DE3704234A1 - Steuersystem fuer ein motorfahrzeug - Google Patents

Description

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.

Claims (6)

1. Steuersystem für ein Motorfahrzeug mit einem Steuerrad (1) und einer Steuervorrichtung (3, 4, 5, 9, 15 bis 18) zur Steuerung von Fahrzeugrädern (6, 11) als Funktion der Winkelbewegung des Steuerrades (1), dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einem Teil der Steuervorrichtung (3, 4, 5, 9, 15 bis 18) eine Zentriereinrichtung (33, 34, 41; 24, 26, 61, 62) zur Realisierung einer neutralen Steuerstellung der Steuervorrichtung (3, 4, 5, 9, 15 bis 18) montiert ist.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (3, 4, 5, 9, 15 bis 18) eine Vorderradsteuereinrichtung (3, 4, 5, 9) und eine Hinterrad-Steuereinrichtung (15 bis 18) umfaßt, die jeweils einen zugeordneten Steuergetriebekasten (3 bzw. 15) aufweisen und mechanisch miteinander verbunden sind, und daß die Zentriereinrichtung (33, 34, 41; 24, 26, 61, 62) im Steuergetriebekasten (15) der Hinterrad-Steuereinrichtung (15 bis 18) vorgesehen ist.

3. Steuersystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (33, 34, 41) als Sperrmechanismus zur Sperrung der Betätigung der Steuereinrichtung (3, 4, 5, 9, 15 bis 18) in der neutralen Steuerstellung ausgebildet ist.

4. Steuersystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrmechanismus (33, 34, 41) ein in eine Sperreinrichtung (41) eingreifendes Eingriffsteil (34) außerhalb des Steuergetriebekastens (15) der Hinterrad-Steuereinrichtung (15 bis 18) aufweist.

5. Steuersystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterrad-Steuereinrichtung (15 bis 18) eine mit einem Flansch (33) versehene Eingangswelle (16) aufweist und daß das Eingriffsteil (34) eine Ausnehmung im Außenumfang des Flansches (33) ist.

6. Steuersystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderrad- und Hinterrad-Steuereinrichtung (3, 4, 5, 9 bzw. 15, 16, 17, 18) eine Ausgangswelle (9) bzw. eine Eingangswelle (16) aufweisen, die durch eine Verbindungswelle (19) mechanisch miteinander verbunden sind, daß die Hinterrad-Steuereinrichtung (15 bis 18) eine exzentrische Welle (17) auf der Eingangswelle (16), ein drehbar auf die exzentrische Welle (17) aufgepaßtes Ritzel (24), ein einstückig mit dem Ritzel (24) ausgebildetes exzentrisches Element (25), ein mit dem Ritzel (24) kämmendes, fest im Steuergetriebekasten (15) montiertes Innenringzahnrad (26) sowie ein mit dem exzentrischen Element (25) in Wirkverbindung stehendes und Lenkgestänge (13) zur Halterung von Hinterrädern (11) verbindendes Verbindungselement (14, 18) aufweist und daß die Zentriereinrichtung (24, 26, 61, 62) durch einen zahnfreien Bereich (61) auf dem Ritzel (24) sowie einen auf dem Innenringzahnrad (26) vorgesehenen und lediglich in der neutralen Steuerstellung in den zahnfreien Bereich (61) eingreifenden Ansatz (63) aufweist.