Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für ein
Motorfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der veröffentlichten GB-Patentanmeldung 21 61 437 ist
ein Steuersystem zur Steuerung sowohl der Vorderräder als
auch der Hinterräder eines Kraftfahrzeugs bekannt geworden.
In einem derartigen Steuersystem steht kein Rad mit Bezug
zur ausrichtenden Einstellung aller vier Räder zueinander
zur Verfügung, da die Vorder- und Hinterräder steuerbar
sind. Es ist daher schwierig, das Maß der
Gegeneinanderstellung von Vorder- und Hinterrädern sowie
das Maß der Gegeneinanderstellung von rechten und linken
Rädern einzustellen, wobei derartige Einstellungen
zeitaufwendig sind.
In der veröffentlichten GB-Patentanmeldung 21 51 567 sowie
in der JP-OS 58 97 565 sind Steuersysteme zur Steuerung
sowohl der Vorderräder als auch der Hinterräder
beschrieben. Bei diesen Steuersystemen sind die
Ausgangswelle einer Vorderrad-Steuereinrichtung und die
Eingangswelle einer Hinterrad-Steuereinrichtung durch eine
Verbindungswelle miteinander verbunden, wobei auf eine
exzentrische Welle der Eingangswelle ein Ritzel drehbar
aufgepaßt ist. Dieses Ritzel besitzt ein einstückig mit ihm
ausgebildetes exzentrisches Element, das mit einem
Verbindungselement in Wirkverbindung steht, durch das
Hinterrad-Lenkgestänge miteinander gekoppelt sind, wobei
das Ritzel in kämmender Verbindung mit einem festen
internen Ringzahnrad steht.
Die beschriebenen Systeme sind aus den folgenden Gründen
vorteilhaft: Der maximale Steuerwinkel der Hinterräder ist
gegenüber dem Fall, daß Hinterräder und Vorderräder in der
gleichen Richtung gesteuert werden, größer als wenn
Hinterräder und Vorderräder gegensinnig zueinander
gesteuert werden. Das Steuersystem kann daher primär in
einem Bereich großer Fahrzeuggeschwindigkeit, in dem das
Steuerrad im Bedarfsfall nur in einem relativ kleinen
Winkelbereich gedreht wird, eine gute Manövrierfähigkeit
gewährleisten. In einem Bereich kleiner
Fahrzeuggeschwindigkeit, in dem das Steuerrad in einem
relativ großen Winkelbereich gedreht wird, kann das
Fahrzeug nur kleinere Kehren ausführen.
Ein Problem konventioneller Steuersysteme besteht darin,
daß es schwierig ist, die neutrale Steuerstellung der
Hinterrad-Steuereinrichtung bei der Herstellung oder bei
der Wartung zu realisieren, da das Ritzel sich im
Ringzahnrad frei über mehrere Umdrehungen drehen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Steuersystem für ein Motorfahrzeug anzugeben, mit dem die
neutrale Steuerstellung einer Steuereinrichtung während der
Justierung der Radausrichtung beim Zusammenbau oder bei der
Wartung der Steuereinrichtung leicht einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Steuersystem der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des
kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von
Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erlautert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische ebene Ansicht einer
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Steuersystems;
Fig. 2 einen Horizontalteilschnitt eines
Hinter-Steuergetriebekastens;
Fig. 3 einen Vertikalschnitt des Hinter-Steuergetriebe
kastens;
Fig. 4 einen Schnitt in einer Ebene IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 einen Vertikalschnitt eines in einer neutralen
Sperrung gesperrten Steuersystems;
Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht einer
Sperreinrichtung;
Fig. 7 einen Vertikalschnitt eines
Hinter-Steuergetriebekastens gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines
Ritzels und eines Innenringzahnrades;
Fig. 9 eine perspektivische Teilansicht eines zahnfreien
Bereiches des Ritzels; und
Fig. 10 einen Aufriß von hinten des Ritzels und des
Innenringzahnrades.
In den verschiedenen Darstellungen sind gleiche oder sich
entsprechende Teile mit gleichen oder sich entsprechenden
Bezugszeichen versehen.
