DE3703187A1 - Steuervorrichtung fuer ein fahrzeug mit steuerbaren vorder- und hinterraedern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrich­ tung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Es sind verschiedenartige Steuervorrichtungen für Fahr­ zeuge, wie beispielsweise Automobile, mit steuerbaren Vorder- und Hinterrädern bekannt geworden. Bestimmte bekannte Steuervorrichtungen ermöglichen einen speziel­ len Steuerbetrieb, bei dem die Vorderräder und die Hinterräder in Abhängigkeit von bestimmten Fahrzustän­ den des Fahrzeuges gesondert in der gleichen Richtung und in entgegengesetzten Richtungen gesteuert werden können. Beispielsweise beschreibt die US-PS 43 13 514 Steuervorrichtungen zur Steuerung der Hinterräder in der gleichen Richtung wie die Vorderräder, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ hoch ist und in entge­ gengesetzter Richtung zu den Vorderrädern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ klein ist, so daß sich gute Steuereigenschaften für das Fahrzeug ergeben. In der US-PS 45 06 899 ist eine Steuervorrichtung beschrie­ ben, bei der die Hinterräder in der gleichen Richtung wie die Vorderräder steuerbar sind, wenn der Betrag der Drehung des Steuerrades aus der neutralen Stellung relativ klein ist, und eine Steuerung in entgegengesetz­ ter Richtung möglich ist, wenn der Betrag der Drehung relativ groß ist.

Führt ein Fahrzeug mit einer solchen Steuervorrichtung eine Kehre mit Steuerung der Vorder- und Hinterräder in der gleichen Richtung aus, so ist der Kehrenradius des Fahrzeuges so groß, daß es sich schräg vorwärts bewegt, wobei seine Bewegung nahezu eine translatorische Bewe­ gung ist. Dies führt zu einer kleinen Querbeschleunigung des Fahrzeuges aufgrund der kleinen Zentrifugalkraft in der Kehre.

Generell beeinflussen Querbeschleunigungen eines Fahr­ zeuges dessen Rückführung beträchtlich. Die Rückführung ist die Tendenz der Rückkehr der Räder in die gerade Stellung bzw. der Rückkehr des Steuerrades in die neu­ trale Stellung. Die Querbeschleunigung wird durch den auf die Reifen in Querrichtung wirkenden Straßenwider­ stand (oft auch als auf die Reifen wirkende Seitenkraft bezeichnet) hervorgerufen, der durch die Steuerverbin­ dung zum Steuerrad als Drehmoment übertragen wird, welches das Steuerrad in die neutrale Stellung zu führen sucht. Dieses Drehmoment wird durch den Fahrer als Rückführungsdrehmoment des Steuerrades wahrgenommen. Somit hat die Querbeschleunigung neben anderen beein­ flussenden Faktoren über die Rückführbarkeit direkte Einwirkungen. In praktisch allen Straßenfahrzeugen wirkt das Rückführungs- bzw. Rückstelldrehmoment auf das Steuerrad und beeinflußt das Fahrgefühl über das Steuerrad.

In Fahrzeugen mit konventionellen Steuervorrichtungen der vorgenannten Art ist es schwierig, ein optimales Fahrgefühl über das Steuerrad zu gewährleisten, da in einer Kehre kleine Querbeschleunigungen vorhanden sind, wenn die Vorder- und Hinterräder in der gleichen Rich­ tung gesteuert werden. Dies führt oft zu einem nicht ausreichenden Rückstelldrehmoment des Steuerrades.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit steuerbaren Vorder- und Hinterrädern anzugeben, welche durch Opti­ mierung des Rückstelldrehmomentes des Steuerrades ein optimales Fahrgefühl gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Steuervorrichtung der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figu­ ren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte schematische ebene Ansicht der gesamten Steuervorrichtung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 2 einen Schnitt eines in einer Steuervorrichtung gemäß Fig. 1 verwendbaren Vordersteuergetrie­ bes mit einem Rückstellmechanismus;

Fig. 3 einen Schnitt des Rückstellmechanismus nach Fig. 2 in einer Ebene 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt eines modifizierten Vorder­ steuergetriebes für die Vorrichtung nach Fig. 1 mit einer abgewandelten Ausführungs­ form des Rückstellmechanismus nach Fig. 2;

Fig. 5 einen Schnitt des Rückstellmechanismus nach Fig. 4 in einer Ebene 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 eine vereinfachte schematische ebene Ansicht der gesamten Steuervorrichtung einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 7 einen Schnitt eines Rückstellmechanismus in der Steuervorrichtung nach Fig. 6;

Fig. 8 einen Schnitt einer abgewandelten Ausführungs­ form des Rückstellmechanismus nach Fig. 7;

Fig. 9 einen Schnitt des Rückstellmechanismus nach Fig. 8 in einer Ebene 9-9 in Fig. 8;

