DE3843693C2 - Lenkmechanismus für Fahrzeughinterräder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lenkmechanismus für Fahrzeug­ hinterräder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der vorteilhafterweise in ein Vierradlenksystem (4WS) für Kraftfahrzeuge integriert werden kann.

Wie bekannt ist, werden seit langem Versuche angestellt, die Lenkbarkeit von Kraftfahrzeugen zu verbessern. Das Vierrad­ lenksystem ist ein Beispiel, das aus solchen Versuchen her­ vorgegangen ist.

Beim Entwurf des Vierradlenksystems müssen folgende Punkte berücksichtigt werden:

• 1. Fahren mit hoher Geschwindigkeit erfordert selten einen großen Ausschlag des Lenkrads, da derartiges Fahren haupt­ sächlich beim Fahren auf gerader Straße oder in leichten Kurven vorkommt.
• 2. Fahren mit geringer Geschwindigkeit erfordert dagegen oft einen großen Ausschlag des Lenkrads, um enge Kurven zu durchfahren oder um mit kleinem Wenderadius zu wenden.
• 3. Beim Durchfahren einer Kurve, insbesondere mit hoher Geschwindigkeit, unterliegt das Fahrzeug einer größeren Zentrifugalkraft, die ein seitliches Rutschen verursachen kann.
• 4. Ein seitliches Rutschen des Fahrzeugs kann durch Orientieren oder Drehen der Hinterräder in der gleichen Richtung wie die Vorderräder verhindert oder reduziert werden. Eine derartige Drehbewegung der Hinterräder wird im folgenden als gleich­ phasige Drehbewegung bezeichnet.
• 5. Der Wenderadius des Fahrzeugs kann durch Orientieren oder Drehen der Hinterräder gegenüber den Vorderrädern in die entgegengesetzte Richtung verkleinert werden. Eine derartige Drehbewegung der Hinterräder wird im folgenden als gegen­ phasige Drehbewegung bezeichnet.

Unter dem Aspekt dieser Punkte wird in der US 4 295 657 ein Vierradlenksystem für ein Fahrzeug beschrieben, das einen Hinterradlenkmechanismus aufweist, der mechanisch mit einem Vorderradlenkmechanismus verbunden ist. Insbesondere weist der Hinterradlenkmechanismus ein festes Gehäuse auf, in dem eine Nockenplatte, die über eine Verbindungsstange mit einem Gelenkarm eines der Vorderräder verbunden ist, gleitbar geführt wird. Die Verbindungsstange setzt die drehende Lenkbewegung dieses Vorderrads in eine Gleitbewegung der Nockenplatte in Längsrichtung des Fahrzeugs um. Die Nockenplatte ist mit einer verwundenen oder verdrehten Nockenführungsbahn gebildet, in die ein Führungsstift gleitend eingepaßt ist, der über eine Verbindungsstange mit den Gelenk­ armen der Hinterräder verbunden ist. Damit zwingt die Bewegung der Nockenplatte in Längsrichtung des Fahrzeugs den Führungs­ stift, sich in Querrichtung des Fahrzeugs zu bewegen und da­ durch zu bewirken, daß sich die Hinterräder zwecks Richtungs­ wechsels drehen.

Die verwundene Nockenführungsbahn ist so geformt, daß die Hinterräder eine gleichphasige Drehbewegung ausführen, wenn das Lenkrad um weniger als einen vorgegebenen Winkel gedreht wird, wogegen die Hinterräder eine gegenphasige Drehbewegung ausfüh­ ren, wenn das Lenkrad um mehr als den vorgegebenen Winkel ge­ dreht wird. Damit ist es mit dem Vierradlenksystem nach diesem US-Patent möglich, beim Fahren mit geringer Geschwindigkeit einen kleineren Wenderadius des Fahrzeugs zu erzielen, während beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit eine erhöhte Sicherheit gewährleistet wird.

Das Vierradlenksystem nach dem obigen US-Patent ist jedoch in­ sofern von Nachteil, als zwischen dem Führungsstift und der Nockenführungsbahn eine vergeudete große Kraft entwickelt wird, wenn die Bewegung der Nockenplatte in Längsrichtung des Fahr­ zeugs in eine Bewegung des Stifts oder der Verbindungsstange in Querrichtung des Fahrzeugs umgesetzt wird. Ferner kann eine solche Art der Umsetzung der Bewegung zu Schäden an der Nocken­ platte oder dem Führungsstift führen, insbesondere dann, wenn die zu drehenden Hinterräder schwer beladen sind.

