DE2952566A1

DE2952566A1 - Lenkeinrichtung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2952566A1
Application number: DE19792952566
Authority: DE
Inventors: Yoshimi Furukawa; Shoichi Sano
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1980-07-17
Also published as: FR2445257A1; JPS6044186B2; DE2952566C2; GB2046195A; JPS5591458A; US4295657A; FR2445257B1; GB2046195B

Description

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Patentanwälte Dipl.-Ing H.Weic km \nn, Dip¹.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LiSKA _Λ

8000 MÜNCHEN 86, DEN , ■ _:> , POSTFACH 860820 "' "*""

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

186R

HONDA GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA
6-27-8, Jingumae, Shibuya-ku,
Tokyo, Japan

Lenkeinrichtung für Fahrzeuge

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Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Diese Einrichtung eignet sich besonders für Vierradfahrzeuge und bewirkt eine Verstellung nicht nur der Vorderräder, sondern auch der Hinterräder durch Drehung eines Lenkrades.

Vierradfahrzeuge werden allgemein durch Verstellung der Vorderräder relativ zur Längsachse des Fahrzeugs gelenkt. Bei Beginn der Verstellung der Vorderräder bei fahrendem Fahrzeug entsteht an den Vorderrädern ein Schlupfwinkel, der eine Querkraft erzeugt, die eine Querbewegung des Fahrzeugs und damit ein Kippen um dessen Schwerpunkt bewirkt.

Ein Schlupfwinkel wird an den Hinterrädern nur dann erzeugt, wenn das Fahrzeug durch das Kippen eine Verlagerung eingeleitet hat. Deshalb wirkt diese Querkraft erst nach kurzer Verzögerung auf die Hinterräder ein, nachdem sie bereits an den Vorderrädern aufgetreten ist. Anders ausgedrückt, entsteht eine kurze Zeitverzögerung, bevor eine resultierende Querkraft an den Vorderrädern und den Hinterrädern einen Wert erreicht, den der Fahrer zu erwarten hat. Dies ist einer der Gründe, warum das Führen eines Vierradfahrzeugs relativ schwierig ist.

Bei der Kurvenfahrt eines Vierradfahrzeugs werden die Räder einem seitlichen Schlupf ausgesetzt,, so daß die Längsausrichtung des Fahrzeugs nicht mit einer Tangente an dem Kurvenweg zusammenfällt. Hierin besteht eine weitere Schwierigkeit, die das Führen eines Vierradfahrzeugs erschwert.

Der Fahrer muß deshalb eine Zeitverzögerung zwischen der Kurvenfahrt der Vorder- und der Hinterräder sowie eine Winkeldifferenz zwischen der Tangente an der zu fahrenden Kurve

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und der Fahrzeuglängsachse berücksichtigen. Zum richtigen und sicheren Fahren von Vierradfahrzeugen muß der Fahrer also beachtliche Erfahrung haben, da viele Verkehrsunfälle durch vom Fahrer unerwartete Fahrzeugbewegungen verursacht werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lenkeinrichtung anzugeben, die die vorstehend erläuterten Schwierigkeiten vermeidet oder mindestens verringert und nach einfachem Prinzip konstruiert ist, so daß ihre Herstellung keine übermäßig hohen Kosten verursacht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einer Einrichtung nach der Erfindung können die Hinterräder eines Fahrzeugs bei Drehung des Lenkrades zuerst in der einen und dann in der anderen Richtung verstellt werden, wobei auch die Vorderräder über ein Lenkgetriebe verstellt werden. Eine Verbindungsstange, die in Längsrichtung des Fahrzeugs liegt, ist mit einem Ende mit einem der Lenkhebel der Vorderräder gelenkig verbunden und mit dem anderen Ende an eine Nockenplatte angeschlossen, die eine Nockenbahn in Form eines normalen oder umgekehrten S hat. In dieser Nockenbahn ist ein Stift geführt, der an einer Zugstange befestigt ist, welche mit zwei Achsschenkeln für die Hinterräder gelenkig verbunden ist. Wird das Lenkrad gedreht, so werden die Vorderräder verstellt und gleichzeitig wird die Zugstange in Längsrichtung bewegt und verlagert die Nockenplatte. Diese bewegt den Stift und damit die Zugstange in seitlicher Verschiebung, so daß die Hinterräder gleichfalls verstellt werden. Die Vorder- und die Hinterräder werden in übereinstimmender Richtung verstellt, wenn das Lenkrad um einen relativ kleinen

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Winkel gedreht wird. Sie werden in zueinander entgegengesetzter Richtung verstellt, wenn das Lenkrad über einen relativ großen Winkel gedreht wird. Mit einer solchen Anordnung ergibt sich dann eine Orientierung des Fahrzeugs, die praktisch immer der Tangente an dem Kurvenweg entspricht, und zwar unabhängig davon, wie groß der Drehwinkel des Lenkrades ist.