Fig. 10 einen Schnitt eines Hintersteuergetriebes in der Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung mit einem Rückstellmechanismus im Hintersteuergetriebe;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht der Komponenten des Rückstellmechanismus nach Fig. 10; und

Fig. 12 eine vereinfachte schematische ebene Ansicht der gesamten Steuervorrichtung gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Gemäß Fig. 1 besitzt ein schematisch dargestelltes Fahrzeug ein Steuerrad 11, Vorderräder 12 und Hinterräder 13. Die Vorder- und Hinterräder sind mittels konventionel­ ler Aufhängungen unter Verwendung von Achsschenkeln 24 und 32 steuerbar an einem Fahrzeugrahmen gehaltert. Die Steuervorrichtung besitzt eine das Steuerrad 11 mit den Vorderrädern 12 und den Hinterrädern 13 verbindende Einrichtung 14. Im folgenden noch zu beschreibende Ele­ mente der Steuervorrichtung sind mittels geeigneter Halterungen am Fahrzeugrahmen gehaltert, die konventio­ nell ausgestaltet sind und daher im einzelnen nicht beschrieben werden. Das Steuerrad 11 ist an einem Ende einer drehbaren Steuersäule 16 befestigt, deren anderes Ende durch eine Kupplung mit einer Eingangswelle 18 eines Vordersteuergetriebes 17 für die Vorderräder 12 verbunden ist. Das Vordersteuergetriebe 17 ist ein Zahnstangengetriebe, wobei es sich bei der Eingangs­ welle 18 um eine Ritzelwelle mit einem Ritzel an einem Ende handelt. Ein Getriebekasten 19 des Vordersteuerge­ triebes 17 haltert eine axial bewegliche Zahnstange 21, die an beiden Enden über Gestängeverbindungen 22 mit entsprechenden Armen 23 der Achsschenkel 24 verbunden sind, die ihrerseits jeweils eine Welle für die Vorder­ räder 12 tragen. Die Zahnstange 21 ist mit zwei Zahn­ reihen versehen. Die erste dieser Zahnreihen greift in das Ritzel auf der Eingangswelle 18 ein, so daß die Zahnstange 21 mechanisch so mit dem Steuerrad 11 ver­ bunden ist, daß die Steuerwirkung vom Steuerrad übertrag­ bar ist. Da die Ausgestaltung dieser ersten Zahnreihe und der Eingangswelle 18 in konventioneller Weise in Form eines Zahnstangengetriebes verwendet wird, ist sie in den Zeichnungen nicht dargestellt. Das Vordersteuer­ getriebe 17 besitzt eine zweite Ritzelwelle 26, die drehbar durch den Getriebekasten 19 gehaltert ist, sich in Längsrichtung des Fahrzeugs entspricht und an ihrem vorderen Ende ein Ritzel 26 a aufweist. Dieses Ritzel 26 a greift gemäß den Fig. 2 und 3 in die zweite Zahn­ reihe der Zahnstange 21 ein, wodurch die gradlinige Bewegung der Zahnstange 21 in eine Drehbewegung der zweiten Ritzelwelle 26 überführt wird.

Die Verbindungseinrichtung 14 besitzt weiterhin ein Hintersteuergetriebe 27 für die Hinterräder 13. Ausfüh­ rungsformen derartiger Hintersteuergetriebe, wie sie beispielsweise in den US-PS 44 06 472, 45 06 899 und 45 38 824 beschrieben sind, können als Hintersteuerge­ triebe 27 verwendet werden. Auch andere Arten derarti­ ger bekannter Steuergetriebe sind für diesen Zweck verwendbar. Für die in Rede stehende Ausführungsform ist eine detaillierte Beschreibung des Hintersteuerge­ triebes nicht erforderlich, so daß lediglich sein genereller Aufbau beschrieben wird. Gemäß Fig. 1 besitzt das Hintersteuergetriebe 27 eine drehbare Ein­ gangswelle 28, die über eine Längsverbindungswelle 34 und Koppler am Ende dieser Welle 34 mit der zweiten Ritzelwelle 26 des Vordersteuergetriebes verbunden ist. Das Hintersteuergetriebe 27 ist über Verbindungsge­ stänge 33 mit Armen 31 von Achsschenkeln 32 verbunden, die eine Achse für die Hinterräder 13 tragen. Das Hintersteuergetriebe ist so ausgeführt, daß es mit dem Vordersteuergetriebe zur Steuerung der Hinterräder 13 in der gleichen Richtung wie die Vorderräder 12 zusam­ menarbeitet, wenn der Betrag der Drehung des Steuerra­ des 11 aus seiner neutralen Stellung relativ klein ist, und die Hinterräder 13 in gegensinniger Richtung in bezug auf die Vorderräder 12 steuert, wenn der Betrag der Drehung relativ groß ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß sowohl die Vorderräder 12 als auch die Hinterräder 13 über die Verbindungseinrichtung 14 mit dem Steuerrad in Wirkverbindung stehen.

