DE3728593A1

DE3728593A1 - Rear wheel steering system for motor vehicles

Info

Publication number: DE3728593A1
Application number: DE19873728593
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Matschinsky
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1987-08-27
Filing date: 1987-08-27
Publication date: 1989-03-09

Abstract

A steering mechanism for the rear wheels of a motor vehicle is described which, when the front wheels are steered out of the straight-head position, initially permits, using simple means, the rear wheels to steer in the same direction, changing, as the front wheels are steered further into steering of the rear wheels in the opposite directions. For this purpose, a steering arm shaft (2) is provided parallel to the rotary shaft (1) and at a distance therefrom. A control link (7) is coupled to the free end of a radial steering arm (5) of the steering shaft (2) by means of a ball-and-socket joint (6). The control link (7) is connected via a first rotary joint (8) with rigid corners to an articulated axle (10) which extends transversely with respect to the axis (9) of the rotary shaft by one end of an intermediate lever (11). This intermediate lever (11) is connected at the other end to the steering arm shaft (2) via a further rotary joint (12) which is parallel to the first rotary joint. In the straight ahead position of the front wheels, the ball-and-socket joint (6) is located between the axes (9, 13) of the rotary shaft (1) and of the steering arm shaft (2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hinterradlenkung für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Bauart.The invention relates to a rear wheel steering for Motor vehicles in the preamble of claim 1 described type.

Derartige Lenkungen können u.U. das Fahrverhalten verbessern. Mechanische, zwangsgesteuerte Verbindungen von der Vorderradlenkung zur Hinterradlenkung sind dabei schon in mehreren Ausführungen bekannt. Bei der Hinter radlenkung nach der DE-PS 29 52 566 erfolgt die Steuerung der Hinterradlenkung über eine Kulissen führung, bei der Bauart nach der DE-OS 35 22 700 bei spielsweise über Exzentermechanismen unter Zwischen schaltung von Zahnrädern. Nachteilig ist bei beiden Bauarten, daß sowohl Verzahnungen als auch Über tragungsmechanismen mit Gleit- oder Kulissenführungen im allgemeinen nicht dauerhaft spielfrei gestaltet werden können. Versucht man dem durch stärkeres Verspannen der beteiligten Übertragungsglieder zu begegnen, muß mit einer erhöhten Reibung und einem schlechteren Wirkungs grad gerechnet werden.Such steering can possibly the driving behavior improve. Mechanical, positively controlled connections from front wheel steering to rear wheel steering already known in several versions. At the rear wheel steering according to DE-PS 29 52 566 takes place Control of the rear wheel steering via a backdrop leadership, in the construction according to DE-OS 35 22 700 for example via eccentric mechanisms under intermediate switching of gears. A disadvantage of both Types that both gears and over support mechanisms with sliding or link guides in generally not designed to be permanently free of play can. If you try this by tightening the To meet the involved transmission links, must increased friction and poorer effectiveness degrees.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hinter radlenkung der vorausgesetzten Bauart zu schaffen, die verhältnismäßig einfach ist und spielfrei arbeitet. Ferner sollen die Parameter, die das Übertragungsver halten von der Vorderradlenkung zur Hinterradlenkung beeinflussen, einfach in weiten Grenzen variierbar sein.The invention has for its object a rear to create wheel steering of the required type is relatively simple and works without play. Furthermore, the parameters that the transmission ver hold from the front wheel steering to the rear wheel steering influence, can be easily varied within wide limits.

Diese Aufgabe wird bei einer Hinterradlenkung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen dieses Patentanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst. Die ecksteifen Drehgelenke und das Kugelgelenk sind einfach herzustellen und spielfrei zu halten. Auch nach längerem Betrieb der Hinterradlenkung sind keine Verschleißerscheinungen mit der damit sonst verbundenen Verminderung der Präzision zu erwarten. Allein schon durch Verändern des Abstandes des Kugel gelenks zur Achse der Drehwelle läßt sich das Über tragungsverhalten zwischen Vorderradlenkung und Hinter radlenkung merklich beeinflussen, so daß mit einfachsten Mitteln das Fahrverhalten je nach Fahrzeugmotorisierung oder nach dem bevorzugten Einsatzzweck veränderbar ist.This task is done with a rear wheel steering after Preamble of claim 1 according to the invention those listed in the characterizing part of this claim Features solved. The corner stiff swivel and that Ball joints are easy to manufacture and free of play hold. Even after long operation of the rear wheel steering are no signs of wear with the otherwise expected reduction in precision. Simply by changing the distance between the balls the over the joint to the axis of the rotary shaft load behavior between front wheel steering and rear influence steering wheel noticeably, so that with the simplest Average driving behavior depending on the vehicle engine or can be changed according to the preferred application.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenThe invention and further advantageous details of the Invention are based on one in the following Drawing shown embodiment closer explained. Show it