Die auftretenden Querkräfte wirken dann gleichzeitig auf die Vorder- und die Hinterräder ein, und das Fahrzeug wird innerhalb kurzer Zeit nach Drehung des Lenkrades einer Querbeschleunigung ausgesetzt, die vom Fahrer zu erwarten ist.

Durch die Erfindung ergibt sich also eine Lenkeinrichtung, die die Nachteile bisheriger Einrichtungen dieser Art vermeidet und die Lenkung insbesondere von Vierradfahrzeugen wesentlich erleichtert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Einrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Nockenplatte in einer Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 2A eine vergrößerte Draufsicht auf die andere Nockenplatte,

Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen des Zusammenhangs zwischen der Fahrzeugausrichtung und dem Kurvenweg bei Anwendung der Erfindung und

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Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen ähnlich Fig. 3 und 4, jedoch für Anwendung bisheriger Lenkeinrichtungen.

In Fig. 1 ist ein Lenkrad 7 dargestellt, das über eine Lenk welle 7a mit einem Lenkgetriebe 12 verbunden ist, in dem beispielsweise eine Zahnstangenlenkung arbeitet. Es ist eine Spurstange 12a vorgesehen, die bei Drehung des Lenkrades 7 über das Lenkgetriebe 12 in eine lineare Querbewegung ver setzt wird. Die Spurstange 12a ist mit ihren Enden an zwei Achsschenkeln 13 angeschlossen, die an dem nicht dargestellten Kraftfahrzeugrahmen mit Achsschenkelbolzen 13a gelagert sind. Wenn das Lenkrad 7 und die Lenkwelle 7a gedreht werden, so wird die Spurstange 12a in Längsrichtung bewegt, wodurch die Achsschenkel 13 um die Achsschenkelbolzen 13a geschwenkt werden. Dadurch werden die Vorderräder 8 nach rechts oder links verstellt. Die vorstehend beschriebene Konstruktion und deren Arbeitsweise sind bereits bekannt.

Einer der Achsschenkel 13, der in Fig. 1 auf der linken Seite dargestellt ist, hat einen Lenkhebel 13b, der zur Innenseite hin gerichtet ist. Eine Verbindungsstange 1 ist mit ihrem vorderen Ende an dem Lenkhebel 3b mit einem Schwenkstift 14 befestigt. Die Verbindungsstange 1 verläuft in Längsrichtung des Fahrzeugs und ist mit ihrem hinteren Ende an einer Nockenplatte 3 angeschlossen, die verschiebbar in einem Ge häuse 2 angeordnet ist. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, hat die Nockenplatte 3 eine geschwungene Nockenbahn 4, die etwa die Form eines umgekehrten S hat. Die Nockenbahn besteht aus zwei zur Seite ausgebogenen Schlitzsegmenten 4b, 4c, die punktsymmetrisch zueinander liegen, einem Zwischensegment 4a, das die beiden Schlitzsegmente 4b und 4c miteinander verbin det und schräg zur Längsachse der Nockenplatte 3 liegt, und

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zwei parallelen Schlitzsegmenten4d, 4e, die von den Schlitzsegmenten 4b, 4c in zueinander entgegengesetzten Richtungen und schräg zur Längsachse der Nockenplatte 3 ausgehen, so daß sie symmetrisch zu dem Zwischensegment 4a liegen.

Zwei Hinterräder 10 sind an zwei Achsschenkeln 11 aufgehängt, die am Fahrzeugrahmen mit Achsschenkelbolzen 11a gelagert sind. Die Achsschenkel 11 sind über eine Spurstange 5 miteinander verbunden, die einen Stift 6 trägt, welcher in der Nockenbahn 4 der Nockenplatte 3 geführt ist. Die Bewegung der Nockenplatte 3 in Längsrichtung des Gehäuses 2 bewirkt eine entsprechende Führung des Stiftes 6 und damit eine Längsbewegung der Spurstange 5 zu einem Grade, der durch die seitliche Verlagerung des Stiftes 6 auf der Nockenplatte 3 bestimmt ist. Die Hinterräder 10 können somit entsprechend verstellt oder gelenkt werden.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Einrichtung beschrieben.

