DE2952566C2

DE2952566C2 - Lenkeinrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2952566C2
Application number: DE2952566A
Authority: DE
Inventors: Yoshimi Tokio/Tokyo Furukawa; Shoichi Tokorozawa Saitama Sano
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1984-11-22
Also published as: FR2445257A1; DE2952566A1; JPS5591458A; FR2445257B1; GB2046195A; US4295657A; JPS6044186B2; GB2046195B

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer nach der GB-PS 3 37 411 bekannten Lenkeinrichtung dieser Art sind die Spurhebel der Vorderräder über Stangen mit den Enden eines Winkelhebels verbunden, der von dem Lenkrad verschwenkt werden kann. Gleiches gilt für die Hinterräder. Die Verschwenkung der beiden Winkelhebel erfolgt über je ein eine Nockenbahn aufweisendes Lenkgetriebe, das von dem Lenkrad zu verstellen ist, derart, daß sich die Vorderräder um einen vorgegebenen Winke! verschwenken, bevor die Hinterräder geschwenkt werden.

Vierradfahrzeuge werden allgemein durch Verstellung der Vorderräder relativ zur Längsachse des Fahrzeugs gelenkt Bei Beginn der Verstellung der Vorderräder bei fahrendem Fahrzeug entsteht an den Vorderrädern ein Schlupf, der eine Querkraft erzeugt, die eine Querbewegung des Fahrzeugs und damit eine Gierbewegung um dessen Schwerpunkt bewirkt.

Ein Schlupf wird an den Hinterrädern nur dann erzeugt, wenn das Fahrzeug durch die Gierbewegung eine Verlagerung eingeleitet hat Deshalb wirkt diese Querkraft erst nach kurzer Verzögerung auf die Hinterräder ein, nachdem sie bereits an den ν orderrädern aufgetreten ist Anders ausgedrückt: es entsteht eine kurze Zeitverzögerung, bevor eine resultierende Querkraft an den Vorderrädern und den Hinterrädern einen Wert erreicht, den der Fahrer zu erwarten hat. Dies ist einer der Gründe, warum das Führen eines Vierradfahrzeugs relativ schwierig ist.

Bei der Kurvenfahrt eines Vierradfahrzeugs werden die Räder einem seitlichen Schlupf ausgesetzt, so daß die Längsausrichtung des Fahrzeugs nicht mit einer Tangente an den Kurvenweg zusammenfällt. Hierin besteht eine weitere Schwierigkeit, die das Führen eines Vierradfahrzeugs erschwert.

Der Fahrer muß deshalb eine Zeitverzögerung zwischen der Kurvenfahrt der Vorder- und der Hinterräder sowie eine Winkeldifferenz zwischen der Tangente an der zu fahrenden Kurve und der Fahrzeuglängsachse berücksichtigen. Zum richtigen und sicheren Fahren von Vierradfahrzeugen muß der Fahrer also beachtliche Erfahrung haben, da viele Verkehrsunfälle durch vom Fahrer unerwartete Fahrzeugbewegungen verursacht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lenkeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, die bei einer Kurvenfahrt Vorder- und Hinterräder etwa gleichen Querschubkräften aussetzt und das Führen des Fahrzeugs erleichtert.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegeben.

Die Lenkeinrichtung nach der Erfindung bewirkt stets eine Orientierung des Fahrzeugs, die praktisch der Tangente an seinen Kurvenweg entspricht, und zwar unabhängig davon, wie groß der Drehwinkel des Lenkrades ist. Auftretende Querkräfte wirken gleichzeitig auf die Vorder- und Hinterräder ein, und das Fahrzeug wird innerhalb kurzer Zeit nach Drehung des Lenkrades einer Querbeschleunigung ausgesetzt, die vom Fahrer zu erwarten ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert.

F i g. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Lenkeinrichtung nach der Erfindung;

F i g. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Nokkenplatte in der Lenkeinrichtung nach Fig. 1;

F i g. 2A zeigt eine vergrößerte Draufsicht auf eine andere Nockenplatte;

Fig. 3 und 4 zeigen schematische Darstellungen des Zusammenhangs zwischen der Fahrzeugausrichtung und dem Kurvenweg bei Anwendung der Lenkeinrichtung und

F i g. 5 und 6 zeigen schematische Darstellungen ahn-

lieh F i g. 3 und 4, jedoch bei bisherigen Lenkeinrichtungen.

