DE19737144A1 - Kabel-Lenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabel-Lenkvorrichtung mit einem Drahtan­ triebsmittel, das mit einem Lenkrad verbunden ist, und einem Drahtfolger­ mittel, das mit einem Getriebe zum Lenken der Fahrzeugräder verbunden ist. Das Drahtantriebsmittel und das Drahtfolgermittel sind durch Drähte miteinander verbunden, so daß ein an das Lenkrad angelegtes Lenk­ drehmoment durch die Drähte (Kabelzüge oder flexible Übertragungs­ mittel) zu dem Getriebe übertragen wird.

Bei einer herkömmlichen Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug ist eine Lenk­ welle, die an ihrem Oberende ein Lenkrad aufweist, an ihrem Unterende mit dem Getriebe verbunden, so daß das an das Lenkrad angelegte Drehmoment durch die Lenkwelle zu einem Zahnstangen-Ritzelmecha­ nismus übertragen wird, der in dem Getriebe angebracht ist.

Wenn jedoch das Lenkrad und das Getriebe unter Verwendung der Lenkwelle miteinander verbunden sind, ist die Position des Lenkrads relativ zur Position des Getriebes weitgehend unveränderlich und es besteht wenig Freiheit bei der Wahl einer bevorzugten Position dieser jeweiligen Elemente. Dies bringt das Problem mit sich, daß der Kon­ struktionsfreiheitsgrad wesentlich eingeschränkt ist und ferner das Getriebe nicht gemeinsam für ein rechtsgelenktes Fahrzeug und ein linksgelenktes Fahrzeug verwendbar ist. Ein weiteres Problem ist darüber hinaus, daß Vibrationen, die von der Straße auf den Reifen einwirken, und die Vibration des Motors durch die Lenkwelle auf das Lenkrad übertragen werden und daher der hörbare Schallpegel im Fahrzeuginnen­ raum und der Fahrkomfort durch diese Vibration beeinträchtigt sind.

Daher wurde eine Kabel-Lenkvorrichtung vorgeschlagen, welche anstelle der herkömmlichen Lenkwelle ein flexibles Übertragungsmittel wie etwa einen Bowden-Zug u. dgl. verwendet (siehe japanische Patentanmeldung-Offenlegungsschrift Nr. 8-2431).

Wenn man die Konstruktion der vorgeschlagenen Kabel-Lenkvorrichtung verwendet, kann die Position des Lenkrads relativ zur Position des Getriebes frei gewählt werden, und ferner wird die Vibration des Getrie­ bes nicht ohne weiteres auf das Lenkrad übertragen. Hierdurch lassen sich die oben beschriebenen Probleme lösen.

Bei der vorgeschlagenen Kabel-Lenkvorrichtung ist jedoch die Zugrich­ tung des Drahts von der an der drehenden Welle des Lenkrads ange­ brachten Rolle orthogonal zur drehenden Welle. Um zu vermeiden, daß das Aussehen durch Freilage des Drahts zur Innenseite des Fahrzeugin­ nenraums kurz vor dem Instrumentenbrett beeinträchtigt ist, muß man dies beim Design in der Nähe des Lenkrads besonders berücksichtigen.

Die Erfindung erfolgte im Hinblick auf die obigen Umstände, und ein Ziel der Erfindung ist es, das Verlegen der das Lenkrad mit dem Getriebe verbindenden Drähte zu erleichtern, um das Aussehen um das Lenkrad herum zu verbessern.

Erfindungsgemäß ist die Zugrichtung der Drähte von dem Drahtantriebs­ mittel in Richtung von dem Lenkrad weg bezüglich einer zur drehenden Welle des Lenkrads orthogonalen Ebene versetzt. Dies erleichtert das Verlegen der Drähte, so daß sie vom Fahrzeuginnenraum her nicht sichtbar sind, was das Aussehen um das Lenkrad herum verbessert.

Nach einer Ausführung der Erfindung stützen sich Zwischenabschnitte der Drähte an einer Führungsrolle ab. Somit läßt sich die Zugrichtung der Drähte stark versetzen, ohne die Betriebslast der Drähte zu erhöhen.

