DE3732847A1 - Motorgetriebene servolenkvorrichtung fuer ein fahrzeug mit steuerbaren vorder- und hinterraedern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine motorgetriebene Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit steuerbaren Vorder- und Hinterrädern.

Es ist bereits eine motorgetriebene Servolenkvorrichtung mit einem Elektromotor zur Erzeugung einer Hilfssteuerlei­ stung in einem Steuerkraft-Übertragungssystem für steuerba­ re Vorderräder bekanntgeworden. Die durch den Motor erzeug­ te Hilfssteuerleistung wird zusammen mit auf ein Steuerrad wirkenden manuellen Steuerkräften auf die Vorderräder übertragen, um damit die Steueranstrengungen des Fahrers eines Motorfahrzeuges mit einer derartigen Steuervorrich­ tung zu verringern.

Beispielsweise beschreibt die US-PS 44 15 054 eine motorge­ triebene Servolenkvorrichtung mit einem Schneckengetriebe, das eine in einem Zahnstangengehäuse axial beweglich gehal­ terte Zahnstangenachse, eine Ritzelwelle, die mit einem oberen Ende mit einem Steuerrad in Wirkverbindung steht und an einem unteren Ende ein mit Zähnen auf einer Seite der Zahnstangenachse kämmendes Zahnradgetriebe besitzt, sowie mit einem koaxial mit der Zahnstangenachse angeordneten Elektromotor zur Erzeugung von Hilfssteuerleistung auf­ weist. In einem zentralen Teil der Zahnstangenachse ist eine schraubenförmige Nut vorgesehen, welche durch den im Zahnstangengehäuse angeordneten Elektromotor abgedeckt ist. Der Elektromotor besitzt eine Anzahl von in der Innenum­ fangsfläche des Zahnstangengehäuses angeordneten und die schraubenförmige Nut umgebenden Magneten, einen von den Magneten umgebenen und koaxial mit der Zahnstangenachse um die schraubenförmige Nut angeordneten rohrförmigen Anker sowie einen an der Innenumfangsfläche des rohrflächigen Ankers befestigten und koaxial mit der Zahnstangenachse um die schraubenförmige Nut angeordneten rohrförmigen Kugelkä­ fig.

Der Elektromotor wird von einem Signal angesteuert, das ein Maß für die Steuerkräfte ist und durch einen Sensor erfaßt wird, der einem Torsionsstab zugeordnet ist, welcher das Steuerrad mit der Ritzelwelle verbindet. Die durch den Motor erzeugte Drehkraft wird mit einer Anzahl von Kugeln, welche zwischen dem Kugelkäfig und der schraubenförmigen Nut auf der Zahnstangenachse vorgesehen sind, in eine Axialbewegung der Zahnstangenachse überführt.

Die durch den Motor erzeugte Hilfssteuerleistung wird zusammen mit durch den Fahrer auf das Steuerrad ausgeübten manuellen Steuerkräften auf die Vorderräder übertragen, so daß die Steueranstrengungen reduziert werden können.

Neuerdings sind Fahrzeuge mit steuerbaren Vorder- und Hinterrädern entwickelt worden, welche einen Hinterrad- Steuermechanismus zur Steuerung der Hinterräder beim Drehen der Vorderräder aufweisen. Wird eine motorgetriebene Steuervorrichtung mit einem Schneckengetriebe der oben beschriebenen Art in ein derartiges Fahrzeug mit steuerba­ ren Vorder- und Hinterrädern zum Zwecke der Ausübung einer Hilfssteuerleistung beim Drehen sowohl der Hinterräder als auch der Vorderräder eingebaut, so muß eine solche motorge­ triebene Servolenkvorrichtung über eine Verbindungswelle und andere Elemente mechanisch mit dem Hinterrad-Steuerme­ chanismus gekoppelt werden, wodurch die durch den Motor erzeugte Hilfssteuerleistung auf die Hinterräder übertragen wird, um diese als Funktion des Drehens der Vorderräder ebenfalls zu drehen.