Erfindungsgemäß ist die Steuervorrichtung mit einem Rückstellmechanismus versehen. Gemäß den Fig. 2 und 3 enthält der Getriebekasten 19 des Vordersteuergetriebes 17 einen Rückstellmechanismus 41, der eine auf der Zahnstange 21 ausgebildete konkave Nockenfläche 42 sowie eine im Getriebekasten 19 montierte und normaler­ weise gegen die Nockenfläche 42 gedrückte Rollenanord­ nung 43 aufweist. Die Nockenfläche 42 ist diametral gegenüberliegend zur zweiten Zahnreihe auf der Zahn­ stange 21 vorgesehen. Sie besitzt eine Form, bei der die Tiefe d sich in Achsrichtung der Zahnstange 21 ändert, wobei die maximale Tiefe in ihrer Mitte liegt. Die Rollenanordnung 43 ist der Mitte der Nockenfläche zugekehrt, wenn das Vordersteuergetriebe in seiner neutralen Stellung steht. Der Getriebekasten 15 besitzt ein vertikales Führungsloch 44 für die Rollenanordnung 43 unmittelbar unter dem Ritzel 26 a der zweiten Ritzel­ welle 26. Das untere Ende des Führungsloches 24 ist durch einen dessen Boden bildenden Zapfen 45 verschlos­ sen. Die Rollenanordnung 43 besitzt ein axial im Füh­ rungsloch 44 gleitendes Gleitstück 46 sowie eine über ein Lager an diesem befestigte Rolle 47. Zwischen dem Gleitstück 46 und dem Zapfen 45 ist eine Spiralfeder 48 vorgesehen, welche das Gleitstück 46 nach oben drückt, um die Rolle 47 mit der Nockenfläche 42 in Eingriff zu bringen. Die Rolle 47 ist so orientiert, daß sie bei Achsialbewegung der Zahnstange 21 glatt auf der Nocken­ fläche 42 rollt.

Bei dieser Ausführungsform des Rückstellmechanismus 41 drückt die durch die Rolle auf die Nockenfläche ausge­ übte Kraft die Zahnstange 21 in ihre neutrale Stellung, wenn das Steuerrad 11 aus seiner neutralen Stellung gebracht wird und die Rolle 47 an einer anderen Stelle als in der Mitte der Nockenfläche mit dieser in Eingriff steht. Somit wird eine Rückstellkraft auf die Zahnstange 21 ausgeübt. Die Zahnstange 21, die Eingangs­ welle 18 und die Steuerwelle 16 bilden einen Übertra­ gungsweg für die Steuerwirkung, über den die Rückstell­ kraft auf das Steuerrad 11 übertragen wird, um es gegen seine neutrale Stellung zu drücken. Der Rückstellmecha­ nismus gewährleistet daher die Rückstellfähigkeit für die Steuervorrichtung oder unterstützt diese Rückstell­ fähigkeit. Da die Rückstellkraft von der Steifheit der Feder 48 und der Neigung der Nockenfläche abhängt, ist es möglich, die Rückstellfähigkeit der Steuervorrich­ tung durch geeignete Dimensionierung dieser Faktoren zu verbessern bzw. in vorteilhafter und wünschenswerter Weise zu unterstützen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen einen modifizierten Rückstell­ mechanismus 41′, der anstelle des vorstehend beschrie­ benen Rückstellmechanismus 41 nach den Fig. 2 und 3 verwendbar ist. Zur leichteren Erläuterung sind gleiche oder sich entsprechende Elemente durch entsprechende Bezugszeichen mit einem Apostroph (′) bezeichnet. Eine notwendige Modifizierung des Vordersteuergetriebes zur Anpassung an diesen modifizierten Mechanismus 41′ wird aus der folgenden Erläuterung des Mechanismus 41′ er­ sichtlich. Das Vordersteuergetriebe besitzt einen Ge­ triebekasten 19′, eine Zahnstange 21′ sowie eine zweite Ritzelwelle 26′, die den bereits oben anhand von Fig. 1 beschriebenen Elementen mit geringfügigen Abweichungen gleichartig sind. Die Zahnstange 21′ besitzt keine Nockenfläche. Vielmehr wird im Mechanismus 41′ eine Nocke 42′ verwendet, die eine herzförmige Form besitzt und daher oft als Herznocke bezeichnet wird. Diese Nocke 42′ ist derart am Hals der zweiten Ritzelwelle 26′ befestigt, daß eine Ausnehmung am Umfang der Nocke unmittelbar unter einem Ritzel 26 a′ der zweiten Ritzel­ welle 26′ steht, wenn das Vordersteuergetriebe in seiner neutralen Stellung steht. In Fig. 4 ist ein Kreis, dessen Radius gleich dem maximalen Radius der Nocke ist und der konzentrisch mit der Nocke ist, strichpunktiert dargestellt, um die Gestalt der Nocke zu verdeutlichen. Der Getriebekasten 19′ besitzt ein vertikales Führungsloch 44′ für ein Gleitstück 46′, das axial in diesem Führungsloch 44′ gleitet. Das Führungs­ loch 44′ ist an seinem unteren Ende durch einen Zapfen 45′ verschlossen. Zwischen dem Gleitstück 46′ und dem Zapfen 45′ ist eine Spiralfeder 48′ vorgesehen, welche das Gleitstück 46′ nach oben drückt, um es mit dem Umfang der Nocke in Eingriff zu bringen. Das obere Ende des Gleitstücks 46′ ist als glatte Oberfläche bearbei­ tet, so daß es mit dem Umfang der Nocke mit kleiner Reibung in gleitendem Kontakt steht.

