DE822485C - Fahrzeugsteuerung mit mechanisch angetriebener Hilfsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Steuervorrichtungen für Fahrzeuge und. insbesondere solche, bei denen eine mechanisch angetriebene Hilfseinrichtung vorgesehen ist, welche den Fahrer des Fahrzeuges unterstützen soll, wenn die zum Steuern aufgewendete Kraft ein vorgesehenes Maß überschreitet. Der Hauptgegenstand der Erfindung ist ein Hilfsregler, der an einer Vielzahl von Steuerungen anwendbar, einen hohen Grad von Anpassungsfähigkeit der Konstruktion gestattet sowie einfach und wirtschaftlich herstellbar und betriebssicher ist.

Zur Ausführung der Erfindung wird eine Pendelwelle benutzt, die in beliebiger Weise mit den Lenkrädern eines Fahrzeuges verbindbar ist. Die Hilfsvorrichtung, die in der bevorzugten Ausführungsart der Erfindung hydraulisch arbeitet, ist zwangsläufig mit den Lenkrädern zweckmäßig durch mindestens einige der Teile verbunden, welche auch die Pendelwelle mit den Rädern verbinden. An der Pendelwelle ist drehbar um eine exzentrische Achse ein Antriebsglied angelenkt, das andererseits mit der handgesteuerten Steuerwelle verbunden ist, und zwar möglichst durch solche Mittel, die ein beträchtliches Übersetzungsverhältnis gestatten. Das Antriebsglied hat einen begrenzten Spielraum um seinen Lagerzapfen auf der Pendelwelle und wird durch Federvorspannung in einer Mittel- oder Nullstellung seines Bewegungsbereiches gehalten. Die Steuerung der Hilfsvorrichtung hängt von der Bewegung des Antriebsgliedes gegenüber der Pendelwelle ab, und zu diesem Zweck hat dieses Glied eine bogenförmige Nut, die, wenn es sich in seiner Nullstellung befindet, konzentrisch zu seiner Achse liegt. In diese Nut greift ein Stift ein, der kraftschlüssig mit einem Ventil verbunden ist, das den Antrieb eines hydraulischen Servormotors steuert.

Die Zeichnungen erläutern die Erfindung. Es zeigt

Fig. r eine Seitenansicht der Steuervorrichtung,

bei der Teile weggebrochen sind und im senkrech- J ten Schnitt erscheinen, |

Fig. 2 in größerem Maßstabe einen senkrechten Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 3, Fig. 3 einen senkrechten Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1 und

Fig. 4 einen waagerechten Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 3.

Die in der Zeichnung dargestellte Steuervorrichtung enthält ein Gehäuse 10 mit einem abnehmbaren Deckeln. Dieses bildet ein Lager 12 mit einer drehbaren Pendelwelle 13, die sowohl in das Gehäuse hinein-, als auch aus ihm herausragt. Fest auf dem äußeren Ende der Pendehvelle 13 sitzt ein Steuerarm 14, der für die Verbindung zu den Lenkrädern des Fahrzeuges, mit denen das Steuergetriebe zusammenarbeitet, ausgebildet ist.

Innerhalb des Gehäuses hat die Pendelwelle 13 einen seitwärts ragenden Arm 16, der möglichst mit ihr aus einem Stück besteht. Der Arm 16 hat einen Abstand vom inneren Ende des Lagers 12, und zwischen ihm und dem Lager liegt ein Antriebsglied 17, das gelenkig mit dem äußeren Ende des Armes 16 verbunden ist, z. B. durch einen parallel zur Pendelwelle 13 liegenden Dorn 18. Das Antriebsglied verläuft nach innen längs des Armes 16 und hat an seinem inneren Ende eine Nabe 19, durch deren Bohrung 20 die Pendehvelle 13 läuft. Die Bohrung 20 hat einen Durchmesser, der etwas größer ist, als der der Pendehvelle 13, so daß das Antriebsglied einen begrenzten Spielraum für eine Schwenkbewegung um die Achse des Drehzapfens 18 hat.