Gemäß Fig. 1 ist ein Steuerrad 1 mit einer Steuerwelle 2
verbunden, die mit einer in einem
Vordersteuer-Zahnstangengetriebe-Kasten 3 vorgesehenen
Ritzelwelle 4 gekoppelt ist. Diese Ritzelwelle 4 besitzt
ein mit den Zähnen einer Zahnstange 5 kämmendes Ritzel,
wobei sich gegenüberliegende Enden der Zahnstange über
Lenkgestänge 8 mit Achsschenkeln 7 verbunden sind, von
denen Vorderräder 6 drehbar gehaltert werden. Die
Zahnstange 5 steht mit einer Ausgangswelle 9 zur
Übertragung der Drehung von der Vorderrad-Steuereinrichtung
auf die Hinterrad-Steuereinrichtung in Wirkverbindung.
Hinterräder 11 sind durch Achsschenkel 12 gehaltert, welche
über Lenkgestänge 13 mit sich gegenüberliegenden Enden
einer Verbindungswelle 14 in einem
Hintersteuer-Getriebekasten 15 verbunden sind. Dieser
Getriebekasten 15 enthält eine Eingangswelle 16 mit einer
exzentrischen Welle 17, die mit einem auf der
Verbindungswelle 14 montierten Eingriffselement 18 in
Eingriff steht, das durch die exzentrische Welle 17
lediglich in Querrichtungen bewegbar ist.
Die Ausgangswelle 9 und die Eingangswelle 16 sind durch
eine Verbindungswelle 19 miteinander verbunden. Die vier
Lenkgestänge 8, 13 sind mit Ausrichteinstellschrauben 81
bzw. 131 versehen.
Der Innenaufbau des Hintersteuer-Getriebekastens 15 ist im
einzelnen in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Ein
zylindrisches Element 23 ist mittels Kugeln 21 und Rollen
22, die drehbar zwischen diesem zylindrischen Element 23
und der exzentrischen Welle 17 angeordnet sind, drehbar auf
die exzentrische Welle 17 auf der Eingangswelle 16
aufgepaßt. Das zylindrische Element 23 besitzt an seinem
Vorderteil ein Ritzel 24, das mit einem fest im
Getriebekasten 15 montierten Innenringzahnrad 26 kämmt. Am
hinteren Ende des zylindrischen Elementes 23 ist eine
exzentrische Nocke 25 vorgesehen, auf die mittels Kugeln
27 ein relativ zu ihr drehbarer Gleitbügel 28 aufgepaßt
ist. Dieser Gleitbügel 28 besitzt an seinen Querenden gegen
die Vertikale abgeschrägte Flächen 281, wobei auch das auf
der Verbindungswelle 14 befestigte Eingriffselement 18
entsprechende gegensinnig gegen die Vertikale abgeschrägte
Flächen 181 aufweist und zwischen den abgeschrägten Flächen
281, 181 Rollen 29 vorgesehen sind. Die Eingangswelle 16
ist mittels eines vorderen und eines hinteren Kugellagers
31 mit jeweils einer entsprechenden Außenlauffläche
gelagert. Zwischen diesen Kugellagern ist eine
Abstandsmanschette 32 vorgesehen.
Gemäß Fig. 3 wird bei Einstellung der exzentrischen Welle
17 vertikal unter der Eingangswelle 16, kämmendem Eingriff
des Ritzels 24 mit dem untersten Teil des
Innenringzahnrades 26 sowie bei nach unten gerichtetem
Flügel 251 der exzentrischen Nocke 25 die neutrale
Steuerstellung der so ausgebildeten hinteren
Steuereinrichtung eingestellt bzw. die hintere
Steuereinrichtung zentriert.
Am hinteren Ende der Eingangswelle 16 ist ein sie
umgebender Flansch 33 vorgesehen. Gemäß Fig. 4 besitzt der
Flansch 33 eine als Eingriffsteil definierte Ausnehmung 34
in seinem Außenumfang, welche nach unten gerichtet ist,
wenn die Eingangswelle 16 in ihrer neutralen Steuerstellung
steht bzw. zentriert ist. Der untere Teil des
Getriebekastens 15 gegen den sich die Ausnehmung 34 in der
neutralen Steuerstellung öffnet, enthält ein vertikales
Führungsloch 35. Das untere offene Ende des Führungsloches
35 ist mit einem Innengewinde 36 versehen. Bei normalem
Gebrauch der Steuereinrichtung ist das Führungsloch 35
mittels einer (nicht dargestellten) Absperrschraube
abgedichtet, die in sein innen mit Gewinde versehenes Ende
eingeschraubt ist.
