichgewichtslage bewegt, wenn eine Relativdrehung zwischen dem Gewindeteil 82 und dem Innengewindeteil 84 stattfindet.

Der drehbare Kolbenschieber 70 ist an seinem dem Gewindeteil 82 gegenüberliegenden Ende mit einem Zahnrad 94 verbunden. Das Sahnrad 94 befindet sich in einem dauernden Eingriff irdt; einen Antriebs ritz el 9 6 und ist auf diesem axial verschiebbar, wobei das Ritzel eine kleinere Zähnezahl aufweist als das Sahnrad 94. Ein Irapulsgleichstrommotor 98 weist eine Atisgangswelle IQG auf, die in beide Richtungen drehbar ist, wenn «3er Motor 9 8 erregt wird. Für die Erregung des Motors zur Verschiebung des Kolbenschiebers 70 in eine gewünschte Richtung ist ein elektrischer Steuerkreis vorgesehen, der auf verschiedene Eetriebszustände des Fahrzeuges anspricht. Ein solcher Betriebszustand wird durch die Winkelstellung des Lenkrades 102 gegeben. Das Lenkrad 102, das an sich bekannt ist, ist über eine Lenksäule 104 mit einem Zahnrad 106 verbunden, weiches in konstantem Eingriff mit einem

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Zahnrad 108 steht, wobei das Zahnrad 108 .eine größere Zähnezahl als das Zahnrad 106 aufweist. Das Zahnrad 108 ist an einem Sensor 110 angeschlossen, der auf die Drehung des Zahnrades 108 anspricht und in Abhängigkeit von dem Xiinkel und der Drehrichtung des Lenkrades 102 ein elektrisches Signal abgibt. Das elektrische Signal wird einem Steuerglied 112 zugeführt, das außerdem rait einem elektrischen Signal eines die Fahrzeuggeschwindigkeit erfassenden Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 114 gespeist wird. Wenn es erwünscht ist, kann das Steuerglied 112 ferner mit einem elektrischen Signal gespeist werden, das von einem Sensor 116 abgegeben wird, welcher auf eine von einem seitlich auf das Fahrzeug blasenden Wind erzeugte Seitenkraft anspricht. Das Steuerglied 112 ist deshalb in der Lage, ein analoges Ausgangssignal zu erzeugen, das den Winkel und die Drehrichtung des Lenkrades, die Fahrzeuggeschwindiqkeit und eine seitlich auf das Fahrzeug wirkende Kraft erfaßt. Genauer gesagt ist das Ausgangssignal des Steuergliedes 112 annähernd proportional dem Drehwinkel des Lenkrades 102 und wird verringert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt und/oder wenn die auf das Fahrzeug einwirkende Seitenkraft zunimmt, falls die Wirkungsrichtung einer solchen Kraft mit der Drehrichtung des Fahrzeuges zusammenfällt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt und/oder die seitlich auf das Fahrzeug wirkende Kraft entgegen der Richtung der Fahrzeugdrehung wirkt,dann wird das von dem Steuerglied 112 abgegebene Signal vergrößert. Wenn man darüberhinaus an einen zukünftigen Fahrzeugverkehr denkt, bei welchem die Kraftfahrzeuge automatisch von Steuersignalen gesteuert werden, die von einer in der Straße eingebetteten Steuerschiene abgegeben werden, dann kann außerdem ein Führungssignalsensor 118 mit dem Steuerglied 112 verbun-

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den sein, so daß das Lenkungssystem während des Betriebes automatisch verstellt wird.

Das Steuerglied 112 hat einen Ausgang, der mit einem Eingang eines Komparators 120 verbunden ist. Der andere Eingang des !Comparators 120 ist an einen Sensor 122 angeschlossen, der den Winkel der Aus cran aswelle 100 des Motors 9 8 erfaßt. Der Sensor 122 erzeugt daher ein elektrisches Signal, das den Winkel und die Drehrichtung der Ausgangswelle 100 des Motors 9 8 erfaßt. Das Ausgangssignal des Steuergliedes 112 gibt die Winkelstellung des Lenkrades 102 wieder, die in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der auf das Fahrzeug einwirkenden Seitenkraft geändert wird. Das von dem Steuerglied 112 abgegebene Signal wird mittels des Komparators 120 mit dem Signal des Sensors 122 für die Wellenwinkelstellung des Motors verglichen^und der Komparator 120 erzeugt dann ein Signal, welches sich aus der Differenz zwischen der Winkelstellung der Ausgangswelle 100 des Motors 9 8 und der veränderten Winkelstellung des Lenkrades 102 ergibt. Das von dem Komparator 120 abgegebene Ausgangssignal wird dann einem Analog/Digitalumformer 124 zugeleitet und in ein Digitalsignal umgewandelt. Das Digitalsignal wird einem Steuerimpulsgenerator 126 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Eingang des Impulsgleichstrommotors 98 verbunden ist..

Es soll nun die Funktion der erfindungsgemäßen Servo-Lenkung beschrieben werden. Wenn das Lenkrad 102 gedreht wird, um eine Rechtsdrehung der gesteuerten Räder 12 zu bewirken, dann y; wird die Drehbewegung des Lenkrades Ί02 in eine Drehung der beiden Zahnräder 106 und 108 umgewandelt und auf den Sensor