Bei dieser Ausführungsform des Rückstellmechanismus 41′ übt das Gleitstück die Rückstellkraft auf die Nocke und damit auf die zweite Ritzelwelle 26′ aus, wenn das Steuerrad 11 aus seiner neutralen Stellung gedreht wird und das Gleitstück mit dem Umfang der Nocke an einer Stelle geneigten Umfangs, d. h., an einer Stelle in Eingriff gelangt, in dem die normale des Umfangs nicht durch die Mitte der Nocke verläuft. Die zweite Ritzel­ welle 26′, die Zahnstange 21′, die Eingangswelle des Steuergetriebes und die Steuersäule für das Steuerrad bilden einen Übertragungsweg für die Rückstellkraft, auf dem die Rückstellkraft auf das Steuerrad übertragen wird. Der Rückstellmechanismus 41′ drückt daher das Steuerrad zur neutralen bzw. mittleren Stellung hin.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der aktive Bereich des Rückstellmechanismus von der Kontur der konkaven Nockenfläche 42 auf der Zahnstange 21 bzw. der Kontur der Herznocke 42′ in den vorgenannten Steuervorrichtun­ gen abhängt. Der aktive Bereich kann in vorteilhafter Weise folgendermaßen definiert werden: Bei der Steuer­ vorrichtung der vorstehend erläuterten Ausgestaltung werden die Hinterräder 13 anfangs lediglich dann in der gleichen Richtung wie die Vorderräder 12 gesteuert, wenn der Betrag der Drehung des Steuerrades 11 relativ klein ist. Wird das Steuerrad relativ weit gedreht und werden die Hinterräder in entgegengesetzter Richtung wie die Vorderräder gesteuert, ist daher die der Steuer­ vorrichtung eigene Rückstellfähigkeit, d. h., die nicht durch den Rückstellmechanismus bedingte Rückstellfähig­ keit nicht so klein, daß eine Unterstützung durch den Rückstellmechanismus erforderlich ist. Die Wahl der Korrektur der Nockenfläche bzw. der Herznocke derart, daß der Rückstellmechanismus lediglich im Bereich, in dem der Betrag der Drehung des Steuerrades relativ klein ist, wirksam ist, führt in vielen Fällen zu einem weichen Steuergefühl am Steuerrad.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform der Steuervorrichtung. Diese Ausführungs­ form unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in einigen im folgenden erläuterten Punkten. In vielen Teilen wird bei der zweiten Ausführungsform jedoch die gleiche Ausgestaltung wie bei der ersten Ausführungsform verwendet, so daß diese Teile im einzelnen nicht beschrie­ ben werden. Elemente der zweiten Ausführungsform, welche denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.

Gemäß Fig. 6 besitzt die zweite Ausführungsform ein Vordersteuergetriebe 17′ für Vorderräder 12 mit einer ersten Ritzelwelle 18 und einer zweiten Ritzelwelle 26, ein Hintersteuergetriebe 27 für Hinterräder 13 mit einer drehbaren Eingangswelle 28 sowie eine mechanische Verbindungseinrichtung, welche das Vorder- und Hinter­ steuergetriebe so miteinander verbindet, daß ein Über­ tragungsweg für die Steuerwirkung gebildet wird. Das Hintersteuergetriebe 27 ist in seinem Aufbau mit dem­ jenigen der ersten Ausführungsform identisch. Das Vor­ dersteuergetriebe 17′ entspricht in seinem Aufbau dem­ jenigen nach den Fig. 1 bis 3 mit der Ausnahme, daß es keinen Rückstellmechanismus besitzt. Die mechanische Verbindungseinrichtung besitzt eine am Vorderende über einen Koppler mit der zweiten Ritzelwelle 26 des Vor­ dersteuergetriebes gekoppelte vordere Längswelle 34′, eine am hinteren Ende über einen Koppler mit der Ein­ gangswelle 28 des Hintersteuergetriebes gekoppelte hintere Längswelle 34′′ sowie einen zwischen den Längs­ wellen 34′ und 34′′ angeordneten und diese verbindenden Rückholmechanismus 51.