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf die wesentlichen Teile des neuen Lenkmechanismus; Figure 1 is a perspective view of the essential parts of the new steering mechanism.

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 und Fig. 2 is a view in the direction of arrow II in Fig. 1 and

Fig. 3 ein Diagramm des Drehwinkelverlaufs der Lenkhebelwelle in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Drehwelle. Fig. 3 is a diagram of the angle of rotation of the steering lever shaft as a function of the angle of rotation of the rotary shaft.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Lenkmechanismus für die Hinterachse eines Kraftfahrzeugs, das auch eine Vorderrad lenkung aufweist, ist mit 1 die von der Vorderradlenkung betätigte Drehwelle bezeichnet. Sie verläuft bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Längsrichtung L des Fahrzeugs. Der nachfolgend näher erläuterte Mechanismus verdreht die Lenkhebelwelle 2, an deren Lenkhebel 3 über das angedeutete Gelenk 4 eine im wesentlichen querver laufende (nicht dargestellte) Lenkstange angreift, die beispielsweise mit der mittleren Spurstange eines Lenkgestänges für die hinteren Räder verbunden sein kann.In the steering mechanism shown in FIG. 1 for the rear axle of a motor vehicle, which also has a front wheel steering, 1 denotes the rotary shaft actuated by the front wheel steering. In the exemplary embodiment shown, it runs in the longitudinal direction L of the vehicle. The mechanism explained in more detail below rotates the steering lever shaft 2 , on the steering lever 3 of which, via the indicated joint 4, a substantially transverse running (not shown) handlebar engages, which can be connected, for example, to the central tie rod of a steering linkage for the rear wheels.

Um beim Einschlagen der vorderen Räder aus der Geradeaus stellung die hinteren Räder zunächst gleichsinnig zu den vorderen Rädern zu verschwenken, mit zunehmendem Einschlag winkel der vorderen Räder den Einschlagwinkel der hinteren Räder zumindest wieder zu reduzieren, ggf. sogar gegensinnig zu wählen, dient der nachfolgend beschriebene Mechanismus: Die Lenkhebelwelle 2 ist mit Abstand a und parallel zu der Drehwelle 1 angeordnet. Sie weist einen etwa radial abstehenden Hebelarm 5 auf, der über ein Kugelgelenk 6 gelenkig mit einem Steuer lenker 7 verbunden ist. Der in Geradeausstellung der Vorderräder - Grundstellung - in der Ebene der Drehwelle 1 und der Lenkhebelwelle 2 liegende Steuerlenker 7 ist von dem Kugelgelenk 6 schräg nach hinten oben gerichtet und an seinem oberen Ende über ein ecksteifes erstes Drehgelenk 8 mit einer quer zur Drehwellenachse 9 verlaufenden Gelenkachse 10 mit dem oberen Ende eines Zwischenhebels 11 verbunden. An seinem anderen - bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel unteren - Ende ist der Zwischenhebel 11 über ein weiteres ecksteifes zum ersten Drehgelenk 8 paralleles Drehgelenk 12 mit der Lenkhebel welle 2 verbunden. In der in Fig. 1 dargestellten Grundstellung (Geradeausstellung der vorderen Räder) befindet sich das Kugelgelenk 6 zwischen den Achsen 9 und 13 der Drehwelle 1 und der Lenkhebelwelle 2.In order to swivel the rear wheels in the same direction as the front wheels when turning the front wheels from the straight ahead position, at least to reduce the turning angle of the rear wheels again with increasing turning angle of the front wheels, if necessary even to select in opposite directions, the one described below is used Mechanism: The steering lever shaft 2 is arranged at a distance a and parallel to the rotary shaft 1 . It has an approximately radially projecting lever arm 5 , which is articulated via a ball joint 6 to a control handlebar 7 . The control link 7 lying in the straight position of the front wheels - basic position - in the plane of the rotary shaft 1 and the steering lever shaft 2 is directed obliquely backwards upwards from the ball joint 6 and at its upper end via a corner rigid first rotary joint 8 with an articulated axis running transversely to the rotary shaft axis 9 10 connected to the upper end of an intermediate lever 11 . At its other - in the illustrated embodiment lower - end, the intermediate lever 11 is connected to the steering lever shaft 2 via a further corner rigid to the first pivot joint 8 parallel pivot 12 . In the basic position shown in FIG. 1 (straight ahead position of the front wheels), the ball joint 6 is located between the axes 9 and 13 of the rotary shaft 1 and the steering lever shaft 2 .

