DE68912985T2

DE68912985T2 - Hinterradlenkung für Kraftfahrzeuge.

Info

Publication number: DE68912985T2
Application number: DE68912985T
Authority: DE
Inventors: Ayumu Doi; Katsuhiro Tokumaru; Hiroki Uemura
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-07-25
Filing date: 1989-07-21
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2009-07-22
Also published as: KR910002661A; DE68912985D1; US4949984A; EP0352656A3; EP0352656A2; KR920008828B1; EP0352656B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hinterradlenkvorrichtung für Fahrzeuge zur Drehung der Hinterräder bei einem Drehvorgang der Vorderräder, beispielsweise eine Hinterradlenkvorrichtung zur Drehung der Hinterräder in entgegensetzter Phase zu den Vorderrädern, wenn die Vorderräder mit einem großen Drehwinkel gedreht werden.
Als Hinterradlenkvorrichtung für Fahrzeuge werden zwei Mechanismen, d. h. ein Drehwinkel-sensitiver Typ und ein Fahrgeschwindigkeits-sensitiver Typ, verwendet. Bei dem erstgenannten Mechanismus werden die Hinterräder, wenn die Vorderräder mit einem geringen Drehwinkel gedreht werden, gedreht, um in Phase mit den Vorderrädern zu sein. Wenn die Vorderräder mit einem großen Drehwinkel gedreht werden, werden die Hinterräder in einer Phase entgegengesetzt zu der der Vorderräder gedreht. Bei dem zuletztgenannten Mechanismus werden die Vorder- und Hinterräder bei niedriger Fahrgeschwindigkeit in entgegengesetzten Phasen und bei hoher Fahrgeschwindigkeit in Phase miteinander gedreht.
Als konventionelle Drehwinkel-sensitive Vierradlenkvorrichtung ist eine Technik, wie sie im US-Patent Nr. 4,295,657 beschrieben ist, bekannt. Die Vierradlenkvorrichtung, wie sie nach diesem Stand der Technik beschrieben ist, weist eine Steuerplatte auf, welche entlang der Fahrtrichtung verschoben wird. Eine im wesentlichen S-förmige Steuernut ist in diese Steuerplatte geformt. Ein Stift, welcher an eine Stange zur Drehung der Hinterräder befestigt ist, ist gleitend mit der Steuernut verbunden. Auf diese Art und Weise können die Hinterräder nach rechts oder links gedreht werden.
Bei der Vierradlenkvorrichtung wirkt jedoch, wie im US-Patent Nr. 4,295,657 beschrieben, eine große Kraft auf den Stift, welcher mit der Steuerplatte verbunden ist, und folglich wird der Gleitwiderstand erhöht, was eine gleichmäßige Steuerung erschwert. Zusätzlich vermindert sich die mechanische Stärke des Stiftes, was sich in niedriger Zuverlässigkeit und Lebensdauer niederschlägt. Bei der Verbindung zwischen dem Stift und der Steuernut ist ein Spalt, welcher sich zwischen dem Stift und der Steuernut bildet, unvermeidlich. Hierdurch tritt ein mechanisches Spiel zwischen dem Stift und der Steuernut auf, und dies führt zu verminderter Steuerpräzision.
Als eine Drehwinkel-sensitive Vierradlenkvorrichtung, welche nicht eine Anordnung verwendet, welche eine Steuernut und einen damit verbundenen Stift aufweist, sind Techniken bekannt, wie sie in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen (Kokai) Nrn. 63-97468 und 63-97469 offenbart sind. Nach diesem Stand der Technik wird eine kugelförmige Buchse (15) gegen eine äußere Umfangsoberfläche einer rotierenden Steuerplatte gedrückt und ist mit einem Folgehebel (10) versehen, von dem ein Ende drehbar gelagert ist. Eine Hinterradspurstange (13) ist mit dem Folgehebel verbunden, und bei einer linken oder rechten Schwingbewegung des Folgehebels werden die Hinterräder nach links oder nach rechts gedreht. In der konventionellen Anordnung muß jedoch ein Raum für das Schwingen des Folgehebels beibehalten werden, und die Vorrichtung kann so voluminös werden. Bei dem Folgehebel wird die Lage der kugelförmigen Buchse und der Verbindungslage der Spurstange in Fahrtrichtung getrennt. Infolgedessen wirkt ein Biegemoment auf den Hebel und die mechanische Stärke des Hebels muß erhöht werden, um dies auszugleichen. Folglich muß der Hebel sowohl in Größe als auch Gewicht verstärkt werden.
Die EP-A-O 337 956, deren Inhalt nur hinsichtlich der Neuheit entsprechend Artikel 54 (3) EPÜ berücksichtigt werden muß beschreibt eine Hinterradlenkvorrichtung für Fahrzeuge entsprechend des Oberbegriffes von Patentanspruch 1. Um zu verhindern, daß die Wirkung auf die Kräfte, welche durch das Steuerelement auf die Abtastorgane aufgebracht werden, eine Drehung der Transversalstange um ihre eigene Achse verursacht, muß eine Führungsstange mit der Stange verbunden und gleitend an seinen Enden mit Führungen des Gehäuses gelagert werden und muß mit der Transversalstange mittels zweier Stifte verbunden sein, um die Steuerrollen zu halten. Der Aufbau ist verschieden zu der Erfindung, da ein Aufbau nach diesem Stand der Technik mit zusätzlichen Bauelementen, nämlich zwei Stiften, einer Führungsstange und Führungen versehen sein muß, was die Steuervorrichtung teurer und komplizierter macht.
JP-A-62-71080 beschreibt eine Hinterradlenkvorrichtung gemäß des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1 und weist ein Steuerelement auf, auf dem sich eine Steuernut befindet, in welcher nur eine Rolleneinrichtung oder nur ein Abtastorgan geführt wird. Die Rolleneinrichtung ist an der Abtriebswelle zur Lenkung der Hinterräder angebracht. Infolge des mechanischen Spiels zwischen der einzelnen Rolleneinrichtung und dem Steuerelement fehlt es jedoch dieser bereits bekannten Steuervorrichtung an Präzision im Lenkvorgang.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Hinterradlenkvorrichtung für Fahrzeuge zu schaffen, welche in der Lage ist, eine hochpräzise Hinterradlenkoperation mit einer einfachen Anordnung zu realisieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hinterradlenkvorrichtung, welche die in Patentanspruch 1 beanspruchten Merkmale aufweist, gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In vorteilhafter Weise schafft die Erfindung eine Hinterradlenkvorrichtung für Fahrzeuge, welche hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer aufweist, ohne eine Anordnung zu verwenden, welche eine Steuernut und einen damit verbundenen Stift aufweist. Die Lenkvorrichtung kann in vorteilhafter Weise eine hohe Steuerpräzision ohne Spiel erreichen, ohne eine Anordnung mit einer Steuernut und einen damit verbundenen Stift zu verwenden, und sie ist in der Lage, eine im ganzen kompakte Vorrichtung zu realisieren.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung schafft in vorteilhafter Weise eine Drehwinkel-empfindliche Hinterradlenkvorrichtung vom Nockentyp, welcher einen einfachen Aufbau und eine hohe Lebensdauer aufweist, und welche frei von Ausrichtungsfehlern ist.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer Anordnung einer Vierradlenkvorrichtung, welche die Hinterradlenkvorrichtung der ersten Ausführungsform verwendet;
Fig. 2 eine Draufsicht einer Hinterradlenkvorrichtung, wie in Fig. 1 gezeigt, wobei das Gehäuse und einige interne Anordnungen weggeschnitten sind;
Fig. 3 eine Vorderansicht der Hinterradlenkvorrichtung, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei das Gehäuse weggeschnitten ist;
Fig. 4 ein Diagramm der Drehungscharakteristik der Hinterräder, welche durch die Hinterradlenkvorrichtung der ersten Ausführungsform gedreht werden;
Fig. 5 eine schematische Ansicht der Anordnung einer Vierradlenkvorrichtung, welche die Hinterradlenkvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform verwendet;
Fig. 6 eine Ansicht des Aufbaus der Hinterradlenkvorrichtung von hinten darstellt, wie in Fig. 5 gezeigt;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Hinterradlenkvorrichtung, wie in Fig. 6 gezeigt;
Fig. 8 bis 9 einen Querschnitt bzw. Längsschnitt, einer Schnittanordnung der Hinterradlenkvorrichtung, wie in Fig. 7 gezeigt;
Fig. 10 einen Längsquerschnitt, welcher den Aufbau einer Antriebswelle zu einem unteren Gehäuse zeigt;
Fig. 11 eine teilweise geschnittene Querschnittsansicht des Aufbaus einer Rolleneinrichtung;
Fig. 12 eine Querschnittsansicht, welche die Anordnung einer Buchse zeigt;
Fig. 13 eine Ansicht der Anordnung eines Gehäuses von oben;
Fig. 14 eine Vorderansicht, welche die Form eines Nockenprofilelementes und den Rollkontaktzustand zwischen dem Nockenprofilelement und einem Rollenpaar zeigt;
Fig. 15 einen Graphen, welcher die Lenkercharakteristik der Hinterräder gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 16 bis 18 Vorderansichten, welche die Zusammenbauschritte bei der Montage des Nockenprofilelements an die Abtriebsweile zeigen;
Fig. 19 eine Ansicht von oben, welche eine in Längsrichtung verlaufende Nut, die auf einer Stützwelle gebildet wird, zeigt;
Fig. 20 und 21 einen Quer- bzw. Längsschnitt einer dritten Ausführungsform der Hinterradlenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 22 eine Vorderansicht, welche die Form eines Nockenprofilelements, wie es in der Hinterradlenkvorrichtung einer vierten Ausführungsform verwendet wird, zeigt;
Fig. 23A bis 23D Vorderansichten, welche Veränderungen der Rollkontaktzustände zwischen den Rolleneinrichtungen und den Nockenprofilelementen, wie in Fig. 22 gezeigt, während der Drehung zeigen; und
Fig. 24 einen Graphen, welcher die Lenkercharakteristika der Hinterräder gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Verschiedene Ausführungsformen der Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Diese Ausführungsformen beziehen sich auf eine Hinterradlenkvorrichtung in einer Vierradlenkvorrichtung, die für Personenfahrzeuge, einem Mikrobus, einem Bus, einem kleinen Lastwagen, einem Lastwagen und dergleichen geeignet ist. In der Ausführungsform, die im folgenden beschrieben wird, wird die vorliegende Erfindung in einer Drehwinkel-sensitiven Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug angewandt.