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110 für den Drehwinkel übertragen. Der Drehwinkelsensor 110 gibt dann an das Steuerglied 112 ein elektrisches Signal ab, das dem Drehwinkel des Lenkrades 102 proportional ist. In das Steuerglied 112 werden gleichzeitig die Signale von dem Sensor 114 für die Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Windsensor 116 eingeleitet, und es wird ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Funktion von dem Drehwinkel des Lenkrades 102, von der Fahrzeuggeschwindigkeit und, falls das Fahrzeug mit einem starken Seitenwind beaufschlagt wird, der Kraft ist, die seitlich auf das Fahrzeug einwirkt. Der Einschlagwinkel der Räder, für den das Steuerglied 112 ein Signal erzeugt, ist daher nicht nur von dem Drehwinkel des Lenkrades 102 vorgegeben, sondern ändert sich auch derart, daß er verringert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt und/oder das Fahrzeug mit einem Seitenwind beaufschlagt wird, dessen Richtung mit der Richtuna, in der das Fahrzeug gelenkt wird, zusammenfällt, oder wird vergrößert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt und/oder das Fahrzeug mit einem Seitenwind beaufschlagt wird, dessen Richtung der Drehrichtung des Fahrzeuges entgegengerichtet ist. Das auf diese Weise hergestellte Ausgangssignal des Steuergliedes 112 wird durch den Komparator 120 mit einem von dem am Motor 9 8 befestigten Winkelsensor 122 abgegebenen Signal verglichen,- wobei der Motor 98 zur Betätigung des drehbaren Kolbenschiebers 70 dient, so daß der Komparator 120 ein Ausgangssignal erzeugt, das dera Differential zwischen der erwünschten Winkelstellung und der tatsächlichen oder gemessenen Winkelstellung der Ausgangswelle 100 des Motors 9 8 entspricht. Das Ausgangssignal des Komparators 120 entspricht also einem Analogsignal und wird mittels des Analog/Digitalumformers 124 in ein Impulssignal umgeformt, durch welches der Steuerimpulsgenerator 126 einen Impulsstauerstrom erzeugt, mit dem der Motor S8 erregt wird.

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Der Motor 9 8 wird solange erregt, wie ein Impulssignal des Analog/Digitalumformers 124 erscheint, d.h., solange eine Differenz zwischen den AusgangsSignalen des Steuerglieds und des Winkelsensors 122 des Motors 9 8 vorhanden ist. Wenn der Motor 98 mit dem Strom des Steuerimpulsgenerators 126 •erregt wird, dann dreht sich die Ausgangswelle 100 des Motors 9 8 in einer Richtung und um einen solchen Winkel, der von dem Impuissignal des Analog/Digitalumformers 124 vorgegeben wird, bis die Ausgangswelle 100 eine Winkelstellung erreicht hat, die mit der Winkelstellung übereinstimmt, welche von dem Ausgangssignal des Steuergliedes 112 vorgegeben wird.

Die Drehbewegung der Ausgangswelle 100 des Motors 98 wird von den Sahnrädern 96 und 9 4 auf den drehbaren Kolbenschieber 70 des hydraulischen Steuerventils 40 übertragen. Der drehbare Kolbenschieber 70 wird daher relativ zum Innengewindeteil 84 um seine Längsachse gedreht, während das Innengewindeteil 84 in diesem Augenblick stillsteht. Während der drehbare Kolbenschieber 70 relativ zum Innengewindeteil 84 gedreht wird, bewegt er sich in der Richtung seiner Längsachse, da sein Gewindeteil 82 mit dem Innengewindeteil 84 im Eingriff steht. Das bedeutet, daß sich der drehbare Kolbenschieber 70 in bezug auf die Fig.1 nach links bewegt, d.h. auf den Innengewindeteil 84 zu, wenn er in der Richtung des Pfeiles gemäß Fig.1 gedreht wird, wobei das Lenkrad 102 derart gedreht wird, daß ein Rechtseinschlag der gesteuerten Räder 12 erfolgt. Unter diesen Bedingungen sind die Anschlüsse 46, 48, 50 und 54 des Ventilgehäuses 42 offen, während der Anschluß 52 durch den Bundring 72 des Kolbenschiebers 70 verschlossen istr so daß zwischen den Anschlüssen 46 und 50 über die Nut 78 des Kolbenschiebers 70 und zwischen den Anschlüssen 48 und 54 über die Wut 80 des Kolbenschiebsrs 70

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eine Flussigkeitsverbindung hergestellt wird. Die Druckflüssigkeit wird von der Druckflüssiqkeitsquelle 60 zur Flüssigkeitsumlaufleitung 56 nacheinander durch den Anschluß 50, die Nut 78 und den Anschluß 46 geleitet, und gleichzeitig wird die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsumlaufleitung 58 durch den Anschluß 4 8, die Nut '80 und den Anschluß 54 zum Sumpf 64 geleitet. Die auf diese Weise von der Druckflüssigkeitsquelle 60 zur Flüssigkeitsumlaufleitung 56 geleitete Druckflüssigkeit gelangt durch den Anschluß 24 in die Kammer 22 des Gehäuses 16 und wirkt auf den Kolben 18 ein, während die sich in der Kammer 22* des Gehäuses 16 befindliche Flüssigkeit durch den Anschluß 24' über die Flussigkeitsumlauf leitung 58 über den Ablaufanschluß 54 im Ventilgehäuse 42 in den Sumpf 46 zurückgeleitet wird. Am Kolben 18 wirkt daher ein Differenzdruck, durch welchen der Kolben in bezug auf die Fig.l nach rechts bewegt wird, d.h. von der Stirnseite des Gehäuses 16 weg, die an den Kolbenboden 18a des Kolbens 18 angrenzt. Hierdurch wird das Zahnradteil 28 im Uhrzeigersinn gedreht, d.h. in einer durch den Pfeil a angedeuteten Richtung um die Achse, und die Drehbewegung des Zahnradteiles 28 wird durch den nicht dargestellten Lenkstockhebel (Pitmanarm ) auf das Lenkgestänge 10 übertragen, • so daß die gesteuerten Räder des Fahrzeuges um einen Winkel nach rechts gedreht werden, der von dem Drehwinkel des Zahnradteiles 28 vorgegeben ist und danit durch die Längsverschiebung des Kolbens 18. Die Größe der Längsverschiebung des Kolbens 18 wird ihrerseits von der Längsverschiebung und damit von dem Drehwinkel des drehbaren Kolbenschiebers 70 bestimmt, so daß die gelenkten Räder 12 des Fahrzeuges um einen Winkel gedreht werden, der von dem abgegebenen Signal des Steuergliedes 112 bestimmt wird.

