Servolenkung für ein Kraftfahrzeug Power steering for a motor vehicle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung für ein Kraftfahrzeug mit einem über ein Hand-Lenkrad betätigbaren, mit den zu lenkenden Rädern betriebsverbundenen Lenkmechanismus, sowie mit einem auf den Lenkmechanismus in Einwirkung bringbaren Motor einer Lenkhilfe.The invention relates to a power steering system for a motor vehicle with a steering mechanism which can be actuated via a hand steering wheel and is operatively connected to the wheels to be steered, and with a motor of a steering aid which can be brought into effect on the steering mechanism.
Lenkhilfen der beschriebenen Art sind beispielsweise aus der DE-OS 3824424 oder der DE-PS 3743061 bekannt. Bei diesen Servolenkungen wird der Motor des Lenkmechanismus in geeigneter Weise über eine Steuereinheit aktiviert, um eine Kraft oder ein Moment auf den Lenkmechanismus so aufzubringen, daß die auf das Hand-Lenkrad aufzubringenden Kräfte verringert werden. Demgemäß ist es erforderlich, daß der Motor der Lenkhilfe in einer geeigneten Betriebsverbindung mit dem restlichen Lenkmechanismus steht.Steering aids of the type described are known for example from DE-OS 3824424 or DE-PS 3743061. In these power steering systems, the motor of the steering mechanism is suitably activated via a control unit to apply a force or a moment to the steering mechanism so that the forces to be applied to the hand steering wheel are reduced. Accordingly, it is necessary that the steering assist motor be in a suitable operational connection with the rest of the steering mechanism.
Um bei einem Funktionsausfall des Lenkmechanismus das Fahrzeug sicher lenken zu können, sind aus dem Stand der Technik aufwendige redundante Schaltungen und Sicherheitseinrichtungen bekannt. Diese sind kompliziert in ihrem Aufbau und nur mit relativ hohen Kosten herstellbar.In order to be able to safely steer the vehicle in the event of a malfunction of the steering mechanism, complex redundant circuits and safety devices are known from the prior art. These are complicated in their construction and can only be produced at relatively high costs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Servolenkung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einem hohen Maß an Betriebssicherheit bei Ausfall der Lenkhilfe, eine Betätigung der Lenkung von Hand unter Aufwendung geringer Kräfte ermöglicht.The invention has for its object to provide a power steering system of the type mentioned which, with a simple structure and a high degree of operational safety in the event of failure of the steering aid, enables the steering to be operated by hand with the use of low forces.
Erfindungsgeraäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an der Abtriebswelle des Motors eine Fliehkraftkupplung zwischengeschaltet ist.
Die erfindungsgemäße Servolenkung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Da der Motor der Lenkhilfe stets mit einer relativ hohen Drehgeschwindigkeit betrieben wird, welche über ein Zwischengetriebe reduziert wird, steht eine ausreichende Drehzahl zur Verfügung, um beim Laufen des Motors die Fliehkraftkupplung einzurücken. Somit wird auf einfachste Weise eine Antriebsverbindung zwischen dem Motor und dem nachgeschalteten Lenkmechanismus hergestellt. Es kann dabei gänzlich darauf verzichtet werden, zusätzliche Schleifkontakte, Schaltkreise oder ähnliches vorzusehen, welche, wie aus dem Stand der Technik bekannt, dazu dienen, im Falle einer Betriebsstörung den Motor von der Lenkung abzukoppeln. Weiterhin ist sichergestellt, daß eine vollständige Trennung des Motors von dem restlichen Lenk-Antriebsmechanismus vorliegt, wenn der Motor ausgeschaltet ist, eine Blockierung oder Erschwerung der Betätigung des Hand-Lenkrades ist somit gänzlich auszuschließen. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine derartige Fliehkraftkupplung einfach aufgebaut ist, mit sehr geringen Kosten herstellbar ist und einen nur sehr geringen Platz beansprucht, so daß insgesamt die Servolenkung sehr klein gebaut werden kann.According to the invention, the object is achieved in that a centrifugal clutch is interposed on the output shaft of the motor. The power steering system according to the invention is characterized by a number of considerable advantages. Since the motor of the steering aid is always operated at a relatively high rotational speed, which is reduced via an intermediate gear, there is sufficient speed available to engage the centrifugal clutch when the motor is running. A drive connection between the motor and the downstream steering mechanism is thus established in the simplest way. It is entirely possible to dispense with the provision of additional sliding contacts, circuits or the like which, as is known from the prior art, serve to decouple the motor from the steering in the event of a malfunction. Furthermore, it is ensured that there is a complete separation of the motor from the rest of the steering drive mechanism when the motor is switched off, blocking or complicating the actuation of the hand steering wheel can thus be completely ruled out. Another essential advantage of the invention is that such a centrifugal clutch is simple in construction, can be produced at very low cost and takes up very little space, so that the power steering can be made very small overall.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Lenkmechanismus eine verschiebbar gelagerte Zahnstange umfaßt, mit welcher ein an einer Lenksäule gelagertes Ritzel kämmt. Die Servolenkung kann somit in Form einer sehr einfachen mechanischen Lenkung ausgebildet sein.In a particularly preferred development of the invention it is provided that the steering mechanism comprises a displaceably mounted rack with which a pinion mounted on a steering column meshes. The power steering can thus be designed in the form of a very simple mechanical steering.
