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Für die Anmeldung
wird die Priorität
der am 22. Dezember 2004 eingereichten koreanischen Patentanmeldung
Nr. 10-2004-0110760
beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen
ist.
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen des Hubes einer
Zahnstangenlenkung eines Fahrzeuges, und insbesondere eine Vorrichtung, welche
in der Lage ist, den Hub einer Zahnstangenlenkung in Stufen entsprechend
den Fahrzuständen eines
Fahrzeuges automatisch einzustellen.
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Im
Allgemeinen wird der Hub einer Zahnstangenlenkung eines Fahrzeuges
unter Berücksichtigung
von zwei gewünschten
Zielen bestimmt. Erstens muss, wenn Ketten um die Reifen der Fahrzeugräder herum
montiert werden sollen, ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Reifen
und den zu dem Reifen benachbarten Elementen definiert sein. Zweitens
muss der Wenderadius des Fahrzeuges auf ein Minimum reduziert sein,
damit der Fahrer bei einer Kehrtwende oder beim Parken leicht lenken kann.
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In
Anbetracht der ersten Forderung sollte der Hub der Zahnstangenlenkung
reduziert werden, jedoch in Anbetracht der zweiten Forderung sollte
der Hub der Zahnstangenlenkung vergrößert werden.
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Um
die beiden gegensätzlichen
Forderungen zu erfüllen,
wurde eine Vorrichtung zum Einstellen des Hubes einer Zahnstangenlenkung
benötigt. Mit
einer in dem US-Patent Nr. 6,578,862 offenbarten Vorrichtung, auf
der die Erfindung basiert, wurde diesen Bedürfnissen entsprochen.
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Typischerweise
bewegen sich lenkbare Räder
eines Fahrzeuges vertikal in Bezug auf die Fahrzeugkarosserie entsprechend
den Fahrzuständen des
Fahrzeuges. Ferner ändert sich
der zwischen jedem lenkbaren Rad und der Fahrzeugkarosserie definierte
Abstand zum Ermöglichen
der Montage einer Kette in Abhängigkeit
von einer Änderung
des Hubes des lenkbaren Rades. Bei der Erfindung werden die Vorteile
dieser Charakteristik genutzt.
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Mit
der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Einstellen des Hubes einer
Zahnstangenlenkung eines Fahrzeuges geschaffen, welche den optimierten maximalen
Hub der Zahnstangenlenkung für
die Fahrzustände
des Fahrzeuges entsprechend einer Änderung eines zwischen lenkbaren
Rädern
und einer Fahrzeugkarosserie definierten Abstandes in Abhängigkeit
von einer Änderung
des Hubes der lenkbaren Räder
automatisch bestimmt, und welche in der Lage ist, den Einstellbereich
des Hubes der Zahnstangenlenkung zu vergrößern, so dass der minimale
Wenderadius des Fahrzeuges reduziert werden kann, wodurch der Fahrkomfort
deutlich erhöht wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung weist eine Vorrichtung zum Einstellen des Hubes einer
Zahnstangenlenkung eines Fahrzeuges eine Mehrzahl von Drehkörpern, welche
jeweils an entgegengesetzten Enden eines Antriebszylinders vorgesehen
sind, in den eine Zahnstange linear bewegbar eingesetzt ist, wobei
die Drehkörper
in einer Längsrichtung
der Zahnstange einander überlappen,
eine Anschlagplatte, die jeweils an entgegengesetzten Seiten der
Zahnstange befestigt ist, so dass die Anschlagplatte in Abhängigkeit
von der Drehung der Drehkörper
in einem Zustand ist, in dem sie in einen Mittelabschnitt wenigstens
eines Drehkörpers
eingesetzt ist, oder in einem Zustand ist, in dem sie mit einer
Außenfläche des
einen Drehkörpers
in Kontakt steht, einen Motor zum Ausüben einer Drehkraft auf den
einen Drehkörper,
einen Fahrzeughöhensensor
zum Messen einer Fahrzeughöhe,
und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Motors mittels eines
von dem Fahrzeughöhensensor übertragenen
Signals auf.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Ansicht des Aufbaus einer Vorrichtung zum Einstellen des Hubes einer
Zahnstangenlenkung eines Fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Ansicht eines Teils der Vorrichtung aus 1 an einem
Ende eines Antriebszylinders;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer an einer Zahnstange vorgesehenen Anschlagplatte
und einer Mehrzahl von Drehkörpern
der Vorrichtung aus 2, wobei eine Abdeckung entfernt
ist;
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4 eine
perspektivische Explosionsansicht der Drehkörper aus 3;
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5 eine
Rückansicht
von 4;
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6 eine
Ansicht der Zahnstange und der Anschlagplatte gemäß der Erfindung,
die in der Abdeckung montiert sind; und
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7 eine
Ansicht der Struktur der Vorrichtung aus 3 in Richtung
des Pfeils VII gesehen.