Eine Anordnung der ersten Ausführungsform einer Hinterradlenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben. Wie in Fig. 1 gezeigt, dreht die Lenkbewegung eines Lenkrades in einem Fahrzeug ein Ritzel 14, welches auf dem distalen bzw. körperfernen Ende eines Lenkstabes 12 montiert ist. Die Drehbewegung des Ritzels 14 bewegt eine Lenkstange, welche integrierend mit einer Hauptzahnstange 16 verbunden ist, welche wiederum in das Ritzel 14 in axialer Richtung (laterale Richtung des Fahrzeugkörpers), greift. Auf diese Weise werden das linke und das rechte Vorderrad FL und FR mittels linker und rechter Spurstangen 20L und 20R, welche mit zwei Enden der Lenkstange 18 verbunden sind, gedreht.
Eine Nebenzahnstange 22 ist integrierend auf die Lenkstange 18 montiert, um parallel zu der Hauptzahnstange 16 zu sein. Die Nebenzahnstange 22 greift in die untere Oberfläche des Ritzels 26, welches an dem distalen bzw. körperfernen Ende der Antriebswelle 24 angeordnet ist, ein. Die Antriebswelle 24 erstreckt sich entlang der Längsrichtung des Fahrzeugkörpers. Das hintere Ende der Antriebswelle 24 ist an eine Hinterradlenkvorrichtung 28 als dem charakteristischen Merkmal der vorliegenden Erfindung angekoppelt.
Die axiale Bewegung der Lenkstange 18 infolge der Lenkoperation des Lenkrads 10 bewegt in ähnlicher Weise die Nebenzahnstange 22. Durch die Bewegung der Nebenzahnstange 22 wird die Antriebswelle 24 mittels des Ritzels 26 gedreht. Die Drehbewegung der Antriebswelle 24 veranlaßt die Hinterradlenkvorrichtung, das linke und rechte Hinterrad RL und RR mittels der linken und rechten Spurstangen 30L und 30R zu drehen. Auch wenn dies nicht gezeigt wird, wird die Lenkkraft des Lenkrades 10 durch einen hydraulischen Servolenkungsmechanismus servounterstützt.
Die genaue Anordnung der Hinterradlenkvorrichtung in der ersten Ausführungsform wird nun in Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben.
Die Hinterradlenkvorrichtung 28 weist ein Hohlgehäuse auf, welches sich in der Breite des Fahrzeugkörpers erstreckt. Eine angetriebene Welle 34 ist drehbar in dem Gehäuse 32 gelagert, damit sie um eine horizontale Achse, welche sich entlang der Längsrichtung des Fahrzeugkörpers erstreckt, drehbar ist. Ein angetriebenes Zahnrad 36 mit großem Durchmesser ist koaxial mit einem Abschnitt der angetriebenen Welle 34 an der Vorderseite des Fahrzeugkörpers befestigt.
Eine Antriebswelle 38, welche parallel zu dem angetriebenen Zahnrad 36 verläuft, ist axial drehbar im Gehäuse 32 gelagert. Ein Ritzel 40 mit kleinem Durchmesser greift in das angetriebene Zahnrad 36 in dessen oberen Abschnitt ein und ist koaxial mit der Antriebswelle 38 verbunden. Das hintere Ende der Antriebswelle 24, die oben beschrieben wurde, ist koaxial mit der Antriebswelle 38 verbunden. Durch die Drehung der Antriebswelle 24 wird die Antriebswelle 38 gedreht.
Ein Nockenprofilelement 44, das dazu dient, die Lenkkraft des Lenkrades 10 in eine Lenkkraft zur Bewegung der Abtriebswelle 42 überzuführen (was später beschrieben werden soll), ist mit einem Abschnitt der angetriebenen Welle 34 auf der Hinterseite des Fahrzeugkörpers verbunden. Die äußere Umfangsoberfläche des Nockenprofilelementes 44 wird als Nockenprofil 46 bezeichnet, wie in Fig. 3 gezeigt, und ist symmetrisch um eine vertikale Achse geformt.
Das Nockenprofil 46 besteht aus ersten Nockenprofilabschnitten 46a, welche jeweils aus einer kreisförmigen Oberfläche mit einem Radius R bestehen und das angetriebene Zahnrad 34 als Mittelpunkt haben, sowie zweiten Nockenprofiloberflächenabschnitten 46b, welche so gebildet sind, daß der Abstand von der angetriebenen Welle 34 vom oberen Ende des ersten Nockenprofiloberflächenabschnittes 46a hin zur Spitze vom Radius R ab anwächst (d. h. der Umfang des Nockenprofils ragt hervor), und dritten Nokkenprofiloberflächenabschnitten 46c, von denen jeder so geformt ist, daß sich der Abstand von der angetriebenen Welle 34 vom Radius R des unteren Endes des ersten Nockenprofiloberflächenabschnittes 46a nach unten hin vermindert, und zwar um einen Wert, welcher dem Anwachsen des Abstandes im zweiten Nockenprofiloberflächenabschnitts 46b entspricht.
Jeder der beiden ersten Oberflächenabschnitte 46a ist entsprechend einem Winkel vorgesehen, welcher einen Bereich umfaßt, in welchem das Lenkrad 10 gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn mit ungefähr 200 º, ausgehend von der neutralen Position, gelenkt wird (d. h. ein Bereich, der insgesamt 400 º umfaßt). Wenn sich das Lenkrad 10 in seiner neutralen Position befindet (d. h. im Geradeaus-Fahrzustand), befinden sich die Rollkontaktrolleinrichtungen 48 und 50 in Rollkontakt mit den Zentralabschnitten der ersten Nockenprofiloberflächenabschnitte 46a. Die oberen Endabschnitte der rechten und linken zweiten Nockenprofiloberflächenabschnitte 46b sind an einem oberen Abschnitt verbunden, wenn sich das Lenkrad 10 in einer neutralen Position befindet. Die unteren Endabschnitte der rechten und linken dritten Nockenprofiloberflächenabschnitte 46c sind in einem Bodenabschnitt verbunden, wenn das Lenkrad 10 sich in einer neutralen Position befindet.
Mit anderen Worten wird der Durchmesser der Nockenprofilelemente 44 durch die angetriebene Welle 34 (d. h. der Abstand zwischen den Abschnitten P und Q auf der Nockenprofiloberfläche 46, welcher sich in rollenden Kontakt mit einem Paar von Rollkontaktrolleinrichtungen 48 und 50 befindet (was später beschrieben werden soll)) auf "zwei R" festgelegt. Die Abtriebswelle 42 ist im Gehäuse 32 in Form einer einzelnen Stange, welche sich in Richtung der Breite des Fahrzeugkörpers erstreckt, angeordnet und ist in Richtung der Breite des Fahrzeuges beweglich. Die zwei Enden der Abtriebswelle 42 ragen von dem Gehäuse 32 nach außen und sind mit den linken und rechten Spurstangen 30L und 30R verbunden. Die Abtriebswelle 42 erstreckt sich entlang einer Achse und geht durch das Nockenprofilelement hindurch. Genauer gesagt wird die Abtriebswelle 42 durch zwei Endabschnitte 42a und 42b, welche in deren Achsenrichtung aus dem Gehäuse 32 hinausragen, und welche mit den Spurstangen 30L und 30R verbunden sind, sowie einem Verbindungsabschnitt 42c gebildet, welcher die inneren Enden der beiden Endabschnitt 42a und 42b verbindet und welcher seitlich versetzt von der oben erwähnten Achse ist (auf der hinteren Seite des Fahrzeugkörpers) und dem Nockenprofilelement 44 angelagert ist.
Die Rollkontaktrolleinrichtungen 48 und 50 sind axial an den inneren Enden der beiden Endabschnitte 42a und 42b gelagert, d. h. mit dem Verbindungsabschnitt 42c verbundene Abschnitte, damit sie um eine Rotationsachse parallel zu der Rotationsachse der angetriebenen Welle 34 drehbar sind. Wie oben beschrieben, wird der Abstand zwischen den Abschnitten P und Q mit welchem sich die Rollkontaktrolleinrichtungen 48 und 50 in rollendem Kontakt befinden auf einen Wert (2R) festgelegt, welcher dem zweifachen Abstand R der Rotationsachse (Zentralachse der angetriebenen Welle 34) des ersten Nockenprofiloberflächenabschnittes 46a entspricht. Ein Führungsloch 52, durch welches ein Abschnitt der angetriebenen Welle 34 auf der Hinterseite des Fahrzeugkörpers eingefügt ist, wird in dem Verbindungsabschnitt 42c so gebildet, daß es sich in Richtung der Breite des Fahrzeugkörpers erstreckt. Die Höhe des Führungslochs 52 wird so festgelegt, daß sie geringfügig größer ist als der Durchmesser des eingefügten Abschnittes der angetriebenen Welle 34. Bei Drehung der angetriebenen Welle 34 in einem Zustand bei der sie in dem Führungsloch 52 eingefügt ist wird das Nockenprofilelement 44 gedreht und die Rollkontaktpositionen der Rollkontaktrolleinrichtungen 48 und 50 auf der Nockenprofiloberfläche 46 werden verändert. In diesem Falle wird die Abtriebswelle 42 so verstellt, daß sie sich entlang der Richtung der Breite des Fahrzeugkörpers bewegt.
Bei der Hinterradlenkvorrichtung 28 mit der obigen Anordnung wird die Drehbewegung der Hinterräder im Detail unter Bezugnahme auf die Drehcharakteristik der Hinterräder, wie in Fig. 4 gezeigt, beschrieben.
Solange das Lenkrad 10 in seiner neutralen Position während der Geradeausfahrt des Fahrzeugs gehalten wird, werden die Rollkontaktrolleinrichtungen 48 und 50 so gesteuert, daß sie in Rollkontakt mit den ersten Nockenprofiloberflächenabschnitten 46a und der Nockenprofiloberfläche 46, wie in Fig. 3 gezeigt, stehen. Im Ergebnis werden die Hinterräder RL und RR in einer neutralen Position gehalten, und so wird eine Geradeausfahreigenschaft des Fahrzeugs sichergestellt.
Im neutralen Zustand der Hinterräder RL und RR wird die Abtriebswelle 42, welche die Hinterräder RL und RR verbindet, falls eine Seitenkraft, z. B. ein Seitenwind, auf das Hinterrad RL oder RR einwirkt, durch eine einzelne Stange gebildet und das Nockenprofilelement 44, welches zur Bewegung der Abtriebswelle 42 dient, wird durch die Abtriebswelle 42 umfaßt, während ihre zwei Enden, welche sich entlang der Achse der Abtriebswelle 42 erstrecken, sich in Rollkontakt mit den Rollkontaktrolleinrichtungen 48 und 50 befinden. Hierdurch können die Hinterräder RL und RR davor bewahrt werden, unstabil zu werden, falls eine Seitenkraft von einer Seite wirkt, und so kann ein guter Fahrzustand erreicht werden. Wenn das Lenkrad 10 gegen den Uhrzeigersinn gelenkt wird, um die Fahrtrichtung nach links zu ändern, ausgehend von einem Zustand, in dem sich das Lenkrad 10, d. h. das Nockenprofilelement 44, in einer neutralen Position befindet, bleibt die Lenkstange 18 nach rechts in Fig. 1 in Übereinstimmung mit der Drehbewegung des Lenkrades 10, und die Vorderräder FL und FR werden gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Auf diese Weise dreht das Fahrzeug seine Fahrtrichtung nach links.