Zwischen der Nabe 19 des Antriebsgliedes und der Pendehvelle 13 sind nachgiebig federnde Mittel vorgesehen, die das Antriebsglied in einer Mittelstellung zwischen den Grenzen seiner Bewegung um den Dorn 18 halten. Wie Fig. 2 und 4 zeigen, haben die nachgiebigen Mittel möglichst die Form eines Paares von Druckfedern 22 und 23 in Angußhülsen 24 an diametral entgegengesetzten Seiten der Nabe 19, die auf die Pendehvelle 13 über Druckteile 25, möglichst in der Form von Stahlkugeln einwirken, welche in Führungswegen 25' in der Nabe 19 des Antriebsgliedes liegen. Jede der Angußhülsen 24 besitzt einen Pflock 26, gegen den sich das äußere Ende der dazugehörigen Druckfeder abstützt. Um die Pflöcke 26 in ihrer Lage zu halten, können Splinte 26' verwendet werden.

Das Antriebsglied 1.7 ragt außerhalb des Armes 16 bis hinter den Drehzapfen 18 und ist dort zur Verbindung mit einer Vorrichtung ausgebildet, die durch die Steuerwelle angetrieben werden kann, um das Antriebsglied in beliebiger Richtung um den Dorn 18 zu schwenken. Bei der besonderen, in den Figuren gezeigten Ausführungsart hat diese Vorrichtung die Form einer im Gehäuse 10 möglichst in Kugellagern 31 drehbar gelagerten Schnecke 30, die kraftschlüssig mit der Steuerwelle 32 verbunden ist, welche vom Gehäuse aus durch die Steuersäule 33 läuft. Das äußere Ende des Antriebsgliedes 17 ist verbreitert und mit zwei im Abstand angeordneten Dornen 35 versehen, die in den Schneckengang eingreifen. Diese besondere Vorrichtung zur Bewegung des Antriebsgliedes 17 ist hier nur als Beispiel gezeigt; selbstverständlich können, falls wünschenswert, andere Vorrichtungen benutzt werden.

Es ist einleuchtend, daß, nach der bisherigen Beschreibung der Vorrichtung, eine Drehung der Schnecke 30 mittels der Steuerwelle 32 im Sinne einer Schwenkung des Antriebsgliedes um den Zapfen 18 wirkt. Dem arbeitet eine der beiden Federn 22 oder 23 mit dem Erfolg entgegen, daß der Dorn 18 unter dem Einfluß einer Kraft steht, die den Arm i6, die Welle 13 und den Steuerarm 14 drehen will. Vorzugsweise \verden die Federn 22 und 23 und ihre dazugehörigen Druckstücke 25 so angeordnet, daß eine Kraft von bestimmter Mindestgröße notwendig ist, um das Antriebsglied 17 aus seiner Nullstellung 7.11 bewegen. Zu diesem Zweck ist jede der Federn vorgespannt, und der Weg, um den die ihnen zugeordneten Druckstücke sich unter dem Federdruck nach der Pendehvelle zu bewegen können, ist begrenzt, entweder durch Verengung des Führungsweges 25' oder durch einen Anschlag 37, der das wellenseitige Ende der Feder abstützt und ihre Bewegung nach innen begrenzt. Während bei einer solchen Anordnung die von beiden Federn ausgeübten Kräfte einander entgegenwirken, wenn sich das Antriebsglied in seiner Nullstellung befindet, wird dieses bei jeder merklichen Verlagerung sofort von der Kraft der Feder entlastet, die vorher im Sinne dieser Verlagerung gewirkt hätte, verbleibt aber unter dem Einfluß der ihm entgegenwirkenden Feder.

Als Folge der erwähnten Vorgänge drehen sich das Antriebglied 17, die Welle 13 und der Steuerarm 14 als Einheit und steuern die Lenkräder unter dem Einfluß der Steuerwelle 32, solange der Steuerdruck kleiner ist als die Vorspannung der Federn 22 und 23. Wenn der Steuerdruck aber den Druck der Vorspannung übersteigt, schwingt das Antriebsglied 17 um die Achse des Zapfens 18, und diese Bewegung wird ausgenutzt, um das Einsetzen der kraftgetriebenen HilfsSteuerung auszulösen, die nun beschrieben werden soll.

Die kraftgetriebene HilfsSteuerung in der durch die Zeichnung dargestellten Form ist ein hydraulischer Motor mit einem Zylinder 40, der am einen Ende zur gelenkigen Lagerung am Fahrzeugrahmen z. B. um einen Drehzapfen 41 ausgebildet ist. Am anderen Ende des Zylinders ist eine Kolbenstange 42 gleitbar gelagert, die innerhalb des Zylinders einen Kolben 43 trägt. Das äußere Ende der Kolbenstange 42 ist mit dem Arm 14 durch einen Drehzapfen 44 verbunden.