Wird das Lenkrad 7 im Uhrzeigersinn gedreht, so wird die entsprechende Bewegung über die Lenkwelle 7a auf das Lenkgetriebe 12 übertragen, welches dann die Spurstange 12a nach links bewegt. Die Vorderräder 8 werden damit nach rechts verstellt, wodurch das Fahrzeug eine Rechtskurve ausführt. Gleichzeitig wird die Verbindungsstange 1 nach hinten verschoben, wodurch die Nockenplatte 3 im Gehäuse 2 entsprechend verschoben wird. Bei Beginn dieser Bewegung wird der Stift 6 aus seiner Anfangsstellung in dem Zwischensegment 4a seitlich bis zu einer Position P. verlagert, wodurch die Spurstange nach rechts verschoben wird. Dadurch werden die Hinterräder wie die Vorderräder 8 nach rechts verstellt. Bei weiterer Drehung des Lenkrads 7 im Uhrzeigersinn wird die Nockenplatte

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weiter rückwärts verschoben, wodurch der Stift 6 längs der Nockenbahn 4 in das Schlitzsegment 4b gelangt, wo dann die Verschiebung der Spurstange 5 nach rechts maximal wird. Dies bedeutet, daß der Verstellwinkel der Hinterräder 10 dann am größten ist. Wird das Lenkrad 7 weiter im Uhrzeigersinn gedreht, so wird die Nockenplatte 3 weiter rückwärts verschoben, wobei der Stift 6 dann seitlich längs des Schlitzsegments 4d nach links verschoben wird und in eine Position P₂ gelangt. Die Hinterräder 10 werden dadurch nach links verstellt. Wenn das Lenkrad 7 dann bis zu seinem vollen Ausschlag gebracht wird, so ist der Verstellwinkel der Hinterräder 10 praktisch derselbe wie der der Vorderräder 8, jedoch in dazu entgegengesetzter Richtung.

Die Arbeitsweise der Lenkeinrichtung bei Drehung des Lenkrades 7 im Gegenuhrzeigersinn stimmt mit der vorstehend beschriebenen überein, mit dem Unterschied, daß der Stift 6 aus der Anfangsstellung im Zwischensegment 4a über die Position P₃ längs des Schlitzsegments 4c in eine Position P^ im Schlitzsegment 4e gelangt und die Vorderräder 8 und die Hinterräder 10 dann in entgegengesetzten Richtungen verstellt werden.

Die Hinterräder 10 werden entsprechend zuerst in der einen und dann in der anderen Richtung bei Weiterdrehung des Lenkrades 7 in ein und derselben Richtung verstellt.

Um eine zur Lenkung des Fahrzeugs erforderliche Querbeschleunigung zu erzielen, muß das Lenkrad über einen relativ großen Winkel gedreht werden, wenn das Fahrzeug langsam fährt, während es über einen relativ kleinen Winkel gedreht werden muß, wenn das Fahrzeug schnell fährt. Mit einer Lenkeinrichtung nach der Erfindung werden die Vorder- und

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Hinterräder in übereinstimmender Richtung verstellt, wenn das Lenkrad 7 über einen relativ kleinen Winkel gedreht wird, so daß ein Schlupfwinkel und damit eine Querkraft gleichzeitig an den Vorder- und Hinterrädern bei hoher Fahrgeschwindigkeit auftreten. Deshalb ergibt sich die erforderliche Querbeschleunigung des Fahrzeugs innerhalb kurzer Zeit, was zu einem verbesserten Lenkverhalten führt.

Wird der Drehwinkel des Lenkrades bei verringerter Fahrgeschwindigkeit vergrößert, so wird der Verstellwinkel der Hinterräder reduziert, und das Lenkverhalten wird dann nicht wesentlich verbessert. Bei geringer Fahrgeschwindigkeit ist aber das Lenkverhalten in der Praxis von geringer Bedeutung.

In Fig. 3 bis 6 ist ein Vergleich des Lenkvorgangs für ein Fahrzeug mit einer Einrichtung nach der Erfindung und für ein Fahrzeug mit einer Einrichtung bisheriger Art dargestellt. Die Fahrzeuge sind als Zweiradfahrzeuge angedeutet, jedoch hat diese Darstellung Gültigkeit wenn der Kurvenradius wesentlich größer als der seitliche Radabstand des Fahrzeugs ist.

In Fig. 5 und 6 ist ein Fahrzeug mit einem Vorderrad 18 und einem Hinterrad 20 dargestellt, das nur durch Verstellung des Vorderrads 18 gelenkt wird. Wenn das Fahrzeug mit geringer Fahrgeschwindigkeit gelenkt wird, so stimmen die Bewegungsrichtungen D und E der Räder mit deren Orientierung überein, und das Fahrzeug selbst ist in einer Richtung A ausgerichtet, die radial außerhalb einer Linie C liegt, welche Tangente an dem Kurvenweg B ist, wie aus Fig. 5 hervorgeht. Wird die Fahrgeschwindigkeit erhöht, so tritt ein Schlupfwinkel am Vorderrad 18 und Hinterrad 20 auf, und die Bewegungsrichtungen D und E der beiden Räder 18 und 20 liegen dann radial außerhalb der jeweiligen Orientierung der Räder, wie Fig. 6 zeigt.