In der obigen Beschreibung ist der Fall beschrieben, wenn das Lenkrad 10 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird. Wenn das Lenkrad 10 im Uhrzeigersinn gelenkt wird, um nach rechts zu drehen, wird ein Vorgang der spiegelbildlich zu der gegen den Uhrzeigersinn verlaufenden Lenkbewegung ausgeführt, und daher wird auf eine detaillierte Beschreibung dieses Vorgangs verzichtet.
Wenn das Lenkrad 10 innerhalb eines Bereichs von ungefähr 200 º, ausgehend von der neutralen Position gelenkt wird, wird die Antriebswelle 24, gesehen vom hinteren Abschnitt der Fig. 1, im Uhrzeigersinn gedreht. Folglich wird das Nockenprofilelement in Fig. 3 im Uhrzeigersinn gedreht, so daß die Lage des Rollkontaktes der linken Rollkontaktrolleinrichtung 48 sich in Richtung des dritten Nockenprofiloberflächenabschnittes 46c verändert, und die Lage des Rollkontaktes der rechten Rollkontaktrolleinrichtung 50 sich in Richtung des zweiten Nockenprofiloberflächenabschnittes 46b verändert. Wie auch immer, bleiben die Rollkontaktrolleinrichtungen 48 und 50 innerhalb dieses Drehbereichs in Rollkontakt mit den ersten Nockenprofiloberflächenabschnitten 46a der Nockenprofiloberfläche 46 und der Drehbetrag der Hinterräder RL und RR ist 0. Daher werden die Hinterräder RL und RR nicht gedreht, d. h. der neutrale Zustand wird beibehalten.
Wie in dem Drehcharakteristik-Diagramm in Fig. 4 gezeigt werden die Hinterräder RL und RR, falls die Vorderräder FL und FR innerhalb eines Bereichs von 15 º oder weniger entsprechend einem Lenkungswinkel von ungefähr 200 º des Lenkrades 10 gedreht werden, überhaupt nicht gedreht. Wenn der Lenkungswinkel des Lenkungsrades 10 ungefähr 200 º überschreitet, d. h. die Vorderräder FL und FR mit einem Drehwinkel von ungefähr 15 gedreht werden, wechselt die Lage des Rollkontaktes der linken Rollkontaktrolleinrichtung 48 auf der Nockenprofiloberfläche 46 vom ersten Nockenprofiloberflächenabschnitt 46a auf den dritten Nockenprofiloberflächenabschnitt 46c, und die Lage des Rollkontaktes der rechten Rollkontaktrolleinrichtung 50 wechselt vom ersten Nockenprofiloberflächenabschnitt 46a auf den zweiten Nockenprofiloberflächenabschnitt 46b.
Falls der Lenkungswinkel des Lenkrades 10 ungefähr 200 º überschreitet, wird das Nockenprofilelement 44 weiter im Uhrzeigersinn gedreht, während sich die linke Rollkontaktrolleinrichtung 48 in Rollkontakt mit dem dritten Nockenprofiloberflächenabschnitt 46c befindet, und der rechte Rollkontaktrolleinrichtung 50 sich in Rollkontakt mit dem zweiten Nockenprofiloberflächenabschnitt 46b befindet. Im Ergebnis wird der rechte Rollkontaktrolleinrichtung 50 von Fig. 3 nach rechts geschoben, da der zweite Nockenprofiloberflächenabschnitt 46b hervorragt. Zur selben Zeit wird die linke Rollkontaktrolleinrichtung 48 um denselben Betrag nach rechts verschoben, wie der rechte Rollkontaktrolleinrichtung 50, da sich der dritte Nockenprofiloberflächenabschnitt 46c nach innen senkt.
Auf diese Weise wird die Abtriebswelle 42 als ein Ganzes nach rechts in Fig. 3 bewegt, d. h. nach links in Fig. 1, während der Abstand zwischen den Rollkontaktpunkten P und Q zwischen den Rollkontaktrolleinrichtungen 48 und 50 sowie der Nockenprofiloberfläche 46 den oben erwähnten Abstand "2R" beibehalten wird. Daher werden die Hinterräder RL und RR, welche mit den zwei Enden der Abtriebswelle 42 durch eine linke und rechte Spurstange 30L und 30R verbunden sind, im Uhrzeigersinn in Fig. 1 entgegengesetzt zu den Vorderrädern FL und FR gedreht. Genauer gesagt, werden die Hinterräder RL und RR, wenn das Lenkrad 10 in einem Bereich gelenkt wird, welcher ungefähr 200 º überschreitet, in einer Phase entgegengesetzt zu der der Vorderräder FL und FR gedreht.
Falls der Fahrer das Lenkrad 10 mit einem großen Lenkungswinkel lenkt d. h. ungefähr 200 º oder mehr, um das Fahrzeug dazu zu bringen, eine schnelle Drehung auszuführen, werden die Hinterräder RL und RR in entgegengesetzter Phase zu den Vorderrädern FL und FR gedreht, und auf diese Weise werden schnelle Dreheigenschaften des Fahrzeugs sichergestellt.
Während der Drehung bleibt die Abtriebswelle 42, welche den Drehbetrag der Hinterräder RL und RR bestimmt, in Rollkontakt mit den Rollkontaktrolleinrichtungen 48 und 50. Aus diesem Grunde können die Hinterräder RL und RR davor bewahrt werden, unstabil zu werden, falls ein Seitenwind auf diese Hinterräder RL und RR einwirkt, und Fahrstabilität kann während der Drehung garantiert werden.
Falls das Lenkrad 10 über den Lenkwinkel von ungefähr 200 º hinaus gelenkt wird, wächst der hervorstehende Betrag des zweiten Nockenprofiloberflächenabschnittes 46b und der sich senkende Betrag des dritten Nockenprofiloberflächenabschnittes 46c graduell an. Im Ergebniss wird der Drehbetrag der Hinterräder RL und RR in entgegengesetzter Phase graduell erhöht, in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel des Lenkrades 10, welcher ungefähr 200 º überschreitet. Als Ergebnis wird die schnelle Dreheigenschaft gesteigert.
Wie oben beschrieben, bleibt die Abtriebswelle 42 in der Hinterradlenkvorrichtung 28 der ersten Ausführungsform, welche den Drehbetrag der Hinterräder RL und RR bestimmt, in Rollkontakt mit den Rollkontaktrolleinrichtungen 48 und 50, um so die Verschiebung der Abtriebswelle 42 zu bestimmen. Hierdurch Imkönnen die Hinterräder RL und RR gute Fahrstabilität beibehalten, ohne unstabil zu werden.
In der ersten Ausführungsform wird die Größe der Verschiebung der Abtriebswelle 42 entsprechend der Drehbewegung des Nockenprofilelementes 44, welches sich in Rollkontakt mit der Abtriebswelle 42 durch die Rollkontaktrolleinrichtung 48 und 50 befindet, verändert. Hierdurch wird der Drehbetrag der Hinterräder RL und RR präzise und zuverlässig bestimmt, mit anderen Worten, es wird mit einer einfachen Anordnung die Steuergenauigkeit verbessert.
In der ersten Ausführungsform wird die Seitenkraft, welche auf das Hinterrad RL und RR wirkt auf der Nockenprofiloberfläche 46 des Nockenprofilelementes 44, welches koaxial zu der Abtriebswelle 42 liegt, aufgenommen, um die Antriebskraft zur Drehung der Hinterräder RL und RR auf das Nockenprofilelement durch den ineinandergreifenden Abschnitt zwischen dem Ritzel 40 und dem angetriebenen Stirnrad 36 zu übertragen, welches sich in einer unterschiedlichen Lage zu der sich erstreckenden Achse der Abtriebswelle befindet. Folglich wirkt die Seitenkraft, welche auf das Hinterrad RL oder RR wirkt, nicht direkt auf das Ritzel 40, und so muß die mechanische Stärke von diesem mechanischen Abschnitt nicht erhöht werden. Auf diese Weise kann die gesamte Anordnung kompakt gemacht werden und geringes Gewicht haben.
In der ersten Ausführungsform wird die neutrale Position der Hinterräder RL und RR allein durch die Drehposition des Nockenprofilelementes 44 bestimmt, ohne eine elastische Wiederherstellungskraft beispielsweise einer Rückzugsfeder oder dergleichen zu benutzen. Folglich braucht eine Lenkkraft des Lenkrades 10, falls dieses mit ungefähr 200 º oder mehr gedreht wird, nicht die elastische Wiederherstellungskraft von dieser Rückzugfeder überwinden, und kann daher eine kleine Kraft sein, so daß sich auf diese Weise die Betriebsfähigkeit verbessert. Falls die Lenkkraft durch einen hydraulischen Servolenkungsmechanismus servounterstützt wird, kann die unterstützende Kraft des Servolenkungsmechanismusses gering sein. Im Ergebnis kann die Anordnung von dem Servolenkungsmechanismus vereinfacht werden und das Maschinengewicht für seinen Antrieb kann vermindert werden.
Zweite bis vierte Ausführungsformen der Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug entsprechend der vorliegenden Erfindung werden im folgenden detailliert beschrieben.
Eine zweite Ausführungsform der Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun im Bezug auf die Fig. 5 bis 19 beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, weist eine Vierradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug, eine Vorderradlenkvorrichtung 60 um das linke und rechte vordere Rad FL und FR zu drehen, und eine Hinterradlenkvorrichtung 64 auf, welche mit der Vorderradlenkvorrichtung 60 verbunden und gekoppelt durch eine Antriebswelle 62 ist und der Drehung der hinteren linken und rechten Räder RL und RR dient.
Die Vorderradlenkvorrichtung 60 wird als erste beschrieben. Ein Paar von Vorderrädern FL und FR sind miteinander durch eine Lenkstange 66 verbunden, welche sich entlang der Breite des Fahrzeugkörpers erstreckt und einem Paar Spurstangen 68, welche mit den beiden Enden der Lenkstange 66 verbunden sind. Ein Ritzel 74 ist mit dem unteren Ende des Lenkstabes 72, welcher sich von einem Lenkrad 70 erstreckt verbunden. Das Ritzel 74 greift in eine Hauptzahnstange 66a ein, welche auf der Lenkstange 66 gebildet ist. Daher wird, falls das Lenkrad 70 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wie durch den Pfeil F1 in Fig. 5 angezeigt, die Lenkstange 66 durch das Ritzel 74 nach rechts bewegt, und das vordere linke und rechte Rad FL und FR werden gegen den Uhrzeigersinn um einen Achsschenkelbolzen (nicht gezeigt) nach links gedreht. Im Gegensatz dazu werden die vorderen linken und rechten Räder FL und FR im Uhrzeigersinn nach rechts gedreht, falls das Lenkrad 70 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Wenngleich nicht gezeigt, wird die Lenkkraft des Lenkrades 70 durch einen bekannten hydraulischen Servolenkungsmechanismus servounterstützt.