Der Motor ist zentral auf der Zahnstangenachse angeordnet, während die mit dem Steuerrad gekoppelte Ritzelwelle auf einer Seite der Zahnstangenachse angeordnet ist, wobei die mit dem Motor gekoppelte schraubenförmige Nut und die mit dem Zahnradgetriebe gekoppelten Zähne am unteren Ende der Ritzelwelle auf der Zahnstangenachse im wesentlichen über deren gesamte Länge verlaufen. Die Ausgestaltungsfreiheit der Zahnstangenachse im Hinblick auf den Leistungsausgangs­ bereich zur Abnahme von Hilfssteuerleistung für die Hinter­ räder ist daher wesentlich beschränkt. Da ein derartiger Leistungsausgangsbereich nicht wenigstens im zentralen Teil der Zahnstangenachse angeordnet werden kann, kann auch die Verbindungswelle nicht in Längsrichtung durch die zentrale Zone des Fahrzeugchassis verlaufen. Dadurch ergibt sich ein toter Raum im Fahrzeugchassis, wodurch wiederum eine gute Raumausnutzung nicht realisierbar ist.

Der Leistungsausgangsbereich muß an einem der sich gegen­ überliegenden Ende der Zahnstangenachse oder an einem Ansatz dieser Achse vorgesehen werden oder es muß die Zahnstangenachse in zwei Achsenelemente geteilt werden, damit die motorbetätigte Servolenkvorrichtung mit dem Hinterrad-Steuermechanismus verbunden werden kann. Eine derartige Anordnung führt jedoch zu einer erhöhten mechani­ schen Gesamtgröße, wodurch sich Beschränkungen hinsichtlich der geometrischen Struktur der Vorderrad-Steuerverbindungen ergeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun­ de, eine motorgetriebene Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit steuerbaren Vorder- und Hinterrädern anzuge­ ben, bei der eine Übertragung einer durch einen Motor erzeugten Hilfssteuerleistung auf die Hinterräder möglich ist, ohne daß sich daraus eine Erhöhung der Größe eines Schneckengetriebe-Steuermechanismus mit einem Elektromotor zur Drehung der Vorderräder ergibt.

Diese Aufgabe wird bei einer Servolenkvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen motorgetriebenen Servolenkvor­ richtung handelt es sich speziell um eine Schneckengetrie­ be-Vorrichtung mit einem Elektromotor zur Erzeugung von Hilfssteuerleistung und Übertragung dieser Hilfssteuerlei­ stung auf steuerbare Vorder- und Hinterräder eines Fahr­ zeugs zwecks Drehung dieser Räder.

Die motorgetriebene Servolenkvorrichtung weist dabei insbe­ sondere auch einen Hinterrad-Steuermechanismus zur Drehung der Hinterräder sowie eine mit dem Hinterrad-Steuerlei­ stungs-Ausgangsmechanismus verbundene Verbindungswelle zur Übertragung von Hinterrad-Steuerleistung vom Vorderrad- Steuermechanismus auf den Hinterrad-Steuermechanismus auf.

Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegen­ stand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine ebene Ansicht einer erfindungsgemäßen motorgetriebenen Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit steuerbaren Vorder- und Hinterrä­ dern;

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt eines Vorderrad- Steuermechanismus der motorgetriebenen Servo­ lenkvorrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt in einer Ebene III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt in einer Ebene IV-IV in Fig. 2; und

Fig. 5 einen Schnitt in einer Ebene V-V in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine generell mit 100 bezeichnete motorgetrie­ bene Servolenkvorrichtung für ein Fahrzeug mit steuerbaren Vorder- und Hinterrädern.