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Deshalb bewegt sich der Mittelpunkt des Kurvenweges allmählich vorwärts, und die Tangente C an dem Kurvenweg B liegt radial außerhalb der Fahrzeuglängsachse A.

Bei einer Einrichtung nach der Erfindung werden die Räder 8 und 10 in zueinander entgegengesetzten Richtungen verstellt, wenn das Fahrzeug langsam fährt. Wenn die Nockenbahn 4 eine den Fahrzeugeigenschaften entsprechende Form hat, so entspricht die Ausrichtung A des Fahrzeugs im wesentlichen der Tangente C an dem Kurvenweg B, wie Fig. 3 zeigt. Auf diese Weise wird das Problem bisheriger Einrichtungen gelöst.

Bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit wird das Hinterrad 10 entgegengesetzt zu dem Vorderrad 8 verstellt. Wie Fig. 4 zeigt, entspricht dann die Fahrzeugausrichtung A der Tangente C am Kurvenweg B trotz der hohen Fahrgeschwindigkeit.

Mit einer Lenkeinrichtung nach der Erfindung kann ferner ein minimaler Kurvenradius des Fahrzeugs erzielt werden. Allgemein ist hier eine Grenze gesetzt, da die Bremsschläuche zwischen den Rädern und dem Fahrzeugrahmen angeordnet sind, die Radkästen eine begrenzte Größe haben und der Arbeitswinkel der Radaufhängungen begrenzt ist, insbesondere wenn die gelenkten Rädern angetrieben sind. Diese Faktoren begrenzen insgesamt den Drehwinkel des Lenkrades. Bei der Erfindung werden jedoch die Vorder- und Hinterräder bei langsamer Fahrt zueinander entgegengesetzt verstellt, so daß der minimale Kurvenradius des Fahrzeugs auf etwa die Hälfte verringert werden kann. Zusätzlich rollen die Innenräder auf praktisch demselben Bogen. Das Fahrzeug kann deshalb äußerst leicht in schmalen Straßen gefahren und in enge Lücken eingeparkt werden.

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Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Nockenplatte 3 hat eine Nockenbahn in Form eines umgekehrten S, diese kann jedoch auch die Form eines S haben.

Wenn die Verbindungsstange 1 mit dem linken Achsschenkel 13 an dem Punkt 15 (Fig. 15) gekoppelt ist, bewirkt die Drehung des Lenkrades 7 im Uhrzeigersinn eine Vorwärtsbewegung der Verbindungsstange 1. Wenn dann die Nockenbahn 4' die Form eines S hat, wie Fig. 2A zeigt, so ergibt sich durch die Bewegung der Verbir.dungsstange 1 zunächst eine Verstellung der Hinterräder 10 nach rechts und dann nach links, wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Alle vorstehend beschriebenen Merkmale der Erfindung können einzeln oder in beliebiger Zusammenfassung erfindungswesentlich sein.

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Claims

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Patentansprüche

.J Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Vierradfahrzeuge, bei der eine Drehbewegung eines Lenkrades
über ein Lenkgetriebe in eine Linearbewegung zur Verstellung der Vorderräder umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterräder (10) gleichfalls verstellbar sind und daß ihre Verstellbewegung relativ zu der
der Vorderräder (8) abhängig von dem Grad der Drehung des Lenkrades (7) veränderbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und die Hinterräder (8, 10) bei Drehung des Lenkrades (7) über einen relativ kleinen Winkel übereinstimmend verstellbar sind und bei Drehung des Lenkrades (7) über einen relativ großen Winkel entgegengesetzt zueinander verstellbar sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nockenelement (3) vorgesehen ist, das abhängig von
der Verstellung der Vorderräder (8) bewegbar ist, und daß die Hinterräder (10) über ein Mitnehmerelement (6) verstellbar sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderräder (8) an schwenkbaren Aufhängungen (13) gelagert sind, die mit dem Nockenelement (3) über ein Verbindungselement (1) gekoppelt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterräder (10) an schwenkbaren Aufhängungen

(11) gelagert sind, die über eine Spurstange (5) miteinander verbunden sind.

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6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenelement eine Nockenplatte (3) mit einer Nockenbahn (4) ist und daß das Mitnehmerelement ein Stift (6) ist, der in der Nockenbahn (4) geführt ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (4) zwei seitlich ausgebogene Schlitzsegmente (4b, 4c) aufweist, die punktsymmetrisch zueinander liegen und miteinander verbunden sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (4) die Form eines umgekehrten S hat.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (4¹) die Form eines S hat.

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