Die GB 2 123 768 A beschreibt ein anderes Vierradlenksystem für ein Fahrzeug, das ein drehen­ des Element aufweist, das so ausgelegt ist, daß es sich um eine sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckende Drehachse in Abhängigkeit von der Drehung des Lenkrads dreht. Das Drehele­ ment weist einen zu der Drehachse des Drehelements exzentri­ schen Kurbelstift auf. Der Kurbelstift ist mit einem Verbin­ dungsarm verbunden, der sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt und der so gelagert ist, daß er sich bei einer Kurbelbewegung oder einer exzentrischen Bewegung des Kurbel­ stiftes drehend oder in Querrichtung des Fahrzeugs bewegt. Die Bewegung des Verbindungsarms in Querrichtung des Fahrzeugs wird auf die Gelenkarme der Hinterräder übertragen, um eine lenkende Drehbewegung derselben zu verursachen. Im wesentlichen ent­ spricht eine halbe Drehung des Drehelements der gleichphasigen Drehbewegung der Hinterräder, während eine weitere halbe Drehung des Drehelements der gegenphasigen Drehbewegung der Hinterräder entspricht. Daher liegt der Umkehrpunkt zwischen der gleichphasigen Drehbewegung und der gegenphasigen Dreh­ bewegung im Punkt der halben Drehung des Drehelements.

Beim Vierradlenksystem nach dieser offengelegten britischen Patentanmeldung ist es möglich, den Betrag der lenkenden Drehbewegung der Hinterräder durch Verändern der Exzentrizität des Kurbelstiftes zu verändern. Dagegen ist es offensichtlich unmöglich, den Betrag der gleichphasigen Drehbewegung unab­ hängig vom Betrag der gegenphasigen Bewegung einzustellen. In gleicher Weise ist es auch unmöglich, den zeitlichen Ablauf des Wendepunktes einzustellen. Des weiteren wird der Verbindungs­ arm, der mit dem Kurbelstift verbunden ist, drehend bewegt, was eine vergeudete und für die lenkende Drehbewegung der Hinter­ räder nicht genutzte Bewegung darstellt.

Die US 4 522 416 beschreibt auch ein Fahrzeuglenksystem, das dem in der obigen britischen Offenlegungsschrift beschriebenen ähnlich ist und daher ähnliche Nachteile aufweist.

Ein Lenkmechanismus nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der DE 32 30 036 A1 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Lenkmechanismus für Fahrzeughinterräder zu schaffen, der einen einfachen Wechsel der Hinterradlenkungsart ermöglicht und dabei gleichzeitig unnötige Bewegungen und mechanische Lastprobleme ausschließt.

Insbesondere sollen die Fahrzeugeigenschaften oder Anordnungen zum automatischen Lenken der Hinterräder verwendet werden, um damit eine verbesserte Lenkbarkeit des Fahrzeugs zu errei­ chen.

Weiterhin soll ein optimales Nockenprofil für ein Nockenelement geschaffen werden, das im Hinterradlenkmechanismus enthalten ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Lenkmechanismus für Fahrzeughinterräder nach Anspruch 1.

Bei der beschriebenen Anordnung führt die Mitnehmerhalterung eine besondere Bewegung aus, die durch das Nockenprofil des Nockenelements bedingt ist, um eine entsprechende Lenkbewegung der Hinterräder zu bewirken, so daß das Hinterradlenkverhalten durch einfaches Ändern des Nockenprofils des Nockenelements verändert werden kann, um Anforderungen für verschiedene Typen von Fahrzeugen gerecht zu werden. So kann zum Beispiel ein Nockenelement ein solches Nockenprofil aufweisen, daß die Hinterräder eine gleichphasige Drehbewegung ausführen, wenn das Lenkrad um einen relativ kleinen Winkel gedreht wird, wogegen sie eine gegenphasige Drehbewegung ausführen, wenn das Lenkrad um einen relativ großen Winkel gedreht wird. Weiterhin kann der Umkehrpunkt oder Umkehrzeitpunkt zwischen der gleichphasigen Drehbewegung und der gegenphasigen Drehbewegung wie gewünscht gewählt werden. Es ist auch möglich, ein Nockenprofil auszuwäh­ len, das nur gleichphasige Drehbewegung der Hinterräder er­ laubt.

