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Hilfskraftvorrichtung für die Lenkung, Bremsung od. dgl. von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftvorrichtung für die Lenkung, Bremsung od.
dgl. von Kraftfahrzeugen, die aus durch das Betätigungsorgan gesteuerten Kontakteinrichtungen
für eine oder mehrere zusätzliche Elektromagneteinrichtungen besteht.
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Für Lenkradsteuerungen an größeren und schwereren Kraftfahrzeugen
ist es schon vorgeschlagen worden, die bei der Steuerung aufzuwendenden menschlichen
Kräfte durch hydraulische zusätzliche Hilfsantriebsmittel zu unterstützen. Dabei
müssen aber für notwendige Pumpen vom Antriebsmotor des Fahrzeuges zusätzliche Antriebskräfte
aufgewendet werden, was mit einem unerwünschten Leistungsverlust des Fahrzeugmotors
verbunden ist. Bei Bremsanlagen für größere und schwerere Fahrzeuge werden Preßluftantriebe
zur Steigerung des Flüssigkeitsbremsdruckes oder zum Ersatz der Flüssigkeitsbremse
durch eine Preßluftbremse verwendet. Auch hier werden besondere Preßluft-Erzeugungseinrichtungen
mit von dem Fahrzeugmotor aufzubringendem, zusätzlichem Antriebsbedarf benötigt,
die mit ständigem Leistungsverlust des Fahrzeugmotors und erheblichen Herstellungskosten
und Verteuerungen der Fahrzeuge verbunden sind.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, als zusätzliche Antriebskraft
von der Steuersäule gesteuerte Elektromotoren zu verwenden. Die mit diesen infolge
Trägheit auftretenden Verzögerungen
machen sie jedoch für die plötzlich
und ohne jede Verzögerung zu betätigenden Lenk- und Bremsvorrichtungen ungeeignet.
Die gleichen Nachteile treten auch bei den hydraulischen oder Preßlufthilfseinrichtungen
auf. Soweit diese auch für Bremseinrichtungen verwendet werden, erfordern sie wieder
zusätzlichen Antriebskraftbedarf. Es sind zwar auch schon Elektromagnete als Hilfsantriebsmittel
für Kraftfahrzeugbremsen vorgeschlagen worden. Da diese aber entweder direkt oder
über Gestänge auf die Bremsbacken einwirken sollen, lassen sie sich nur schwer oder
gar nicht mit den neuzeitlichen Bremssystemen oder -anordnungen für Kraftfahrzeuge
vereinigen, bei denen durchweg ein gemeinsamer Flüssigkeitsbremszylinder mit Druckkolben
an den Bremsbacken vorgesehen ist.
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Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile und die Schaffung
einer möglichst einfachen, die Leistung des Fahrzeugmotors nicht schmälernden, sicher
wirkenden Hilfskrafteinrichtung für die Lenkung und Bremsung von Kraftfahrzeugen,
welche mit geringem Kostenaufwand bei der Anschaffung verbunden ist, so daß sie
auch bei leichteren Gebrauchsfahrzeugen zur Anwendung kommen kann. Erreicht wird
dies dadurch, daß bei einer Hilfskraftvorrichtung der vorerwähnten Art die zusätzlichen
Elektromagneteinrichtungen aus einem geraden oder kreisbogenförmigen Eisenkern und
an einem oder beiden Enden desselben fest angebrachten Elektromagnetspulen, wie
an sich bekannt, und aus einem den geraden oder bogenförmigen Eisenkern mit Spiel
umgebenden hohlen Eisenkern mit einer oder mehreren Elektromagnetspulen bestehen,
wobei wahlweise zwischen den zusammenarbeitenden Eisenkernsystemen mit Elektromagnetspulen
Abstoßungskräfte oder Anstoßungskräfte erzeugt werden können. Bei Anwendung der
Hilfskrafteinrichtung für Lenkradsteuerungen mit in ihrer Länge unterteilter Steuersäule
ist der eine Teil mit einem quer dazu verlaufenden Kontaktträger und der andere
Teil mit einem diesen Kontaktträger mit Bewegungsspiel kalten- oder gehäuseartig
umgebenden Gegenkontaktträger starr verbunden, wobei beide Kontaktträger durch elastische
Stützträger nachgiebig in der unwirksamen Lage ihrer Kontakte zueinander gehalten
werden. Bei Anwendung der Hilfskrafteinrichtung für die Bremseinrichtung des Kraftfahrzeuges
stehen die Steuerkontakteinrichtung und die Elektromagneteinrichtung in gegenseitiger
Beeinflussung mit dem schwenkbar gelagerten Bremshebel und dessen Rückholfeder,
