DE3344446A1

DE3344446A1 - Steuersystem fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3344446A1
Application number: DE19833344446
Authority: DE
Inventors: Yoshimi Asaka Saitama Furukawa; Shoichi Tokyo Sano; Hiroshi Saitama Takamatsu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1982-12-08
Filing date: 1983-12-08
Publication date: 1984-06-14
Also published as: US4558877A; JPS59106370A; DE3344446C2; JPH0234822B2

Description

Steuersystem für Fahrzeuge Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für Fahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuersystem für ein Fahrzeug mit Vorder- und Hinterrädern, bei dem die Hinterräder und die Vorderräder durch ein Steuerrad steuerbar sind.

Aus der japanischen Patentanmeldung 56-118698 ist ein Steuersystem für Fahrzeuge bekannt, bei dem ein Hinterrad-Steueruntersystem vorgesehen ist, das einen außermittigen Zapfen aufweist, der direkt oder Indirekt eine linke und eine rechte Spurstange zum Drehen der Hinterräder miteinander verbindet. Der außermittige Zapfen kann durch eine von einem Vorderrad-Steueruntersystem abgeleitete Drehung gedreht werden, um die Hinterräder in dieselbe Richtung wie die Vorderräder und in die entgegengesetzte Richtung in Abhängigkeit von dem Steuerwinkel des Steuerrades zu drehen.

Bei einem derartigen Steuersystem für Kraftfahrzeuge wird die zur Drehung der Hinterräder erforderliche Drehung von dem Vorderrad-Steueruntersystem über eine Verbindungsstange auf ein drehbares Teil übertragen, an dem der aussermittige Zapfen angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine Kurbelbewegung bewirkt, durch die die Hinterräder um einen gewünschten Winkel drehbar sind. Durch ein derartiges Steuersystem können die Hinterräder eines Vorder- und Hinterräder aufweisenden Fahrzeuges bei relativ klei-

nen Steuerwinkeln des Steuerrades in dieselbe Richtung wie die Vorderräder und bei relativ großen Steuerwinkeln des Steuerrades in die entgegengesetzte Richtung dazu gedreht werden.

Es wird daher eine güns'tige Manövrierbarkeit des Fahrzeuges erreicht, wenn dieses mit relativ hohen Geschwindigkeiten fährt. Außerdem werden günstige Wendecharakteristiken des Fahrzeuges infolge relativ kleiner Wenderadien erreicht, die bei großen Steuerwinkeln, wie beispielsweise bei einer Kehrtwende oder wenn das Fahrzeug in einen Parkplatz hineingesteuert oder aus einem Parkplatz herausgesteuert wird, möglich sind.

Bei einem derartigen Steuersystem für Fahrzeuge, bei denen die Kurbelbewegung des außermittigen Zapfens in eine hin und her verlaufende Bewegung der Spurstangen zur Steuerung der Hinterräder umgewandelt wird, ändert sich das zum Steuern der Hinterräder erforderliche steuernde.

Drehmoment derart, daß das Steuergefühl in der Nähe der Anfangsposition oder der neutralen Position der Hinterräder relativ schwer ist und daß es im Gegensatz dazu in der Nähe der Position einer vollen Dichtung der Hin- ■ terräder relativ leicht ist, wobei die Hinterräder diese Positionen jeweils einnehmen, wenn sie in dieselbe Richtung wie die Vorderräder und in die entgegengesetzte Richtung dazu gedreht werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Beseitigung dieser

Nachteile eines herkömmlichen Steuersystems für Kraftfahrzeuge.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für ein Fahrzeug mit einem Vorder- und einem Hinterrad, wobei

das Fahrzeug ein Steuerrad, ein Vorderrad-Steueruntersystem zur Steuerung des Vorderrades in Übereinstimmung

mit einem Steuerwinkel des Steuerrades und ein Hinterrad-Steueruntersystem zur Steuerung des Hinterrades in Übereinstimmung mit dem Steuerwinkel des Steuerrades aufweist. Das Hinterrad-Steueruntersystem weise einen Reaktionsmechanismus auf, durch den das zum Steuern des Hinterrades erforderliche steuernde Drehmoment im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Steuersystem für ein Fahrzeug mit einem Vorder- und einem Hinterrad anzugeben, durch das das Steuergefühl beim Steuern der Vorder- und Hinterräder unabhängig von dem gesteuerten Winkel des Hinterrades im wesentlichen konstant gehalten werden kann.
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Im folgenden werden die oben angegebenen Merkmale, weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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Fig. 1 von hinten gesehen einen Reaktionsmechanismus eines erfindungsgemäßen Steuersystemes für Fahrzeuge;