Nach einer anderen Ausführung der Erfindung ist das Drahtantriebsmittel an einer Zwischenwelle angebracht, die mit der drehenden Welle des Lenkrads durch einen Getriebemechanismus verbunden ist. Somit läßt sich die Zugrichtung der Drähte stark versetzen, ohne die Betriebslast der Drähte zu erhöhen. Ferner läßt sich das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkrad und dem Drahtantriebsmittel durch den Getriebemecha­ nismus auf jeden beliebigen Wert festlegen.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:

Fig. 1 zeigt perspektivisch die Gesamtanordnung einer Lenkvor­ richtung für ein Fahrzeug;

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt entlang Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Schnitt entlang Linie 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 zeigt ähnlich Fig. 3 eine zweite Ausführung; und

Fig. 6 zeigt perspektivisch eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach einer dritten Ausführung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind ein Antriebsrollengehäuse 2, das vor einem Lenkrad 1 eines Fahrzeugs angebracht ist, und ein Folgerrollengehäuse 4, das an einem Getriebegehäuse 3 angebracht ist, durch zwei Bowden-Züge 5 und 6 miteinander verbunden. Spurstangen 8 _L und 8 _R erstrecken sich seitlich der Fahrzeugkarosserie durch Manschetten 7 _L und 7 _R, die an entgegengesetzten Enden des Getriebes 3 angebracht sind, und sie sind mit Achsschenkeln 9 _L und 9 _R verbunden, welche linke und rechte Räder (nicht gezeigt) tragen.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ist eine Antriebsrolle 3 an einer drehenden Welle 12 gesichert, die an zwei Lagern 10 und 11 in dem Antriebsrollengehäuse 2 gehalten ist und sich zusammen mit dem Lenk­ rad 1 dreht. Der Bowden-Zug 5 umfaßt ein Außenrohr 5o (Mantel) und ein Innenkabel 5i (Seele), das verschiebbar in das Außenrohr 5o einge­ setzt ist. Ähnlich umfaßt der Bowden-Zug 6 ein Außenrohr 6o und ein Innenkabel 6i, das verschiebbar in das Außenrohr 6o eingesetzt ist.

Ein Ende der jeweiligen Innenkabel 5i und 6i (flexible Übertragungsmittel) ist um eineinhalb Umdrehungen in entgegengesetzte Richtung um einen Außenumfang der Antriebsrolle 13 herumgewickelt, während entspre­ chende Enden der Außenrohre 5o und 6o durch zwei Kabeleinsetzbohrun­ gen 21 und 22 verlaufen, die in dem Antriebsrollengehäuse 2 gebildet sind, und Flanschabschnitte 51 und 61 aufweisen, die an einer Innen­ fläche des Antriebsrollengehäuses 2 fixiert sind.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird der Bowden-Zug 5 von einem axialen Mittelabschnitt der Antriebsrolle 13 abgezogen (der Bowden-Zug 6 wird in ähnlicher Weise abgezogen) und erstreckt in Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie (in Richtung von dem Lenkrad 1 weg) mit einem Neigungswinkel α relativ zu einer Ebene P, die zu einer Achse L der drehenden Welle 12 orthogonal ist. Der Winkel α läßt sich auf jeden beliebigen Wert einstellen, indem man die Kabeleinsetzbohrungen 21 und 22 in dem Antriebsrollengehäuse 2 relativ zur Ebene P in Vorwärtsrich­ tung der Fahrzeugkarosserie versetzt. Eine in der Antriebsrolle 13 gebil­ dete Nut hat eine derartige Querschnittsform, daß sie relativ zur Ebene P geneigt ist, um eine Störung mit den Innenkabeln 5i und 6i zu vermeiden, die in den geneigten Ebenen bzw. Richtungen gezogen werden.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist das Getriebegehäuse 3 in eine linke Motorauf­ nahmekammer 18 und eine rechte Zahnstangen-Ritzelaufnahmekammer 19 unterteilt und das Folgerrollengehäuse 4 ist an der Zahnstangen-Ritzelaufnahmekammer 19 gehalten. Eine drehende Welle 21, die mit der in dem Folgerrollengehäuse 4 angebrachten Folgerrolle 20 einstückig ist, erstreckt sich in die Zahnstangen-Ritzelaufnahmekammer 19, und an dieser Verlängerung ist ein Ritzel 22 befestigt. Eine Lenkstange 23, die an ihren entgegengesetzten Enden mit den Spurstangen 8L und 8R verbunden ist, ist in dem Getriebegehäuse 3 seitlich verschiebbar gehal­ ten, und das Ritzel 22 kämmt mit einer Zahnstange 4, die an der Lenk­ stange 3 ausgebildet ist.