Die Arbeit der hydraulischen HilfsSteuerung wird durch ein Ventil geregelt, das als Ganzes mit 47 bezeichnet ist. Es gehorcht einer Schwenkbewegung des Antriebsgliedes 17 um den Drehzapfen 18. Zu diesem Zweck hat das Antriebsglied 17 eine Ventilsteuer-Nockenscheibe, die konzentrisch zur Pendehvelle 13 liegt, wenn das Antriebsglied in seiner Nullstellung zur Pendehvelle steht. In der gezeigten Anordnung ist die Nockenscheibe bogen-

artig und enthält eine bogenförmige Nut 48 in einem Flansch 49, der mit dem Antriebsglied aus einem Stück besteht. In der Nut 48, die über ihre ganze Länge die gleiche Weite hat, läuft ein Nockenstößel in Form eines Stiftes 50', der von der Stange 50 des Ventils 47 aus seitwärts ragt.

Zu dem Ventil 47 gehört ein hohles Gehäuse 51, das zum Anschrauben an das Gehäuse der Steuervorrichtung ausgebildet ist. Das Gehäuse 51 enthält innen fünf Mündungen 52, 53, 54, 55 und 56, die mit Abständen in Achsrichtung verteilt sind und von einem spindelförmigen, starr an der Ventilstange 50 sitzenden Ventilkolben 57 gesteuert werden. Das Gehäuse 51 hat innen möglichst ein Futter 58, das in Ringen angeordnete öffnungen 59 aufweist, die jeweils mit je einer der Gehäusemündungen in einer Ebene liegen. Eine Vorrichtung aus einer Druckfeder 60 und Unterlegscheiben 61 und 62, die sich an Abstufungen des Ventilgehäuses und der Ventilstange abstützen, dient dazu, die Ventilstange in einer Nullage zu halten, in der die Flansche des Ventilkolbens 57 mit den öffnungen 53 und 55 in je einer Ebene liegen. Die Dicke jeden Flansches des Ventilkolbens 57 ist in axialer Richtung etwas geringer als der Durchmesser der öffnungen 59 im Futter 58, so daß die Ventilflansche die öffnungen nie ganz verschließen. Die mittlere Mündung 54 ist durch eine Leitung 54' mit dem Auslaß der Flüssigkeitspumpe 65 verbunden, deren Einlaß an den Tank 66 mit Vorratsflüssigkeit angeschlossen ist. Die beiden Endmündungen 52 und 56 sind durch Leitungen 52' und 56' mit dem Vorratstank 66 verbunden. Die verbleibenden öffnungen 53 und 55 sind durch Leitungen 53' und 55' an dem rechten bzw. linken Ende des Zylinders 40 angeschlossen. Die Pumpe 65 kann in beliebiger zweckentsprechender Art und Weise angetrieben werden; zweckmäßigerweise durch den Motor des Fahrzeuges, in dem die Steuervorrichtung benutzt wird.