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Nachfolgend
wird mit Bezug auf die Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben.
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Mit
Bezug auf 1 bis 7 weist
eine Vorrichtung zum Einstellen des Hubes einer Zahnstangenlenkung
eines Fahrzeuges gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung eine Mehrzahl von Drehkörpern 5 auf, welche
jeweils an entgegengesetzten Enden eines Antriebszylinders 3 vorgesehen
sind, in den eine Zahnstange 1 linear bewegbar eingesetzt
ist. Die Drehkörper 5 überlappen einander
in der Längsrichtung
der Zahnstange 1. Die Vorrichtung zum Einstellen des Hubes
der Zahnstangenlenkung des Fahrzeuges weist ferner eine Anschlagplatte 7 auf,
die jeweils an entgegengesetzten Seiten der Zahnstange 1 befestigt
ist, so dass die Anschlagplatte 7 in Abhängigkeit
von der Drehung der Drehkörper 5 in
einen Mittelabschnitt wenigstens eines der Drehkörper 5 eingesetzt
ist oder mit einer Außenfläche des
einen Drehkörpers 5 in
Kontakt steht. Die Vorrichtung zum Einstellen des Hubes der Zahnstangenlenkung
des Fahrzeuges weist ferner einen Motor 9, der eine Drehkraft
auf den einen Drehkörper 5 ausübt, einen
Fahrzeughöhensensor 11,
der die Fahrzeughöhe
misst, und eine Steuereinrichtung 13 auf, die den Motor 9 mittels
eines Signals steuert, das von dem Fahrzeughöhensensor 11 übertragen
wird.
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Jeder
Drehkörper 5 weist
eine Mittelöffnung 15,
welche in einem Mittelabschnitt des Drehkörpers 5 derart ausgebildet
ist, dass der Drehkörper 5 eine Ringkammerform
hat, und eine Öffnungserweiterung 17 auf,
welche in dem Drehkörper 5 ausgebildet
ist und sich von der Mittelöffnung 15 radial
nach außen erstreckt.
Jeder Drehkörper 5 weist
ferner eine Steuernut 19 und einen Steuervorsprung 21 auf,
die an jeweils einander zugewandten Flächen zweier benachbarter Drehkörper 5 vorgesehen
sind und miteinander übereinstimmen.
Daher werden die Drehkörper 5 zwischen
einem Zustand, in dem sie von der Drehung des einen Drehkörpers 5 unabhängig sind,
und einem Zustand, in dem sie von der Drehung des Drehkörpers 5 abhängig sind,
um sich zusammen mit dem Drehkörper 5 zu
drehen, umgestellt.
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Bei
dieser Ausführungsform
weisen die jeweiligen Drehkörper
in Richtung von einer Mittelposition zu einem Ende der Zahnstange 1 immer
längere Steuernuten 19 auf.
Ferner sind die Steuernuten 19 in denjenigen Flächen der
Drehkörper 5 ausgebildet, die
der Mittelposition der Zahnstange 1 zugewandt sind, und
die Steuervorsprünge 21 sind
in denjenigen Flächen
der Drehkörper 5 ausgebildet,
die dem Ende der Zahnstange 1 zugewandt sind.
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Die
Vorrichtung zum Einstellen des Hubes der Zahnstangenlenkung des
Fahrzeuges gemäß der Erfindung
weist ferner eine Abdeckung 23 auf, die sowohl die Drehkörper 5 als
auch die Anschlagplatte 7 der Zahnstange 1 abdeckt.