Gemäß Fig. 7 besitzt der Rückholmechanismus 51 ein Gehäuse 53 mit generell zylindrischer Form, das durch eine an einen Teil des Fahrzeugrahmens befestigte (54) gehaltert ist, wobei zwischen dem Gehäuse und er (54) eine Gummibuchse 55 vorgesehen ist. Ein Paar von Kappen 56 ist in das Gehäuse an entsprechenden Gehäuseenden eingepaßt und an diesen befestigt. Die Kappen 56 ent­ halten jeweils ein Lager 57 und ein Dichtungselement. Die Lager 56 haltern eine drehbare Welle 59, deren Ende zur Verbindung der vorderen und hinteren Längswelle über geeignete Koppler dienen (ein Teil eines dieser Koppler ist in Fig. 7 durch imaginäre Linien darge­ stellt). In der Mitte der Welle 59 ist mittels eines Stiftes 62 eine Manschette 61 mit Stufen 61 a auf ent­ sprechenden Seiten vorgesehen. Die Form dieser Man­ schette 61 ist gleich derjenigen einer Manschette 85 nach Fig. 11, welche in der dritten, noch zu beschrei­ benden Ausführungsform verwendet wird. Der Rückstell­ mechanismus 51 enthält ein Paar von Spiralfedern 64, die jeweils zwischen der Manschette 61 und einer ent­ sprechenden Kappe 56 angeordnet sind. Die Spiralfedern 64 sind weiterhin jeweils auf die Welle 59 aufgepaßt und greifen in einen in der Kappe 56 vorgesehenen Ein­ schnitt 65 a ein, während das andere Ende an der Stufe 61 a der Manschette 61 angreift. Die Spiralfedern 64 können abhängig von der gewünschten Rückstellfähigkeit des Fahrzeugs bei zusammengebautem Mechanismus vorbe­ lastet sein oder nicht. Für den Fall ohne Vorbelastung wird eine Spiralfeder (die obere in Fig. 7) aufgewickelt, ohne daß die andere Spiralfeder eine Deformation bewirkt, wenn das Steuerrad so betätigt wird, daß eine Drehung der Welle 59 aus ihrer neutralen Stellung in einer in Fig. 7 durch einen Pfeil R angegebenen Rich­ tung erfolgt. Wird die Welle 59 aus ihrer neutralen Stellung in die andere Richtung gedreht, so wird auch die untere Spiralfeder in Fig. 7 aufgewickelt, wobei die obere Spiralfeder in Fig. 7 keine Deformation be­ wirkt. Die aufgewickelte Spiralfeder übt ein Rückstell­ drehmoment auf die Welle 59 aus, das auf das Steuerrad 11 (Fig. 6) übertragen wird, um diese zur neutralen bzw. mittleren Stellung hinzudrücken.

Die Fig. 8 und 9 zeigen einen modifizierten Rückstell­ mechanismus, der als Alternative zum vorstehend be­ schriebenen Rückstellmechanismus 51 nach Fig. 7 verwend­ bar ist. Gleichartige oder sich entsprechende Elemente sind mit entsprechenden mit Apostroph versehenen Bezugs­ zeichen versehen, wobei lediglich ins Gewicht fallende Unterschiede zwischen den Mechanismen beschrieben werden. Im modifizierten Mechanismus werden Spiralfedern 64′ verwendet. Weiterhin ist eine drehbare Welle 59′ ohne Manschette vorgesehen, die statt dessen ein Paar von Axialnuten 59′a aufweist. Ein Gehäuse 53′ mit gene­ rell zylindrischer Form besitzt ein Paar von Axialnuten 53′a an der Innenfläche. Jede Feder 64′ greift mit einem Ende in eine der Nuten 59′a der Welle und mit dem anderen Ende in die Nuten 53′a des Gehäuses ein. Wenn die Welle 59′ aus ihrer neutralen Stellung gedreht wird, wird eine der Federn 64′ aufgewickelt, während die andere abgewickelt wird, so daß beide Federn 64′ ein Rückstelldrehmoment auf die Welle 59 ausüben.

Die Fig. 10 und 11 zeigen ein Hintersteuergetriebe für eine Steuervorrichtung gemäß der dritten erfindungsge­ mäßen Ausführungsform. Die gesamte Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform ist gleich derjenigen nach der ersten Ausführungsform (siehe Fig. 1) mit der Aus­ nahme, daß bei der dritten Ausführungsform ein Vorder­ steuergetriebe vorgesehen ist, das keinen Rückstell­ mechanismus besitzt, während statt dessen ein Hinter­ steuergetriebe mit einem Rückstellmechanismus versehen ist. Die gesamte Vorrichtung dieser Ausführungsform wird nicht detaillierter beschrieben.