In den Zeichnungen ist das Antriebsglied 17 in

seiner Nullstellung zur Pendelwelle 13 gezeigt, so daß es in beiden Richtungen um den Drehzapfen 18 schwingen kann. Mit ihm zusammen stehen Ventilstange und Ventil 57 in ihren Nullagen und die Flansche des Ventilkolbens 57 in gleicher Ebene mit den Mündungen 53 bzw. 55. Dabei strömt die aus der Pumpe 65 kommende Flüssigkeit durch die öffnung in das Ventilgehäuse und verteilt sich, so daß ein Teil nach links über den Ventilflansch in der Ebene der öffnung 53 zur öffnung 52 und von dort durch Leitung 52' zum Tank 66 fließt, der Rest aber nach rechts um den anderen Ventilflansch herum durch öffnung 56 und Leitung 56' zum Tank 66.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise ist anzunehmen, daß die Steuerwelle 32 in einer Richtung gedreht wird, bei der der Arm 14 im Uhrzeiger-. sinne schwingt (Fig. 1 und 2) und die Gegenkraft der Lenkräder dieser Bewegung am Arm 14 entgegenwirkt. Unter der angenommenen Bedingung wirkt das von der Schnecke 30 auf das Antriebsglied 17 ausgeübte Drehmoment im Sinne einer Schwenkung des Antriebsgliedes im Uhrzeigersinne um die Achse des Domes 18. Einer solchen Schwenkung arbeitet die Feder 23 entgegen. Wie vorher gesagt, ist die Feder 23 vorgespannt. Solange die von ihr übertragene Kraft ihre Vorspannung nicht übersteigt, bleibt das Antriebsglied in seiner Nulllage, die Nut 48 bleibt konzentrisch zur Welle und die Ventilstange bewegt sich nicht. Wenn jedoch die Kraft, die von der Feder 23 übertragen wird, ihre Vorspannung übersteigt, kann das Antriebsglied 17 um die Achse des Drehzapfens 18 schwingen, bewegt sein inneres Ende nach links und schiebt auch die Ventilstange nach links. Bei der dadurch hervorgerufenen Bewegung des Ventilkolbens 57 unterbricht sein linker Flansch jede Strömung zwischen den Ventilmündungen 53 und 52 und sein rechter Flansch jede Strömung zwischen den Mündungen 54 und 55. Die Folge ist, daß alle Flüssigkeit, die von der Pumpe 55 zu der Mündung 54 geliefert wird, nun gezwungen ist, unter Druck durch die öffnung 53 und die Leitung 53' zum rechten Ende des Zylinders 40 zu fließen, während das linke Ende des Zylinders über die Leitung 55', die Mündungen 55 und 56 und die Leitung 56' in ungedrosselter Verbindung mit dem offenen Tank 66 steht. Der resultierende einseitige Druck auf den Kolben 43 treibt ihn nach links und übt mittels der Kolbenstange 42 auf den Arm 14 eine Kraft aus, die den Fahrer beim Bewirken der gewünschten Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn unterstützt.

Solange die Steuerwelle 32 mit ausreichender Kraft gedreht wird, um die Feder 23 zusammengepreßt zu halten, bleiben Ventilkolben 57 und Ventilstange 50 nach links verschoben, und die Flüssigkeit fließt weiter voir der Pumpe in das rechte Ende des Zylinders 40. Wenn jedoch die Drehung der Steuerwelle aufhört, verursachen die Linksbewegung der Kolbenstange 42 und die damit Hand in Hand gehende Drehung der Pendelwelle 13 und des Armes 16 im Uhrzeigersinne unter dem Einfluß des noch unausgeglichenen Druckes auf den Kolben 43 die Nabe des Antriebsgliedes sich nach rechts zu bewegen. Die Folge ist, daß der Ventilkolben 57 nach rechts oder in seine Nullage verschoben wird. Wenn er diese Stellung erreicht, ist der Druck auf beide Flächen des Kolbens 43 gleich no groß, so daß die Bewegung der Kolbenstange 42 und des Steuerarmes 14 beendet wird.

Wenn aber die Welle 32 in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, ist das Antriebsglied 17 bestrebt, sich entgegen dem Uhrzeiger um den Dorn 18 zu drehen. Dem wirkt die Feder 22 entgegen, die das Antriebsglied gegenüber der Welle 13 in seiner Nullstellung hält, bis der Steuerdruck groß genug wird, um die Vorspannung der Feder 22 zu überwinden und das innere Ende des Antriebsgliedes nach rechts zu bewegen. Die darauffolgende Verschiebung des Ventilkolbens 57 erzeugt einen einseitigen Flüssigkeitsdruck am Kolben 43 und treibt ihn nach rechts, um den Fahrer zu unterstützen. Wenn der Steuerdruck aber so weit sinkt, iss daß die Feder 22 das Antriebsglied in seine Null-

lage zur Pendelwelle "13 drücken kann, kehrt das Ventil 57 in seine Nullstellung zurück und die Drücke am Kolben 43 gleichen sich wieder aus.

Sollte aber die Kraft, die bestrebt ist, den Steuerarm 14 zu drehen, von Einwirkungen der Fahrbahn auf die Lenkräder herrühren und nicht von einer Drehung der Steuerwelle, dann unterstützt der hydraulische Motor den Fahrer, sobald die Kraft, die der Fahrer ausüben muß, zum Überwinden dieser Straßeneinflüsse groß genug ist, um die Vorspannung der Federn 22 und 23 zu übertreffen. Wenn also der Straßendruck bestrebt ist, den Arm 14 im Uhrzeigersinne zu drehen und der Fahrer ein entgegengesetztes Drehmoment auf die Steuerwelle 32 ausübt, ist das Antriebsglied bestrebt, sich um den Dorn 18 zu drehen und die Feder 22 zusammenzudrücken. Wenn die Kraft dazu ausreicht, bewegt sich das Ventil 57 nach rechts, es entsteht ein einseitiger Druck am Kolben und dadurch eine

ao Gegenwirkung gegen eine Uhrzeigerdrehung des Armes 14.