wobei der Bremshebel mit einem beweglichen Kontaktorgan starr verbunden ist, mit
dem auf gleicher Drehachse sitzenden Antriebshebel für die Bremseinrichtung dagegen
nur in einer Drehrichtung in Mitnahmeverbindung steht. Weitere Einzelheiten der
Erfindung sind in der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes
der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. I eine Ausführungsform einer
Lenkradsteuerungseinrichtung mit Steuerkontakteinrichtung im Längsmittelschnitt
bzw. in Seitenansicht, Fig. 2 die gleiche Lenkradsteuerungseinrichtung mit den zugehörigen
elektromagnetischen Antriebseinrichtungen in Draufsicht, Fig. 3 eine verkleinerte
Draufsicht nach Fig. 2 mit den Lenkrädern in Schrägstellung, Fig. 4 eine Ausführungsform
der Schaltungsanordnung der elektromagnetischen Antriebseinrichtung nach Fig. 2,
Fig. 5 eine _Ausführungsform einer Lenkradsteuerungseinrichtung mit elektromagnetischem
Antrieb in Draufsicht, Fig. 6 die Steuersäule nach Fig. 5 mit der Steuerkontakteinrichtung
in Draufsicht, Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer Lenkradsteuereinrichtung
mit Steuerkontakteinrichtung in Seitenansicht bzw. vertikalem Mittelschnitt, Fig.
8 eine Ausführungsform einer Bremshebelanordnung mit elektrischer Antriebseinrichtung
und der dazugehörigen Kontakteinrichtung in Seitenansicht, Fig. 9 die gleiche Anordnung
in Draufsicht, Fig. Io eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung für die elektromagnetische
Antriebseinrichtung nach Fig. 8; Fig. II und 12 zeigen eine andere Ausführungsform
in Seitenansicht bzw. vertikalem Schnitt und in Draufsicht.
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In Fig. I bis 3 ist I der obere Teil der Lenkradsteuersäule mit dem
Handrad 2 und dem in Drehrichtung fest damit verbundenen Kontaktträger 3, der beispielsweise
als einarmiger Hebel ausgebildet ist und von einem kasten- oder gehäuseartigen Gegenkontaktträger
4 umgeben ist, der als zweiarmiger Hebel ausgeführt ist. Man kann auch den Kontaktträger
3 und den Gegenkontaktträger 4 als zweiarmigen Hebel ausführen. Der Gegenkontaktträger
4 ist mit einem unteren Steuersäulenteil 5 starr verbunden, der in bekannter Weise
mit dem Schneckentrieb und dem nach den gelenkten Rädern 6, 7 des Fahrzeuges führenden
Lenkgestänge in mechanischer Mitnahmeverbindung steht. Die beiden Kontaktträger
3 und 4 werden durch elektrische Stützglieder, wie z. B. Federn 8, nachgiebig in
der mittleren, unwirksamen Lage ihrer Kontakte zueinander gehalten, so daß der Kontaktträger
3 bei Geradeausfahrt oder im Stillstand des Fahrzeuges sich in der mittleren Lage
zwischen den Anschlägen 9 und Io befindet. Für den elektromagnetischen Antrieb der
mechanischen Steuerungsglieder ist der zweiarmige Gegenkontaktträger 4 über Druck-
und Zugbewegungsübertragungsmittel, wie z. B. Stangen II, 12, mit den beweglichen
Teilen von Elektromagneteinrichtungen in gegenseitige Mitnahmeverbindung gebracht.
-Jede dieser Elektromagneteinrichtüngen besteht aus einem ortsfesten Magnetspulensystem
13, 13' mit beispielsweise bogenförmig verlaufenden Eisenkernen 14, 14' und einem
beweglichen Elektromagnetspulensystem 15, 15' auf einem hohlen Eisenkern
16, r6'.
die in Richtung der Längsmittellinie des bogenförmigen
Eisenkerns I4, I4' auf diesem mit Spielraum beweglich angeordnet und auf einer bogenförmigen
Bewegungsbahn geführt werden, wobei sie an den Enden von Schwenkhebeln I7, I7' befestigt
sind. Die Verbindungsstangen II, I2 sind an ihren Enden über Kugelgelenke od. dgl.
mit dem Gegenkontaktträger 4 und den Schwenkhebeln I7, I7' gelenkig und leicht beweglich
verbunden. Die Schwenkhebel I7, I7' können auch gleichzeitig als Lenkschenkel für
die gelenkten Räder 6, 7 des Fahrzeuges ausgebildet werden. Die Unterteilung der
Steuersäule kann dann unterbleiben und der Schneckentrieb zwischen dem unteren Steuersäulenende
und dem Lenkgestänge der Lenkräder in Fortfall kommen, so daß die Lenkschenkel der
Lenkräder nur über die Schwenkhebel I7, I7' und die Stangen II, I2 sowie den Gegenkontaktträger
4 und den Kontaktträger 3 bewegt werden.