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Wenn der Kolben 18 aufgrund des Differenzflüssigkeitsdruckes, der sich in den Kammern 22 und 22¹ wie vorbeschrieben aufbaut, in Längsrichtung des Gehäuses 16 bewirkt wird, dann dreht sich die mit der Nut versehene Welle 32 infolge einer auf .sie einwirkenden Rotationskraft um ihre Achse, wobei die Rotationskraft von dem Kolben 1*8 über die Kugeln 36 ausgeübt wird, die zwischen den sich deckenden schraubenförmigen Nuten 30 und 34 in den Kolben 18 bzw. der Welle 32 angeordnet sind. Eine solche Winkelbewegung der mit der Nut versehenen Welle 32 wird über die kämmenden Zahnräder 92 und 86 auf das Innengewindeteil 84 übertragen, das sich infolgedessen relativ zum Gewindeteil 82 des drehbaren Kolbenschiebers 70 in gleicher Richtung dreht, in v/elcher der drehbare Kolbenschieber von dem Motor 98 um seine Achse gedreht wurde.. Die Drehung des Innengewindeteiles 84 gegenüber dem Gewindeteil 82 des drehbaren Kolbenschiebers 70 bewirkt eine in bezug auf die Fig.1 nach rechts gerichtete Längsbewegung des Kolbenschiebers 70. Der drehbare Kolbenschieber 70 bewegt sich daher in Längsrichtung von dem Innengewindeteil 84 weg, bis dieses sich um einen Winkel um seine Achse gedreht hat, der demjenigen Winkel entspricht, um den der drehbare Kolbenschieber 70 von dem Motor 98 gedreht wurde. Wenn sich das Innengewindeteil 84 um einen Winkel gedreht hat, der dem Drehwinkel des Kolbenschiebers 70 entspricht, dann wird der drehbare Kolbenschieber 70 in die Gleichgewichtslage gebracht, in welcher alle Anschlüsse 46, 48, 50, 52 und 54 des Ventilgehäuses 42 verschlossen werden. Die Flüssigkeitsumlaufleitungen 56 und 58 werden daher gegenüber der hydraulischen Druckflüssigkeitsquelle 60 und dem Sumpf 64 geschlossen, so daß der Kolben 18 und damit das Zahnradteil 28 arretiert sind.

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Die Linksdrehung der gesteuerten Räder 12 erfolgt im wesentlichen in gleicher Weise wie die Rechtsdrehung der Räder. Wenn also das Lenkrad 102 gedreht wird, um die Räder 12 nach links einzuschlagen, dann erzeugt das Steuerglied 112 ein elektrisches Signal, das den Drehwinkel des Lenkrades, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die· von einem Wind auf das Fahrzeug ausgeübte Seitenkraft erfaßt, falls eine solche seitliche Kraft auf das Fahrzeug wirkt. Der Impulsgleichstrommotor 9 8 wird daher von dem Steuerimpulsgenerator 126 erregt, bis die Ausgangswelle 100 des Motors 9 8 um einen Xiinkel gedreht ist, der der Differenz zwischen den Ausgangssignalen von dem Steuerglied 112 und dem Drehwinkelsensor 122 entspricht, wobei letzteres Signal durch die Winkelstellung der Motorausgangswelle 100 bestimmt wird. Der drehbare Kolbenschieber 70 wird infolgedessen um seine Achse um einen Winkel gedreht, der dem Drehwinkel der Motorausgangswelle 100 entspricht, und wird infolgedessen in Längsrichtung in bezug auf die Fig. 1 nach rechts verschoben, d.h. von dem Innengewindeteil 84 weg, in welches der Gewindeteil 82 des Kolbenschiebers 70 eingeschraubt ist. Der drehbare Kolbenschieber wird in Längsrichtung derart verschoben, daß die Anschlüsse 46, 48, 50 und 52 offen sind und der Anschluß 54 durch den Bundring 76 des Kolbenschiebers 70 verschlossen wird. Unter diesen Bedingungen wird zwischen den Anschlüssen 48 und 50 über die Nut 80 des Kolbenschiebers 70 und zwischen den Anschlüssen 46 und 52 über die Nut 78 des Kolbenschiebers eine Flüssigkeitsverbindung hergestellt» Die Druckflüssigkeit wird daher von der hydraulischen Druckflüssigkeitsquelle 60 über den Anschluß 50, die Nut 80 und den Anschluß 4 8 zu der Flüssigkeitsumlaufleitung 58 geleitet und gleichzeitig wird die sich in der Flüssigkeitsumlaufleitung 56 befindliche

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Flüssigkeit über den Anschluß 46, die Nut 78 und den Anschluß 52 zum Sumpf 64 geleitet. Die von der hydraulischen Druckflüssigkeitsquelle 60 zur Flüssigkeitsumlaufleitung 58 geleitete Druckflüssigkeit wird über den Anschluß 24' in die Kammer 22' des Gehäuses 16 geleitet und wirkt auf den Kolben 18, während die sich in der Kammer 22 des Gehäuses 16 befindliche Flüssigkeit durch den Anschluß 24 in die Flüssigkeitsumlaufleitung 56 abfließt und von dieser durch den Abflußanschluß 52 im Ventilgehäuse 42 in den Sumpf 64 zurückgeleitet wird. Der in dem Gehäuse 16 gelagerte Kolben 18 wird infolgedessen mit einem Differenzdruck beaufschlagt, der sich zwischen den Kammern 22 und 22' des Gehäuses 16 ausbildet, und wird von diesem Differenzdruck in Längsrichtung in bezug auf die Fig.1 nach links verschoben, d.h. auf diejenige Stirnseite des Gehäuses 16 zu, die an den Kolbenboden 18a des Kolbens 18 angrenzt. Infolge der Längsbewegung des Kolbens 18 wird das mit der Zahnstange 26 kämmende Zahnradteil 28 in bezug auf die Fig.1 entgegen dem Uhrzeigersinn um seine Achse gedreht oder in die durch den Pfeil b in Fig.l angedeutete Richtung, durch welche über das Lenkgestänge 10 eine Linksdrehung der gelenkten Räder 12 erfolgt.