Solange der Steuerdruck nicht groß genug ist, um die Vorspannung der einen oder anderen der Federn 22 bzw. 23 zu überwinden, halten diese Federn das Antriebsglied in seiner Nullstellung zur Pendelwelle 13. Ist es aber in dieser Nullstellung, dann liegt die Nockenwelle 48 konzentrisch zur Pendelwelle, so daß diese und die Arme 14 und 16, die starr mit ihr verbunden sind, durch die Steuerwelle 32 in beliebiger Richtung gedreht werden können, ohne daß das Ventil 57 aus seiner Nullstellung kommt und einen einseitigen Flüssigkeitsdruck am Kolben hervorruft. Dann bleibt die Betätigung der Steuervorrichtung vom hydraulischen Motor völlig unbeeinflußt.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Steuervorrichtung mit mechanisch angetriebener Hilfsvorrichtung, zu der als Einzelteile gehören: eine Pendelwelle zur Verbindung mit den Lenkrädern des Fahrzeuges; ein mit dieser Welle starr verbundener Arm; ein auf dem Arm parallel aber exzentrisch zu seiner Achse gelagertes Antriebsglied; eine Vorrichtung mit einer Steuerwelle zum Schwenken des Antriebsgliedes um seinen Lagerzapfen, eine dem nachgiebig entgegenwirkende Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer Mittelstellung des Antriebsgliedes gegenüber der Pendelwelle; eine mechanisch angetriebene Vorrichtung zum Drehen der Pendelwelle um ihre Achse und Mittel zum Steuern dieser Vorrichtung in Abhängigkeit von der Bewegung des Antriebsgliedes aus seiner Mittelstellung, so daß die mechanisch angetriebene Vorrichtung durch Drehen der Pendelwelle das Antriebsglied in seine Mittelstellung zurückbringt, wobei die Pendelwelle herausragend in dem Gehäuse gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelwelle (13) außerhalb des Gehäuses einen 1 Arm (14) trägt, mit dem die mechanisch angetriebene Vorrichtung (40) verbunden ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Vorrichtung (22, 23) so stark vorgespannt ist, daß das Drehmoment zum Schwenken des Antriebsgliedes (17) gegenüber der Peiidelwelle (13) einen vorher bestimmten Maximalwert überschreiten muß, ehe das Antriebsglied (17) seine Nullage verläßt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Vorrichtung (22, 23) beweglich mit ihr verbundene Druckteile (25) enthält, die an entgegengesetzten Seiten der Pendelwelle (13) angreifen sowie Federn (22, 23), die von dem Antriebsgliede (17) getragen werden und die ihnen zugeordneten Druckteile (25) gegen die Welle (13) drücken sowie Teile (25') an dem Antriebsgliede (17), welche die Bewegung der Druckteile begrenzen.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile zur Erzeugung des Drehmomentes am Antriebsglied (17) ein Übersetzungsverhältnis haben.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Übersetzung eine Schnecke (30) enthält, die von der Steuerwelle (32) gedreht wird und daß das An- go triebsglied (17) mit der Schnecke im Eingriff steht.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied (17) eine die Pendelwelle (13) mit Luft umschließende Bohrung hat, so daß ein Schwingen des Antriebsgliedes (17) um seine Achse (18) durch Anschlagen der Pendelwelle an der Bohrungswandung begrenzt wird.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung für die mechanisch getriebene Vorrichtung (40) eine Kurvenscheibe (49) enthält, die konzentrisch zur Pendelwelle (13) liegt, wenn sich das Antriebsglied in seiner Mittelstellung befindet.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (49) die Form einer Nockenrille (48) hat, die in dem Antriebsglied (17) liegt und in die ein Nockenstößel (50') eingreift, welcher die mechanisch angetriebene Einrichtung steuert.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch angetriebene Einrichtung hydraulisch arbeitet und ihre Regelvorrichtung eine Ventileinrichtung zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms ist, z. B. einer Flüssigkeit, die auf dem Wege zur und von der mechanisch getriebenen Einrichtung unter Druck steht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   2477 11.51