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In der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 sind die Enden der Elektromagnetspulen
I5, I5' mit den Kontakten I8 und I9 des Kontaktträgers 3 in umgekehrter Reihenfolge,
d. h. das untere Ende der linken beweglichen Spule 15 und das obere Ende der rechten
beweglichen Spule I5' mit dem Kontakt I8 und das obere Ende der linken beweglichen
Spule 15 sowie das untere Ende der rechten bewegliehen Spule I5' mit dem Kontakt
I9 verbunden. Von den beispielsweise gezeichneten vier Kontakten 2o, 21,:22,23 sind
die beiden äußeren Kontakte 20,23 an den Pluspol und die beiden inneren Kontakte
2I, 22 an den Minuspol einer Gleichstromquelle oder -batterie 24 angeschlossen.
Zur Vermeidung von Funkenbildung beim Schalten sind noch Kondensatoren 25, 26, 27
vorgesehen. Von den ortsfesten Elektromagnetspulen I3, I3' sind die unteren Enden
jeweils an den Pluspol und die oberen Enden an den Minuspol der Batterie 24 angeschlossen.
Damit der Führer des Kraftfahrzeuges die elektromagnetische Antriebsvorrichtung
jederzeit bei Störungen mechanischer oder elektrischer Art in den einzelnen Teilen
der Vorrichtung, der Batterie 24 od. dgl., ausschalten kann, befindet sich in greifbarer
Nähe des Fahrers ein Schalter 56, bei dessen Öffnung das ganze elektromagnetische
Antriebssystem unwirksam gemacht wird, so daß dann nur die von Hand mit dem Steuerrad
ausgeübte mechanische Steuerung der Lenkräder verbleibt.
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Die Elektromagneteinrichtungen können auch so ausgeführt werden, daß
die Eisenkerne I4, I4' geradlinig ausgebildet, ihre freien Enden an Stelle der Druck-
und Zugstangen 11, I2 mit dem Gegenkontaktträger 4 gelenkig verbunden und die zugehörigen
Elektromagnetspulen 15, 15' mit ihren hohlen Eisenkernen I6, I6' um einen ortsfesten
Punkt oder Zapfen drehbar gelagert werden (Fig. II, I2). Die Schaltung nach Fig.
4 ist dann so abzuändern, daß die mit den Eisenkernen I4, I4' in deren Längsrichtung
beweglichen Spulen I3, I3' in der gleichen Weise an die Kontakte I8, I9 des Kontaktträgers
3 und die ortsfesten Elektromagnetspulen I5, I5' in der gleichen Weise an die Pole
der Batterie 24 gelegt werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 kann die
Steuersäule I einstückig oder zweiteilig ausgeführt werden und steht in üblicher
Weise über den Schneckentrieb 28 und das Lenkgestänge 29 mit dem Lenkhebel 3o eines
der durch die Spurstange 3I verbundenen gelenkten Räder 6, 7 in Antriebsverbindung.
Der Lenkhebel 30 ist gleichzeitig mit dem beweglichen Elektromagnetspulen-Eisenkernsystem
I5, I6 der linken Seite verbunden. Das andere gelenkte Rad ist ebenfalls mit einem
Lenkhebel 32 versehen und dieser mit dem rechten beweglichen Elektromagnetspulen-Eisenkernsystem
I5', I6' der Elektromagneteinrichtung in Antriebsverbindung gebracht, so daß die
Elektromagneteinrichtungen beim Lenken unterstützend eingreifen. An der Lenksäule
I ist dann nur die Steuerkontakteinrichtung, wie in Fig. I und 2 gezeigt, angebracht
und mit den Elektromagnetspulen-Eisenkernsystemen in Verbindung gebracht, wobei
der Kontaktträger 3 bei zweiteiliger Ausführung der Steuersäule I, 5 mit dem oberen
Lenksäulenteil I und der Gegenkontaktträger 4 mit dem unteren Lenksäulenteil 5 in
starrer Verbindung steht.