Die Hinterradlenkvorrichtung 64 wird im folgenden beschrieben. Ein Nebenzahnstangenelement 76, welches sich in der Richtung der Breite des Fahrzeugs erstreckt, ist an der Lenkstange 66 befestigt, und eine Nebenzahnstange ist auf der unteren Oberfläche des Nebenzahnstangenelementes 76 gebildet. Die Antriebswelle 62 erstreckt sich zur Hinterradlenkvorrichtung 64. Ein Ritzel 78 ist auf das vordere Ende der Antriebswelle 62 montiert. Ein Ritzel 78 greift in eine Nebenzahnstange auf der unteren Oberfläche des Nebenzahnstangenelementes 76 ein. Der hintere Abschnitt der Antriebswelle 62 ist mit der Antriebswelle 82 der Hinterradlenkvorrichtung 64 durch eine Kopplung 82 verbunden. Falls das Lenkrad 70 in Richtung des Pfeiles F1 bewegt wird, wird daher die Antriebswelle 62 aus der Sicht des hinteren Abschnittes im Uhrzeigersinn gedreht, wie durch den Pfeil F2 angezeigt wird, und der Drehwinkel der Antriebswelle 62 wird in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel der Vorderräder FL und FR proportional zu dem Drehwinkel des Lenkrades 70 festgelegt.
Die Hinterradlenkvorrichtung 64 ist knapp hinter und über einer Differentiallenkvorrichtung 84 und linken und rechten Achsgehäusen 86 zwischen den hinteren linken und rechten Rädern RL und RR so angeordnet, daß es sich in Richtung der Breite des Fahrzeugs erstreckt. Ein Paar von linken und rechten Spurstangen 92 sind mit den Endabschnitten einer Ausgangswelle 88 (Fig. 8 und 9) der Hinterradlenkvorrichtung 64 durch Kugelgelenke 96 verbunden (Fig. 8 und 9). Die äußeren Endabschnitte der Spurstangen 92 sind drehbar verbunden mit Halterungen 96 der hinteren Seitenabschnitte der Radlagerelemente 94 der Hinterräder RL und RR durch aufrechtstehende Bolzen 98. Die Radlagerelemente 94 sind drehbar mit den äußeren Endabschnitten der Achsgehäuse 86 durch Bolzenelemente, welche sich in räumlich vertikaler Richtung erstrekken, verbunden. Daher werden die Hinterräder RL und RR, falls die Ausgangswelle 88 der Hinterradlenkvorrichtung 64 nach links gedrückt wird, wie durch den Pfeil F3 angezeigt, in Fig. 5 im Uhrzeigersinn gedreht, d. h. in die linke Drehrichtung. Andererseits werden die linken und rechten Hinterräder RL und RR, falls die Antriebswelle 88 nach rechts gedrückt wird, gegen den Uhrzeigersinn gedreht, d. h. in die rechte Drehrichtung. Der Aufbau der Hinterradlenkvorrichtung 64 wird im folgenden unter Bezug auf die Fig. 8 bis 14 detailliert beschrieben.
Ein Hohlgehäuse 100 wird durch eine obere und untere Gehäusehälfte 102 und 104 gebildet. Eine horizontale Antriebswelle 88, welche sich in Richtung der Breite des Fahrzeugkörpers erstreckt, ist so in dem Gehäuse 100 angeordnet, daß es in der rechten und linken Richtung beweglich ist. Die Antriebswelle 88 wird gebildet durch ein Paar von linken und rechten Stababschnitten 106L und 106R, einem Paar von linken und rechten Rollenhalteabschnitten in Y-Form 108L und 108R an den inneren Endabschnitten der Stababschnitte 106L und 106R und einem Verbindungswellenabschnitt 110, um die hinteren Armabschnitte 112a dieser Rollenhalteabschnitte 108L und 108R zu verbinden, und welcher auf den Rollenhalteabschnitten 108L und 108R gebildet ist. Jeder der Rollenhalteabschnitte 108L und 108R umfaßt ein Paar von vorderen und hinteren Armabschnitten 112a und 112b. In Fig. 8 ist ein Rollenelement 116L drehbar an eine horizontale Drehschwenkwelle 114 angebracht, welche sich in Fahrtrichtung erstreckt und deren zwei Enden durch die vorderen und hinteren Armabschnitte 112a und 112b des linken Rollenhalteabschnittes 108L gehalten werden, welcher in Fig. 8 nach rechts geöffnet ist. Ein Rollenelement 116R ist drehbar an einer horizontalen Drehschwenkwelle 114 angebracht, welche sich in Fahrtrichtung erstreckt und dessen zwei Enden durch die vorderen und hinteren Armabschnitte 112a und 112b des rechten Rollenhalteabschnittes 108R, welcher nach links geöffnet ist, gehalten werden.
Ein aufrechtstehendes planares Nockenprofilelement 118 ist zwischen der linken und rechten Rollenelementen 116L und 116R angeordnet. Die linken und rechten Seitenabschnitte der Außenfläche des Nockenprofilelementes 118 befinden sich in Kontakt mit den entsprechenden Rollenelementen 116L und 116R. Ein Paar von Stababschnitten 106L und 106R und ein Paar von Rollenelementen 116L und 116R der Antriebswelle 88 und das Nockenprofilelement 118 sind koaxial in einer Linie angeordnet, wenn man sie von oben betrachtet. Das Paar Stababschnitte 106L und 106R, das Rollenelementpaar 116L, 116R der Antriebswelle 88 sowie der zentrale Abschnitt des Nockenprofilelementes 118 sind koaxial in einer Linie angeordnet, wenn man sie von vorne betrachtet. Eine sich in Fahrtrichtung erstreckende horizontale Drehschwenkwelle 120 ist durch den Zentralabschnitt des Nockenprofilelementes 118 geführt und an ihn angebracht. Der vordere Endabschnitt der Drehschwenkwelle 120 wird durch eine axiale Aussparung der unteren Gehäusehälfte 102 mittels eines Radialkugellagers 122 gelagert. Der hintere Endabschnitt der Drehschwenkwelle 120 wird durch eine axiale Aussparung der oberen Gehäusehälfte 104 mittels eines Radialkugellagers 124 gelagert. Ein Keil 126 ist zwischen dem Nockenprofilelement 118 und der Drehschwenkwelle 120 eingefügt. Das Nockenprofilelement 118 ist drehbar um die Drehschwenkwelle 120 zusammen mit dieser. Ein Wellenabschnitt 120a mit kleinem Durchmesser am vorderen Endabschnitt der Drehschwenkwelle 120 erstreckt sich nach vorne durch ein Loch in einen kappenförmig ausgebildeten vorspringen Abschnitt 102c der unteren Gehäuseverschalung 102.
Drucklager 128 und 130 sind auf der Außenfläche und Innenfläche des hervorstehenden Abschnittes 102c montiert. Das äußere Drucklager 130 wird durch eine Mutter 132 und eine Konter- bzw. Gegenmutter 134 gehalten, welche mittels eines Gewindes mit dem Wellenabschnitt 120a mit kleinem Durchmesser verbunden ist. Das innere Drucklager 128 befindet sich in Kontakt mit der ringförmigen Endfläche der Drehschwenkwelle 120. Daher wird die Drehschwenkwelle 120 durch das Paar der Drucklager 128, 130 so gelagert, daß sie in axialer Richtung unbeweglich ist. Der hintere Endabschnitt der Drehschwenkwelle 120 wird durch ein Führungsloch 136 eingefügt, welches in Rechts-Links-Richtung verlängert ist, und in den Verbindungswellenabschnitt 110 gebildet ist. Die Drehschwenkwelle 120 befindet sich in Kontakt sowohl mit den oberen als auch mit den unteren Oberflächenabschnitten des Führungsloches 136. Daher ist die Antriebswelle 88 inklusive des Verbindungswellenabschnittes 110 relativ zu der Drehschwenkwelle 120 in Rechts-Links-Richtung aber nicht in vertikaler Richtung beweglich.
Um die Bildung einer Spalte zwischen der äußeren Umfangsfläche des Nockenprofilelementes 118 und dem Rollenelementenpaar 116L und 116R zu verhindern, ist eines der Rollenelemente 116L und 116R (in dieser Ausführungsform das linke Rollenelement 116L) an den Rollenhalterabschnitt 108L durch ein Paar Vorder- und Hinterhartgummibuchsen 138 angefügt.
Wie in Fig. 11 gezeigt, ist das Rollenelement 116L an der Drehschwenkwelle 114 durch eine Hülse 140, welche um die Welle 114 herum unter Druck befestigt ist, und ein Lagermetall 142 angebracht, welches wiederum um die Hülse 140 herum gefügt ist. Eine Manschette 144 zur Lageeinstellung der Hülse 140 wird um die zwei Endabschnitte der Haltewelle 114 herum angebracht. Die ringförmigen Gummibuchsen 138 werden zusammengepreßt in die ringförmigen Aussparungen zwischen den Manschetten 144 und den inneren Umfangsoberflächen 146 der Bohrungen der Armabschnitte 112a und 112b montiert.
Jede Gummibuchse 138 hat einen Aufbau, in welchem beispielsweise ein vorgespannter und zusammengepreßter Hartgummibuchsenkörper 138b zwischen einem Metallinnenzylinder 138a und einem Metallaußenzylinder 138c montiert wird, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Die Gummibuchse 138 kann eine Last aushalten, welche von den Hinterrädern RL und RR über die Rollenelemente 116L und 116R mittels der Spurstangen 92 und der Antriebswelle 88 angelegt wird.
Um das Nockenprofilelement 118 in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel der Vorderräder FL und FR zu drehen, wird ein Stirnrad 148 an die Drehschwenkwelle 120 im Gehäuse 100 befestigt. Ein Ritzel 150 mit geringem Durchmesser, welches in das Stirnrad 148 greift, liegt neben dem rechten unteren Abschnitt des Stirnrades 148. Das Ritzel 150 ist an den hinteren Endabschnitt der Antriebswelle 82 befestigt. Die Antriebswelle 82 erstreckt sich nach vorne durch einen Nabenabschnitt 102b der unteren Gehäusehälfte 102. Der vordere Endabschnitt der Antriebswelle 82 ist mit dem hinteren Endabschnitt der Antriebswelle 62 durch eine Verbindung 80, zusammen drehbar verbunden. Die Antriebswelle 82 wird drehbar gehalten durch den Nabenabschnitt 102b. Wie in Fig. 10 gezeigt, ist ein Regulierstift 154 mit einer ringförmigen Nut 152 auf der Außenfläche der Antriebswelle 82 verbunden, so daß die Antriebswelle 82 in Fahrtrichtung unbeweglich eingestellt ist.