In F i g. 1 ist ein Lenkrad 7 dargestellt das über eine Lenkwelle Ta mit einem Zahnstangen-Lenkgetriebe 12 verbunden ist. Eine Spurstange 12a wird bei Drehung des Lenkrades 7 über das Lenkgetriebe 12 linear quer bewegt. Die Spurstange 12a ist mit üven Enden an Spurhebeln 13 angelenkt die an einem nicht dargestellten Kraftfahrzeugrahmen auf Achsschenkelbolzen 13a gelagert sind. Wird die Spurstange 12a bewegt so weiden dadurch die Spurhebel 13 um die Achsschenkelbolzen 13a geschwenkt und die Vorderräder 8 nach rechts oder links verstellt

Einer der Spurhebel 13, der in Fig. 1 auf der linken Seite dargestellt ist, yägt,einen Lenkhebel 136, der zur Innenseile hin gerichtet ist Eine Verbindungsstange 1 ist mit ihrem vorderen Ende an dem Lenkhebel 136 mit einem Schwenkstift 14 angelenkt. Die Verbindungsstange 1 "erläuft in Längsrichtung des Fahrzeugs und ist mit ihrem hinteren Ende an einer Nockenplatte 3 ?ngelenkt die verschiebbar in einem Gehäuse 2 angeordnet ist. Wie aus F i g. 2 zu erkennen ist, hat die Nockenplatte 3 eine geschwungene Nockenbahn 4, etwa in Form eines umgekehrten S. Die Nockenbahn 4 besteht aus zwei zur Seite gebogenen Segmenten 4b, 4c, die punktsymmetrisch zueinander liegen, einem mittleren Segment 4a, das die beiden Segmente Ab und 4c miteinander verbindet und schräg zur Längsachse der Nockenplatte 3 liegt und zwei parallelen Endsegmenten 4d, 4e, die von den Segmenten 4b, 4c in zueinander entgegengesetzten Richtungen und schräg zur Längsachse der Nockenplatte 3 ausgehen, so daß sie symmetrisch zu dem mittleren Segment 4a liegen.

Zwei Hinterräder 10 sind an Spurhebeln 11 aufgehängt die am Fahrzeugrahmen auf Achsschenkelbolzen 1 la gelagert sind. Die Spurhebel 11 sind über eine Spurstange 5 miteinander verbunden. Ein Stift 6 an der Spurstange 5 ist in der Nockenbahn 4 der Nockenplatte 3 geführt. Eine Bewegung der Nockenplatte 3 in Längsrichtung des Gehäuses 2 bewirkt eine entsprechende Querverschiebung des Stiftes 6 und damit eine Längsbewegung der Spurstange 5 zu einem Grade, der durch die Querverschiebung des Stiftes 6 bestimmt ist. Die Hinterräder 10 werden somit entsprechend verstellt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Einrichtung beschrieben.

Wird das Lenkrad 7 im Uhrzeigersinn gedreht, so wird diese Drehung über die Lenkwelle 7a auf das Lenkgetriebe 12 übertragen, welches dann die Spurstange 12a nach links bewegt Die Vorderräder 8 werden damit nach rechts verschwenkt wodurch das Fahrzeug eine Rechtskurve ausführt. Gleichzeitig wird die Verbindungsstange 1 nach hinten verschoben, wodurch die Nockenplatte 3 im Gehäuse 2 entsprechend verschoben wird. Bei Beginn dieser Bewegung wird der Stift 6 aus seiner Anfangsstellung in dem mittleren Segment 4a seitlich bis zu einer Position P\ verlagert, wodurch die Spurstange 5 nach rechts verschoben wird. Dadurch werden die Hinterräder 10 wie die Vorderräder 8 nach rechts verschwenkt. Bei weiterer Drehung des Lenkrads 7 im Uhrzeigersinn wird die Nockenplatte 3 weiter rückwärts verschoben, wodurch der Stift 6 längs der Nockenbahn 4 in das Segment 4b gelangt, wo dann die Verschiebung der Spurstange 5 nach rechts maximal wird. Dies bedeutet, daß der Verstcllwinkel der Hinterräder 10 dann am größten ist. Wird das Lenkrad 7 weiter im Uhrzeigersinn gedreht, so wird die Nockenplatte 3 weiter rückwärts verschoben, »'obei der Stift 6 dann seitlich längs des Endsegments 4d nach links verschoben wird und in eine Position P₂ gelangt Die Hinterräder 10 werden dadurch nach links verschwenkt Wenn das Lenkrad 7 dann bis zu seinem vollen Ausschlag gebracht wird, so ist der Verstellwinkel der Hinterräder 10 praktisch derselbe wie der der Vorderräder 8, jedoch in dazu entgegengesetzter Richtung.