Fig. 2 von hinten gesehen den sich in einem

Arbeitszustand befindenden Reaktionsmechanismus der Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung der Betriebscharak-

teristil
Fig. 1;

on

teristik des Reaktionsmechanismus der

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines

herkömmlichen Steuersystemes für

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Fahrzeuge;

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Fig. 5 bis 8 von hinten gesehen vergrößerte Darstellungen, die verschiedene Arbeitszustände eines wesentlichen Teiles eines Hinterrad-Steueruntersystemes des Steuersystemes der Fig. 4 zeigen;

und

Fig. 9 eine Darstellung, die die Betriebscharakteristik des Untersystemes der Fig. 5 bis 8 zeigt.

Im Zusammenhang mit der Fig. 4 wird zuerst ein bekanntes Steuersystem für Fahrzeuge beschrieben.

In der Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Steuerrad. Das Steuerrad 1 weist eine Steuerwelle 2 auf, deren körperfernes Ende in einem Steuergetriebegehäuse 20 für die Vorderräder angeordnet ist. Bei dem Getriebe handelt es sich um ein Zahnstangengetriebe. Die Steuerwelle 2 weist an ihrem körperfernen Ende in dem Getriebegehäuse 20 ein nicht dargestelltes Steuerritzel auf, das an dem körperfernen Ende befestigt ist und in eine nicht dargestellte Zahnstange eingreift, die im Bereich der rechten Hälfte der Zahnstangenwelle 21 vorgesehen ist. Die Zahn-Stangenwelle 21 steht an jedem Ende von beiden Seiten her über das Getriebegehäuse 20 über. Sie ist mit den jeweiligen inneren Enden mit einer Spurstange eines Spurstangenpaares 3,3 verbunden. Jede Spurstange ist mit ihrem äußeren Ende mit einem Achsschenkel bzw. einem Gelenkarm eines Achsschenkel- bzw. Gelenkarmpaares 4,4 verbunden, wobei die Seitenwellen 5,5 der Gelenkarme nach aussen vorstehen und jeweils ein Rad eines Vorderradpaares 6,6 halten bzw. tragen.

Die Steuerung der Vorderräder 6,6 wird durch eine Querbewegung der Zahnstangenwelle 21 auf bekannte Weise bewirkt.

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Die Zahnstangenwelle 21 weist im Bereich ihrer linken Hälfte eine weitere nicht dargestellte Zahnstange auf, in die ein angetriebenes Ritzel (nicht dargestellt) eingreift, dessen Ritzelwelle 22 von dem Getriebegehäuse 20 aus nach hinten vorsteht. Die Ritzelwelle 22 ist an ihrem hinteren Ende über ein Kardan- bzw. Universalgelenk 23 mit dem vorderen Ende einer relativ langen Verbindungswelle 24 verbunden, deren hinteres Ende über ein Kardanbzw, Universalgelenk 25 mit dem vorderen Ende einer Eingangswelle 31 eines Mechanismus 30 zum Drehen der Hinterräder verbunden ist. Bei der Eingangswelle handelt es sich um ein drehbares Teil, das durch eine Lagerstütze gehalten wird und das zur Längsmittellinie eines nicht dargestellten Fahrzeugkörpers ausgerichtet ist. An dem hinteren Ende der Eingangswelle 31 ist senkrecht ein Kurbelarm 33 befestigt, der an seiner Rückseite einen außermittig angeordneten, integral an ihm befestigten Zapfen 34 aufweist. Der Zapfen trägt gemeinsam die jeweiligen inneren Enden von einer linken und einer rechten hinteren Spurstange 13, 13. Die Spurstangen 13, 13 sind an ihren äußeren Enden jeweils mit einem Paar von Achsschenkeln bzw. Gelenkarmen 14, 14 verbunden, deren Seitenwellen 15, 15 nach außen vorstehen und jeweils ein Rad eines Hinterradpaares 16, 16 tragen bzw. halten.