Die anderen Enden der Innenkabel 5i und 6i der zwei Bowden-Züge 5 und 6 sind um einen Außenumfang der Folgerrolle 20 herumgewickelt und dort fixiert, und die entsprechenden Enden der Außenrohre 5o und 6o sind an einer geeigneten Stelle des Folgerrollengehäuses 4 befestigt.

Ein Servolenkmotor 25 ist in der Motoraufnahmekammer 18 in dem Getriebegehäuse 3 untergebracht. Der Servolenkmotor 25 enthält einen Stator 26, der an einer Innenumfangsfläche der Motoraufnahmekammer 18 gesichert ist, eine Motorausgangswelle 30, die an der Innenumfangs­ fläche der Motoraufnahmekammer 18 durch drei Kugellager 27, 28, 29 drehbar gehalten ist und auf einen Außenumfang der Lenkstange 23 aufgesetzt ist, sowie einen Rotor 31, der an der Motorausgangswelle 30 gesichert ist und dem Stator 26 gegenüberliegt. Zwischen einer Innen­ umfangsfläche der Motorausgangswelle 30 und einer Außenumfangs­ fläche der Lenkstange 23 ist ein Kugelumlaufmechanismus 32 angeord­ net, so daß durch Antrieb des Motors 25 zur Drehung der Motoraus­ gangswelle 30 in entgegengesetzte Richtungen eine Hilfslenkkraft zum seitlichen Hin- und Herbewegen der Lenkstange 23 erzeugt werden kann.

Nachfolgend wird der Betrieb dieser Ausführung mit der oben beschriebe­ nen Anordnung erläutert.

Wenn beispielsweise das Lenkrad 1 nach rechts gedreht wird, um das Fahrzeug nach rechts zu lenken, wird die drehende Welle 12 mit der Antriebsrolle 13 gemäß Fig. 2 im Uhrzeigersinn gedreht. Infolgedessen wird das Innenkabel 5i des Bowden-Zugs 5 gezogen, und das Innenkabel 6i des Bowden-Zugs 6 wird gelöst. Hierdurch wird die Drehung der Antriebsrolle 13 zur Folgerrolle 20 übertragen, um die drehende Welle 21 zu drehen, so daß das Lenkdrehmoment durch das Ritzel 22 auf die Zahnstange 24 übertragen wird.

Wenn das Lenkdrehmoment durch ein Erfassungsmittel (nicht gezeigt) erfaßt wird, wird der Erfassungswert des Lenkdrehmoments zusammen mit anderen Steuersignalen in einer elektronischen Steuereinheit einer Berechnung unterzogen, und der Servolenkmotor 25 wird auf Basis des Berechnungsergebnisses angetrieben. Dann wird die Lenkstange 23 durch den Servolenkmotor 25 in Seitenrichtung gedrückt, um hierdurch die Bedienung des Lenkrads 1 durch den Fahrer zu unterstützen.

Weil wie oben gesagt, das Lenkrad 1 und das Getriebegehäuse 3 durch die flexiblen Bowden-Züge 5 und 6 miteinander verbunden sind, kann das Lenkrad 1 an jeder beliebigen Stelle relativ zu dem Getriebegehäuse 3 angeordnet werden, was die Konstruktionsfreiheit verbessert. Somit läßt sich das Getriebegehäuse 3 gemeinsam für ein rechtsgelenktes Fahrzeug und ein linksgelenktes Fahrzeug verwenden, und die Strukturen eines Kippmechanismus und eines Teleskopmechanismus für das Lenkrad 1 lassen sich vereinfachen.

Eine herkömmliche Lenkwelle zur Verbindung des Lenkrads 1 mit dem Getriebegehäuse 3 wird hier nicht verwendet, und daher wird Vibration des Getriebegehäuses 3 und Vibration des Motors nicht ohne weiteres auf das Lenkrad 1 übertragen, was nicht nur einen verbesserten Fahr­ komfort ergibt, sondern auch dem Fahrer ausreichenden Fußraum gibt, was den Bedienungskomfort verbessert. Darüber hinaus läßt sich im Falle einer Kollosion des Fahrzeugs das Lenkrad 1 mit ausreichendem Hub in Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie bewegen, und man erhält somit einen starken Aufprallabsorptionseffekt.