Gemäß Fig. 10 enthält ein in der dritten Ausführungs­ form verwendetes Hintersteuergetriebe 27′ einen auf dem Fahrzeugrahmen montierten Getriebekasten 71. Dieser Getriebekasten 71 haltert mittels Lagern 75 und 76 eine drehbare Eingangswelle 28′ sowie einen axial beweglichen Querstab 73, der horizontal verläuft und mit Gestänge­ verbindungen 33′ (entsprechend den Gestängeverbindungen 33 in Fig. 1) verbunden ist, und enthält einen Mechanis­ mus zur Verbindung der Eingangswelle 28′ und des Quer­ stabes 73. Dieser Mechanismus wird durch Zahnräder und Nocken gebildet und ist so ausgelegt, daß er mit dem Vordersteuergetriebe zusammenwirkt, um einen Steuerbe­ trieb zu realisieren, bei dem die Hinterräder in der gleichen Richtung wie die Vorderräder gesteuert werden, wenn der Betrag der Drehung des Steuerrades aus der neutralen Stellung relativ klein ist, während sie in der entgegengesetzten Richtung wie die Vorderräder ge­ steuert werden, wenn der Betrag der Drehung des Steuer­ rades relativ groß ist. Dieser Mechanismus im Hinter­ steuergetriebe 27′ entspricht im wesentlichen einem Mechanismus, wie er in der veröffentlichten GB-Patent­ anmeldung 21 61 437 beschrieben ist.

Das Hintersteuergetriebe 27′ enthält einen Rückstell­ mechanismus 81, welcher einen Zylinder 82 sowie einen Ring 83 aufweist, die beide auf die Eingangswelle 28′ aufgepaßt sind. Gemäß den Fig. 10 und 11 besitzt der Zylinder 82 einen radialen Ansatz 82 a, welcher in eine Ausnehmung in der Innenfläche des Getriebekastens 71 eingreift, um eine Drehung des Zylinders 82 zu verhin­ dern. Weiterhin besitzt der Zylinder 82 einen in einen Ausschnitt 83 a im Ring 83 eingreifenden axialen Ansatz 82 b, um eine Drehung des Rings 83 zu verhindern. Der Rückstellmechanismus 81 besitzt weiterhin eine an der Eingangswelle 28′ befestigte Manschette 85 mit einem Paar von Stufen 85 a und 85 b an entsprechenden Seiten sowie ein Paar von Spiralfedern 86 auf entsprechenden Seiten der Manschette 85, die auf die Eingangswelle 28′ aufgepaßt sind. Eine der Federn 86 greift mit einem Ende in einen Ausschnitt im vorderen Ende (oberes Ende in Fig. 10) des Zylinders 82 und mit dem anderen Ende in die Stufe 85 a der Manschette 85 ein. Die andere Feder 86 greift mit einem Ende in den Ausschnitt 83 a im Ring 83 und mit dem anderen Ende in die Stufe 85 b der Manschette 85 ein.

Der Rückstellmechanismus 81 wirkt ebenso wie der Rück­ stellmechanismus 51 nach Fig. 7 für die zweite Ausfüh­ rungsform. Aufgrund des Einbaus des Rückstellmechanis­ mus in das Hintersteuergetriebe gemäß der dritten Aus­ führungsform wird dieses nach dem Zusammenbau automa­ tisch in seiner neutralen Stellung gehalten, wobei eine Verbindung mit anderen Elementen, wie beispielsweise mit Gestängeverbindungen und der Längsachse zur Verbin­ dung mit dem Vordersteuergetriebe nicht erforderlich ist. Die automatische Zentrierung macht die Montage des Hintersteuergetriebes auf dem Fahrzeugrahmen und seine Verbindung mit anderen Elementen einfach, so daß sich der Zusammenbau und die Wartung des Fahrzeugs vorteil­ haft gestalten.

Fig. 12 zeigt eine Steuervorrichtung gemäß einer vier­ ten Ausführungsform der Erfindung. Einige Elemente die­ ser Vorrichtung sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform nach Fig. 1. Solche Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen versehen und werden an dieser Stelle im einzelnen nicht beschrieben. Weiterhin sind gleichartige Elemente mit entsprechenden Bezugszeichen und einem Doppelapostroph versehen.

Die Steuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform enthält ein Vordersteuergetriebe 17′′ für die Vorderräder 12. Dieses Vordersteuergetriebe 17′′ ist ein Zahnstangen­ getriebe mit einem in Fig. 12 schematisch dargestellten Getriebekasten 19′′. Eine Zahnstange 21′′ des Vordersteuer­ getriebes ist über eine Eingangswelle 18′′ mit dem Steuerrad 11 und über Gestängeverbindungen 22 und Achs­ schenkel 24 mit den Vorderrädern 12 verbunden. Darüber hinaus ist das Vordersteuergetriebe 17′′ mit einer hydraulischen Hilfsvorrichtung 102 versehen, die einen mit der Zahnstange 21′′ verbundenen Kolben 104, einen einstückig mit dem Getriebekasten 19′′ ausgebildeten Zylinder 105, ein mit der Eingangswelle 18′′ verbundenes Steuerventil 106 zur Steuerung des Flusses von Hydrau­ liköl zum und vom Zylinder 105 sowie einen dem Steuer­ ventil 106 zugeordneten Hydraulikkreis 107 aufweist. Anstelle eines solchen Hilfssystems können auch andere konventionelle Hilfssysteme verwendet werden. Die Wir­ kungsweise derartiger Hilfssysteme ist bekannt und wird daher nicht erläutert.