Bei der obigen Anordnung wird, wenn das Steuerrad 1 zur Steuerung betätigt wird, die zur Drehung der Hinterräder 16, 16 erforderliche Drehung an der Ritzelwelle 22 ausgegeben bzw. erzeugt und über die dadurch in Drehung versetzte Verbindungswelle 24 an die Eingangswelle 31 des Mechanismus 30 zur Drehung der Hinterräder weitergeleitet. In Übereinstimmung mit der Drehung der Eingangswelle 31 dreht sich der außermittig angeordnete Zapfen 34, der integral durch den Kurbelarm 33 an der Eingangswelle befestigt ist und der am Anfang genau unterhalb der Drehachse der Eingangswelle 31 angeordnet ist, wie eine

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Kurbel zusammen mit den inneren Enden der Spurstangen 13, 13. Dadurch werden die Spurstangen 13, 13 in der Querrichtung des Fahrzeugkörpers hin- und herbewegt, wodurch die Gelenkarme 14, 14 und die Hinterräder 16, 16 in Querrichtung gedreht werden.

Als Ergebnis werden die Hinterräder 16, 16 bei relativ kleinen Steuerwinkeln des Steuerrades 1 in dieselbe Richtung wie die Vorderräder 6,6 gedreht. Dies entspricht dem Bereich von der Anfangsposition des außermittigen Zapfens 34 bis zu einer halben Umdrehung (180°) des Zapfens. Der maximale Drehwinkel der Hinterräder 16, 16 ergibt sich bei einer 1/4-Umdrehung (90°) des außermittigen Zapfens 34. Die Hinterräder werden bei relativ großen Steuerwinkeln, die dem Bereich entsprechen, der 1/2-Umdrehung des Zapfens 34 überschreitet, in die entgegengesetzte Richtung zu den Vorderrädern gedreht. In diesem Fall ergibt sich der maximale Drehwinkel bei einer 3/4-Umdrehung (270°) .

Im Zusammenhang mit den Fig. 5 bis 9 wird nun die Änderung des steuernden Drehmomentes beschrieben, die bei dem oben erläuterten Steuersystem auftritt, wenn beispielsweise mit extrem kleinen Geschwindigkeiten gefahren wird.

Wenn bewirkt wird, daß sich die Eingangswelle 31 im Uhrzeigersinn dreht, wie dies in der Fig. 5 dargestellt ist, wird zuerst die linke Spurstange 13 so gestoßen, daß sie sich nach links bewegt, wobei sie eine Widerstandskraft F aufnimmt. Wenn man annimmt, daß die Entfernung zwischen der Eingangswelle 31 und dem außermittigen Zapfen 34 abeträgt, ergibt sich das zur Einleitung der Drehung des linken Hinterrades 16 erforderliche Drehmoment M der Eingangswelle 31 aus der folgenden Gleichung:

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M = Pa (1)

Wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist, ergibt sich das erforderliche Drehmoment M dann, wenn die Eingangswelle 31 um einen Winkel θ aus der Anfangsposition gedreht wird, aus der folgenden Gleichung, wobei die Widerstandskraft F der Spurstange 13 als konstant angesehen wird:

M = Fa cos9 (2)

Nach einer weiteren Drehung der Eingangswelle 31 wird das Drehmoment M Null, wenn der Drehwinkel θ 90° erreicht hat, wie dies in der Fig. 7 dargestellt ist. Es gilt die Gleichung:
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M = Fa cos90° = 0 · (3)

Nachdem der Drehwinkel θ der Eingangswelle 31 90° durchlaufen hat, wird die linke Spurstange 13 so gezogen, daß sie sich nach rechts bewegt, wie dies in der Fig. 8 dargestellt ist. In diesem Fall nimmt sie die in die entgegengesetzte Richtung wirkende Widerstandskraft F auf. Für das Drehmoment M gilt daher:

M=- Fa cos9 (4)

Aus den Gleichungen (1) bis (4) geht hervor, daß das erforderliche Drehmoment M zum Drehen eines der Hinterräder 16, 16 sich ändert, wie dies in der Fig. 9 dargestellt ist, in der auf der Ordinate das steuernde Drehmoment M und auf der Abszisse der Drehwinkel θ aufgetragen sind. Bei dem herkömmlichen Steuersystem der Fig. 4 wird das steuernde Drehmoment M in der Nähe der Drehwinkel 0° und 180° der Eingangswelle 31 relativ groß.