Die motorgetriebene Servolenkvorrichtung 100 besitzt grund­ sätzlich einen Schneckengetriebe-Vorderrad-Steuermechanis­ mus 76 zur Drehung von Vorderrädern 77 L, 78 R, einen Hinter­ rad-Steuermechanismus 80 zur Drehung von Hinterrädern 79 L, 79 R, sowie eine in Längsrichtung durch einen zentralen Teil des Fahrzeugs verlaufende sowie den Vorderrad- und Hinter­ rad-Steuermechanismus 76 bzw. 80 verbindende Verbindungs­ welle 78. Der Vorderrad-Steuermechanismus 76 ist durch einen Schneckengetriebemechanismus mit einer Ritzelwelle 11 gekoppelt, welche über eine Steuersäule 72, eine Zwischen­ welle 73 sowie zwei Kardangelenke 74, 75 mit einem Steuer­ rad 71 in Wirkverbindung steht.

Ein Zündschlüsselschalter 81 und eine Batterie 94 sind elektrisch mit einer (im folgenden noch zu beschreibenden) Steuerschaltung 63 verbunden.

Gemäß Fig. 2 besitzt der Vorderrad-Steuermechanismus 76 ein fest mit einem Fahrzeugchassis verbundenes Zahnstangenge­ häuse 17 sowie eine in diesem verlaufende Zahnstangenachse 20. Diese Zahnstangenachse 20 ist mittels einer (nicht dargestellten) im Bereich eines Zahnradgetriebes 11 a am rechten Ende des Zahnstangengehäuses 17 sowie mittels eines Achslagers 31 im linksseitigen Ende des Zahnstangengehäuses 17 axial beweglich gehaltert.

Gemäß Fig. 1 ragen die sich gegenüberliegenden Enden der Zahnstangenachse 20 aus dem Zahnstangengehäuse 17 heraus und sind mit Achsschenkeln 85 L, 85 R gekoppelt, welche die Vorderräder 77 L, 77 R über Lenkgestänge 82 L, 82 R und Kugelge­ lenke 83 L, 83 R sowie 84 L, 84 R haltern. Die mit den Achs­ schenkeln 85 L, 85 R gekoppelten Enden der Zahnstangenachse 20 sind mit Schutzmanschetten 95 L, 95 R abgedeckt.

Ein unterer Teil der mit dem Steuerrad 71 gekoppelten Ritzelwelle 11 ist mit dem Vorderrad-Steuermechanismus 76 gekoppelt. Speziell ist am rechtseitigen Ende des Zahnstan­ gengehäuses 17 ein Getriebegehäuse 17′ einstückig montiert. Dieses Getriebegehäuse 17′ enthält einen Kopplungsmechanis­ mus, durch den die Ritzelwelle 11 und die Zahnstangenachse 20 zur Übertragung von manuellen Steuerkräften vom Steuer­ rad 71 auf die Zahnstangenachse 20 in Wirkverbindung ge­ bracht sind.

Der Kopplungsmechanismus enthält einen Getriebehalter 14, der durch Lager 15, 16 drehbar im Getriebegehäuse 17′ gehaltert ist, wobei die Ritzelwelle 11 mittels Lagern 12, 13 drehbar in den Getriebehalter 14 eingeführt ist. Am freien Ende der Ritzelwelle 11 ist ein Ritzel 11 a montiert, das mit (nicht dargestellten) Zähnen auf der Hinterseite (in Fig. 2 gesehen) der Zahnstangenachse 20 kämmt, wodurch ein Schneckengetriebe-Mechanismus gebildet wird. Das Dreh­ zentrum des Getriebehalters 14 ist gegen das Drehzentrum der Ritzelwelle 11 verschoben bzw. versetzt, wodurch ein im folgenden noch zu beschreibender Steuerdrehmomentsensor 21 gebildet wird.

Der Steuerdrehmomentsensor und die Steuerschaltung 63 sind im oberen Teil des Getriebegehäuses 17′ angeordnet, in dem auch die Ritzelwelle 11 und der Getriebehalter 14 angeord­ net sind. Eine Motortreiberschaltung 65 zur Ansteuerung eines Elektromotors 5 (im folgenden beschrieben) befindet sich im unteren Teil des Getriebegehäuses 17′.