Die Steuervorrichtung enthält weiterhin ein Hinter­ steuergetriebe 27′′ für die Hinterräder 13. Dieses Hin­ tersteuergetriebe 27′′ besitzt eine nicht dargestellte drehbare Eingangswelle und ist über Gestängeverbindun­ gen 33 und Achsschenkel 32 mit den Hinterrädern 13 ver­ bunden. Für die Vorrichtung nach dieser Ausführungsform können verschiedene Arten konventioneller Steuergetrie­ be mit drehbaren Eingangswellen und mit einer Verbindung mit Verbindungsgestängen verwendet werden. Das Hinter­ steuergetriebe 27′′ ist mit einem Servomechanismus 121 versehen, das eine einen Elektromotor und eine Spannungs­ versorgung für den Motor aufweisende Betätigungseinrich­ tung 122, einen elektronischen Regler 123 für die Betä­ tigungseinrichtung 122 sowie Sensoren in Form eines Ge­ schwindigkeitssensors 131, eines Vorderrad-Winkelsensors 132 und eines Hinterrad-Winkelsensors 133 umfaßt. Der Geschwindigkeitssensor 131 ist konventionell aufgebaut und erzeugt Ausgangssignale als Funktion der Fahrzeug­ geschwindigkeit. Beispielsweise kann als Geschwindig­ keitssensor 131 eine Kombination eines mit einer Fahr­ zeugachse gekoppelten Impulsgenerators zur Erzeugung von Impulsen mit einer der Drehzahl der Achse entspre­ chenden Folgefrequenz und eines Impulskodierers für den Impulsgenerator verwendet werden. Der Vorderrad-Winkel­ sensor 132 ist an der Steuersäule 16 des Steuergetrie­ bes befestigt, um Ausgangssignale als Funktion der Winkelstellung der Steuersäule 16 und damit des Steuer­ rades 11 zu erzeugen. Da der Drehwinkel (Steuerwinkel) der Vorderräder 12 von der Winkelstellung des Steuer­ rades 11 abhängt, entsprechen die Ausgangssignale dieses Sensors dem Drehwinkel der Vorderräder 12. Für diesen Zweck können verschiedene konventionelle Winkel­ stellungssensoren verwendet werden. Der Hinterrad-Win­ kelsensor 133 entspricht in seinem Aufbau dem Vorder­ rad-Winkelsensor 132 und ist an der Eingangswelle des Hintersteuergetriebes 27′′ befestigt. Die Ausgangssig­ nale dieser Sensoren 131, 132 und 133 werden in den elektronischen Regler 123 eingespeist.

Der elektronische Regler 123 erzeugt sukzessive Signale, welche die gewünschten Drehwinkel der Hinterräder 13 repräsentieren und im folgenden als DTA-Signale bezeich­ net werden. Jedes DTA-Signal hängt von den letzten Aus­ gangssignalen des Vorderrad-Winkelsensors 132 und des Geschwindigkeitssensors 131 ab. Die Ausgangssignale des Hinterrad-Winkelsensors 133 repräsentieren die Drehwin­ kel der Hinterräder 13 und werden im folgenden als ATA- Signale bezeichnet. Der Regler 123 sagt sukzessive das letzte DTA-Signal und das letzte ATA-Signal voraus und liefert Ausgangssteuersignale zur Steuerung der mit der Eingangswelle des Hintersteuergetriebes verbundenen Betätigungseinrichtung 122. Die ATA-Signale des Hinter­ rad-Winkelsensors 133 werden in den Regler 123 als Rückkoppelsignale eingespeist, wodurch eine Rückkoppel­ schleife für den Servomechanismus 121 gebildet wird.

Die Betriebsart des Servomechanismus 121 in Verbindung mit diesem Regler 123 ist so beschaffen, daß der Dreh­ winkel der Hinterräder 13 auf der Basis der Fahrzeug­ geschwindigkeit und des Drehwinkels der Vorderräder 12 gesteuert wird. Speziell werden die Hinterräder in der gleichen Richtung wie die Vorderräder gesteuert, wenn das Fahrzeug bei relativ großer Geschwindigkeit eine Kehre ausführt, während sie in der entgegengesetzten Richtung wie die Vorderräder gesteuert werden, wenn das Fahrzeug bei relativ kleiner Geschwindigkeit eine Kehre ausführt.

Für Servomechanismen mit Rückkoppelschleifen sind ver­ schiedene konventionelle Steuerschaltungen bekannt. Derartige Schaltungen können für den vorstehend er­ läuterten Servomechanismus mit jeweils geringfügigen und auf der Hand liegenden Abwandlungen verwendet wer­ den. Die Einzelheiten der Schaltung für den Regler 123 werden daher nicht beschrieben.