Diese Winkel entsprechen der neutralen Position der Hinterräder 16, 16. In der Nähe der Drehwinkel 90° und

270° der Eingangswelle ist das steuernde Drehmoment im wesentlichen Null. Diese Winkel entsprechen jeweils den Positionen einer vollen Drehung der Hinterräder 16,16, wenn diese in dieselbe Richtung und in die entgegengesetzte Richtung zu den Vorderrädern 6,6 gedreht werden.

Im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 wird nun ein Reaktionsmechanismus eines Hinterrad-Steueruntersystemes eines erfindungsgemäßen Steuersystemes für Fahrzeuge beschrieben. Das Steuersystem ähnelt dem in der Fig. 4 dargestellten herkömmlichen Steuersystem, wenn man von dem Kurbelbereich zwischen der Eingangswelle 31 und dem außermittigen Zapfen 34 absieht. Ähnliche Teile sind daher durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet.

In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 41 einen scheibenförmigen Nocken, der die Form einer symmetrischen Erdnuß oder eines symmetrischen Kürbisses oder eines Paares von ellipsoidischen Nocken aufweist, die symmetrisch miteinander verbunden sind. Der Nocken 41 ist an seiner Symmetriemitte senkrecht an dem hinteren Ende einer Eingangswelle 31 befestigt und weist an seiner Rückfläche einen außermittig angeordneten Zapfen 34 auf, der von ihm aus nach hinten vorsteht und die jeweiligen inneren Enden der linken und der rechten Spurstange 13, 13 zum Drehen der Hinterräder gemeinsam trägt. Der außermittige Zapfen 34 ist auf einer Mittellinie c des Nockens 41 in einem Abstand a von der Eingangswelle 31 angeordnet, wobei die Mittellinie C durch die Symmetriemitte verläuft und am Anfang senkrecht bzw. aufrecht angeordnet ist.

Auf dem kürbisförmigen Umfang des Nockens 41 wird eine Andruckrolle 32 als Nockenfolger durch eine zusammengedrückte Spiral- bzw. Schraubenfeder 34 gepreßt, die zwischen der Andruckrolle 42 und dem Fahrzeugkörper vorgesehen ist. Die Andruckrolle 42 wird auf diese Weise

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federnd so vorgespannt, daß sie bei dieser Ausführungsform gerade nach unten in Richtung auf die Symmetriemitte des Nockens 41 gedrückt wird.

Es wird nun angenommen, daß auf den Nocken 41 die Druckkraft f der Druckrolle 4 2 einwirkt. Wie dies in der Fig.2 dargestellt ist, bewegt sich der Berührpunkt zwischen dem Nocken 41 und der Andruckrolle 42 entlang des Umfanges des Nockens 41, wenn bewirkt wird, daß sich die Eingangswelle 31 im Uhrzeigersinn um einen Winkel θ dreht. Dadurch werden die Komponenten f-j und f ₂ der Druckkraft f in der Richtung senkrecht zum Umfang am Berührpunkt und in der Richtung der Tangente zum Umfang am Berührpunkt jeweils geändert. Die Komponenten f _Λ , f_o erzeugen entsprechend ein Reaktionsmoment Mc(Ö) um die Eingangswelle 31.

Aus der Fig. 3, in der auf der Ordinate das an der Eingangswelle 31 zum Drehen eines Hinterrades erforderliche steuernde Drehmoment und auf der Abszisse der Drehwinkel der Eingangswelle 31 aufgetragen sind, geht hervor, daß die herkömmliche Änderung des steuernden Drehmomentes M durch den Design des Profiles des Nockens 41, der Grösse der Andruckrolle 42 und der Widerstandskraft der Feder 43 so geändert werden kann, daß ein willkürlicher Bezugswert m entsprechend der Gleichung:

M + Mc(ö) = m (5)

erreicht wird.

Bei dieser Ausführungsform kann daher das zum Drehen eines Hinterradpaares erforderliche steuernde Drehmoment durch einen für eine Eingangswelle eines Mechanismus zum Drehen der Hinterräder vorgesehenen Reaktionsmechanismus im wesentlichen konstant gehalten werden. Der

Reaktionsmechanismus weist einen Nocken, einen Nockenfolger und ein Vorspcjinglied auf ,durch das der Nockenf olger senkrecht gegen den Nocken gedrückt wird.