Fig. 5 zeigt einen Sperrmechanismus 41 mit einem Sperrstift
42, einem Hebel 43, einem Halter 44, einer Spiralfeder 45
sowie einem Absperrglied 46. Der Sperrstift 42 ist gleitend
in den Halter 44 eingesetzt. Die Spiralfeder 45 wird durch
einen den Sperrstift 42 umgebenden Flansch 47 im Halter 42
sowie das in das offene Ende des Halters 44 eingeschraubte
Absperrglied 46 zusammengedrückt. Wie sich auch aus Fig. 6
ergibt, sind ein Paar von vom offenen Ende des Halters 44
ausgehende Befestigungsarme 49, der Sperrstift 42 sowie ein
Mittelteil des Hebels 43 durch einen Federstift 51
miteinander verbunden. Der Halter 44 ist mit seinem mit
einem Außengewinde 52 versehenen oberen freien Ende in das
mit Innengewinde versehene Teil 36 des Getriebekastens 15
eingeschraubt.
Um die Sperreinrichtung 41 am Hinter-Steuergetriebekasten
15 zu befestigen, wird die (nicht dargestellte)
Absperrschraube aus dem Führungsloch 35 entfernt und das
obere freie Ende des Sperrstiftes 42 nach oben in das
Führungsloch 35 eingesetzt. Sodann wird der Hebel 43
gedreht, um das Außengewinde 52 des Halters 44 in das
Innengewinde 36 einzuschrauben.
Wenn die Ausnehmung 34 des Flansches 33 durch
Winkeleinstellung der Eingangswelle 16 in ihre unterste
Stellung gebracht ist, wird das obere freie Ende des
Sperrstiftes 42, das durch die Federwirkung der Spiralfeder
45 gegen die Außenumfangsfläche des Flansches 33 gedrückt
ist, in die Ausnehmung 34 gedrückt. Die Eingangswelle 16
ist nun durch Eingreifen des Sperrstiftes 42 in die
Ausnehmung 34 in der neutralen bzw. zentralen
Steuerstellung gesperrt. Daher ist die hintere
Steuereinrichtung in der neutralen Steuerstellung gesperrt.
Da die vordere und die hintere Steuereinrichtung bei der
dargestellten Ausführungsform miteinander verbunden sind,
ist die vordere Steuereinrichtung beim Zusammenbau oder bei
der Wartung ebenfalls in der neutralen Steuerstellung
gesperrt. Bei derartig in ihrer zentralen Stellung
gesperrter vorderer und hinterer Steuereinrichtung können
die Ausrichteinstellung für die Vorder- und Hinterräder
sowie die Speichenwinkeleinstellung für das Steuerrad 1 in
kurzer Zeit leicht durchgeführt werden.
Für die vordere Steuereinrichtung kann die gleiche
Sperreinrichtung wie für die hintere Steuereinrichtung
vorgesehen werden, so daß die vordere und die hintere
Steuereinrichtung auf einer Fertigungsstraße für
Motorfahrzeuge leicht zentriert und in Phase zueinander
gebracht werden können.
Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform sind die
vordere und hintere Steuereinrichtung zur Steuerung der
Vorder- und Hinterräder eines Fahrzeugs mechanisch
miteinander verbunden. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind
jedoch ebenfalls für Motorfahrzeuge verwendbar, bei denen
die Hinterradsteuerung auf der Basis der
Fahrzeuggeschwindigkeit und des Vorderrad-Steuerwinkels
elektrisch oder hydraulisch gesteuert wird. Weiterhin sind
die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch für gewöhnliche
Motorfahrzeuge verwendbar, bei denen lediglich die
Vorderräder steuerbar sind. Das Teil, in das der Sperrstift
eingreift, muß kein Element im Steuergetriebekasten sein.
Vielmehr kann es sich auch auf der Verbindungswelle 19
befinden. Die Sperreinrichtung kann auf verschiedene Weise
realisiert werden. Beispielsweise kann ein Ansatz als mit
dem Sperrstift in Eingriff tretendes Eingriffsteil
verwendet werden.