Die Geschwindigkeit der Antriebswelle 62 wird mit einem vorbestimmten Geschwindigkeitsverminderungsverhältnis hinsichtlich der Drehung des Lenkstabes 72 durch das Nebenzahnrad und das Ritzel 78 vermindert. Die Geschwindigkeit des Stirnrades 148 wird mit einem Geschwindigkeitsverminderungsverhältnis (Durchmesser des Ritzels 150 / Durchmesser des Stirnrades 148) hinsichtlich der Drehung der Antriebswelle 62 vermindert.
Daher wird das Nockenprofilelement 118 im Verhältnis zu dem Drehwinkel der Vorderräder FL und FR, welcher seinerseits proportional zum Lenkungswinkel des Lenkrades 70 ist, gedreht. Folglich wird das Nockenprofilelement 118 von hinten betrachtet, wenn das Lenkrad 70 in Richtung des Pfeiles F1 in Fig. 5 gelenkt wird, gegen den Uhrzeigersinn gedreht (in Richtung des Pfeiles F4 in Fig. 9). Wenn das Lenkrad 70 in entgegengesetzter Richtung zum Pfeil F1 gelenkt wird, wird das Nockenprofilelement 118 entgegengesetzt zu der Richtung des Pfeiles F4 gedreht.
Die Form des Nockenprofilelementes 118 wird im folgenden beschrieben.
Fig. 14 zeigt von hinten die relative Lagebeziehung zwischen dem Nockenprofilelement 118 und dem Rollenelementpaar 116L und 116R.
Das Nockenprofilelement 118 hat eine symmetrische Form, wenn es von hinten betrachtet wird. Wenn der Drehwinkel der Vorderräder FL und FR 0 ist, befindet sich das Nockenprofilelement 118 in einem neutralen Zustand, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 14 angedeutet wird. In diesem neutralen Zustand wird das linke Rollenelement 116L im Punkt P0 berührt und das rechte Rollenelement 116R im Punkt Q0 berührt. Auf jedem der linken und rechten Seitenabschnitte der Außenfläche des Nockenprofilelemen tes 118 sind eine erste Nockenprofiloberfläche 156, eine zweite Nockenprofiloberfläche 158 anschließend am oberen Ende der ersten Nockenprofiloberfläche 156, und eine dritte Nockenprofiloberfläche 160 anschließend an das untere Ende der ersten Nockenprofiloberfläche 156 gebildet. Der Bereich, welcher der ersten, zweiten und dritten Nockenprofiloberflächen 156, 158 und 160 entspricht wird als Lenkbereich bezeichnet.
Die erste Nockenprofiloberfläche 156 funktioniert zusammen mit der ihr gegenüberliegenden anderen ersten Nockenprofiloberfläche 156. Falls das Lenkrad 70 gegen oder im Uhrzeigersinn innerhalb eines Bereichs von 200 º oder weniger (was einem Drehwinkel von θF = 15 º der Vorderräder FL und FR entspricht) gelenkt wird, halten die ersten Nockenprofiloberflächen 156 die Hinterräder RL und RR im nicht gedrehten, d. h. neutralen, Zustand.
Jede der beiden ersten Nockenprofiloberflächen 156 ist Teil einer zylindrischen Oberfläche mit einem Radius R, welcher das Zentrum 0 der Drehschwenkwelle 120 als Mittelpunkt aufweist (d. h. eine zylindrische Oberfläche bestehend aus dem Bogen P1P2), und entspricht einem Bereich, in welchem das Lenkrad 70 gegen oder im Uhrzeigersinn um 200 º gelenkt wird, d. h. insgesamt 400 º. Falls das Lenkrad 70 gegen den Uhrzeigersinn um 200 º gelenkt wird, wird das Nockenprofil 118 in Richtung eines Pfeiles F5 gedreht, so daß sich das linke Rollenelement 116L mit einem Punkt P1 und das rechte Rollenelement 116R sich in Kontakt mit einem Punkt Q2 befindet. Wird das Lenkrad 70 andererseits im Uhrzeigersinn um 200 º gelenkt wird das Nockenprofilelement 118 entgegengesetzt zu der Richtung des Pfeiles F5 gedreht, so daß das linke Rollenelement 116L sich mit einem Punkt P2 und das rechte Rollenelement 116R sich mit einem Punkt Q1 in Kontakt befindet.
Die zweite Nockenprofiloberfläche 158 funktioniert zusammen mit der gegenüberliegenden dritten Nockenprofiloberfläche 160. Umgekehrt funktioniert die dritte Nockenprofiloberfläche 160 ihrerseits zusammen mit der gegenüberliegenden zweiten Nockenprofiloberfläche 158. Dies geschieht, falls das Lenkrad 70 gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn um einen Winkel größer als 200 º gelenkt wird, mit anderen Worten, wenn der Drehwinkel θF der Vorderräder FL und FR 15 º überschreitet und die zweite und dritte Nockenprofiloberfläche 158 und 160 die Hinterräder RL und RR in einer Phase entgegengesetzt zu der der Vorderräder FL und FR im Verhältnis zu einem Winkel von (θF-15º) drehen. Jeder der beiden zweiten Nockenprofiloberflächen 158 ist eine gebogene Oberfläche, welche durch die Kurve P2P4 bestimmt ist, und deren Radius vom Mittelpunkt 0 graduell von Punkt P2 zum Punkt P4 vermindert wird. Ein Durchmesser P1Q2 = Durchmesser P3Q4 = 2R wird festgelegt. Ein Durchmesser von einem Punkt zwischen den Punkten P1 und P3 zu einem entsprechenden Punkt zwischen den Punkten Q2 und Q4 wird ebenfalls auf 2R festgelegt. Dasselbe gilt für die Beziehung zwischen der dritten Nockenprofiloberfläche 160 einer Kurve P2P4 und einer zweiten Nockenprofiloberfläche 158 einer Kurve Q1Q3. Folglich befindet sich das rechte Rollenelement 116R in Kontakt mit dem Punkt Q4, falls das linke Rollenelement 116L sich in Kontakt mit dem Punkt P3 befindet. Falls sich das linke Rollenelement 116L in Kontakt mit dem Punkt P4 befindet, befindet sich das rechte Rollenelement 116R in Kontakt mit dem Punkt Q3. Daher befinden sich das linke und das rechte Rollenelement 116L und 116R immer in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des Nockenprofilelementes 116, solange das Nockenprofilelement 118 innerhalb des Lenkbereichs gedreht wird. Innerhalb des Lenkbereichs wird ein Abschnitt nahe den Punkten P3 oder P4 selten benutzt.
Fig. 15 zeigt die Kennlinie der Hinterradlenkvorrichtung 64 festegelegt durch das Nockenprofilelement 118 und dergleichen, wobei der Drehwinkel θF der Vorderräder FL und FR entlang der Abszisse und ein Drehwinkel θR der Hinterräder RR und RL entlang der Ordinate aufgetragen ist. In diesem Falle wird θF0 beispielsweise auf θF0 = 15º gesetzt.
Um eine einfache Montage des Nockenprofilelementes 118 zu ermöglichen, wird der Durchmesser des Nockenprofilelementes 118, wenn es zwischen dem Paar aus linken und rechten Rollenelementen 116L und 116R montiert wird, anders als die äußere Umfangsoberfläche innerhalb des Lenkbereichs auf einen Wert kleiner als 2R festgelegt. Ein Abschnitt zwischen den Punkten P3 und Q3 ist gerade und verläuft parallel zu dem Durchmesser P0 und Q0. Ein Durchmesser P5P6 wird so festgelegt, daß er beträchtlich kleiner als 2R ist. Die Durchmesser zwischen den Punkten P3 und P5 und zwischen den Punkten Q4 und P6 werden so festgelegt, daß sie beträchtlich kleiner sind als 2R. Im neutralen Zustand wird, wie in Fig. 14 dargestellt, die Höhe des Nockenprofilelementes 118 so festgelegt daß sie beträchtlich kleiner ist als 2R.
Der Aufbau des Gehäuses 100 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 13 beschrieben. Das Gehäuse 100 wird in Hohlform durch die untere und obere Gehäusehälften 102 und 104 gebildet, welche durch die Trennfläche 162 getrennt sind, welche zur Montage der Antriebswelle 88, des Nockenprofilelementes 118, des Stirnrades 148, des Ritzels 150 und dergleichen im Gehäuse 100, benutzt wird. Im Gehäuse 100 dieser Ausführungsform wird die Richtung der Trennfläche 162 wie folgt ausgelegt.
Während der Fahrt des Fahrzeuges, besonders, wenn das Fahrzeug an einer Ecke eine Drehung vollzieht, wirkt eine Axialkraft von mehreren 100 kg von dem Hinterrad RL oder RR auf die entsprechende Spurstange 92 und wird von der Spurstange 92 auf den Endabschnitt der Antriebswelle 88 übertragen. Sobald sich eine Spurstange 92 nach vorne und unten hinsichtlich der Antriebswelle 88 neigt, wird eine Partial- bzw. Teilkraft der Axialkraft von der Antriebswelle 88 auf das Gehäuse 100 übertragen, welches an den Fahrzeugkörper in einer Richtung, wie in Fig. 13 gezeigt, befestigt ist. Ein durch die Axialkraft, welche von der Spurstange 92 auf die Antriebswelle 88 übertragen wird, hervorgerufenes Drehmoment wirkt auf das Nockenprofilelement 118 über das Rollenelement 116L oder 116R. Ein Paar von Gegenkräften MF wirkt von der Antriebswelle 88 auf das Gehäuse 100 in einer vertikalen Ebene 164, wie in Fig. 13 gezeigt ist. Um die oben erwähnten Bauelemente in das Gehäuse 100 zu montieren, ist die Trennfläche 162 normalerweise in vertikaler Richtung gerichtet, aber dies ist in Anbetracht der Partialkraft RF und der Gegenkraft MF nicht vorteilhaft. In diese Ausführungsform wird die Trennfläche 162 des Gehäuses 100 so festgelegt, daß sie eine geneigte Oberfläche hinsichtlich des axialen Mittelpunktes AC der Antriebswelle 88 bildet, genauer gesagt eine geneigte Oberfläche, welche nach oben hin zur Vorderseite mit ungefähr 132 º hinsichtlich der vertikalen Ebene geneigt ist, um die Richtungen der Partialkraft RF und der Gegenkraft MF zu kreuzen.
Flanschabschnitte 102a und 104a sind auf den äußeren Umfangsrändern der unteren und oberen Gehäusehälften 102 und 104 entlang der Trennfläche 162 gebildet. Diese Flanschabschnitte 102a, 104a werden durch eine Vielzahl von Bolzen 166 befestigt. Da die Trennfläche 162, in der Art wie oben beschrieben gebildet ist, können die oben erwähnten Bauelemente einfach montiert werden und eine genügende mechanische Stärke gegen die Teilkraft RF und die Gegenkraft MF kann durch die relativ kleinen Flanschabschnitte 102a und 104a und die Bolzen 166 sichergestellt werden. Die äußeren Endabschnitte der Stangenabschnitte 106L und 106R und die inneren Endabschnitte der Spurstangen 92 sind mit aus Gummi bestehenden Balgelementen 168 umhüllt. Die Hinterradlenkoperation der Hinterradlenkvorrichtung 64 mit der obigen Anordnung wird im folgenden beschrieben.