Bei der obenbeschriebenen Ausführungsform kann der Nocken 41 gleichzeitig als ein herkömmlicher Kurbelarm dienen. Bei einer modifizierten Ausfuhrungsform, die einen herkömmlichen Mechanismus zur Drehung der Hinterräder mit einem Kurbelarm aufweist, der an einer Eingangswelle befestigt ist, kann ein Reaktionsmechanismus vorgesehen sein, der einen Nocken aufweist, der einstückig auf die Eingangswelle aufgepaßt ist. Außerdem kann ein Reaktionsmechanismus angewendet werden, der einen Nocken aufweist, der auf eine willkürliche Welle aufgesetzt ist, die über ein Getriebe o.dgl. mit einem herkömmlichen Mechanismus zum Drehen der Hinterräder wirksam verbunden ist. Es wird auch festgestellt, daß bei einer weiteren modifizierten Ausführungsform der Erfindung ein Steuersystem, ein Vorderrad-Steueruntersystem, das in beliebiger Weise herkömmlich aufgebaut ist, und ein Hinterrad-Steueruntersystem aufweisen kann, das einen beliebigen anderen geeigneten Mechanismus zum Drehen der Hinterräder und einen Reaktionsmechanismus zur Erzeugung einer Reaktionskraft besitzt, um das zur Drehung eines Hinterrades erforderliche steuernde Drehmoment konstant zu halten.

Claims

Patentanwälte Dipl.-InG:H:WEicrKrvfÄTiNrÖiPi^PHYS. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska , Dipl.-Phys. Dr. J. Prechtel

^vPk 8000 MÜNCHEN 86 H f)py IQfiQ

POSTFACH 860 820

MOf II5TRASSE 22

TELEFON (089) 980352

TELEX 522621

TtUGRAMM PATENTWKICKMANN MÖNCHEN

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

Steuersystem für Fahrzeuge

Patentansprüche

Steuersystem für ein Fahrzeug mit einem Vorderrad einem Hinterrad, wobei das Steuersystem ein Steuerrad, ein Vorderrad-Steueruntersystem zum Steuern des Vorderrades in Übereinstimmung mit dem Steuerwinkel des Steuerrades und ein Hinterrad-Steueruntersystem zum Steuern des Hinterrades in Übereinstimmung mit dem Steuerwinkel des Steuerrades aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß das Hinterrad-Steueruntersystem einen Reaktionsmechanismus (41-43) aufweist, durch den das zum Drehen des Hinterrades (16) erforderliche steuernde Drehmoment (M) im wesentlichen konstant gehalten wird.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Hinterrad-Steueruntersystem einen Mechanismus (24, 25, 31, 33, 34) zum Drehen des Hinterrades (16) in dieselbe Richtung wie das Vorderrad und zum Drehen

des Hinterrades (16) in die entgegengesetzte Richtung zum Vorderrad in Übereinstimmung mit dem Steuerwinkel des Steuerrades (1) aufweist, daß der Mechanismus zum Drehen des Hinterrades ein Wellenteil (31), das wirksam mit dem Steuerrad (1) verbunden ist, ein außermittiges Teil (34), das in Bezug auf das Wellenteil (31) außermittig angeordnet und mit diesem zusammen drehbar ist, und ein hin- und herbewegbares Teil aufweist, das das außermittige Teil (34) und das Hinterrad (16) wirksam miteinander verbindet, und daß der Reaktionsmechanismus einen Mechanismus zur Erzeugung eines auf das Wellenteil (31) ausübbaren Reaktionsdrehmomentes aufweist.
3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Mechanismus zur Erzeugung des Reaktionsdrehmomentes ein Nockenteil (41), das an dem Wellenteil (31) befestigt ist, einen Nockenfolger (42) und ein Vorspannglied (43) aufweist, durch das der Nockenfolger (41) derart vorspannbar ist, daß er gegen das Nockenteil (41) gepreßt wird.
4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Nockenteil (41) einen scheibenförmigen Nocken aufweist, der im wesentlichen wie ein symmetrischer Kürbis geformt ist und der an seiner Symmetriemitte auf das Wellenteil (31) aufgepaßt ist.
5. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das außermittige Teil (34) an dem

gQ Nockenteil (41) befestigt ist.
6. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das außermittige Teil (34) an einem Ende eines Armteiles (33) befestigt ist, dessen anderes

g₅ Ende an dem Wellenteil (31) befestigt ist.