Weiterhin ist es günstig, wenn die Abtriebswelle der Fliehkraftkupplung über ein Zwischengetriebe mit der Lenksäule in Betriebsverbindung steht.
Die Abtriebswelle der Fliehkraftkupplung kann über ein Zwischengetriebe mit dem Ritzel, welches mit der Lenksäule kämmt, in Verbindung sein, es ist jedoch auch möglich, die Abtriebswelle der Fliehkraftkupplung, wahlweise unter Zwischenschaltung eines weiteren Zwischengetriebes, über einen Zahnrahmentrieb mit dem Ritzel oder der Lenksäule zu verbinden. In einer weiteren Ausgestaltungsform ist vorgesehen, daß die Abtriebswelle der Fliehkraftkupplung und/oder des Zwischengetriebes über ein Ritzel direkt mit der Zahnstange verbunden ist.It is also favorable if the output shaft of the centrifugal clutch is in operative connection with the steering column via an intermediate gear. The output shaft of the centrifugal clutch can be connected via an intermediate gear to the pinion, which meshes with the steering column, but it is also possible to connect the output shaft of the centrifugal clutch, optionally with the interposition of a further intermediate gear, via a toothed frame drive with the pinion or the steering column connect. In a further embodiment it is provided that the output shaft of the centrifugal clutch and / or the intermediate gear is connected directly to the rack via a pinion.
Die erfindungsgemäße Servolenkung ist sowohl bei einer üblichen Vorderradlenkung eines Kraftfahrzeuges als auch für eine Hinterachslenkung verwendbar.The power steering system according to the invention can be used both in a conventional front wheel steering of a motor vehicle and for a rear axle steering.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:The invention is described below on the basis of exemplary embodiments in conjunction with the drawing. It shows:
Figur 1: eine schematische Teilansicht, teils imFigure 1: a schematic partial view, partly in
Schnitt, eines ersten Ausführungsbeispiels der Servolenkung,Section, a first embodiment of the power steering,
Figur 2: eine Ansicht, ebenfalls teils im Schnitt, einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung,FIG. 2: a view, also partly in section, of a further embodiment of the invention,
Figur 3: ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgeraäßen Servolenkung,FIG. 3: a further exemplary embodiment of the power steering system according to the invention,
Figur 4: ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung eines Zahnriementriebs und
Figur 5: eine weitere Darstellung der erfindungsgemäßen Servolenkung unter direkter Anflanschung des Motors an die Zahnstange.Figure 4: another embodiment of the invention using a toothed belt drive and Figure 5: a further illustration of the power steering system according to the invention with the motor directly flanged onto the rack.
In der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele werden gleiche Teile jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.In the following description of the exemplary embodiments, the same parts are each designated with the same reference numerals.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Elektromotor 1 an einem Gehäuse 11 angeflanscht. Die Abtriebswelle 2 des Elektromotors ist mit einer Fliehkraftkupplung 3 verbunden, welche in üblicher Weise aufgebaut ist. Auf die Beschreibung der Fliehkraftkupplung 3 kann somit verzichtet werden, da diese in üblicher Weise einen äußeren Käfig sowie Fliehbacken umfaßt.In the embodiment shown in Figure 1, an electric motor 1 is flanged to a housing 11. The output shaft 2 of the electric motor is connected to a centrifugal clutch 3, which is constructed in the usual way. The description of the centrifugal clutch 3 can thus be dispensed with, since it comprises an outer cage and centrifugal jaws in the usual way.