Wie bereits oben beschrieben, wird das Nockenprofilelement 118, wenn das Lenkrad in Richtung des Pfeiles F1 in Fig. 5 gelenkt wird, in Richtung des Pfeiles F5 in Fig. 14 in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel der Vorderräder FL und FR gedreht. Wird das Lenkrad 70 andererseits in die entgegengesetzte Richtung des Pfeiles F1 gedreht, wird das Nockenprofileelement 118 ebenfalls in die entgegengesetzte Richtung des Pfeiles F5 gedreht.
Falls der Drehwinkel der Vorderräder FL und FR geringer als 15º der linken oder rechten Drehrichtung ist, rollen die Rollenelemente 116L und 116R entlang den ersten Nockenprofiloberflächen 156, welche einen gleichen Radius aufweisen. Folglich befinden sich die Rollenelemente 116L und 116R in symmetrischen Lagen hinsichtlich des Mittelpunkts 0 und die Hinterräder RL und RR werden nicht gedreht, um so den neutralen Zustand beizubehalten.
Falls die Vorderräder FL und FR nach links mit einem Winkel größer als 15 º gedreht werden, rollt das Rollenelement 116L entlang der linken zweiten Nockenprofiloberfläche 158 und das Rollenelement 116R rollt entlang der rechten dritten Nockenprofiloberfläche 160. Folglich wird die Antriebswelle 88 nach links bewegt, da der Radius vom Mittelpunkt 0 zu de Rollenelement 116L größer wird als der Radius vom Mittelpunkt 0 zu dem Rollenelement 116R, und das Paar Hinterräder RL und RR wird nach links (im Uhrzeigersinn in Fig. 5) durch das Spurstangenpaar 92 gedreht.
Wenn die Vorderräder FR und FL nach rechts mit einem Winkel größer als 15 º gedreht werden, rollt das Rollenelement 116L entlang der linken dritten Nockenprofiloberfläche 160 und das Rollenelement 116R rollt entlang der rechten zweiten Nockenprofiloberfläche 158. Hierdurch wird die Antriebswelle 88 nach rechts bewegt, da der Radius vom Mittelpunkt 0 zu dem Rollenelement 116L kleiner als der Radius vom Mittelpunkt 0 zu dem Rollenelement 116R wird, und das Paar Hinterräder RL und RR wird nach rechts (gegen den Uhrzeigersinn in Fig. 5) durch das Spurstangenpaar 92 gedreht.
Wenn das Lenkrad 70 gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn um 200 º oder mehr gelenkt wird, um die Vorderräder FL und FR um 15 º oder mehr zu drehen, werden auf diese Weise die Hinterräder RL und RR in entgegengesetzter Phase zu den Vorderrädern FL und FR gedreht. Obwohl der Drehwinkel θR der Hinterräder RL und RR proportional zu (6θF-15º) ist, wird er so festgelegt daß sein Maximum bei ungefähr 10 º liegt.
Während der Fahrt des Fahrzeuges wirkt eine große axiale Kraft von den Spurstangen 92 auf die Antriebswelle 88, wie oben beschrieben. Ein Paar Stangenabschnitte 106L und 106R und ein Paar von Rollenelementen 116L und 116R der Antriebswelle 88 und des Nockenprofilelementes 118 sind koaxial angeordnet. Hierdurch wird die Axialkraft hauptsächlich in Form einer Druckkraft auf die Bauelemente übertragen und kein großes Biegemoment wirkt auf irgendeines der Bauelemente. Die Drehschwenkwelle 114 wird an ihren zwei Enden gelagert. Daher wirkt auch kein großes Biegemoment auf die Schwenkwelle 114. Darüberhinaus wirkt fast keine Kraft von dem Nockenprofilelement 118 auf die Drehschwenkwelle 120, da die Rollenelemente 116L und 116R sich in Kontakt mit den linken und rechten Endabschnitten des Nockenprofilelementes 118 befinden.
Daher können verschiedene Komponenten, wie die Antriebswelle 88, das Nockenprofilelement 118, die Drehschwenkwelle 120 und dergleichen so kompakt wie möglich ausgelegt werden, und auf diese Weise eine kompakte, leichtgewichtige und einfache Hinterradlenkvorrichtung realisiert werden. Zusätzlich können das hintere linke und rechte Rad RL und RR zufriedenstellend synchron gedreht werden, da die Antriebswelle 88 ein einzelnes Bauelement darstellt.
Die Gummibuchsen 138 sind zwischen dem Rollenelement 116L und der Rollenhalteabschnitt 108L aber nicht zwischen dem Rollenelement 116R und dem Rollenhalteabschnitt 108R angebracht. Falls die Gummibuchsen 138 an beiden Rollenelementen 116L und 116R vorgesehen sind, werden die elastischen Kräfte der beiden Gummibuchsen 138 unterschiedlich, wenn die Gummibuchsen 138 nach langem Gebrauch abgenutzt sind, und die Antriebswelle 88 wird leicht nach links oder rechts hinsichtlich des Nockenprofilelementes 118 verschoben. Auf diese Weise wird die Ausrichtung zwischen den Hinterrädern RL und RR im neutralen Zustand gestört.
In dieser Ausführungsform wird, wie auch immer, da die Gummibuchsen 138 an einem Rollenelement 116L vorgesehen sind, falls die elastische Kraft der Gummibuchsen 138 verändert wird, die Lagebeziehung zwischen dem Nockenprofilelement 118 und der Antriebswelle 88 durch das Rollenelement 116R ohne die Gummibuchsen 138 konstant gehalten. Auf diese Weise wird die Ausrichtung zwischen den Hinterrädern RL und RR im neutralen Zustand nicht gestört.
Da die Gummibuchsen 138 in vorgespanntem Zustand montiert werden, ist es sehr schwierig, das Nockenprofilelement 118 zwischen die linken und rechten Rollenelemente 116L und 116R zu montieren. Um die Montage des Nockenprofilelementes 118 zu vereinfachen, wird der Durchmesser des Nockenprofilelementes 118 außerhalb des Lenkbereichs (d. h. der Durchmesser P5P6 in Fig. 14) so festgelegt, daß er beträchtlich kleiner als 2R ist. Wenn das an der Drehschwenkwelle 120 angebrachte Nockenprofilelement 118 an die Antriebswelle 88 im voraus außerhalb des Gehäuses 100 montiert wird, wird das Nockenprofilelement 118 um 90 º aus dem neutralen Zustand gedreht und der hintere Endabschnitt der Drehschwenkwelle 120 wird in das Führungsloch 136 eingeführt, wie in den Vorderansichten der Fig. 16 bis 18 gezeigt ist. In diesem Falle kann das Nockenprofilelement 118 einfach montiert werden, da das Maß L hinreichend kleiner als 2R ist, wie in Fig. 14 gezeigt ist. Wenn das Nockenprofilelement 118 dann in Fig. 17 im Uhrzeigersinn zusammen mit der Drehschwenkwelle 120 gedreht wird, rollt das Rollenelement 116L entlang der dritten und ersten Nockenprofiloberfläche 160 und 156, und das Rollenelement 116R rollt entlang der zweiten und ersten Nockenprofiloberfläche 158 und 156. Auf diese Weise kann das Nockenprofilelement 118 einfach in einem Zustand, wie in Fig. 18 gezeigt, montiert werden.
In der Montagereihenfolge werden das Stirnrad 148 und die Lager 122, 124, 128 und 130, nachdem sie an die Drehschwenkwelle 120 montiert wurden, zusammen mit dem Ritzel 150 und der Eingangswelle 82 an die untere Gehäusehälfte 102 montiert. Danach wird die obere Gehäusehälfte 104 an die untere Gehäusehälfte 102 montiert. In diesem Fall einer Fahrzeugmontage muß das Nockenprofilelement 118 im neutralen Zustand in Fig. 9 und 14 gehalten werden, bis die Ausrichtung zwischen den Vorderrädern FL und FR und zwischen den Hinterrädern RL und RR festgelegt ist. Wenn die Hinterradlenkvorrichtungseinheit 64, wie oben beschrieben, montiert ist, wird eine rechte Nut 170, welche im hinteren Ende der Haltewelle 120 gebildet ist, mit einem Paar oberer und unterer Markierungen 172 der oberen Gehäusehälfte 104 abgeglichen, um das Nockenprofilelement 118 in einen neutralen Zustand zu bringen, und die Antriebswelle 82 wird zeitweise mittels eines Bolzens 174 des Nabenabschnittes 102b der unteren Gehäusehälfte 102 befestigt. Nachdem das Fahrzeug montiert ist, und der Abgleich zwischen den Vorderrädern FL und FR und der zwischen den Hinterrädern RL und RR durchgeführt ist, wird der Bolzen 174 entfernt.
Die Paare Drucklager 128 und 130 sind am vorderen Endabschnitt der Drehschwenkwelle 120 vorgesehen, um das Nockenprofilelement 118 zu lagern. Die Drehschwenkwelle 120 wird axial durch die Drucklager 128 und 130 gelagert. Folglich wird, da der Verbindungswellenabschnitt 110 der Antriebswelle 88 asymmetrisch zu den Rollenhalteabschnitten 108L und 108R in Fahrtrichtung ist, falls eine externe axiale Kraft auf die Drehschwenkwelle 120 wirkt, kein großer Drehgleitwiderstand zwischen der Drehschwenkwelle 120 und dem Gehäuse 100 entstehen. Das Drucklager 130 kann am Endabschnitt der Drehschwenkwelle 120 vorgesehen werden.
Da die Trennfläche 162 der unteren und oberen Gehäusehälfte 102 und 104 als eine nach oben zur Vorderseite mit 132 hinsichtlich der vertikalen Ebene neigende Fläche ausgebildet ist, ist dies vorteilhaft für das Gehäuse hinsichtlich der Verbindungsstärke der unteren und oberen Gehäusehälften 102 und 104, und es taucht kein Problem auf, wenn verschiedene Bauelemente in das Gehäuse 100 montiert sind.
Eine Anordnung einer dritten Ausführungsform einer Hinterradlenkvorrichtung für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun in Bezug auf die Fig. 20 und 21 beschrieben.
In der oben beschriebenen Ausführungsform weist die Vierradlenkvorrichtung eine Hinterradlenkvorrichtung 64 auf. Die dritte Ausführungsform verwendet eine Hinterradlenkvorrichtung 64a, wie in Fig. 20 und 21 gezeigt, anstelle der Hinterradlenkvorrichtung 64. In der folgenden Beschreibung bezeichnen dieselben Bezugszeichen in dieser Ausführungsform dieselben oder ähnliche Teile, wie in der Hinterradlenkvorrichtung 64, welche oben beschrieben ist, und eine detaillierte Beschreibung von dieser wird unterlassen.
In dieser Hinterradlenkvorrichtung 64a ist ein Schneckenradmechanismus 176 angeordnet, um die Drehbewegung der Antriebswelle 82 zu einer Drehschwenkwelle 120, im Unterschied zu der Hinterradlenkvorrichtung 64 in der zweiten Ausführungsform, zu übertragen.