Da die Steuereinrichtung in der neutralen Steuerstellung
gesperrt werden kann, können die Ausrichteinstellung für
die Räder und die Ausrichtung des Speichenwinkels des
Steuerrades bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform
in kurzer Zeit leicht durchgeführt werden. Das
erfindungsgemäße System ist speziell als Steuersystem
sowohl für Vorder- als auch Hinterräder geeignet.
Die Fig. 7 bis 10 zeigen eine hintere Steuereinrichtung
gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Diese Ausführungsform der hinteren Steuereinrichtung wird
ebenfalls zentriert, wenn die exzentrische Welle 17
vertikal unter der Eingangswelle 16 steht, das Ritzel 24
mit dem untersten Teil des Innenringzahnrades 26 kämmt und
der Flügel 251 der exzentrischen Nocke 25 nach unten weist,
wie dies aus den Fig. 7 und 8 hervorgeht.
Bei dieser Ausführungsform besitzen das Ritzel 24 und das
Innenringzahnrad 26 ein Übersetzungsverhältnis von 3:4. Die
vordere Steuereinrichtung und die Verbindungseinrichtung
sind beispielsweise so ausgebildet, daß sich das Ritzel 24
gemäß Fig. 10 bei Drehung des Steuerrades im Uhrzeigersinn
im Ringzahnrad 26 im Uhrzeigersinn und bei Drehung des
Steuerrades im Gegenuhrzeigersinn im Ringzahnrad 26 dreht.
Gemäß den Fig. 8 bis 10 besitzen das Ritzel 24 einen
zahnfreien Bereich 61 und das Innenringzahnrad 26 einen
Ansatz 63. Speziell liegt der zahnfreie Bereich 61 am
hinteren Ende des Zahns, der sich in der neutralen
Steuerstellung im untersten Teil des Ritzels 24 befindet,
wie dies aus Fig. 9 ersichtlich ist. Der Außenumfang des
hinteren Endes des Ritzels 24 geht von der Hinterfläche des
Ringzahnrades 26 aus. Mittels Schrauben 65 ist eine
Ringplatte 62, deren Innendurchmesser gleich dem
Durchmesser des Kernkreises des Ringzahnrades 26 ist, an
der Hinterfläche des Ringzahnrades 26 befestigt. Der Ansatz
63 befindet sich am äußersten Teil des Innenumfangs der
Ringplatte 62 und liegt im zahnfreien Bereich 61 zwischen
benachbarten Zähnen des Ritzels 24.
Der Ansatz 63 greift lediglich in der neutralen
Steuerstellung in den zahnfreien Bereich 61 ein.
Daher kann die neutrale Steuerstellung leicht dadurch
realisiert werden, daß der Ansatz 63 in den zahnfreien
Bereich 61 gebracht wird, um das Ritzel 24 und das
Innenringzahnrad 26 relativ zueinander einzustellen.
Speziell ist, wie oben beschrieben, das
Übersetzungsverhältnis zwischen dem Ritzel 24 und dem
Innenringzahnrad 26 gleich 3:4. Wenn sich das Ritzel 24 im
Innenringzahnrad 26 um eine 3/4 Drehung aus der neutralen
Steuerstellung herausdreht, so dreht es sich um eine
Umdrehung um seine eigene Achse. Das Ritzel 24 kann sich im
Innenringzahnrad 26 nicht weiter als die einer 3/4
Umdrehung entsprechende Stelle drehen, da es am Ansatz 63
auf dem untersten Teil des Ringzahnrades 26 anstößt und
sich über diesen Ansatz 63 nicht hinausbewegen kann. Damit
ist keine weitere Umdrehung des Ritzels 24 möglich.
Der Ansatz 63 kann direkt auf dem Ringzahnrad 26
ausgebildet werden. Der zahnfreie Bereich 61 kann im
Ringzahnrad 26 ausgebildet werden, wobei sich der Ansatz 63
dann auf dem Ritzel 24 befindet.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 bis 10 ermöglichen
der Ansatz 63 und der zahnfreie Bereich 61 eine leichte
Einstellung der neutralen Steuerstellung, wobei verhindert
wird, daß sich das Ritzel 24 relativ zum Innenringzahnrad
26 zu stark drehen kann.