Eine Abdeckungssteuernut 25 ist in der Abdeckung 23 derart ausgebildet,
dass sie den Bereich der Drehung des Steuervorsprungs 21 des
dem Ende der Zahnstange 1 nächstgelegenen Drehkörpers 5 begrenzt.
Währenddessen
weist der dem Mittelabschnitt der Zahnstange 1 nächstgelegene
Drehkörper 5 keine
Steuernut 19 auf, da diese nicht erforderlich ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
weisen die Drehkörper 5 einen
ersten, zweiten, dritten und vierten Drehkörper 51, 52, 53 und 54 auf,
welche einander überlappen
und von dem Mittelabschnitt zu dem Ende der Zahnstange 1 nacheinander
angeordnet sind. Das heißt,
der dem Mittelabschnitt der Zahnstange 1 nächstgelegene
Drehkörper 5 ist
der erste Drehkörper 51,
und der dem Ende der Zahnstange 1 nächstgelegene Drehkörper 5 ist
der vierte Drehkörper 54.
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Ferner
sind zwei Öffnungserweiterungen 17 in
einander gegenüberliegenden
Positionen im Abstand von 180° basierend
auf der Mitte der Mittelöffnung 15 des
jeweiligen Drehkörpers 5 ausgebildet. Die
Anschlagplatte 7 weist einen Hauptplattenkörper 27,
der einen vorbestimmten Durchmesser hat, der es ermöglicht,
den Hauptplattenkörper 27 in
die Mittelöffnung 15 des
Drehkörpers 5 einzusetzen,
und einen Plattenerweiterungsabschnitt 29 auf, der sich von
dem Hauptplattenkörper 27 derart
nach außen erstreckt,
dass es möglich
ist, den Plattenerweiterungsabschnitt 29 in die Öffnungserweiterung 17 des Drehkörpers 5 einzusetzen.
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Der
erste Drehkörper 51 weist
einen Verzahnungsabschnitt 31 auf, der an einer Auflenumfangsfläche des
ersten Drehkörpers 51 ausgebildet
ist. Ein Zwischenzahnrad 33 ist zwischen dem Verzahnungsabschnitt 31 und
dem Motor 9 angeordnet, so dass die Drehkraft des Motors 9 über das
Zwischenzahnrad 33 auf den ersten Drehkörper 51 übertragen
wird.
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Detaillierte
Zahnformen des Verzahnungsabschnitts 31 und des Zwischenzahnrades 33 sind
in der Zeichnung nicht gezeigt. Der Hub der lenkbaren Räder, das
heißt
die Bewegung der lenkbaren Räder in
Bezug auf die Fahrzeugkarosserie wird von dem Fahrzeughöhensensor 11 erfasst.
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Im
Detail wird, wenn sich die lenkbaren Räder zu der Fahrzeugkarosserie
hin bewegen, die Fahrzeughöhe
reduziert. Umgekehrt, wenn sich die lenkbaren Räder von der Fahrzeugkarosserie
weg bewegen, wird die Fahrzeughöhe
vergrößert.
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Daher
kann die Steuereinrichtung 13 indirekt die Änderung
eines Abstandes zwischen den Reifen der lenkbaren Räder und
der Fahrzeugkarosserie mittels eines von dem Fahrzeughöhensensor 11 übertragenen
Signals bestimmen. Der Motor 9 wird entsprechend der Änderung
des Abstandes betrieben, so dass der Hub der Zahnstange 1 entsprechend
den Fahrzuständen
des Fahrzeuges passend eingestellt werden kann.
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Nachfolgend
wird der Betrieb der Vorrichtung zum Einstellen des Hubes der Zahnstangenlenkung gemäß der Erfindung
in Stufen erläutert,
wobei als Ausgangszustand der Vorrichtung der maximale Hub der Zahnstange
angenommen wird, das heißt
der Zustand, in dem die Öffnungserweiterungen 17 der Drehkörper 5 miteinander übereinstimmen
und die Plattenerweiterungsabschnitte 28 der Anschlagplatte 7 der
Zahnstange 1 zu den Öffnungserweiterungen 17 ausgerichtet
sind, so dass die Anschlagplatte 7 in die Mittelabschnitte
aller Drehkörper 5 eingesetzt werden
kann.