Genauer gesagt wird in dem Schneckenradmechanismus 176 ein Schneckenrad 178 an den vorderen Abschnitt der Drehschwenkwelle 120 im Gehäuse 100 befestigt. Ein Schneckenrad 180 mit kleinem Durchmesser, welches in den unteren Abschnitt des Schneckenrades 178 greift und sich in Rechts-Links-Richtung erstreckt, ist unter dem Schneckenrad 178 angebracht. Abschnitte nahe dem linken und rechten Endabschnitt des Schneckenrades 180 werden durch Drehhalteabschnitte 182 und 184 der unteren Gehäusehälfte 102 mittels Lagermetallen gehalten. Ein Kegelradgetriebe 186 mit geringem Durchmesser ist an den linken Endabschnitt des Schnekkenrades 180 befestigt. Ein Zahnrad 188, welches in das Kegelradgetriebe 186 eingreift, ist am hinteren Endabschnitt der Antriebswelle 82 angebracht. Das Geschwindigkeitverminderungsverhältnis von diesem Schneckenradmechanismus 176 wird so festgelegt, daß es dasselbe ist, wie bei dem Verminderungszahnradmechanismus, welcher durch das Stirnrad und das Ritzel 150 in der zweiten Ausführungsform gebildet ist.
In der dritten Ausführungsform mit der obigen Anordnung, wird die Antriebswelle, wenn das Lenkrad 70 in Richtung des Pfeiles F1 in Fig. 5 gelenkt wird, in Richtung des Pfeiles F6 gedreht, und ein Nockenprofilelement 118 wird in Richtung des Pfeiles F7 in Fig. 21 gedreht, d. h. in Richtung des Pfeiles F5 in Fig. 14. Wenn das Lenkrad 70 in eine Richtung entgegengesetzt zu dem Pfeil F1 gedreht wird, wird das Nockenprofilelement 118 in die entgegengesetzte Richtung des Pfeiles F7 gedreht. Daher ist der Drehvorgang der Hinterräder RL und RR derselbe wie der der Hinterradlenkvorrichtung 64 in der zweiten Ausführungsform, und eine detaillierte Beschreibung von diesem wird daher unterlassen.
Die Funktionsweise des Schneckenradmechanismus 176 wird im folgenden beschrieben. Während der Fahrt des Fahrzeuges, besonders, wenn das Fahrzeug an einer Ecke wendet, wirkt eine große externe Kraft von einer Spurstangen 92 auf die Antriebswelle 88 und ein Rollenelement 116L oder 116R, und ein Drehmoment wirkt auf das Nockenprofilelement 118. Das Drehmoment wird durch den Schneckenradmechanismus 176 abgetrennt und wird nicht auf die Antriebswelle 82 übertragen. Auf diese Weise kann die Lenkkraft des Lenkrades 70 daran gehindert werden, anzuwachsen. In den ersten bis dritten Ausführungsformen wird das Nockenprofilelement 44 und 118 so angeordnet, daß wenn die Vorderräder mit einem Winkel kleiner als 15 º gedreht werden, die Hinterräder RL und RR in nicht gelenkter Lage verharren, d. h. in einer neutralen Lage. Wie auch immer, ist die vorliegende Erfindung nicht auf Nockenprofilelement dieser Bauart beschränkt. Wie in der vierten Ausführungsform gezeigt wird, welche mit Bezug auf die Fig. 22 bis 24 im folgenden beschrieben wird, können die Minterräder RR und RL, wenn die Vorderräder FL und FR mit einem Winkel kleiner als 15º gedreht werden, so gedreht werden, daß sie in Phase mit den Vorderrädern sind.
Die vierte Ausführungsform gebraucht ein Nockenprofilelement, welches eine im Vergleich zu den Nockenprofilelementen 44 und 118 in den ersten bis dritten Ausführungsformen unterschiedliche Form aufweist, und die übrigen Anordnungen sind dieselben wie diejenigen in den ersten bis dritten Ausführungsformen. In der folgenden Beschreibung bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben Teile wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform, und eine detaillierte Beschreibung von diesen wird unterlassen.
Das Nockenprofilelement 190 in der vierten Ausführungsform ist wie in Fig. 22 dargestellt, angeordnet. Genauer gesagt, weist die Außenfläche des Nockenprofilelementes 190 eine Nockenprofiloberfläche 192 auf, welche stellenweise von einem Basiskreis B, welcher ein drehbares Zentrum als seinen Mittelpunkt und einen vorbestimmten Radius R hat, hervorsteht oder sich nach innen senkt. Das Nockenprofilelement 190 hat eine symmetrische Form wie in der zweiten Ausführungsform, wenn es von hinten betrachtet wird. Wie in Fig. 23A gezeigt, befindet sich das Nockenprofilelement 190, wenn der Drehwinkel der Vorderräder FL und FR 0 ist, in einem neutralen Zustand, wie durch die dicke Linie in Fig. 22 angedeutet wird. In diesem neutralen Zustand befindet sich das linke Rollenelement 116L in Kontakt mit dem Punkt P0 und das rechte Rollenelement 116R befindet sich in Kontakt mit dem Punkt Q0. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt 0 und jedem dieser beiden Punkte P0 und Q0 wird auf R festgelegt. Genauer gesagt kreuzt an diesen Punkten P0 und Q0 die äußere Umfangsfläche den Basiskreis. Betrachtet man den linken und rechten Halbabschnitt in Fig. 22 wird die Nockenprofiloberfläche 192 gebildet durch eine erste Nockenprofiloberfläche 192a, welche sich vom Punkt P0 oder Q0 auf der äußeren Umfangsoberfläche des Nockenprofilelementes 190 nach oben erstreckt eine zweite Nokkenprofiloberfläche 192b, welche sich vom Punkt P0 oder Q0 nach unten erstreckt, eine dritte Nockenprofiloberfläche 192c, welche sich nach oben an das obere Ende der ersten Nockenprofiloberfläche 192a anschließt, und eine vierte Nockenprofiloberfläche 192d, welche sich an das untere Ende der zweiten Nockenprofiloberfläche 192b anschließt.
Die erste Nockenprofiloberfläche 192a funktioniert zusammen mit der gegenüberliegenden zweiten Nockenprofiloberfläche 192b. Die zweite Nockenprofiloberfläche 192b funktioniert zusammen mit der gegenüberliegenden ersten Nockenprofiloberfläche 192a. Wenn das Lenkrad 70 gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn innerhalb eines Bereichs von 200 º oder weniger (entsprechend einem Drehwinkel θF = 15º der Vörderräder FL und FR) gelenkt wird, senkt sich die erste Nockenprofiloberfläche 192a von dem Basiskreis b nach innen ab, und die zweite Nockenprofiloberfläche 192b ragt von dem Basiskreis B hervor, so daß die Hinterräder RL und RR gedreht werden, um in Phase mit den Vorderrädern zu sein, wie in Fig. 23B gezeigt wird.
Die ersten und zweiten Nockenprofiloberflächen 192a und 192b erstrecken sich in Übereinstimmung mit einem Bereich, in welchem das Lenkrad 70 gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn um 200 º (insgesamt 400 º) gelenkt wird, wenn man sie zusammen nimmt. Wenn das Lenkrad 70 gegen den Uhrzeigersinn um 200 gelenkt wird, wird das Nockenprofilelement 190 in Richtung des Pfeiles F5 gedreht, so daß sich das linke Rollenelement 116L in Kontakt mit dem Punkt P1 befindet, und das rechte Rollenelement 116R sich in Kontakt mit dem Punkt Q2 befindet. Andererseits, wenn das Lenkrad 70 im Uhrzeigersinn um 200 º gelenkt wird, wird das Nockenprofilelement 190 in einer Richtung entgegengesetzt zum Pfeil F5 gedreht, so daß das linke Rollenelement 116L sich in Kontakt mit dem Punkt P2 befindet, und das rechte Rollenelement 116R sich in Kontakt mit der Rolle Q1 befindet. Die Nockenprofiloberfläche als die äußere Umfangsfläche kreuzt den Basiskreis an den Punkten P1, P2, Q1 und Q2. Wie in Fig. 23C gezeigt, werden folglich die Hinterräder RL und RR, wenn das Lenkrad 70 gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn um 200 º (entsprechend einem Drehwinkel θF=15º der Vorderräder FL und FR) gedreht wird, in einen neutralen Zustand zurückgeführt und dort gehalten. Die dritte Nockenprofiloberfläche 192d funktioniert zusammen mit der gegenüberliegenden vierten Nockenprofiloberfläche 192d. Die vierte Nockenprofiloberfläche 192d funktioniert zusammen mit der gegenüberliegenden dritten Nockenprofiloberfläche 192c. Wie in Fig. 23d gezeigt, ragt die dritte Nockenprofiloberfläche 192c aus dem Basiskreis B hervor, und die vierte Nockenprofiloberfläche 192d senkt sich vom Basiskreis B nach innen ab, wenn das Lenkrad 70 gegen den Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn mit einem Winkel größer als 200 º gelenkt wird, mit anderen Worten, wenn der Drehwinkel θF der Vorderräder FL und FR 15 º überschreitet, so daß die Hinterräder RL und RR in einer zu den Vorderrädern FL und FR entgegengesetzten Phase in einem Verhältnis zu einem Winkel von (θE-15º) gedreht werden.
Man beachte, daß die oberen Enden der linken und rechten dritten Nockenprofiloberflächen 192c bei einem Punkt P3 auf der Symmetrielinie ineinander übergehen, und daß die unteren Enden der linken und rechten vierten Nockenprofiloberflächen 192d bei einem Punkt Q3 auf der Symmetrielinie ineinander übergehen. Folglich werden die linken und rechten Rollenelemente 116L und 116R, solange das Nockenprofilelement 190 innerhalb des Lenkbereichs gedreht wird, in Berührung mit der Nockenprofiloberfläche 192 als der Außenfläche des Nockenprofilelementes 190 gehalten. Wenn die Vorderräder FL und FR mit dem maximalen Winkel gedreht werden, befinden sich die Rollenelemente 116L und 116R in Rollkontakt mit Abschnitten unmittelbar vor den Punkten P3 und Q3. Sobald das Nockenprofilelement 190 der vierten Ausführungsform in der oben beschriebenen Weise angeordnet ist, werden die Hinterräder RL und RR, anders als bei der ersten bis dritten Ausführungsform, gedreht, um in Phase mit den Vorderrädern FL und FR bei einem Drehvorgang mit einem Drehwinkel der Vorderräder FL und FR bis zu 15 º zu sein, und eine geringfügige Lageveränderung des Fahrzeuges, wie eine Wegänderung oder dergleichen, kann sehr stabil durchgeführt werden. Andererseits werden bei einer Drehbewegung von 15 º oder mehr der Vorderräder FL und FR die Hinterräder RL und RR in entgegengesetzter Phase zu den Vorderrädern FL und FR wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform gedreht und derselbe Effekt, wie oben beschrieben, kann erzielt werden. In der vierten Ausführungsform sind die übrigen Anordnungen neben dem Nockenprofilelement 190 dieselben wie in der zweiten Ausführungsform, aber können auch dieselben wie die der ersten Ausführungsform sein.