Die Arbeitsweise der Lenkeinrichtung bei Drehung des Lenkrades 7 im Gegenuhrzeigersinn stimmt mit der ίο vorstehend beschriebenen überein, mit dem Unterschied, daß der Stift 6 aus der Anfangsstellung im mittleren Segment 4a über die Position Pz längs des Segments 4c in eine Position P₄ im Endsegment 4e gelangt und die Vorderräder 8 und die Hinterräder 10 dann in entgegengesetzten Richtungen verstellt werden.

Die Hinterräder 10 werden entsprechend zuerst in der einen und dann in der anderen Richtung bei Weiterdrehung des Lenkrades 7 in ein und derselben Richtung verstellt

Um eine zur Lenkung des Fahrzeugs erforderliche Querbeschleunigung zu erzielen, muß das Lenkrad 7 über einen relativ großen Winkel gedreht werden, wenn das Fahrzeug langsam fährt, während es über einen relativ kleinen Winkel gedreht werden muß, wenn das Fahrzeug schnell fährt. Mit der beschriebenen Lenkeinrichtung werden die Vorder- und Hinterräder 8, 10 in übereinstimmender Richtung verschwenkt, wenn das Lenkrad 7 über einen relativ kleinen Winkel gedreht wird, so daß eine seitlich gerichtete Kraft gleichzeitig an den Vorder- und Hinterrädern 8, 10 bei hoher Fahrgeschwindigkeit auftritt Deshalb ergibt sich die erforderliche Querbeschleunigung des Fahrzeugs innerhalb kurzer Zeit, was zu einem verbesserten Lenkverhalten führt.

Wird der Drehwinkel des Lenkrades 7 bei verringerter Fahrgeschwindigkeit vergrößert, so wird der Verstellwinkel der Hinterräder 10 reduziert, und das Lenkverhalten wird dann nicht wesentlich verbessert. Bei geringer Fahrgeschwindigkeit ist aber das Lenkverhalten in der Praxis von geringer Bedeutung.

In F i g. 3 bis 6 ist ein Vergleich des Lenkvorgangs für ein Fahrzeug mit einer Einrichtung nach der Erfindung und für ein Fahrzeug mit einer Einrichtung bisheriger Art dargestellt. Die Fahrzeuge sind als Zweiradfahrzeuge angedeutet, jedoch hat diese Darstellung auch Gültigkeit, wenn der Kurvenradius wesentlich größer als der seitliche Radabstand des Fahrzeugs ist.

In F i g. 5 und 6 ist ein Fahrzeug mit einem Vorderrad 18 und einem Hinterrad 20 dargestellt, das nur durch

so Verstellung des Vorderrads 18 gelenkt wird. Wenn das Fahrzeug mit geringer Fahrgeschwindigkeit gelenkt wird, so stimmen die Bewegungsrichtungen D und Eder Räder 18, 20 mit deren Orientierung überein, und das Fahrzeug selbst ist in einer Richtung A ausgerichtet, die radial außerhalb einer Linie C liegt, welche Tangente an dem Kurvenweg B ist, wie aus F i g. 5 hervorgeht. Wird die Fahrgeschwindigkeit erhöht, so tritt ein Schlupf am Vorderrad 18 und Hinterrad 20 auf, und die Bewegungsrichtungen D und E der beiden Räder 18 und 20 liegen dann radial außerhalb der jeweiligen Orientierung der Räder, wie F i g. 6 zeigt. Deshalb bewegt sich der Mittelpunkt des Kurvenweges allmählich vorwärts, und die Tangente Can dem Kurvenweg B liegt radial außerhalb der Fahrzeugiängsachse A.

Bei einer Lenkeinrichtung nach der Erfindung werden die Räder 8 und 10 in zueinander entgegengesetzten Richtungen verstellt, wenn das Fahrzeug langsam fährt. Wenn die Nockenbahn 4 eine den Fahrzeueeieensrhaf-

ten entsprechende Form hat, so entspricht die Ausrichtung A des Fahrzeugs im wesentlichen der Tangente C an dem Kurvenweg ß, wie F i g. 3 zeigt. Bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit wird das Hinterrad IO entgegengesetzt zu dem Vorderrad 8 verstellt. Wie F i g. 4 zeigt, entspricht dann die Fahrzeugausrichtung A der Tangente Cam Kurvenweg Strotz der hohen Fahrgeschwindigkeit.