Die wirksame Länge des Hebelarms 5 ist in den Fig. 1 und 2 mit r und der Abstand der Drehwelle 1 zu der Lenkhebel welle 2 - wie schon erwähnt - mit a bezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, daß die die Achsen 9 und 13 ent haltende Ebene nicht notwendig vertikal liegen muß. Weiterhin muß die Achse 13 der Lenkhebelwelle 2 nicht unbedingt exakt parallel zu der Achse 9 der Drehwelle 1 verlaufen.The effective length of the lever arm 5 is shown in Figures 1 and 2 with r and the distance of the rotation shaft 1 to the shaft of the steering lever. 2 - as already mentioned - denoted a. It should be noted that the axes 9 and 13 holding plane must not necessarily be vertical. Furthermore, the axis 13 of the steering lever shaft 2 does not necessarily have to run exactly parallel to the axis 9 of the rotary shaft 1 .

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zwischenhebel 11 in Grundstellung etwa senkrecht zur Lenkhebelwelle 2 angeordnet. Er ist ferner an einem in dieser Stellung von der Achse 9 der Drehwelle 1 wegge bogenen Abschnitt 14 der Lenkhebelwelle 2 angelenkt. In Grundstellung verläuft ferner der Steuerhebel 7 in einem spitzen Winkel zum Zwischenhebel 11.In the embodiment shown in FIG. 1, the intermediate lever 11 is arranged approximately perpendicular to the steering lever shaft 2 in the basic position. He is also articulated on a in this position of the axis 9 of the rotary shaft 1 wegge bent section 14 of the steering lever shaft 2 . In the basic position, the control lever 7 also extends at an acute angle to the intermediate lever 11 .

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde ein Verhältnis der Abstände a bzw. r der Lenkhebelwelle 2 und des Kugelgelenks 6 von der Drehwelle 1 von 1,4 gewählt.In the illustrated embodiment, a ratio of the distances a and r of the steering lever shaft 2 and the ball joint 6 from the rotary shaft 1 was chosen to be 1.4.

Unter Heranziehung der - stärker schematisierten - Darstellung nach Fig. 2 läßt sich für die Beziehung der Verdrehwinkel ϕ ₁ der Drehwelle 1 und ϕ ₂ der Lenkhebel welle 2 ableitenUsing the - more schematic - representation of FIG. 2 can be derived for the relationship of the angle of rotation ϕ _{1 of} the rotary shaft 1 and ϕ _{2 of} the steering lever shaft 2

tanϕ₂=sinϕ₁/(a/r-cosϕ₁)tan ϕ ₂ = sin ϕ ₁ / (a / r -cos ϕ ₁)

