DE602004002355T2

DE602004002355T2 - Kraftfahrzeug mit im vorderen Querträger integrierter Zahnstangenlenkung

Info

Publication number: DE602004002355T2
Application number: DE602004002355T
Authority: DE
Inventors: Cèdric Mallet; Olivier Coppin; Jean-Baptiste Janssens
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: EP1510443A1; EP1510443B1; ATE339341T1; FR2859155A1; DE602004002355D1; FR2859155B1; ES2273181T3

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Kraftfahrzeuge. Genauer betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, ein Gestell mit zwei Armen zur Abstützung gegenüberliegender seitlicher Räder und einen mit zwei Armen verbundenen Querträger umfassend, und eine elektrische Lenkvorrichtung, mit der die Räder, die eine querliegende Zahnstange umfassen, gesteuert werden können.
Derartige Fahrzeuge sind nach dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere die Patentschrift FR 2 615 458 offenbart ein Gestell in Blockkonstruktion, das ein geformtes Zahnstangen-Gehäuse umfasst.
Derartige Gestelle sind schwer, und Eingriffe an der Lenkzahnstange sind deswegen schwierig, weil das Gehäuse nicht demontiert werden kann. Das Patent US 2003/10722 A beschreibt ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In diesem Zusammenhang hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, die oben genannten Nachteile zu überwinden.
Zu diesem Zweck weist das erfindungsgemäße Fahrzeug die Merkmale von Anspruch 1 auf.
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung wird der Querträger von zwei aneinander montierten Halbschalen gebildet.
Die Zahnstange umfasst vorzugsweise ein querliegendes, im Querträger starr verbundenes Gehäuse und einen beweglichen Steuermechanismus im Gehäuse.
Das Gehäuse ist in vorteilhafter Weise durch verbolzte Stangen mit den zwei Halbschalen starr verbunden.
Die Lenkvorrichtung ist zum Beispiel elektrisch und umfasst einen im Querträger angeordneten Motor.
Vorzugsweise umfasst die Lenkvorrichtung einen bordinternen Rechner, der im Querträger angeordnet ist.
Der Rechner ist in vorteilhafter Weise derart am Querträger kontaktbildend befestigt, dass die von diesem Rechner abgegebene thermische Energie teilweise durch Ableitung in den Querträger abgeführt wird.
Zum Beispiel umfasst der Querträger Öffnungen zur Belüftung des Innenraums des Querträgers.
Der Querträger weist in vorteilhafter Weise ein Profil auf, das geeignet ist, um auf den Rädern eine dynamische Abstützung zu schaffen.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich klar aus der nachfolgenden Beschreibung derselben, die hinweisend und keinesfalls beschränkend ist und sich auf die anliegenden Figuren bezieht, von denen:
die 1A und 1B perspektivische Ansichten von Gestellen nach dem Stand der Technik mit der verbundenen Lenkvorrichtung sind, wobei der Auspufftopf des Fahrzeugs jeweils über und unter dem Querträger verläuft,
die 2 eine Darstellung im Querschnitt des Gestells und der Zahnstange der 1A und 1B ist,
die 3 eine Darstellung im Querschnitt des Querträgers und der Zahnstange eines anderen Fahrzeugs ist,
die 4 eine Darstellung im Längsschnitt gemäß der Pfeile IV von 3 ist,
die 5 eine ähnliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wie auf 4 ist, und
die 6 ein Prinzipschema ist, das anhand einer Darstellung, die der auf 4 ähnlich ist, den dynamischen Abstützeffekt zeigt, den man durch Profilierung des Querträgers erhält.
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug eines Typs, der, wie die 1A und 1B zeigen, ein Gestell 1 mit zwei Armen 10 zur Abstützung von Rädern und einen mit den zwei Armen 10 verbundenen Querträger 20 umfasst, und eine Lenkvorrichtung 3, mit der die Räder gesteuert werden können, wobei diese Vorrichtung eine querliegende Zahnstange 30 umfasst.
Die Arme 10 verlaufen etwa längs und sind an den beiden gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs angeordnet. Sie tragen die Raddreiecke (nicht dargestellt), an denen die Vorderradschenkel befestigt sind.
Das Fahrgestell des Fahrzeugs ist an den Armen anhand von nicht dargestellten Stoßdämpfern aufgehängt.
Die Lenkvorrichtung 3 umfasst in bekannter Weise ein Lenkrad (nicht dargestellt), eine rotierend mit dem Lenkrad verbundene Lenksäule 41, eine Übersetzungsvorrichtung 42, welche die Drehbewegung der Lenksäule 41 in eine querverschiebende Bewegung der Zahnstange 30 umwandelt, Steuerstangen 43, die an den beiden gegenüberliegenden Seiten der Zahnstange 30 angeordnet sind und von der Zahnstange 30 verschiebend angetrieben werden, und Zapfen-Steuervorrichtungen (nicht dargestellt), welche die Verschiebebewegung der Steuerstangen 43 in eine Schwenkbewegung der Räder umwandeln.
Der Querträger 20 ist über den Armen 10 derart angeordnet, dass das Gestell, von vorn gesehen, das heißt von der Vorderseite des Fahrzeugs, eine so genannte Glockenform aufweist. Er ist an zwei gegenüberliegenden Enden starr auf den Armen 10 befestigt.
Der Querträger 20 weist erfindungsgemäß die Form einer hohlen Schale auf, wobei die Zahnstange 30 im Querträger 20 angeordnet ist.
Genauer gesagt, wird der Querträger 20 von zwei aneinander montierten Halbschalen 21 gebildet.
Diese Halbschalen 21 bilden den oberen und unteren Teil des Querträgers 20, wie die 3 und 4 zeigen. Sie weisen jeweils eine konkave Form auf und sind derart aneinander montiert, dass diese Konkavitäten zueinander gedreht sind.
Jede Halbschale 21 weist querliegende Ränder vorn und hinten 211 und 212 auf und sind derart aneinander montiert, dass ihre jeweiligen vorderen Ränder 211 gegeneinander gedrückt sind und dass ihre jeweiligen hinteren Ränder 212 ebenfalls gegeneinander gedrückt sind.