Wenn der Kolben 18 in bezug auf die Fig.l nach links bewegt wird, dann wird die mit der Nut versehene Welle 32 um ihre Achse gedreht, so daß durch den Eingriff der Zahnräder 92 und 86 das Innengewindeteil 84 auf dem Gewindeteil 82 des drehbaren Kolbenschiebers 70 gedreht wird. Wenn das Innengewindeteil 84 in die gleiche Richtung und um den gleichen Winkel gedreht wird, um welchen der drehbare Kolbenschieber 7O mittels des Motors 9 8 um seine Achse gedreht wurde, dann wird der Kolbenschieber 70 in die Gleichgewichtslage gebracht, in

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welcher alle Anschlüsse 46, 48, 50, 52 und 54 des Ventilgehäuses 42 verschlossen sind, so daß der, Kolben 18, das Zahnradteil 28 und das Lenkgestänge 10 arretiert werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß die gelenkten Räder des Fahrzeuges um Winkel eingeschlagen werden können, welche von dem Drehwinkel des Lenkrades 102 bestimmt werden und welche automatisch verändert werden, damit eine optimale Anpassung an die gemessene Geschwindigkeit des Fahrzeuges und/oder die auf das Fahrzeug wirkende Windseitenkraft erfolgt. Wenn das Fahrzeug auf einer Straße gefahren wird, die mit einer automatischen Fahrzeugführungseinrichtung ausgestattet ist, dann wird das Steuerglied 112 mit Signalen von dem Führungssignalsensor 118 gespeist und, falls es erwünscht ist, außerdem mit Signalen von dem Sensor 114 zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Windsensor 116, so daß das Fahrzeug unabhängig von einem Einschlag des Lenkrades 102 gesteuert wird.

Die Fig.2 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Kraftfahrzeuglenkung. Das in der Fig.2 dargestellte Ausführungsbeispiel soll die Betriebssicherheit des in der Fig.l dargestellten und bisher beschriebenen Ausführungsbeispieles der Erfindung verbessern und ist daher mit Einrichtungen ausgestattet, die eine Umschaltung der Lenkung von der Servo-Lenkung auf eine von Hand betätigbare Lenkung ermöglichen, falls ein Fehler in dem Hydrauliksystem der Lenkung auftritt. Infolgedessen weist das in der Fig.2 dargestellte Ausführungsbeispiel alle Bauteile des in der Fig.l dargestellten Ausführungsbeispieles auf, wobei die

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sich entsprechenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Bei dem in der Fig.2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Lenksäule 104 axial fluchtend zur mit der schraubenförmigen Nut versehenen Welle 32 angeordnet. Die Lenksäule stützt sich über Lager 130 an einem Träger 128 ab und weist einen axialen Führungsteil 132 auf, der mit in Längsrichtung verlaufenden Nuten oder Rillen versehen ist und sich vom Träger 128 für die Lenksäule nach vorn erstreckt. Auf dem mit den sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten versehenen Führungsteil 132 der Lenksäule 104 ist das Zahnrad 106 mit einer Keilverzahnung gelagert, das mit dem Zahnrad 108 kämmt, welches seinerseits mit dem Sensor 110 zur Erfassung des Lenkradwinkels verbunden ist, wie dies bereits beschrieben wurde. Das Zahnrad 106 dreht sich deshalb nicht nur mit der Lenksäule 104 wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.l, sondern ist im Gegensatz zu dem Ausführuncsbeispiel gemäß Fig.l in Längsrichtung auf dem mit den Nuten oder den Rillen versehenen Führungsteil 132 der Lenksäule 104 verschiebbar. Das Zahnrad 106 des in der Fig.2 gezeigten Ausführungsbeispiels weist ferner auf der Seite, die der mit der schraubenförmigen Nut versehenen Welle 32 gegenüberliegt, Kupplungszähne 134 auf. Ähnlich dem Zahnrad 106 ist das mit der Welle 32, die die schraubenförmige Nut aufweist, verbundene Zahnrad 92 mit Kupplungsζahnen 136 ausgestattet, die mit den Kupplungszähnen 134 des Zahnrades 106 in Eingriff bringbar sind. Die Kupplungszähne 134 und 136 der Zahnräder 106 bzw. 92 sind mittels einer vorgespannten Feder 138 derart belastet, daß sie auseinandergedrückt werden, wobei die Feder 138 gegen die Zahnräder 106 und 92 anliegt und dafür sorgt, daB das Zahnrad 106 von dem Zahnrad

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92 in Axialrichtung wegbewegt wird, während das Zahnrad in Axialrichtung festgelegt ist.

Der Lenksäulenträger 128 weist eine Zylinderkammer 140 auf, die konzentrisch zu einem mittleren Teil der Lenksäule angeordnet und an einem Ende, das sich an dem Führungsteil 132 mit den in Längsrichtung verlaufenden Nuten der Lenksäule 104 anschließt in Axialrichtung offen ist und an dem anderen axialen Ende durch eine Stirnwand 128a verschlossen ist, welche einen Teil des Lenksaulentragers 123 bildet, wie dies in der Fig.2 zu erkennen ist. In dem Zylinderraum 140 sind axial fluchtende Buchsen 142 und 144 angeordnet, die in Axialrichtung auf dem Lenksäulenträger 128 gleiten und relativ zu dem mittleren Teil der Lenksäule 104 verschiebbar sind. Eine Buchse 142 liegt gegen die Stirnwand 128a des Lenksäulenträgers 12 8 an, und die andere Buchse 144 liegt mit einem axialen Ende gegen die Buchse 142 und mit dem anderen axialen Ende gegen das Zahnrad 106 an, das mit den Kupplungszähnen 134 ausgestattet ist. Die Buchsen 142 und 144 werden mittels einer vorgespannten Feder 146 in Axialrichtung auseinandergedrückt, wobei die Feder 146 mit einem Ende gegen eine innere Ringschulter der Buchse 142 und mit dem anderen Ende gegen eine innere Ringschulter der Buchse 144 anliegt.