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Die Steuersäule I kann auch, wie in Fig. 7 gezeigt, einstückig ausgeführt
und der Gegenkontaktträger 4 durch eine axiale Druckfeder 33 mit dem Kontaktträger
3 in Reibungsverbindung gebracht werden. Bei Beginn der Drehung der Steuersäule
I nach links oder rechts wird zuerst die Reibungsverbindung zwischen dem Kontaktträger
3 und dem Gegenkontaktträger 4 und nach Erreichen eines der Anschläge g oder Io
die Reibungsverbindung zwischen dem Gegenkontaktträger 4 und seinem durch die Feder
33 gegen ihn gepreßten axialen Widerlager aufgehoben. Zuerst erfolgt also die Schaltung
und dann die Mitnahme des Gegenkontaktträgers 4 durch den Kontaktträger 3 in beiden
Richtungen.
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In Fig. 8 ist 34 der Fußbremshebel eines Kraftfahrzeuges, welcher
um eine Achse 35 schwenkbar gelagert ist und mit einem Anschlagarm 36 in einer Drehrichtung
auf einen auf gleicher Achse 35 drehbar gelagerten Hebel 37 einwirkt, der über ein
Gestänge 38 mit Schlittenführung 39 auf die Kolbenstange 4o des Bremspumpenkolbens
4I im Bremszylinder 42 einwirkt und durch eine Feder 43 nachgiebig in der Überwachungslage,
d. h. Außerbetriebsstellung, gehalten und stets wieder in diese zurückbewegt wird.
Auf der Achse 35 oder im Zusammenhang mit dieser ist eine Steuerkontakteinrichtung
44 mit in einem geschlossenen oder elektrisch isolierten Gehäuse angeordneten Steuerkontakten
45 bis 5o und einem mit dem Fußbremshebel 34 starr verbundenen Kontakthebel
51 vorgesehen, der durch eine Feder 52 nachgiebig in der kontaktfreien Anfangsstellung
gehalten und stets in diese zurückgeführt wird.
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Am Ende der Pumpenkolbenstange 40 ist eine mit Abstufungen versehene
Elektromagnetspule 53 angeordnet und fest mit dieser verbunden, so daß sie mit ihr
bewegt werden kann. Im Abstand davon ist ein hohler Elektromagneteisenkern 54 mit
ebenfalls durch Unterteilung abgestufter Elektromagnetspule 55 um die Kolbenstange
4o als Elektromagneteisenkern
herum ortsfest angeordnet. Die Abstufungen
der beiden Elektromagnetspulen 53 und 55 sind in Parallelschaltung mit den Steuerkontakten
45 bis 5o der Kontakteinrichtungen am Bremshebel 34 elektrisch leitend durch isolierte
Leitungen verbunden. Die anderen Enden der Spulenwicklungen 53 und 55 sind an Erde
gelegt. Es empfiehlt sich, die Abstufungen der Elektromagnetspulen 53 und 55 so
durchzuführen, daß Windungslagen mit verschieden starken Drähten übereinandergelegt
und hintereinandergeschaltet werden. Bei der Einschaltung der Elektromagnetspulen
sind zuerst alle Wicklungen in Hintereinanderschaltung eingeschaltet. Es werden
dann nacheinander die Windungslagen mit schwächeren Drähten ausgeschaltet, so daß
zuletzt nur noch eine Windungslage mit besonders starken Drähten eingeschaltet bleibt,
deren elektromagnetische Kraft am stärksten ist.
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In der Schaltungsanordnung nach Fig. Io ist der mit dem Bremshebel
34 in Fig. 8 starr verbundene Kontakthebel 5I an den Pluspol der Batterie 24 als
Stromquelle angeschlossen, deren Minuspol an Erde liegt. Zur Außerbetriebsetzung
der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung für Bremszwecke ist wieder in greifbarer
Nähe des Führers des Kraftfahrzeuges ein Ausschalter 56 vorgesehen.