Die Kontaktfläche zwischen den beiden Halbschalen 21, die durch die vorderen und hinteren Ränder 211 und 212 verläuft, ist praktisch horizontal.
Wie 4 zeigt, sind die vorderen Ränder 211 von Schrauben/Mutter-Baugruppen 23 aneinander befestigt, ebenso wie die hinteren Ränder 212.
Die Zahnstange 30 umfasst ein querliegendes, im Querträger 20 starr verbundenes Gehäuse 31 und einen durch Verschiebung beweglichen Steuermechanismus im Gehäuse 31. Dieser Steuermechanismus besteht zum Beispiel aus einer Verlängerung einer der Steuerstangen 43. Die Übersetzungsvorrichtung 42 umfasst typischerweise ein Ritzel, das von der Lenksäule 41 rotierend angetrieben wird, und einen formgezahnten Teil des Steuerstabs 43, der in das Ritzel eingreift.
Genauer gesagt ist das Gehäuse 31 mit den zwei Halbschalen 21 durch verbolzte Stangen 35 starr verbunden. Wie die 3 und 4 zeigen, umfasst die Zahnstange zylindrische Befestigungsteile 36, die auf dem Gehäuse 31 starr befestigt sind und jeweils eine mittige Bohrung aufweisen.
Diese Befestigungsteile 36 erstrecken sich senkrecht im Gehäuse 31, zwischen den zwei Halbschalen 21, auf die sie sich abstützen. Sie verhalten sich zu den Halbschalen 21 etwa normal.
Die verbolzten Stangen 35 durchqueren die Bohrungen der Befestigungsteile 36 und die zwei Halbschalen 21. An beiden gegenüberliegenden Enden jeder Stange 35 sind Muttern 351 derart verschraubt, dass sich die Halbschalen 21 zwischen den Muttern 351 und den Enden des Befestigungsteils 36 befinden.
Die Zahnstange umfasst typischerweise zwei Befestigungsteile 36.
In der auf den 5 und 6 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Lenkvorrichtung 3 elektrisch und umfasst einen Motor, der im Querträger 20 angeordnet ist.
Die Lenkvorrichtung 3 kann ebenfalls einen bordinternen Rechner 34 umfassen, der ebenfalls im Querträger 20 angeordnet ist.
Es ist demnach besonders vorteilhaft, den Rechner mit einer der Halbschalen 21 des Querträgers 20 derart kontaktbildend zu befestigen, dass die von diesem Rechner abgegebene thermische Energie teilweise durch Ableitung in die besagte Halbschale abgeführt wird.
Diese Halbschalen sind demnach vorzugsweise aus einem gut wärmeleitenden Material wie Stahl gefertigt.
Man wird feststellen, dass, wie auf der 5 dargestellt, ein kontinuierlicher Luftstrom außen am Querträger 20 vorbeistreicht, wenn sich das Fahrzeug fortbewegt. Dieser Strom verursacht eine Zwangskonvektion, welche die Ableitung der vom Rechner abgegebenen und durch Ableitung in die Halbschale 21 übertragenen Wärme fördert.
Wie 5 weiterhin zeigt, umfasst der Querträger 20 Öffnungen 22 zur Belüftung des Innenraums des Querträgers 20.
Lufteingangsöffnungen 22 sind in eine Vorderseite der Halbschale 21 eingearbeitet, die den unteren Teil des Quer trägers bildet, und Luftausgangsöffnungen 22 sind in eine Rückseite derselben Halbschale 21 eingearbeitet.
Klappen 221 ermöglichen, die eintretende Luft in Richtung Rechner zu kanalisieren, und die austretende Luft in Richtung der Ausgangsöffnungen 22.
Damit wird eine Zwangskonvektion um den Rechner 34 geschaffen, welche die Ableitung der abgegebenen Wärme fördert.
Schließlich weist der Querträger 20 ein Profil auf, das geeignet ist, um auf den Rädern eine dynamische Abstützung zu schaffen, wie die 6 zeigt. Der Querschnitt durch den Querträger 20 in senkrechter Ebene zur Querrichtung ist abgeflacht und wie ein Mund geformt, in Längsrichtung länger als hoch. Er weist vordere und hintere spitz zulaufende Ränder auf.
Dem Angriffsrand, das heißt dem vorderen Rand, kann ein derartiges Profil verliehen werden, dass die beim Fahren des Fahrzeugs eintretende Luft dazu tendiert, den Querträger 20 in Richtung Boden zu drücken und die Räder in Abstützung zu halten. Die eintretende Luft wird auf der 6 von den Pfeilen F1 dargestellt, wobei die Pfeile F2 die vertikale Kraft darstellen, die sich aus dem Druck der Luft auf den Querträger ergibt.
Damit wird gut verständlich, dass das erfindungsgemäße Fahrzeug viele Vorteile aufweist.
Durch Anordnung der Zahnstange im Querträger verringert sich der Platzbedarf der Baugruppe Gestell-Zahnstange, und man hat mehr Freiheit zur Gestaltung des Durchgangs des Auspuffrohrs 5. Dieses kann über dem Querträger oder unter diesem zwischen den zwei Armen 10 verlaufen.
Im übrigen können bei dieser Anordnung, sofern notwendig, der Querschnitt der Zahnstange vergrößert und größere Kräfte übertragen werden, was nach dem früheren Stand der Technik aufgrund geometrischer Interferenzen mit dem Auspuffrohr 5 nicht möglich war.
Weiterhin bietet ein glockenförmiges Gestell im allgemeinen keine hohe Festigkeit, und es erweist sich oft als notwendig, Verstärkungsstangen hinzuzufügen, die den Abstand der Arme 10 konstant halten.
Durch die Art und Weise der Befestigung des oben beschriebenen Gehäuses der Zahnstange wird diese Steifheit verstärkt, indem in der Mitte des Querträgers zusätzliche Befestigungspunkte zwischen den zwei Halbschalen geschaffen werden.
Es ist ebenfalls festzustellen, dass die verschiedenen Elemente der Zahnstange und der Rechner vor der vom Auspuffrohr abgegebenen Wärme von den zwei Halbschalen 21 geschützt werden.
Es ist weiterhin zu unterstreichen, dass die erfindungsgemäß angeordnete Zahnstange niedriger ist und weiter vorn liegt als in den Fahrzeugen nach dem früheren Stand der Technik, bei denen die Zahnstange über dem Querträger angeordnet ist, was aus kinetischen Gesichtspunkten vorteilhaft ist.
Schließlich ist die Zahnstange aufgrund der aus zwei aneinander mit einer Schrauben/Mutter-Baugruppe befestigten Halbschalen bestehenden Struktur des Querträgers problemlos zugänglich. Die Demontage der unteren Halbschale kann sehr einfach und schnell erfolgen.