Gemäß Fig. 3 umfaßt der Steuerdrehmomentsensor 21 einen beweglichen Kern 14 a auf einer Oberseite des Getriebehalters 14 sowie einen fest im Getriebegehäuse 17′ montierten Differentialtransformator 22. Dieser Differentialtransfor­ mator 22 besitzt einen fest im Getriebegehäuse 17′ angeord­ neten E-förmigen Eisenkern 23, eine auf den Eisenkern 23 gewickelte Primärwicklung 24, zwei auf den Eisenkern 23 gewickelte Sekundärwicklungen 25 sowie einen um die Primär­ wicklung 24 angeordneten (nicht dargestellten) kompensie­ renden Tertiärkern. Der Steuerdrehmomentsensor 21 detek­ tiert ein Steuerdrehmoment, d. h., eine auf das Steuerrad 71 wirkende Steuerreaktionskraft über eine Verschiebung des beweglichen Kerns 14 a. Mittels eines in die Primärwicklung 24 von der Steuerschaltung 63 eingespeisten impulsförmigen Wechselsignals von der Steuerschaltung 63 erzeugen die Sekundärwicklungen 25 als Funktion der Relativverschiebung zwischen ihnen und dem beweglichen Kern 14 a bei Drehung des Getriebehalters 14 differentiell Steuerdrehmomentsignale und speisen diese in die Steuerschaltung 63 ein. Gemäß Fig. 2 ist um die Ritzelwelle 14 ein Dichtungselement 27 angeordnet und im Getriebegehäuse 17′ gehaltert, das durch eine Kappe 28 abgedeckt ist. Die Treiberschaltung 65 ist über Leitungen 29 elektrisch mit der Batterie 94 verbunden.

Der im Zahnstangengehäuse 17 befindliche Elektromotor 5 ist koaxial um die Zahnstangenachse 20 angeordnet und verläuft von einer Stelle im Bereich des Zentrums der Zahnstangen­ achse 20 zu einer Stelle im Bereich des Getriebegehäuses 17′; er dient zur Erzeugung von Hilfssteuerleistung.

Der Elektromotor 5 umfaßt mehrere an der Innenumfangsfläche des Zahnstangengehäuses 17 befestigte Feldmagneten 33, einen drehbar auf der Zahnstangenachse 20 angeordneten und die Feldmagneten 33 unter Bildung eines vorgegebenen Spal­ tes abdeckenden Rotor 34 sowie einen Kommutator 36, der von einem am Zahnstangengehäuse 17 befestigten und gleitend gegen eine Bürste 37 gehaltenen Halter 35 aufgenommen wird.

Der Rotor 34 ist mittels Lagern 38, 39 drehbar im Zahnstan­ gengehäuse 17 gehaltert und besitzt eine als Ausgangswelle des Motors 5 wirkende rohrförmige Welle 40. Der Rotor 34 enthält einen um die rohrförmige Welle 40 angeordneten und eine abgeschrägte Nut besitzenden geschichteten Eisenkern 41 sowie eine um den geschichteten Eisenkern angeordnete Ankervervielfachwicklung 42, wobei der Eisenkern 41 und die Wicklung 42 koaxial fest in der rohrförmigen Welle 40 montiert sind. Die Ankerwicklung 42 ist über den Kommutator 36 und die Bürste 37 elektrisch mit der Motortreiberschal­ tung 65 verbunden. Diese Motortreiberschaltung 65 wird durch die Steuerschaltung 63 angesteuert.

Eine Untersetzungseinrichtung 46 sowie ein Kugelschnecken­ mechanismus 53 sind oberhalb der Zahnstangenachse 20 im Zahnstangengehäuse 17 angeordnet und verlaufen von einem zentralen Bereich der Zahnstangenachse links vom Motor zum linksseitigen Ende der Zahnstangenachse 20.