Wenn darüber hinaus das Antriebsrollengehäuse 2 an einem Instrumentenbrett angebracht ist, ist die Zugrichtung der Bowden-Züge 5 und 6 von dem Antriebsrollengehäuse 2 eine schräg nach vorwärts gerichtete Richtung, und nicht etwa eine Querrichtung zur Fahrzeugkarosserie. Daher lassen sich die Bowden-Züge 5 und 6 leicht in dem Instrumentenbrett unterbringen und verstecken, so daß sie vom Fahrzeuginnenraum her nicht sichtbar sind. Somit lassen sich die Konstruktionsfreiheit und das Aussehen verbessern.

Eine zweite Ausführung wird nun anhand Fig. 5 beschrieben.

In der zweiten Ausführung sind zwei Führungsrollen 37, 37 an einer Führungsrollenwelle 36 gehalten, die in dem Antriebsrollengehäuse 2 angebracht ist, und die Innenkabel 5i und 6i der Bowden-Züge 5 und 6 stützen sich an den Führungsrollen 37, 37 ab. Somit ist die Zugrichtung der Innenkabel 5i und 6i mit einem Winkel relativ zur Ebene P in Vor­ wärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie geneigt.

Mit der zweiten Ausführung werden die Gleitbewegungsrichtungen der Innenkabel 5i und 6i relativ zu den Richtungen der Enden der Außenrohre 5o und 6o immer konstant gehalten. Dies verhindert somit jegliches Verklemmen zwischen den Außenrohren 5o und 6o und den Innenkabeln 5i und 6i und ermöglicht eine noch glattere Betätigung der Bowden-Züge 5 und 6.

Eine dritte Ausführung wird nun anhand Fig. 6 beschrieben.

In der dritten Ausführung ist eine Zwischenwelle 38 hier im wesentlichen vertikal in der Nähe einer drehenden Welle 12 eines Lenkrads 1 angeord­ net, die im wesentlichen in Längsrichtung der Fahrzeugkarosserie ver­ läuft. Die drehende Welle 12 und die Zwischenwelle 38 sind durch ein Schneckengetriebe 41 miteinander verbunden, das aus einem Schnecken­ rad 39 und einer Schnecke 40 gebildet ist. An der Zwischenwelle 38 ist eine Antriebsrolle 13 angebracht. Das Schneckenrad 41 ist dazu ausge­ legt, die Drehung von dem Schneckenrad 39 mit Drehzahluntersetzung auf die Schnecke 40 zu übertragen und auch die Drehung von der Schnecke 40 zu dem Schneckenrad 9 mit Drehzahlerhöhung zu über­ tragen. Die zwei um die Antriebsrolle 13 herumgewickelten Bowden-Züge 5 und 6 werden derart herausgeführt, daß sie in horizontaler Ebene oder von oben gesehen in Vorwärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie, geneigt sind. Somit lassen sich wie in den ersten und zweiten Ausführungen die Bowden-Züge 5 und 6 leicht in einem Instrumentenbrett unterbringen und verstecken, so daß sie vom Fahrzeuginnenraum her nicht sichtbar sind. Ferner läßt sich das Verhältnis der Drehzahl der Antriebsrolle 13 zur Drehzahl des Lenkrads 1 auf jeden beliebigen Wert legen, indem man das Übersetzungsverhältnis des Schneckengetriebes 41 entsprechend wählt.

Obwohl in der dritten Ausführung die Zwischenwelle 38 vertikal an­ geordnet ist, ist die Anordnungsrichtung der Zwischenwelle 38 nicht notwendigerweise hierauf beschränkt. Wenn die Zwischenwelle 38 in einer zur drehenden Welle 12 des Lenkrads 1 orthogonalen Ebene an­ geordnet ist, lassen sich somit die Bowden-Züge 5 und 6 derart von der Antriebsrolle 13 abziehen, daß sie in Vorwärtsrichtung der Fahrzeug­ karosserie schräg verlaufen.

In den obigen Ausführungen werden die Antriebsrolle 13 und die Folger­ rolle 20 als Drahtantriebsmittel und Drahtfolgermittel verwendet. Anstelle der Rollen 13 und 20 lassen sich jedoch auch Arme oder Hebel ver­ wenden, deren Mittelabschnitte an den drehenden Wellen 12 und 21 befestigt sind und deren entgegengesetzte Enden mit den Innenkabeln 5i und 6i der Bowden-Züge 5 und 6 verbunden sind. Ferner läßt sich anstelle des Schneckengetriebes 41 auch ein anderer Getriebemecha­ nismus verwenden, wie etwa ein Kegelgetriebe o. dgl.