Claims

Kraftfahrzeug, ein Gestell (1) mit zwei Armen (10) zur Abstützung gegenüberliegender seitlicher Räder und einen mit den zwei Armen (10) verbundenen Querträger (20) umfassend, und eine elektrische Lenkvorrichtung, mit der die Räder, die eine querliegende Zahnstange (30) umfassen, gesteuert werden können, wobei der Querträger (20) die Form einer Hohlschale aufweist und die Zahnstange (30) im Querträger (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung (3) einen im Querträger (20) angeordneten Motor umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (20) von zwei aneinander montierten Halbschalen (21) gebildet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (30) ein querliegendes, im Querträger (20) starr verbundenes Gehäuse (31) und einen beweglichen Steuermechanismus im Gehäuse (31) umfasst.
Fahrzeug nach den kombinierten Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (31) durch verbolzte Stangen mit den zwei Halbschalen (21) starr verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkvorrichtung (3) einen bordinternen Rechner (34) umfasst, der im Querträger (20) angeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (34) derart am Querträger (20) kontaktbildend befestigt ist, dass die von diesem Rechner (34) abge gebene thermische Energie teilweise durch Ableitung in den Querträger abgeführt wird.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (20) Öffnungen (22) zur Belüftung des Innenraums des Querträgers umfasst.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (20) ein Profil aufweist, das geeignet ist, um auf den Rädern eine dynamische Abstützung zu schaffen.