Gemäß Fig. 4 umfaßt die Untersetzungseinrichtung 46 ein auf der Außenumfangsfläche der rohrförmigen Welle 40 an deren dem Zentrum der Zahnstangenachse 20 benachbarten Ende ausgebildetes Zahnrad 40 a, eine Zahnradanordnung, die ein mit dem Zahnrad 43 kämmendes und drehbar im Zahnstangenge­ häuse 17 gehaltertes Zahnrad 43 und ein einstückig mit diesem Zahnrad 43 gekoppeltes Zahnrad 44 kleineren Durch­ messers aufweist, sowie ein mit dem Zahnrad 44 kleineren Durchmessers kämmendes und an einem Ende einer Schnecken­ welle 48 befestigtes Zahnrad 45 größeren Durchmessers. Die Untersetzungseinrichtung 46 ist auf diese Weise oberhalb des zentralen Bereiches der Zahnstangenachse 20 im Zahn­ stangengehäuse 17 angeordnet.

Der Kugelschneckenmechanismus 53 umfaßt die Schneckenwelle 48, welche mittels Lagern 49, 50 oberhalb und parallel zur Zahnstangenachse 20 im Zahnstangengehäuse 17 drehbar gehal­ tert ist, ein unter Bildung eines bestimmten Spaltes auf die Schneckenwelle 48 aufgepaßtes Mutterelement 52 sowie einen mit dem Mutterelement 52 und die Zahnstangenachse 20 halternden Zahnstangenhalter 57. Die Schneckenwelle 48 besitzt auf ihrer Außenumfangsfläche eine schraubenförmige Nut 48 a, deren axiale Länge derjenigen Strecke entspricht, um welche die Zahnstangenachse 20 axial beweglich ist. Wie Fig. 5 zeigt, besitzt das Mutterelement 52 an seiner Innen­ umfangsfläche eine schraubenförmige Nut 52 a. Mittels einer Anzahl von (nicht dargestellten), in dem schraubenförmigen Nuten 48a, 52 a laufenden Kugeln kann vom Motor 5 über die Untersetzungseinrichtung 46 auf die Schneckenwelle 48 übertragene Drehleistung in Axialbewegung des Mutterelemen­ tes 52 auf der Schneckenwelle 48 übertragen werden.

Das Mutterelement 52 besitzt ein Paar von Flanschen 54, die sich diametral gegenüberliegend angeordnet sind und mittels durch sie verlaufenden Schrauben 56 am Zahnstangenhalter 57 befestigt sind, wobei zwischen den Schrauben 56 und den Flanschen 54 elastische Boxen 55 vorgesehen sind. Der Zahnstangenhalter ist mittels einer Schraube 58 fest um die Zahnstangenachse 20 befestigt. Die Zahnstangenachse 20 ist durch den Zahnstangenhalter 57 über die Schrauben 56 und die Buchsen 55 mit dem Mutterelement 52 verbunden. Das Mutterelement 52 ist damit lediglich gemeinsam mit der vom Zahnstangenhalter 57 gegriffenen Zahnstangenachse 20 axial beweglich. Die Buchsen 57 dienen zur Absorption eines auf die Zahnstangenachse 20 als Funktion einer Steuerrückwir­ kungskraft wirkenden Biegemomentes sowie zur Verhinderung einer unerwünschten Belastung der Schneckenwelle 48 des Kugelschneckenmechanismus 53.

Gemäß Fig. 2 besitzt die Zahnstangenachse 20 an ihrer Unterseite Zähne 20 b zwischen dem Zahnstangenhalter 57 und dem Motor 5 auf einer vorgegebenen Länge zur Übertragung von Steuerleistung für die Drehung der Hinterräder 79 L, 79 R. Diese Zähne 20 b kämmen mit einem Ritzelzahnrad 78 a auf einem Ende einer Ausgangswelle 97, welche Steuerkräfte auf den Hinterrad-Steuermechanismus 80 überträgt. Gemäß Fig. 1 ist die Ausgangswelle 97 über ein Kardangelenk 89 a, die Verbindungswelle 78 sowie ein Kardangelenk 89 b mit dem Hinterrad-Steuermechanismus 80 verbunden, um Steuerleistung vom Vorderrad-Steuermechanismus 76 auf den Hinterrad- Steuermechanismus 80 zu übertragen. Die Zähne 20 b und die Ausgangswelle 97, deren Ritzelzahnrad 78 a mit diesen Zähnen kämmt, dienen als Hinterrad-Steuerleistungs-Ausgangsmecha­ nismus.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Schneckenwelle 48 des Kugelschneckenmechanismus 53 oberhalb der Zahnstangenachse 20 angeordnet, wobei die Zähne 20 b des Hinterrad-Steuerleistungs-Ausgangsmechanismus auf der Unterseite der Zahnstangenachse 20 vorgesehen ist. Die Erfindung ist jedoch auf eine derartige Ausführungsform nicht beschränkt. Die Schneckenwelle 48 kann auch in einer anderen Winkelstellung radial beabstandet von der Zahnstan­ genachse 20 angeordnet werden, wobei die Zähne 20 b auf der Oberseite der Zahnstangenachse 20 vorgesehen werden können, so daß sie nicht in körperlicher Wechselwirkung mit der Schneckenwelle 48 stehen.