Mit einer Lenkeinrichtung nach der Erfindung kann ferner ein minimaler Kurvenradius des Fahrzeugs erzielt werden. Allgemein ist hier eine Grenze gesetzt, da die Bremsschläuche zwischen den Rädern und dem Fahrzeugrahmen angeordnet sind, die Radkästen eine begrenzte Größe haben und der Arbeitswinkel der Radaufhängungen begrenzt ist, insbesondere wenn die gelenkten Räder angetrieben sind. Diese Faktoren begrenzen insgesamt den Drehwinkel des Lenkrades. Bei der Lenkeinrichtung nach der Erfindung werden jedoch die Vorder- und Hinterräder bei langsamer Fahrt zueinander entgegengesetzt verstellt, so daß der minimale Kurvenradius des Fahrzeugs auf etwa die Hälfte verringert werden kann. Zusätzlich rollen die Innenräder auf praktisch demselben Bogen. Das Fahrzeug kann deshalb äußerst leicht in schmalen Straßen gefahren und in enge Lücken eingeparkt werden.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der Nockenplatte 3 hat eine Nockenbahn 4 in Form eines in Aufsicht umgekehrten 5, sie kann jedoch auch die Form eines 5 haben.

Wenn die Verbindungsstange 1 mit dem linken Spurhebel 13 an dem Punkt 15 (F i g. 1) gekoppelt ist, bewirkt die Drehung des Lenkrades 7 im Uhrzeigersinn eine Vorwärtsbewegung der Verbindungsstange 1. Hat die Nockenbahn 4' der Nockenplatte 3' die Form eines S, wie F i g. 2A zeigt, so ergibt sich durch die Bewegung der Verbindungsstange 1 zunächst eine Verstellung der Hinterräder 10 nach rechts und dann nach links, wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Vierradfahrzeuge, bei der eine Drehbewegung eines Lenkrades (7) über ein erstes Lenkgetriebe (12) in eine erste Linearbewegung zur Verschwenkung der Vorderräder (8) umgesetzt wird und die Verschwenkung der Hinterräder (10) ermöglicht, wobei die Verschwenkung der Hinterräder (10) über eine von einem zweiten Lenkgetriebe (2, 3, 4, 6) erzeugte zweite Linearbewegung derart erfolgt, daß die Vorder- und Hinterräder (8,10) nach einer anfänglichen Drehung des Lenkrades (7) von der Geradeaus-Stellung über einen relativ kleinen Winkel bei weiterer Drehung des Lenkrades über einen relativ großen Winkel in einem bestimmten Verschwenkungssinn verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und Hinterräder (8, 10) über den relativ kleinen Winkel übereinstimmend und über den relativ großen Winkel entgegengesetzt zueinander verschwenkt werden.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lenkgetriebe (2, 3, 4, 6) eine von dem Lenkrad (7) in Fahrzeuglängsrichtung verstellbare Nockenbahn (4) mit einem schräg in bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden mittleren Segment (4a) aufweist und daß in diese Nockenbahn (4) ein in Fahrzeugquerrichtung verschiebbarer, die Hinterräder (10) verschwenkender Stift (6) eingreift.

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Segment (4a) der Nockenbahn (4) unter Zwischenschaltung von gebogenen Segmenten (4b, 4c) in Endsegmente (4d, 4e) übergeht, die entgegengesetzt schräg zum mittleren Segment (4a) in bezug auf die Fahrzeuglängsrichtung verlaufen.

4. Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (4) einen in Aufsicht umgekehrt S-förmigen Verlauf hat.

5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (4') einen in Aufsicht S-förmigen Verlauf hat.

ö. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenbahn (4) in einer Nockenplatte (3) ausgebildet ist, die über eine Verbindungsstange (1) mit einem durch das erste Lenkgetriebe (12) verschwenkbaren Lenkhebel (136^ verbunden ist.

7. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Stift (6) an einer Spurstange (5) der Hinterräder (10) befindet.

8. Lenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstange (1) an einem Lenkhebel (\3b)eines vorderen Spurhebels (13) angelenkt ist.