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Die Wirkungsweise der Antriebsvorrichtung nach Fig. I bis 4 für Steuerungszwecke
ist wie folgt: Beim Drehen des Steuersäulenteiles I durch das Handrad :2 nach links
oder rechts bewegt sich der Kontaktarm 3 entsprechend nach links oder rechts entgegen
dem Einfluß der Federn 8, kommt mit den Anschlägen 9 oder Io des gehäuseartigen
Gegenkontaktträgers 4 in Berührung und gelangt mit seinen Kontakten auf die Gegenkontakte
2o, 21 oder 22, 23. In Fig. 2 ruhen die Kontakte des Kontaktträgers 3 auf den Gegenkontakten
2o und 2I. Dadurch kommt das Elektromagnetsystem der rechten Seite mit den Elektromagnetspulen
I3' und I5' wegen gegenüberstehender ungleichmäßiger Pole ihrer Enden zum Anziehen
und die Elektromagnetspulen I3, I5 wegen gleichnamiger Pole ihrer gegenüberstehenden
Enden zum Abstoßen. Es entsteht also. in dem rechten Hebelarm des Gegenkontaktträgers
4 ein Zug im Rechtsdrehsinn und an dem linken Hebelarm des Gegenkontaktträgers 4
ein Druck im Rechtsdrehsinn. Gelangen die Kontakte des Kontaktträgers 3 auf die
Gegenkontakte 22, 23, so erfolgt in umgekehrtem Sinne links eine Zugwirkung im Linksdrehsinn
und rechts eine Druckwirkung im Linksdrehsinn. In der Zeichnung sind jeweils nur
zwei Kontakte für die Rechts- oder Linkssteuerung wiedergegeben. Die Elektromagnetspulen
können aber entsprechend unterteilt und abgestuft werden, so daß bei Weiterdrehung
des Kontaktträgers 3 nach und nach immer mehr Spulenwindungen in der angegebenen
Weise eingeschaltet und die dadurch ausgeübte Zug- oder Druckwirkung verstärkt wird.
Werden- die beweglichen Elektromagnetspulen-Eisenkernsysteme gleichzeitig mit den
Lenkschenkeln 17, I7' der zugehörigen gelenkten Räder 6 bzw. 7 verbunden, so wird
die Verstellkraft der beweglichen Elektromagnetspulen-Eisenkernsysteme gleichzeitig
auf den Gegenkontaktträger 4 und den damit verbundenen Teil 5 der Lenksäule sowie
auf die Lenkschenkel i7, 17' der gelenkten Räder 6, 7 übertragen. Beim Rückbewegen
des Steuersäulenteiles I in die entgegengesetzte Drehrichtung werden die gelenkten
Räder 6, 7 zuerst durch Legen der Kontakte des Kontaktträgers. 3 auf die Kontakte
22, 23 mehr oder weniger.zurückbewegt, schließlich auf die neutralen Kontakte 2I,
22 umgelegt und verbleiben in dieser Stellung für die Dauer der Geradeausfahrt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 bis 7 erfolgt durch Linksdrehung
des Handsteuerrades 2 über die. Steuersäule I, den Schneckentrieb 28, 29, und Lenkschenkel
30 eine Schwenkung der Lenkräder nach links. Gleichzeitig wirken die beweglichen
Elektromagnetspulen-Eisenkernsysteme I5, I6 und I5', I6' direkt auf die Lenkschenkel
30 und 32 der gelenkten Räder 6, 7 ein und unterstützen oder ersetzen den Antrieb
durch die Schneckenübertragung. Dabei wirkt die Steuerkontakteinrichtung mit Steuerrad
I nach Fig. 6 genauso wie die in den Fig. I und 2 dargestellte Steuerkontakteinrichtung
im elektrischen Antriebssinn.
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Die Wirkungsweise der Bremseinrichtung nach Fig. 8, 9, Io ist wie
folgt: Beim Herunterschwenken des Fußbremshebels 34 wird einmal der Hebel 37 durch
den Anschlag 36 entgegen dem Zug der Feder 43, die Kolbenstange 40 über die Gestänge
38 in Bremsrichtung und gleichzeitig der Kontaktarm 5I nacheinander über die Kontakte
45 bis 5o der. Kontakteinrichtung 44 bewegt. Hierbei werden die einzelnen Windungen
der Elektromagnetspulen 53 und 55 nacheinander eingeschaltet und wirksam gemacht
bzw. ausgeschaltet und unwirksam gemacht, so daß der Bremsdruck auf den Kolben 4I
des Bremskolbenzylinders 42 mehr und mehr zunimmt. Beim Aufhören des Fußbremsdruckes
auf den Hebel 34 wird dieser und der Kontaktarm 5I durch die Feder 52 in die Ausgangsstellung
zurückgeholt. Dabei werden wieder in Nacheinanderfolge die einzelnen Wicklungsteile
der Elektromagnetspulen 53 und 55 ausgeschaltet bzw. eingeschaltet, je nachdem die
einzelnen Wicklungsteile dieser Spulendrähte gleiche Durchmesser oder verschiedene
Durchmesser aufweisen. Dadurch wird der elektromagnetische Antrieb der Kolbenstange
4o ausgeschaltet, so daß die Rückholfeder 43 die Kolbenstange 40 und das Verbindungsgestänge
38 sowie den Hebel 37 wieder in die Anfangslage zurückholt, in welcher er
an dem Anschlag 36 des Bremshebels 34 anliegt.