Gemäß Fig. 1 umfaßt der Hinterrad-Steuermechanismus 80 ein Getriebegehäuse 86, eine drehbar im Getriebegehäuse 86 gehalterte und mit der Verbindungswelle 78 über ein Kardan­ gelenk 89 b gekoppelte Eingangswelle sowie mit der Eingangs­ welle 87 über einen (nicht dargestellten) Getriebemechanis­ mus im Getriebegehäuse 86 und axial in diesem bewegliche Lenkgestänge 91 L, 91 R.

Über die Verbindungswelle 78 vom Vorderrad-Steuermechanis­ mus 76 übertragene Hinterrad-Steuerleistung wird durch den Getriebemechanismus im Getriebegehäuse 86 zur Drehung der Hinterräder 79 L, 79 R in Axialbewegung des Lenkgestänges 91 L, 91 R übertragen, wobei die Hinterräder über Kugelgelen­ ke 90 L, 90 R sowie 92 L, 92 R und Achsschenkel 93 L, 93 R mit den äußeren Enden der Lenkgestänge 91 L, 91 R verbunden sind.

In der motorgetriebenen Servolenkvorrichtung 100 liefert die Steuerschaltung 63 ein Steuersignal zur Treiberschal­ tung 65 auf der Basis eines Ausgangssignals vom Steuerdreh­ momentsensor 21 zur Steuerung des durch den Motor 5 flie­ ßenden elektrischen Stroms. Der Motor 5 erzeugt somit an das Steuerdrehmoment angepaßte Hilfssteuerleistung und bringt diese auf die Zahnstangenachse 20 zur Einwirkung. Die Steuerschaltung 65 kann auch auf ein Signal von einem anderen Sensor, beispielsweise einem Temperatursensor, zur Erzeugung eines Steuersignals für die Treiberschaltung 65 ansprechen. Die durch den Motor 5 erzeugte Hilfssteuerlei­ stung wird zusammen mit manuellen Steuerkräften vom Steuer­ rad 71 auf den Vorderrad-Steuermechanismus 76 übertragen, wodurch die Vorderräder 77 L, 77 R gedreht werden. Von der Zahnstangenachse 20 wird weiterhin auch über die Ausgangs­ welle 97 und die Verbindungswelle 78 Hinterrad-Steuerlei­ stung auf den Hinterrad-Steuermechanismus 80 übertragen, welcher dann die Hinterräder 79 L, 79 R über das Lenkgestänge 91 L, 91 R dreht.

Die Richtung, in der die Hinterräder 79 L, 79 R gedreht werden, sowie das Verhältnis des Drehwinkels der Hinterrä­ der 79 L, 79 R zum Drehwinkel der Vorderräder 77 L, 77 R, werden in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit durch eine im Getriebegehäuse 86 befindliche elektrische Einrichtung gesteuert. Die Drehrichtung und das Drehwinkel­ verhältnis können so gesteuert werden, daß bei Fahrzeugge­ schwindigkeiten in einem Bereich kleiner Geschwindigkeit die Hinterräder 79 L, 79 R in Bezug auf die Vorderräder 77 L, 77 R mit einem großen Winkelverhältnis gegensinnig gedreht werden, während die Hinterräder 79 L, 79 R bei Fahrzeugge­ schwindigkeiten in einem Bereich hoher Geschwindigkeiten mit einem kleinen Drehwinkelverhältnis in der gleichen Richtung wie die Vorderräder 77 L, 77 R gedreht werden.