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Wenn
der Motor 9 von der Steuereinrichtung 13 gedreht
wird, wird die Drehkraft des Motors 9 über das Zwischenzahnrad 33 auf
den ersten Drehkörper 51 übertragen,
so dass der erste Drehkörper 51 gedreht
wird. Hierbei dreht sich, während
sich der Steuervorsprung 21 des ersten Drehkörpers 51 in
Steuernut 19 des zweiten Drehkörpers 52 bewegt, der
erste Drehkörper 51 allein,
ohne den zweiten Drehkörper 52 zu
drehen. Nach dem Kontakt des Steuervorsprungs 21 des ersten
Drehkörpers 51 mit
dem einen Ende der Steuernut 19 des zweiten Drehkörpers 52 dreht
sich der zweite Drehkörper 52 zusammen
mit dem ersten Drehkörper 51.
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Wenn
der erste Drehkörper 51 im
Zustand des alleinigen Drehens ohne Drehung des zweiten Drehkörpers 52 ist,
kann die Anschlagplatte 7 der Zahnstange 1 nacheinander
in den vierten, dritten und zweiten Drehkörper 54, 53 und 52,
jedoch nicht in den ersten Drehkörper 51 eingesetzt
werden. Daher begrenzt in diesem Falle der erste Drehkörper 51 die
Linearbewegung der Zahnstange 1. Infolgedessen wird der
Hub der Zahnstange 1 im Vergleich zu dem Ausgangszustand
reduziert.
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Wenn
sich der erste Drehkörper 51 weiter dreht,
dreht sich der zweite Drehkörper 52 zusammen
mit dem ersten Drehkörper 51.
Zu diesem Zeitpunkt dreht sich, während sich der Steuervorsprung 21 des
zweiten Drehkörpers 52 in
der Steuernut 19 des dritten Drehkörpers 53 bewegt, der
zweite Drehkörper 52 ohne
Drehung des dritten Drehkörpers 53.
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Daher
kann, wenn der zweite Drehkörper 52 in
dem Zustand ist, in dem er durch die von dem ersten Drehkörper 51 übertragene
Drehkraft ohne Drehung des dritten Drehkörpers 53 gedreht wird,
die Anschlagplatte 7 der Zahnstange 1 nacheinander
in den vierten und dritten Drehkörper 54 und 53,
jedoch nicht in den zweiten oder ersten Drehkörper 52 oder 51 eingesetzt
werden. Demzufolge wird der Hub der Zahnstange 1 durch
den zweiten Drehkörper 52 begrenzt.
In diesem Falle ist der Hub der Zahnstange 1 geringer als
der Hub der Zahnstange 1, wenn nur der erste Drehkörper 51 aus
dem Ausgangszustand gedreht wird.
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Wenn
sich der erste Drehkörper 51 weiter aus
dem obigen Zustand dreht, dreht sich der dritte Drehkörper 53 zusammen
mit dem ersten und zweiten Drehkörper 51 und 52.
Während
sich der Steuervorsprung 21 des dritten Drehkörpers 53 in
der Steuernut 19 des vierten Drehkörpers 54 bewegt, dreht sich
der dritte Drehkörper 53 ohne
Drehung des vierten Drehkörpers 54.
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Daher
kann, wenn der dritte Drehkörper 53 in dem
Zustand ist, in dem er durch die nacheinander von dem ersten und
dem zweiten Drehkörper 51 und 52 übertragene
Drehkraft ohne Drehung des vierten Drehkörpers 54 gedreht wird,
die Anschlagplatte 7 der Zahnstange 1 in den vierten
Drehkörper 54,
jedoch nicht in den dritten, zweiten oder ersten Drehkörper 53, 52 oder 51 eingesetzt
werden. Demzufolge wird der Hub der Zahnstange 1 durch
den dritten Drehkörper 53 begrenzt.
In diesem Falle ist der Hub der Zahnstange 1 geringer als
der Hub der Zahnstange 1, wenn nur der erste und zweite
Drehkörper 51 und 52 aus
dem Ausgangszustand gedreht werden.
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Wenn
sich der erste Drehkörper 51 aus
dem obigen Zustand weiter dreht, dreht sich der vierte Drehkörper 54 zusammen
mit dem ersten, zweiten und dritten Drehkörper 51, 52 und 53.