Die Abtriebswelle 7 der Fliehkraf kupplung 3 ist mit einem Zwischengetrieb 8 verbunden, welches beispielsweise in Form eines Planetengetriebes oder in ähnlicher Weise ausgebildet sein kann. Das Zwischengetriebe 8 umfaßt bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel abtriebsseitig zwei Zahnräder 12 und 13, welche miteinander kämmen. Das Zahnrad 13 kämmt mit einem Ritzel 14, welches auf einer Lenksäule 6 aufgesetzt ist. Diese ist in üblicher Weise in einem Gehäuse gelagert und an ihrem einen Ende mit einem Ritzel 5 verbunden, welches mit einer Zahnstange 4 kämmt. Die Figur 1 zeigt eine übliche Ausgestaltung einer derartigen Ritzels sowie der Zahnstange. Letztere wird mittels eines Druckstocks 15 spielfrei gegen das Ritzel 5 vorgespannt.The output shaft 7 of the centrifugal clutch 3 is connected to an intermediate gear 8, which can be designed, for example, in the form of a planetary gear or in a similar manner. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the intermediate gear 8 comprises two gear wheels 12 and 13 on the output side, which mesh with one another. The gear 13 meshes with a pinion 14 which is placed on a steering column 6. This is mounted in the usual way in a housing and connected at one end to a pinion 5, which meshes with a rack 4. FIG. 1 shows a conventional design of such a pinion and the rack. The latter is preloaded against the pinion 5 without play by means of a printing block 15.
Der Motor 1 ist als üblicher Elektromotor ausgebildet. Die Ansteuerung des Motors erfolgt
ebenfalls so, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.The motor 1 is designed as a conventional electric motor. The motor is controlled also as is known from the prior art.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 2 unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, daß ein abtriebsseitiges Zahnrad 16 eines Zwischengetriebeblocks mit einem Zahnrad 17 kämmt, welches direkt mit dem Ritzel 5 der Zahnstange 4 in Eingriff ist. Somit kann im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ein Zahnrad eingespart werden.The embodiment of Figure 2 differs from the embodiment shown in Figure 1 in that an output-side gear 16 of an intermediate gear block meshes with a gear 17 which is directly engaged with the pinion 5 of the rack 4. Thus, a gear can be saved compared to the embodiment of Figure 2.
Bei der in Figur 3 gezeigten Ausgestaltungsform ist die Fliehkraftkupplung 3 in einem entsprechenden Zwischengetriebe angeordnet, welches beispielsweise als sogenanntes Harmonik-Drive-Getriebe ausgebildet sein kann, dessen Käfig 18 eine äußere Verzahnung aufweist, welche mit einem Zahnritzel 19 kämmt, das fest mit der Lenksäule 6 verbunden ist. Der Aufbau des Zwischengetriebes wird bei diesem Ausführungsbeispiel noch kompakter.In the embodiment shown in Figure 3, the centrifugal clutch 3 is arranged in a corresponding intermediate gear, which can be designed, for example, as a so-called harmonic drive gear, the cage 18 has an external toothing which meshes with a pinion 19 which is fixed to the steering column 6 is connected. The construction of the intermediate gear becomes even more compact in this embodiment.
Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel dient ein Zahnriementrieb 9 zurIn the embodiment shown in Figure 4, a toothed belt drive 9 is used
Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebsseite des Zwiscchengetriebes 8 und dem Ritzel 5 der Lenksäule 6. Zu diesem Zweck sind jeweils Riemenscheiben 20,21 vorgesehen, um welche der Zahnriemen läuft.Torque transmission between the output side of the intermediate gear 8 and the pinion 5 of the steering column 6. For this purpose, pulleys 20, 21 are provided, around which the toothed belt runs.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 zeigt eine Variante, bei welcher abtriebsseitig an dem Motor 1 unter Zwischenschaltung der in Figur 5 nicht im einzelnen gezeigten Fliehkraftkupplung 3 und möglicherweise eines weiteren, ebenfalls nicht dargestellten Zwischengetriebes, ein Ritzel 10 vorgesehen ist, welches direkt mit der Zahnstange 4 kämmt.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeien.
The exemplary embodiment according to FIG. 5 shows a variant in which a pinion 10 is provided on the output side on the motor 1 with the interposition of the centrifugal clutch 3 not shown in detail in FIG. 5 and possibly a further intermediate gear (also not shown), which is connected directly to the rack 4 combs. The invention is not limited to the exemplary embodiments shown, but rather there are various modification and modification possibilities for the person skilled in the art within the scope of the invention.