Nach einer Ausführung ist die Zugrichtung der Drähte von dem Draht­ antriebsmittel bezüglich zu einer zur drehenden Welle des Lenkrads orthogonalen Ebene in Richtung vom Lenkrad weg versetzt. Daher lassen sich die von dem Drahtantriebsmittel kommenden Drähte leicht verlegen, so daß sie vom Fahrzeuginnenraum her nicht sichtbar sind, um hierdurch die Konstruktionsfreiheit und das Aussehen um das Lenkrad herum zu verbessern.

In einer anderen Ausführung ist die Zugrichtung der Drähte versetzt, indem sich Zwischenabschnitte der Drähte an Führungsrollen in der Nähe des Drahtantriebsmittels abstützen. Daher läßt sich die Zugrichtung stark versetzen, ohne die Betriebslast der Drähte zu erhöhen.

Nach einer noch weiteren Ausführung ist die Zugrichtung der Drähte versetzt, indem das Drahtantriebsmittel an einer Zwischenwelle ange­ bracht wird, die durch einen Getriebemechanismus mit der drehenden Welle des Lenkrads verbunden ist. Daher läßt sich die Zugrichtung stark versetzen, ohne die Betriebslast der Drähte zu erhöhen, und ferner läßt sich das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Lenkrad und dem Draht­ antriebsmittel auf jeden geeigneten Wert festlegen.

In einer Kabel-Lenkvorrichtung, in der ein Lenkrad 1 und ein Getriebe 3 durch Drähte 5, 6 miteinander verbunden sind, sind die einen Enden der Innenkabels zweier Bowden-Züge 5, 6 um eine Antriebsrolle herumge­ wickelt, die an einer drehenden Welle des Lenkrads 1 angebracht ist. Die Innenkabel sind in Außenrohre eingesetzt, die mit ihren Enden jeweils an dem Antriebsrollengehäuse befestigt sind. Die Zugrichtung der Bowden-Züge 5, 6 aus dem Antriebsrollengehäuse ist mit einem Winkel in Vor­ wärtsrichtung der Fahrzeugkarosserie bezüglich einer zur drehenden Welle 12 orthogonalen Ebene versetzt. Dies verhindert, daß die Bowden-Züge zur Innenseite des Fahrzeuginnenraums freiliegen und/oder sich mit einem Instrumentenbrett o. dgl. stören.

Claims (3)

1. Kabel-Lenkvorrichtung, die ein mit einem Lenkrad (1) verbundenes Drahtantriebsmittel (13) sowie ein mit einem Getriebe (3) zum Lenken von Fahrzeugrädern verbundenes Drahtfolgermittel (20) aufweist, wobei das Drahtantriebsmittel (13) und das Drahtfolger­ mittel (20) durch Drähte (5i, 6i) derart miteinander verbunden sind, daß ein an das Lenkrad (1) angelegtes Lenkdrehmoment durch die Drähte (5i, 6i) zu dem Getriebe (3) übertragen wird, wobei die Zugrichtung der Drähte (5i, 6i) bezüglich einer zu einer drehenden Welle (12) des Lenkrads (1) orthogonalen Ebene (P) von dem Drahtantriebsmittel (13) in Richtung von dem Lenkrad (1) weg versetzt ist.

2. Kabel-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest eine Führungsrolle (37) in der Nähe des Draht­ antriebsmittels (13) aufweist und die Zugrichtung der Drähte (5i, 6i) durch Anlage von Zwischenabschnitten der Drähte (5i, 6i) an der Führungsrolle (37) versetzt ist.

3. Kabel-Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkrad (1) an der drehenden Welle (12) angebracht ist, das Drahtantriebsmittel an einer zweiten Welle (38) angebracht ist, die zweite Welle (38) mit der drehenden Welle (12) des Lenkrads (1) durch einen Getriebemechanismus (41) verbunden ist und die Achse der zweiten Welle (38) relativ zur Achse der drehenden Welle (12) derart orientiert ist, daß die Zugrichtung der Drähte (5, 6) versetzt ist.