Zu diesem Zeitpunkt dreht sich der Steuervorsprung 21 des
vierten Drehkörpers 54 in
der Abdeckungssteuernut 25 der Abdeckung 23.
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Wenn
der vierte Drehkörper 54 in
dem Zustand ist, in dem er gedreht wird, kann die Anschlagplatte 7 der
Zahnstange 1 nicht in den vierten Drehkörper 54 oder in den
ersten, zweiten oder dritten Drehkörper 51, 52 oder 53 eingesetzt
werden. Demzufolge wird der Hub der Zahnstange 1 durch
den vierten Drehkörper 54 begrenzt.
In diesem Falle ist der Hub der Zahnstange 1 geringer als
der Hub der Zahnstange 1, wenn nur der erste, zweite und
dritte Drehkörper 51, 52 und 53 aus
dem Ausgangszustand gedreht werden. Der Hub der Zahnstange 1 in
diesem Zustand ist der minimale Hub der Zahnstange 1.
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Um
den Hub der Zahnstange 1 aus dem obigen Zustand zu erhöhen, wird
der Motor 9 umgekehrt gedreht.
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Im
Detail dreht sich, wenn der Motor 9 umgekehrt gedreht wird,
zuerst nur der erste Drehkörper 51,
dann dreht sich der zweite Drehkörper 52 zusammen
mit dem ersten Drehkörper 51,
dann dreht sich der dritte Drehkörper 53 zusammen
mit dem ersten und zweiten Drehkörper 51 und 52,
und dann dreht sich der vierte Drehkörper 54 zusammen mit
dem ersten, zweiten und dritten Drehkörper 51, 52 und 53. Dadurch
kann die Anschlagplatte 7 der Zahnstange 1 in
die Mittelöffnung 15 des
vierten Drehkörpers 54 eingesetzt
werden.
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Ebenso
kehrt, wenn der erste, zweite, dritte und vierte Drehkörper 51, 52, 53 und 54 durch
Umkehrdrehung in ihren Ausgangszustand zurückkehren, die Zahnstange 1 in
den Zustand des maximalen Hubes zurück.
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Währenddessen
werden, um den Hub der Zahnstange 1 etwas aus dem Zustand
des minimalen Hubes zu erhöhen,
nachdem der erste, zweite, dritte und vierte Drehkörper 51, 52, 53 und 54 umgekehrt derart
gedreht sind, dass die Zahnstange 1 im Zustand des maximalen
Hubes ist, der erste, zweite und dritte Drehkörper 51, 52 und 53 wieder
in die normale Richtung gedreht, so dass der dritte Drehkörper 53 die
Linearbewegung der Anschlagplatte 7 der Zahnstange 1 begrenzt.
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Ferner
werden in diesem Zustand, um die Zahnstange 1 in einen
Zustand zu versetzen, in dem der zweite Drehkörper 52 den Hub der
Zahnstange 1 begrenzt, der erste, zweite und dritte Drehkörper 51, 52 und 53 umgekehrt
gedreht, damit diese in ihren Ausgangszustand zurückkehren,
und danach werden der erste und zweite Drehkörper 51 und 52 wieder
in der normalen Richtung gedreht.
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Wie
aus der obigen Beschreibung ersichtlich, wird mit der Erfindung
eine Vorrichtung zum Einstellen des Hubes einer Zahnstangenlenkung
eines Fahrzeuges geschaffen, welche die Änderung eines zwischen lenkbaren
Rädern
und einer Fahrzeugkarosserie definierten Abstandes in Abhängigkeit
von einer Änderung
des Hubes der lenkbaren Räder
mittels eines Fahrzeughöhensensors
bestimmt und die Drehung einer Mehrzahl von Drehkörpern in
Bezug auf eine Anschlagplatte einer Zahnstange automatisch einstellt,
so dass der optimierte maximale Hub der Zahnstange entsprechend
den Fahrzuständen des
Fahrzeuges eingestellt werden kann. Ferner ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung
in der Lage, den Einstellbereich des Hubes der Zahnstange zu erhöhen, so
dass der minimale Wenderadius des Fahrzeuges reduziert werden kann,
wodurch der Fahrkomfort deutlich erhöht wird.