Es ist zu bemerken, daß das Steuerrad 11 bei der in Rede stehenden Ausführungsform nicht mechanisch sondern über den Servomechanismus 121 mit den Hinterrädern 13 verbunden ist. Das oben erläuterte Vordersteuergetriebe 17′′ ist weiterhin mit einem Rückstellmechanismus 41′′ versehen, welcher in seinem Aufbau dem für die erste Ausführungsform verwendeten Rückstellmechanismus 41 gemäß den Fig. 2 und 3 entspricht. Speziell besitzt die Zahnstange 21′′ des Vordersteuergetriebes 17′′ eine einzige Zahnreihe, welche in ein Ritzel auf der Ein­ gangswelle 18′′ eingreift. Die Zahnstange 21′′ besitzt eine konkave Nockenfläche 42′′ an einer Stelle auf der diametral gegenüberliegenden Seite der Zahnreihe. Eine Rollenanordnung 43′′, welche in ihrem Aufbau der Anord­ nung 43 nach den Fig. 2 und 3 entspricht und ebenso geführt wird, ist im Getriebekasten 19′′ vorgesehen und arbeitet mit der Nockenfläche 42′′ im Sinne der Erzeu­ gung einer Rückstellkraft zusammen. Die Einzelheiten des Rückstellmechanismus 41′′ sowie dessen Funktions­ weise und Vorteile entsprechen denjenigen des Rückstell­ mechanismus 41 der ersten Ausführungsform.

Hinsichtlich der ersten Ausführungsform ist zu bemerken, daß durch den im Vordersteuergetriebe vorgesehenen und diesem zugeordneten Rückstellmechanismus das Vorder­ steuergetriebe nach dem Zusammenbau automatisch in seiner neutralen Stellung gehalten wird und nicht mit anderen Elementen, wie Gestängeverbindungen und Steuer­ säulen verbunden ist. Diese automatische Zentrierung macht die Montage des Vordersteuergetriebes auf dem Fahrzeugrahmen und die Verbindung des Vordersteuerge­ triebes mit anderen Elementen einfach, so daß sich der Zusammenbau und die Wartung des Fahrzeuges vorteilhaft gestaltet, wie dies bei der dritten Ausführungsform hinsichtlich des Hintersteuergetriebes der Fall ist.

Claims (5)

1. Steuervorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Steuerrad (11), steuerbaren Vorderrädern (12), steuerbaren Hinterrädern (13) und mit einer das Steuerrad (11) und die Vorder- und Hinterräder (12, 13) in Wirkverbindung bringenden Verbindungs­ einrichtung (14; 17′, 27, 34′, 34′′, 51; 17′′, 27′′, 121) zur Steuerung der Vorder- und Hinterräder als Funktion der Betätigung des Steuerrades, welche eine mechanisch mit dem Steuerrad verbundene mechanische Verbindungseinrichtung (14; 17′, 27, 34′, 34′′, 51; 17′′) zur Übertragung von Steuerwir­ kung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindungseinrichtung (14; 17′, 27, 34′, 34′′, 51; 17′′) einen Rückstellmechanismus (41; 41′; 41′′, 51; 81) zur Ausübung einer Rück­ stellkraft zwecks Rückführung des Steuerrades (11) in eine neutrale Stellung aufweist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindungseinrichtung einen Übertragungsweg für die Steuerwirkung auf die Vor­ derräder bildende Elemente (18, 21; 18′′, 21′′) auf­ weist, und der Rückstellmechanismus (41; 41′′) einem der Ele­ mente (21; 21′′) zur Ausübung der Rückstellkraft zugeordnet ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindungseinrichtung ein Vorder­ steuergetriebe (17′) für die Vorderräder (12), ein Hintersteuergetriebe (27) für die Hinterräder (13) sowie das Vorder- und das Hintersteuergetriebe verbindende Elemente (34′, 34′′, 59; 59′) aufweist, und der Rückstellmechanismus (51) zur Ausübung der Rückstellkraft einem der Elemente (59; 59′) zugeordnet ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hintersteuergetriebe (27′) einen Übertragungs­ weg für die Steuerwirkung auf die Hinterräder bil­ dende Elemente (28′, 73) aufweist, und der Rückstellmechanismus (81) auf dem Hintersteuer­ getriebe (27′) montiert und zur Ausübung der Rückstellkraft einem der Elemente (28′) zugeordnet ist.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vordersteuergetriebe (17) einen Übertragungs­ weg für die Steuerwirkung auf die Vorderräder bil­ dende Elemente (18, 21) aufweist, und der Rückstellmechanismus (41) auf dem Vordersteuer­ getriebe (17) montiert und zur Ausübung der Rück­ stellkraft einem der Elemente (21) zugeordnet ist.