Claims

1. Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug, mit: einem Paar Spurstangen (30L, 30R; 92), jeweils verbunden mit einem Paar von Hinterrädern (RL, RR), zum Drehen der entsprechenden Hinterräder (RL, RR) in eine rechte und linke Richtung des Fahrzeuges;

einer Hinterradlenkeinrichtung (28; 64), verbunden mit den Spurstangen (30L, 30R; 92), zur Verlagerung der entsprechenden Spurstangen (30L, 30R; 92) in die rechte und linke Richtung des Fahrzeuges, wobei die Hinterradlenkeinrichtung (28; 64) ein Gehäuse (32; 100) aufweist;

eine Abtriebswelle (42; 106), dessen beide Enden jeweils mit dem Paar von Spurstangen (30L, 30R; 92) verbunden und auf dem Gehäuse (32; 100) in die rechte und linke Richtung des Fahrzeuges verlagerbar gelagert sind;

einem Nockenelement (44; 118; 190), das drehbar um eine Achse, die sich senkrecht zu einer axialen Richtung der Abtriebswelle (42; 106) erstreckt, gelagert ist;

Rolleneinrichtungen (48, 50; 116L, 116R), die an der Abtriebswelle (42; 106) versehen sind, und mit

einer Antriebswelle (24; 82) zur Drehung des Nockenelements (44; 118; 190);

dadurch gekennzeichnet,

daß ein Nockenprofil (46; 156, 158, 160; 192) auf einer äußeren Umfangsfläche des Nockenelements (44; 118, 190) gebildet ist; daß die Rolleneinrichtungen ein Paar von Rollenelementen (48, 50; 116L, 116R) aufweisen, das an zwei Seiten des Nockenelements (44; 118, 190) für das Einfassen des Nockenelements (44; 118, 190) dazwischen und in rollenden Kontakt mit den gegenüberliegenden Abschnitten der äußeren Umfangsfläche des Nockenelements (44; 118, 190) angeordnet ist;

daß das Paar von Rollenelementen (48, 50; 116L, 116R) derart angeordnet ist, daß eine Achse zur Verbindung ihrer Mittelpunkte im wesentlichen durch den Mittelpunkt der Abtriebswelle (42; 106) führt; und

daß eine Schwenkwelle (120) zur drehfähigen Lagerung des Nockenelements (44; 118; 190) vorgesehen ist, wobei die Abtriebswelle (42; 106) ein Führungsloch (136; 52) besitzt, durch das die Schwenkwelle (120) eingesetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Rollenelementen (48, 50; 116L, 116R) axial auf der Abtriebswelle (42; 106) drehbar um eine Achse parallel zu einer Rotationsachse des Nockenelements (44; 118; 190) gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Lagerabschnitt (34; 120) zur axialen Lagerung des Nockenelements (44; 118; 190) drehfähig bezüglich des Gehäuses (32; 100).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerabschnitt (34; 120) des Nockenelements (44; 118; 190) eine Achse aufweist, die sich entlang einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs erstreckt.

5. Vorrichtung nach jedem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenelement (44; 118; 190) ein Drehzentrum aufweist, das sich im wesentlichen auf einer Mittelachse der Abtriebswelle (42; 106) befindet.

6. Vorrichtung nach jedem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet,

daß das Nockenelement (44; 118; 190) eine Rotationsachse aufweist, die sich entlang einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und

daß das Paar von Rollenelementen (48, 50; 16L, 16R) auf im wesentlichen gleicher Höhe auf zwei Seiten des Nockenelements (44; 118; 190) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach jedem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (24; 82) in Übereinstimmung mit einer Drehung der Vorderräder (FL, FR) drehfähig ist.

8. Vorrichtung nach jedem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch einen elastischen Körper (138), der zwischen jedem der Rollenelemente (116L, 116R) und der Abtriebswelle (106) liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Rollenelemente (116L, 116R) axial und drehfähig durch Schwenkwellen (114) gelagert sind, die an der Abtriebswelle (106) angebracht sind, und

daß der elastische Körper (138) eine Gummitülle aufweist, die zwischen einer äußeren Umfangsfläche eines Lagerabschnittes der Schwenkwelle (114) und einer inneren Umfangsfläche (146) eines Durchführungsloches angeordnet ist, das in der Abtriebswelle (106) zur Aufnahme der Schwenkwellen (114) gebildet ist.

10. Vorrichtung nach jedem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (100) durch Zusammenfügen unterer und oberer Gehäusehälften (102, 104) durch eine Trennfläche (162) ausgebildet ist, und

daß die Trennfläche (162) eine schräge Fläche ist, die eine herausgeführte Achse der Abtriebswelle (106) aufweist und die nach oben zu einer Vorderseite mit einem vorbestimmten Winkel bezüglich einer vertikalen Ebene geneigt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren und oberen Gehäusehälften (102, 104) durch die Trennfläche (162) ausgerichtet und aneinander durch Bolzen (166) befestigt sind.

12. Vorrichtung nach jedem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch

ein Ritzel (40; 150) mit kleinem Durchmesser, das mit einem Endabschnitt der Antriebswelle (24; 82) befestigt ist;

eine Drehschwenkwelle (34; 120), die an dem Nockenelement (44; 118) derart befestigt ist, daß sie mit einer Rotationsachse des Nockenelements (44; 118) ausgerichtet ist; und

ein Stirnrad (36; 148), das koaxial an einem Endabschnitt der Drehschwenkwelle (34; 120) befestigt ist und mit dem Ritzel (40; 150) kämmt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehschwenkwelle (34; 120) axial und drehfähig auf dem Gehäuse (32; 100) gelagert ist.

14. Vorrichtung nach jedem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch

ein erstes Kegelradgetriebe (188), das an einem Endabschnitt der Antriebswelle (82) befestigt ist;

eine Drehschwenkwe1le (120), die an dem Nockenelement (118) in Ausrichtung mit einer Rotationsachse des Nockenelements (118) befestigt ist;

ein Schneckenrad (178), das koaxial mit einem Endabschnitt der Drehschwenkwelle (120) befestigt ist;

eine Schneckenspindel (180), die axial derart gelagert ist, daß sie um eine Achse, die sich entlang einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse des Nockenelements (118) erstreckt, drehfähig ist und mit dem Schneckenrad (178) kämmt; und

ein zweites Kegelradgetriebe (186), das koaxial an einem Endabschnitt der Schneckenspindel (180) befestigt ist und mit dem ersten Kegelradgetriebe (188) kämmt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehschwenkwelle (120) und die Schneckenspindel (180) drehfähig und axial auf dem Gehäuse (100) gelagert sind.

16. Vorrichtung nach jedem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenelement (44; 118; 190) auf seiner äußeren Umfangsfläche eine Nockenfläche (46; 156, 158, 160; 192) zur Regulierung der Hinterräder (RL, RR) in einen neutralen Zustand in einen vorbestimmten Rotationswinkelbereich, der einen kleinen Drehbereich der Vorderräder (FL, FR) festlegt, und zur Drehung der Hinterräder (RL, RR) in eine zu den Vorderrädern (FL, FR) entgegengesetzte Phase in einem Rotationswinkelbereich, der den vorbestimmten Rotationswinkelbereich übersteigt aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfläche (46; 192) derart ausgebildet ist, daß das Paar von Rollenelementen (48, 50; 116L, 116R) gleichzeitig in rollendem Kontakt mit der Nockenfläche (46; 192) über die gesamte äußere Umfangsfläche steht.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfläche (156, 158, 160) derart ausgebildet ist, daß wenigstens eines der Paare von Rollenelementen (116L, 116R) von der Nockenfläche (156, 158, 160) bei einem vorbestimmten Abschnitt getrennt ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abschnitt, bei dem das Rollenelement (116L, 116R) getrennt ist, bei einer Position ausgebildet ist, die einen Abschnitt definiert, der den Lenkbereich der Vorderräder (FL, FR) übersteigt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenelement (190) auf seiner äußeren Umfangsfläche eine Nockenfläche (192) zur Drehung der Hinterräder (RL, RR) in Phase mit den Vorderrädern (FL, FR) in einem vorbestimmten Rotationswinkelbereich, der einen kleinen Drehbereich der Vorderräder (FL, FR) definiert, und zur Drehung der Hinterräder (RL, RR) in eine Phase entgegengesetzt zu der der Vorderräder (FL, FR) in einem Rotationswinkelbereich aufweist, der den vorbestimmten Rotationswinkelbereich übersteigt.