Die Buchsen 142 und 144 sind mit ringförmigen Druckflächen 142a bzw. 144a ausgestattet, durch welche voneinander getrennte Kammern 148 und 150 im Zylinderraum 140 des Lenksaulentragers 128 begrenzt v/erden. Eine Kammer 148 steht über einen Anschluß 154 des Lenksaulentragers 128 mit einer zusätzlichen hydraulischen Flüssigkeitsquelle 152 in Verbindung, von welcher eine mit einem Steuerventil 158

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versehene Flüssigkeitsleitung 156 zum Anschluß 154 führt. Die andere im Lenksäulenträger 128 angeordnete Kammer 150 ist, wie dies bereits in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.l erwähnt wurde, über einen Anschluß 160 im Lenksäulenträger 128 und über eine Flüssigkeitsleitung '162 mit der hydraulischen.Druckmittelquelle 60 verbunden. Von der Flüssigkeitsleitung 162, die die hydraulische Druckmittelquelle 60 und die in dem Lenksäulenträger 128 angeordnete Kammer 150 miteinander verbindet, zweigt eine Rücklaufleitung 164 ab, die über ein magnetbetätigtes Steuerventil 166 zum Sumpf 168 führt.

Die Steuerventile 158 und 166 werden von einem Ventilantrieb 170 betätigt, der seinerseits von einem Flüssigkeitsdrucksensor 172 geschaltet wird. Der Flussigkeitsdrucksensor 172 ist in der Flüssigkeitsleitung 162 angeordnet, die von der hydraulischen Druckmittelquelle 60 kommt, und erzeugt ein Ausgangssignal, wenn der Druck der auf das hydraulische Steuerventil 40 und damit auf das hydromechanische Lenkgetriebe 14 wirkenden Flüssigkeit untereinen bestimmten Wert fällt, so daß der Kolbenschieber 70 des hydraulischen Steuerventils 40 und damit der Kolben 18 des hydromechanischen Lenkgetriebes 14 nicht mehr ausreichend verschoben wird. Wenn es erwünscht ist, kann ein von Hand betätigbarer Schalter 174 vorgesehen sein, so daß der Ventilantrieb 170 von Hand eingeschaltet werden kann, um die Steuerventile 158 und 166 zn regeln. Ferner kann zwischen dem Steuerventil 166 und dem Ventilantrieb 170 eine Kontrollampe 176 vorgesehen sein, so daß eine Handeinstellung oder die Abschaltung des Servo-Äntriebes der Fahrzeuglenkung sichtbar gemacht wird.

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Der Winkelsensor 122 bildet einen Teil des Steuerkreises zur Regelung des Impulsgleichstromitiotors 98 und ist an ein Zahnrad 178 angeschlossen, welches mit einem Zahnrad 180 kämmt/ das sich mit dem Zahnrad 86 dreht oder mit diesem aus einem Stück hergestellt ist, wobei sich das Zahnrad 86 mit dem Innengewindeteil 84 'der Ventilrückstelleinrichtung dreht. Der Winkelsensor 122 des Ausführungsbeispiels nach Fig.2 erzeugt daher ein Signal, das die Winkelstellung des Zahnrades 86 und damit die Längs verschiebung des Kolbens 18 des Lenkgetriebes 14 wiedergibt. Die Größe der Längsverschiebung des Kolbens 18 ist dem Drehwinkel der Ausgangswelle 100 des Impulsgleichstrommotors 9 8 proportional, so daß das von dem Winkelsensor 122 erzeugte Signal den Drehwinkel der Motorausgangswelle 100 wiedergibt, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.l der Fall ist. Mit dem Bezugszeichen 182 ist eine Reaktionskrafteinrichtung bezeichnet, die über die Zahnräder 106 und 108 und die Lenksäule 104 mit dem Lenkrad 102 verbunden sein kann, so daß der Fahrer, der die Lenkuna betätigt, eine Reaktionskraft verspürt, die der auf die Lenkung einwirkenden Belastung proportional ist. Die Reaktionskrafteinrichtung 182 ist an sich bekannt und ist zur Vereinfachung in Form eines Blockelementes dargestellt.

Wenn nun die hydraulische Einrichtung mit dem hydromechanischen Lenkgetriebe 14 und dem hydraulischen Steuerventil 40 derart geregelt werden, daß der Flüssigkeitsdruck auf den Kolbenschieber 70 des Steuerventils 40 wirkt, und damit der Kolben 18 des Lenkgetriebes 14 in einer geeigneten Betriebsstellung gehalten wird, dann wirkt der Flüssigkeitsdruck der von der hydraulischen Druckmittelquelle bO

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zur Kammer 150 des Lenksäulenträgers 128 durch die Flüssigkeitsleitung 162 geförderten Flüssigkeit auf die ringförmige Druckfläche 144a der Buchse 144. Die Buchse 144 wird dann entgegen der Federkraft der vorgespannten Feder 146 gegen die Buchse 142 gedrückt, so daß das Zahnrad 106, das mittels der Keilverzahnung in den in Längsrichtung verlaufenden Nuten des Führüngsteiles 132 der Lenksäule 104 gelagert ist, von dem Zahnrad 92 der mit der schraubenförmigen Nut versehenen Welle 32 weggedrückt wird. Die Kupplungszähne 134 des Zahnrades 106 kommen daher mit den Kupplungszähnen 136 des Zahnrades 92 außer Eingriff, so daß die Lenksäule 104 gegenüber der mit der schraubenförmigen Nut versehenen Welle 32 ausgerückt ist. Unter diesen Bedingungen erzeugt der Flüssigkeitsdrucksensor 172 ein Ausgangssignal, so daß der Ventilantrieb 170, der die Steuerventile 158 und 166 betätigt, abgeschaltet ist. Die Steuerventile 158 und 166 bleiben daher geschlossen, so daß kein Flüssigkeitsdruck auf die ringförmige Druckfläche 142a der Buchse 142 wirkt. Das Lenkgetriebe 14 wird infolgedessen von dem elektrischen Schaltkreis gesteuert, in dem das bereits in Verbindung mit der Fig.1 beschriebene Steuerglied 112 angeordnet ist.