Die motorbetätigte Servolenkvorrichtung 100 ist bei relativ kurzer Zahnstangenachse 20 relativ klein, da der Motor 5 koaxial auf der Zahnstangenachse 20 angeordnet ist und die Hinterrad-Steuerleistung von den Zähnen 20 b auf der Zahn­ stangenachse 20 zwischen dem Mutterelement 52 und dem Motor 5 über die Verbindungswelle 78 auf die Hinterräder 79 L, 79 R übertragen wird. Für die Anordnung der Zahnstangenachse 20 ist daher ein größerer Freiheitsgrad gegeben. Die geometri­ sche Konfiguration der Steuerverbindungseinrichtungen, beispielsweise der Lenkgestänge 82 L, 82 R für die Vorderrä­ der, kann mit größerem Freiheitsgrad ausgelegt werden. Toter Raum im Fahrzeugchassis kann effizient ausgenutzt werden, da die Verbindungswelle 78 zur Übertragung von Steuerleistung vom Vorderrad-Steuermechanismus 76 auf den Hinterrad-Steuermechanismus 80 zentral im Fahrzeugchassis angeordnet werden kann.

Claims (12)

1. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung (100) für ein Fahrzeug mit steuerbaren Vorder- und Hinterrädern (77 L, 77 R; 79 L, 79 R), gekennzeichnet durch einen Vorderrad-Steuermechanismus (76) zur Drehung der Vorderräder (77 L, 77 R), welcher

• eine Zahnstangenachse (20), die an ihren voneinander abgewandten Enden die Vorderräder (77 L, 77 R) über Achsschenkel (85 L, 85 R) trägt, und ein an einem Fahrzeugchassis zu befestigendes Zahnstangengehäuse (17), mittels dem die Zahnstangenachse (20) axial belegbar gehaltert ist,

nicht mehr aufweist,
einen Hinterrad-Steuerleistungs-Ausgangsmechanismus (20 b, 78 a, 97), der im wesentlichen zentral auf der Zahnstangenachse (20) angeordnet ist, um Hinterrad- Steuerleistung von der Zahnstangenachse (20) abzuneh­ men,
eine Ritzelwelle (11), die zur Übertragung von von einem Steuerrad (71) kommenden manuellen Steuerkräften über einen Kopplungsmechanismus (14) in Zahnstangen­ trieb-Form mit einem Endteil der Zahnstange (20) in Wirkverbindung steht,
einen zwischen dem Hinterrad-Steuerleistungs-Ausgangs­ mechanismus (20 b, 78 a, 97) und dem Kopplungsmechanis­ mus (14) koaxial auf der Zahnstangenachse (20) angeord­ neten Elektromotor (5) zur Erzeugung von Hilfssteuer­ leistung
und einen radial von der Zahnstangenachse (20) beab­ standeten und beabstandet vom Kopplungsmechanismus (14) und dem Elektromotor (5) parallel zur Zahnstangenachse (20) verlaufenden Kugelschneckenmechanismus (53) zur Axialbewegung der Zahnstangenachse (20) als Funktion der durch den Elektromotor (5) erzeugten Hilfssteuer­ leistung.

2. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung (100) nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch
einen Hinterrad-Steuermechanismus (80) zur Drehung der Hinterräder (79 L, 79 R),
und eine mit dem Hinterrad-Steuerleistungs-Ausgangsme­ chanismus (20 b, 78 a, 97) gekoppelte Verbindungswelle (78) zur Übertragung von Hinterrad-Steuerleistung vom Vorder­ rad-Steuermechanismus (76) auf den Hinterrad-Steuerme­ chanismus (80).

3. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung (100) nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch
einen im Kopplungsmechanismus (14) angeordneten Steuer­ drehmomentsensor (21) zur Detektierung einer auf das Steuerrad (71) wirkenden Steuerrückwirkungskraft sowie zur Erzeugung eines ein Maß für die erfaßte Steuerrück­ wirkungskraft darstellenden Signals,
eine Motortreiberschaltung (65) zur Ansteuerung des Elektromotors (5)
und eine Steuerschaltung (63) zur Ansteuerung der Motor­ treiberschaltung (65) zwecks Ansteuerung des Elektromo­ tors (5) als Funktion wenigstens des vom Steuerdrehmo­ mentsensor (21) gelieferten Signals.

4. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (5) mehrere an einer Innenumfangs­ fläche des Zahnstangengehäuses (17) angeordnete Feldma­ gneten (33) und einen drehbar im Zahnstangengehäuse (17) gehalterten und von den Feldmagneten (33) umgebenen Rotor (34) aufweist, daß der Rotor (34) koaxial um die Zahnstangenachse (20) mit einem dazwischen befindlichen Spalt angeordnet ist und daß der Kugelschneckenmechanis­ mus (53) eine im Zahnstangengehäuse (17) parallel zur Zahnstangenachse (20) drehbar gehalterte Schneckenwelle (48), ein axial beweglich auf der Schneckenwelle (48) angeordnetes und eine Vielzahl von Kugeln enthaltendes Mutterelement sowie einen die Zahnstangenachse (20) halternden und über elastische Elemente (55) mit dem Mutterelement (52) gekoppelten Zahnstangenhalter (57) aufweist, wodurch die Hilfssteuerleistung vom Elektromo­ tor (5) bei Drehung der Schneckenwelle (48) um ihre eigene Achse in eine Axialbewegung des Mutterelementes (52) überführt werden kann.

5. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Untersetzungseinrichtung (46) mit einem ersten Zahnrad (40 a) auf einer Außenumfangsfläche eines Endes des Rotors (34) des Elektromotors (5), einem zweiten, an einem Ende der Schneckenwelle (48) des Kugelschneckenme­ chanismus (52) befestigten Zahnrads (45) sowie mit einer das erste und zweite Zahnrad (40 a, 45) in Wirkverbindung bringenden Zahnradanordnung (43, 44).

6. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterrad-Steuerleistungs-Ausgangsmechanismus (20 b, 78 a, 97) folgende Elemente aufweist:

Zähne (20 b) auf der Zahnstangenachse (20), welche in keiner körperlichen Wechselwirkung mit der Schneckenwel­ le (48) des Kugelschneckenmechanismus (53) stehen,
und eine Ausgangswelle (97), die an einem Ende ein mit den Zähnen (20 b) der Zahnstangenachse (20) kämmendes Zahnradgetriebe (78 a) aufweist und am anderen Ende mit der Verbindungswelle (78) gekoppelt ist.

7. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenwelle (48) oberhalb der Zahnstangenach­ se (20) angeordnet ist und daß die Zähne (20 b) der Zahnstangenachse (20) auf der von der Schneckenwelle (48) abgewandten Unterseite der Zahnstangenachse (20) vorgesehen sind.

8. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnstangengehäuse (17) ein einstückig mit ihm ausgebildetes Getriebegehäuse (17′) aufweist, daß der Kopplungsmechanismus (14) durch einen drehbar im Getrie­ begehäuse (17′) gehalterten Getriebehalter gebildet ist und daß die Ritzelwelle (11) im Getriebehalter (14) exzentrisch drehbar gehaltert ist.

9. Motorgetriebene Servolenkvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdrehmomentsensor (21) folgende Elemente aufweist:

einen beweglichen Kern (14 a) auf dem Getriebehalter (14)
und einen dem beweglichen Kern (14 a) gegenüberstehend fest montierten Differentialtransformator (22) zur Erzeugung eines Differentialsignals als Funktion der Verschiebung des beweglichen Kerns (14 a).