In Fig. 2 ist die Situation dargestellt, bei der der Hebelarm 5 der Drehwelle 1 um einen Winkel ϕ ₁ von etwa 20° im Uhrzeigersinn gedreht ist. Die Verlagerung des Kugelgelenks 6 führt wegen dessen Anordnung in der Grundstellung zwischen den Achsen 9 und 13 zu einer Verdrehung des aus dem Steuerlenker 7, dem Zwischenhebel 11 und der Lenkhebelwelle 2 gebildeten und um die Achse 13 verdrehbaren Verbandes entgegen dem Uhrzeigersinn um den Winkel ϕ ₂. Bei dem gewählten Verhältnis a/r=1,4 steigt gemäß Fig. 3 der Winkel ϕ ₂ in Abhängigkeit vom Winkel ϕ ₁ sehr schnell an und fällt dann langsam wieder ab. Er wird bei ϕ ₁=180° wiederum Null und hat bei ungefähr 320° des Winkels ϕ ₁ sein Gegenmaximum. In der Grundstellung (ϕ ₁=ϕ ₂=0) giltIn Fig. 2 the situation is shown in which the lever arm 5 of the rotary shaft 1 by an angle φ ₁ of about 20 ° is rotated clockwise. The displacement of the ball joint 6 , because of its arrangement in the basic position between the axes 9 and 13, leads to a rotation of the assembly formed by the control link 7 , the intermediate lever 11 and the steering lever shaft 2 and rotatable about the axis 13 counterclockwise by the angle ϕ ₂ . With the selected ratio a / r = 1.4, the angle ϕ _{2 increases} very rapidly as a function of the angle ϕ ₁ according to FIG. 3 and then slowly decreases again. It becomes zero again at ϕ ₁ = 180 ° and has its counter maximum at approximately 320 ° of angle ϕ ₁ . In the basic position ( ϕ ₁ = ϕ ₂ = 0) applies

d ϕ₂/d ϕ₁=r/(a-r). d ϕ ₂ / d ϕ ₁ = r / (ar ).

Mit dem erfindungsgemäßen Lenkmechanismus läßt sich eine mechanisch zwangsgesteuerte Hinterradlenkung verwirk lichen, die nur bewährte Bauteile (Lenker, Kugelgelenke, Drehgelenke) benötigt und bei der mit stetig wachsendem Vorderradlenkwinkel der Hinterradlenkwinkel zunächst gleichsinnig zunimmt, dann wieder abnimmt und ggf. zuletzt wieder gegensinnig zunimmt.With the steering mechanism according to the invention one can mechanically positively controlled rear wheel steering realized lichen that only proven components (handlebars, ball joints, Swivel joints) needed and with that with constantly growing Front wheel steering angle the rear wheel steering angle initially increases in the same direction, then decreases again and if necessary finally increases again in opposite directions.

Claims

1.Rear wheel steering for motor vehicles, with a rotary shaft actuated by the front wheel steering, which actuates the steerable rear wheels via a steering mechanism such that they are pivoted in the same direction as the front wheels when the front wheels are turned from the straight-ahead position, with increasing steering angle of the front wheels the steering angle of the rear wheels is at least reduced again, characterized by the following features:

a steering lever shaft ( 2 ) is provided at a distance ( a ) and essentially parallel to the rotary shaft ( 1 ),
- At the free end of an approximately radial lever arm ( 5 ) of the rotary shaft ( 1 ) via a ball joint ( 6 ), a control arm ( 7 ) is steered,
- The control link ( 7 ) is connected to an end of an intermediate lever ( 11 ) via a corner-stiff first swivel joint ( 8 ) with a hinge axis ( 10 ) running transversely to the swivel shaft axis ( 9 ),
- The intermediate lever ( 11 ) is connected at the other end to the steering lever shaft ( 2 ) via a further corner rigid joint ( 12 ) parallel to the first swivel joint ( 8 ),
- In the straight ahead position of the front wheels (basic position), the ball joint ( 6 ) is located between the axes ( 9 , 13 ) of the rotary shaft ( 1 ) and the steering lever shaft ( 2 ).

2. Rear wheel steering according to claim 1, characterized in that the intermediate lever ( 11 ) is arranged in the basic position approximately perpendicular to the steering lever shaft ( 2 ).

3. rear wheel steering system according to claim 1, characterized in that the intermediate lever (11) is articulated to a bent away in the basic position of the axis (9) of the rotary shaft (1) portion of the steering lever shaft (2).

4. Rear wheel steering according to claim 1, characterized in that the control lever ( 7 ) extends in the basic position at an acute angle to the intermediate lever ( 11 ).

5. Rear wheel steering according to claim 1, characterized in that the ratio of the distances ( a and r ) of the steering lever shaft ( 2 ) and the ball joint ( 6 ) from the rotary shaft is between 1, 2 and 1, 6.