Wenn jedoch der Druck der von der hydraulischen Druckmittelguelle 60 zugeführten Flüssigkeit fällt oder die hydraulische Einrichtung einschließlich des Lenkgetriebes 14 und des hydraulischen Steuerventils 40 derart arbeitet, daß der auf den Kolbenschieber 70 des Steuerventiles 40 und den Kolben 18 des Lenkgetriebes 14 wirkende Flüssigkeitsdruck unter einen bestimmten Arbeitsdruck fällt, dann spricht der Flüssigkeitsdrucksensor 172 auf den Druckabfall an und gibt an den Ventilantrieb 170 ein Signal ab. Die

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Steuerventile 158 und 166 werden dann gleichzeitig geöffnet, so daß die Druckflüssigkeit von der zusätzlichen Druckflüssigkeitsquelle 152 über die Flüssigkeitsleitung 156 und den Anschluß 154 des Lenksäulenträgers 128 in die Kammer 148 eingeleitet wird, während gleichzeitig die Flüssigkeit aus der Leitung 162 über die Abflüßleitüng 164 in den Sumpf 168 abgeleitet wird. Die Druckflüssigkeit der zusätzlichen Druckflüssigkeitsquelle 152 wirkt daher auf die ringförmige Druckfläche 142a der Buchse 142, so daß diese auf die Buchse 144 drückt. Wenn auf die ringförmige Druckfläche 144a der Buchse 144 kein Flüssigkeitsdruck wirkt, dann bewegen sich die Buchsen 142 und 144 zusammen in Axialrichtung von der Stirnwand 128a des Zylinderraumes 140 des Lenksäulenträgers 128 weg, so daß das Zahnrad 106 auf dem mit den Nuten versehenen Führungsteil 132 der Lenksäule 104 in Axialrichtung auf das Zahnrad 92 der mit der schraubenförmigen Nut versehenen Welle 32 entgegen der Federkraft der vorgespannten Feder 138 zubewegt wird, wobei die vorgespannte Feder 138 zwischen den Zahnrädern 106 und 92 eingespannt ist. Die Kupplungszähne 134 des Zahnrades 106 kommen daher mit den Kupplungszähnen 136 des Zahnrades 92 in Eingriff, so daß die Lenksäule 104 über die Kupplungszähne 134 und 136 der Zahnräder 106 bzw. 92 mit der Ttfelle 32, die die schraubenförmige Nut aufweist, gekuppelt wird. Die Drehbewegung des Lenkrades 102 wird daher unmittelbar auf die mit der schraubenförmigen Nut versehene Welle 32 übertragen, so daß das Zahnradteil 28 des Lenkgetriebes 14 durch den Eingriff zwischen der mit der schraubenförmigen Nut versehenen Welle 32 und dem Kolben 18 über die Kugeln 36 und durch den Eingriff zwischen der Zahnstange 26 und dem Zahnradteil 28 um seine Achse gedreht wird. Die zwischen dem Lenkrad 102

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und dem Zahnradteil 28 hergestellte übertragungseinrichtung entspricht in ihrer Wirkungsweise der bekannten Kugelumlauf lenkung und kann von Hand betätigt werden, ohne daß eine hydraulische Hilfskraftunterstützung notwendig ist. Wenn es erwünscht ist, dann kann der Ventilantrieb 170 auch durch die Einschaltung des Schalters 174 eingestellt werden, so daß die Handsteuerung selbst darin ermöglicht wird, wenn das hydraulische System der Lenkung fehlerfrei arbeitet.

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Claims

P 7942

Patentansprüche

[ l.yServo-Lenkung für Fahrzeuge, insbesondere elektrohydraulische Servo-Lenkung für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet , daß eine ein Lenkrad (102) tragende Lenksäule (104) und ein mit den gesteuerten Rädern (12) des Fahrzeuges verbundenes Lenkgestänge (10)

vorgesehen sind, sowie ein hydromechanisches Lenkgetriebe (14), das mechanisch mit dem Lenkgestänge verbunden und zwischen einer Rechtsstellung, in welcher das Lenkgestänge einen Rechtseinschlag der Räder bewirkt, und einer Linksstellung, in welcher das Lenkgestänge einen Linkseinschlag der Räder bewirkt, bewegbar ist, daß ein drehbar gelagerter Kolbenschieber (70) vorgesehen ist, der um seine Längsachse drehbar und in Abhängigkeit von der Drehung um seine Achse von einer ersten Stellung über eine Ausglexchsstellung in eine zweite Stellung bewegbar und hydraulisch mit dem Lenkgetriebe verbunden ist, um · das Lenkgetriebe in die Rechts- oder Linksstellung einzustellen, wenn er in die erste bzw.zweite Stellung bewegt wird, oder um das Lenkgestänge in seiner Ausgangs-Stellung zu arretieren, daß zwischen dem Lenkgetriebe und dem drehbaren Kolbenschieber eine Ventilrückstelleinrichtung (82,84,86,92) angeordnet ist, die von dem Lenkgetriebe betätigbar ist und den drehbaren Kolben-

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schieber (70) aus der ersten oder zweiten Stellung in die Ausgleichsstellung zurückbewegt, wenn das Lenkgetriebe von dem Kolbenschieber in die Rechtsstellung bzw. Linksstellung bewegt wurde, daß ein Antrieb (9 8) vorgesehen ist, dessen Ausgangs-welle (100) mit dem drehbaren Kolbenschieber im Antriebseingriff steht, um diesen bei der Betätigung des Antriebes um seine Achse zu drehen, und daß ein elektrischer Steuerkreis mit auf die Drehung des Lenkrades ansprechenden Schaltelementen (110,112) verbunden ist, die ein dem Drehwinkel und der Drehrichtung des Lenkrades entsprechendes Signal abgeben, so daß der Antrieb betätigt wird, um die Äusgangswelle um denjenigen Winkel in eine Richtung zu drehen, der durch das Signal des Steuerkreises vorgegeben wird.

2. Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der elektrische Steuerkreis ferner eine Einrichtung (114) aufweist, die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit anspricht, so daß das von dem elektrischen Steuerkreis abgegebene Signal von dem Winkel und der Drehrichtung des Lenkrades (102) und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängig ist, und daß die Ausgangswelle (100) des Antriebes (9 8) um einen Winkel gedreht wird, der verringert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.

3. "Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der elektrische Steuerkreis ferner eine auf eine von außen auf das Fahrzeug einwirkende

., , Seitenkraft ansprechende Einrichtung (116) aufweist, ^>r' so daß das von dem Steuerkreis abgegebene Signal von dem

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Winkel und der Drehrichtung des Lenkrades (102), der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Stärke der auf das Fahrzeug einwirkenden Seitenkraft abhängt, und daß die Ausgangswelle (100) des Antriebes (98) um einen Winkel gedreht wird, der verringert wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt und/oder geände.rt wird, damit die gesteuerten Räder (12) des Fahrzeuges um Winkel eingeschlagen v/erden, durch welche der Einfluß einer auf das Fahrzeug wirkenden Seitenkraft berücksichtigt wird.

4. Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lenkrad (102) und dem hydromechanischen Lenkgetriebe (14) eine hydromechanische Kupplung (92,106,142,144) angeordnet ist, deren Kupplungsteile in eine Ausrückstellung gedrückt werden, so daß das Lenkrad mechanisch von dem Lenkgetriebe getrennt ist, und daß eine auf den Flüssigkeitsdruck, der auf das Lenkgetriebe und den drehbaren Kolbenschieber (70) wirkt, ansprechende Steuereinrichtung (172) vorgesehen ist, die ein Einrücken der Kupplungsteile bewirkt, wenn der Flüssigkeitsdruck unter einen vorbestimmten Wert fällt, so daß das hydromechanische Lenkgetriebe mit dem Lenkrad mechanisch gekuppelt wird und unabhängig von dem elektrischen Steue'rkreis und dem drehbaren Kolbenschieber unmittelbar durch das Lenkrad verstellbar ist.

5. Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das hydromechanische Lenkgetriebe (14) ein abgedichtetes verschlossenes Gehäuse (16) aufweist, in dem ein Kolben (18) axial verschiebbar geführt ist, der das Gehäuse in eine erste Kammer (22)

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241ΌΑ89

und eine zweite Kammer (22') unterteilt, daß der Kolben in seiner axialen Erstreckung eine Zahnstange (26) aufweist, und daß ein Zahnradteil (28) vorgesehen ist, das sich dauernd mit der Zahnstange im Eingriff befindet und mechanisch mit dem Lenkgestänge (10) verbunden ist, daß die Kammern über dem drehbaren Kolbenschieber (70) mit einer Druckflüssigkeitsquelle (60) in Verbindung stehen und daß der Kolben (18) in Axialrichtung verschiebbar ist, um mittels der Zahnstange das Zahnradteil zu drehen, wenn der drehbare Kolbenschieber zwischen seiner ersten und zweiten Stellung bewegt wird.

6. Lenker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventilrückstelleinrichtung ein Gewindeteil (82) aufweist, das mit dem drehbaren Kolbenschieber (70) verbunden ist, sowie ein Innengewindeteil (84), das drehbar auf dem Gewindeteil gelagert und in Längsrichtung festgelegt ist, daß die Gewindeteile miteinander verschraubt sind, so daß sie sich relativ zueinander bewegen können, und daß eine mechanische übertragungseinrichtung (86,92) vorgesehen ist, die eine mechanische Verbindung zwischen dem Kolben (18) des Lenkgetriebes (14) und dem Innengewindeteil (84) herstellt, so daß eine Axialverschiebung des Kolbens (18) in eine im wesentlichen proportionale Winkelbewegung des Innengewindeteiles (84) umgewandelt wird, um den drehba-.ren Kolbenschieber (70) in der Längsrichtung von seiner ersten Stellung oder zweiten Stellung in seine Ausgleichsstellung zu verschieben, wenn der Kolben (18) des Lenkgetriebes (14) infolae des Druckes der sich in den Kammern (22,22') befindlichen Druckflüssigkeit verschoben wird.

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7. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Übertragungseinrichtung eine in der Innenwandung des Kolbens (18) befindliche schraubenförmige Nut (30), einer in dem Gehäuse (16) des Lenkgetriebes (14) drehbar gelagerte Welle (32) aufweist, die an ihrer Außenseite eine sich mit der inneren schraubenförmigen N₁Ut des Kolbens deckende schraubenförmige Nut (34) besitzt, sowie Kugeln (36), die in den sich deckenden schraubenförmigen Nuten des Kolbens und der in dem Gehäuse gelagerten Welle angeordnet sind, so daß die in dem Gehäuse gelagerte Welle um ihre Längsachse gedreht wird, wenn der Kolben mittels der Kugeln auf der Welle in Axialrichtung verschoben wird, und daß die Übertragungseinrichtung ein sich mit der in dem Gehäuse gelagerten Welle drehendes erstes Zahnrad (92) und ein zweites Zahnrad (86) aufweist, welches sich mit dem ersten Zahnrad in dauerndem Eingriff befindet und welches sich mit dem Innengewindeteil (84) dreht.

8. Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e kennzeichnet , daß die Ausgangswelle (100) des Antriebes (98) mit dem drehbaren Kolbenschieber (7O) über ein erstes sich mit der Ausgangswelle drehendes Zahnrad (96) und ein zweites Zahnrad (94) im Antriebseingriff steht, wobei sich das zweite Zahnrad mit dem ersten Zahnrad in dauerndem Eingriff befindet und sich mit dem drehbaren Kolbenschieber dreht und wobei das zweite Zahnrad eine größere Zähnezahl als das erste Zahnrad aufweist.

9. Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Lenkgetriebe (14) ein

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Gehäuse (16) aufweist sowie einen Kolben (18), der in dem Gehäuse axial verschiebbar und mit einer in seiner Längsrichtung verlaufenden, mit dem Kolben verschiebbaren Zahnstange (26) versehen ist, sowie ein Zahnradteil (2 8) das mit der Zahnstange (26) kämmt und mit dem Lenkgestänge (10) im Antriebseingriff steht, daß die Ventilrückstelleinrichtung eine an der Innenwandung des Kolbens des Lenkgetriebes befindliche Nut (30), eine in dem Gehäuse (16) drehbar gelagerte Welle (32), die an ihrer Außenseite eine sich mit der inneren schraubenförmigen Nut des Kolbens deckende schraubenförmige Nut (34) besitzt, und Kugeln (36) "aufweist, die in den entsprechenden schraubenförmigen Nuten des Kolbens und der in dem Gehäuse drehbar gelagerten Welle angeordnet sind, so daß der Kolben in Axialrichtung auf der in dem Gehäuse gelagerten Welle verschoben wird, wenn diese um ihre Längsachse gedreht wird, und daß die Kupplungseinrichtung ein erstes Kupplungsteil (136) aufweist, das sich mit der in dem Gehäuse gelagerten Welle dreht, und ein zweites Kupplunasteil (134), das sich mit der das Lenkrad (102) tragenden Lenksäule (104) dreht.

10. Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenksäule (104) im wesentlichen fluchtend mit der die schraubenförmige Nut auf v/eisenden Welle (32) angeordnet ist und daß das zweite Kupplungsteil (134) auf der Lenksäule verschiebbar gelagert ist und von dem ersten Kupplungsteil (136) in Axialrichtung weggedrückt wird.

11. Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e - -, kennzeichnet, daß die mit der Kupplung ver-

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bundene »Steuereinrichtung eine erste Buchse (142) und eine zweite Buchse (144) aufweist, die mit dem zweiten Kupplungsteil (134) fluchten, entlang der Lenksäule (104) bewegbar sind und entsprechende Druckflächen (142a, 144a) aufweisen, daß die Druckfläche (144a) der ersten Buchse (144) von dem auf das.Lenkgetriebe (14) und den drehbaren Kolbenschieber (70) wirkenden Flüssigkeitsdruck beaufschlagt wird, so daß die erste und zweite Buchse in eine Axialrichtung gebracht werden, in welcher das zweite Kupplungsteil (134) gegenüber dem ersten Kupplungsteil (136) ausgerückt ist, wenn der auf das Lenkgetriebe und den drehbaren Kolbenschieber v/irkende Flüssigkeitsdruck über einem bestimmten Wert gehalten wird, daß ein Flüssigkeitsdrucksensor (172) vorgesehen ist, der auf den Flüssigkeitsdruck anspricht, welcher auf das Lenkgetriebe und den drehbaren Kolbenschieber wirkt, und ein Signal in Abhängigkeit von einem Abfallen des Flüssigkeitsdruckes unter den vorbestimmten Wert abgibt, daß eine Druckflüssigkeitsquelle (152) vorgesehen ist, deren Druckflüssigkeit auf die Druckfläche (142a) der zweiten Buchse (142) wirkt, daß ein erstes Steuerventil (158) vorgesehen ist, daß die Druckflüssigkeit von der Druckflüssigkeitsquelle bei seiner Betätigung durch ein Signal des Flüssigkeitsdrucksensors (172) zur Druckfläche (142a) der zweiten Buchse leitet, und daß ein zweites Steuerventil (166) vorgesehen ist, welches bei seiner Betätigung durch ein Signal von dem Flüssigkeitsdrucksensor (172) die auf die erste Buchse (144) v/irkende Flüssigkeit ableitet, so daß die erste und die zweite Buchse in Axialrichtung in eine Stellung bewegt werden, in welcher das zweite Kupplungsteil (132) mit dem ersten Kupplungsteil

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(136) in Eingriff kommt, wenn der auf das Lenkgetriebe (14) und den drehbaren Kolbenschieber (70) wirkende Flüssigkeitsdruck unter den vorbestimmten Wert fällt.

Γ2. Lenkung nach einem der..Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung ferner eine Federeinrichtung (138) aufweist, v/elche das erste und zweite Kupplungsteil (134,136) auseinanderdrückt, und eine Federeinrichtung (146), welche die erste und die zweite Buchse (142,144) axial auseinanderdrückt.

13. Lenkung nach einen der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerkreis ein Steuerglied (112) aufweist, dem die Signale von der auf den Winkel und die Drehrichtung des Lenkrades (102) ansprechenden Einrichtung (110), der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Einrichtung (114) und der auf die außen auf das Fahrzeug einwirkende Seitenkraft ansprechende Einrichtung (116) zugeführt werden, so daß ein Ausgangssignal gebildet wird, das den gewünschten Einschlagwinkel wiedergibt, daß eine Einrichtung (122) zur Abgabe eines Signals vorgesehen ist, welches von der Winkelstellung der Ausgangswelle (100) des Antriebes (98) abhängt, daß ein Komparator (120) vorgesehen ist, der das Ausgangssignal des Steuergliedes (112) mit dem Signal vergleicht, das von der Einrichtung (122) abgegeben wird, die auf den Drehwinkel der Ausgangswelle (10O) des Antriebes (98) anspricht, so daß ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches von der Differenz zwischen

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den beiden Eingangssignalen bestimmt wird, daß ein Analog/Digitalumformer (124) vorgesehen ist, der das Signal von dem Komparator (120) in ein Impulssignal umwandelt, und daß ein Steuerimpulsgenerator (126) vorgesehen ist, der den Antrieb (9 8) in Abhängigkeit von dem Signal des Analog/Digitalumformers mit einem pulsierenden Strom
speist.

14. Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch

gekennzeichnet , daß der Steuerkreis eine Einrichtung (118) aufweist, die auf Signale zur automatischen Steuerung des Fahrzeuges anspricht, welche von
einer mit einer Fahrzeugführungseinrichtung ausgestatteten Straße abgegeben werden, so daß der Antrieb (9 8)
in Abhängigkeit.von den Steuersignalen automatisch gesteuert wird.

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