Weiterhin ist die Mitnehmerhalterung nur quer zum Fahrzeug geradlinig bewegbar, so daß jede Bewegung der Mitnehmerhal­ terung direkt zum Lenken der Hinterräder verwendet werden kann. Aufgrund der Linearität dieser Bewegung kann die Mitnehmerhal­ terung weiterhin kompakt aufgebaut und in raumsparender Art montiert werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 Eine perspektivische Gesamtansicht eines Vierradlenk­ systems, das einen erfindungsgemäßen Hinterradlenk­ mechanismus aufweist;

Fig. 2 Eine vergrößerte Draufsicht im Schnitt, die den in­ neren Aufbau des Hinterradlenkmechanismus darstellt;

Fig. 3a bis Fig. 3d Ansichten in Richtung eines Pfeiles III von Fig. 1, die ein Nockenelement und zugehörige Mitnehmerrollen in fortlaufenden Stufen der Hinterradlenkung dar­ stellen;

Fig. 4 Ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Nocken­ drehung und dem Hinterradlenkwinkel darstellt;

Fig. 5 Eine schematische Rückansicht, aus der ersichtlich ist, wie der Hinterradmechanismus bei einer Rollbe­ wegung des Fahrzeugs arbeitet;

Fig. 6 Eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI von Fig. 2;

Fig. 7 Eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII von Fig. 6;

Fig. 8 Eine Draufsicht, die darstellt, wie das Nockenelement mit den Mitnehmerrollen in Kontakt ist, wenn sie nicht ganz einwandfrei montiert sind;

Fig. 9 Eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie IX-IX von Fig. 2;

Fig. 10 Eine Schnittansicht, die einen Hauptabschnitt des Hinterradlenkmechanismus in einer anderen erfin­ dungsgemäßen Ausführungsform darstellt;

Fig. 11 Eine Frontansicht des Hauptabschnitts der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform; und

Fig. 12 Eine Seitenansicht im Schnitt, die den Hinterradlenk­ mechanismus in einer weiteren erfindungsgemäßen Aus­ führungsform darstellt.

In Fig. 1 ist ein Vierradlenksystem dargestellt, das einen Vor­ derradlenkmechanismus 2 und einen Hinterradlenkmechanismus 1 aufweist. Diese Art von Gesamtlenksystem kann in jede Art von vierrädrigem Kraftfahrzeug eingebaut werden. Gemäß der darge­ stellten Ausführungsform weist der Vorderradlenkmechanismus 2, der von dem an sich bekannten Typ des Zahnstangentriebs ist, einen rohrförmigen Getriebekasten 3 auf, der sich quer zum Fahrzeug erstreckt. Im Getriebekasten 3 ist eine (nicht gezeigte) Zahnstange in Eingriff mit einem (nicht gezeigten) Antriebszahnrad, das durch die Drehung eines Lenkrads 25 gedreht wird, angeordnet. Die Zahnstange ist mit einem Paar Verbindungsstangen 3a verbunden, von denen jede ihrerseits mit einem Gelenkarm 26a des entsprechenden Vorderrads 26 drehbar verbunden ist. Der Gelenkarm 26a ist um eine senkrechte Achse 26b drehbar.

Wenn die Zahnstange in Querrichtung des Fahrzeugs bewegt wird, werden somit die beiden Vorderräder 26 durch Drehen um die senkrechte Achse 26b in ihrer Orientierung identisch geändert.

Eine solche quergerichtete Bewegung der Zahnstange wird auch in eine Drehung eines (nicht gezeigten) Ritzels zum Liefern einer Antriebskraft an den Hinterradlenkmechanismus 1 mittels einer sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckenden Übertragungs­ welle 4 übertragen. Natürlich weist diese Übertragungswelle (nicht gezeigte) Kardangelenke in einer bei Antriebsübertragun­ gen bekannten Weise auf. Die Antriebswelle und der Vorderrad­ lenkmechanismus 2 sind gemeinsam auf einem gefederten Teil oder Teilen, das heißt auf der Seite des Fahrzeugkörpers B (siehe Fig. 5) gelagert. Der oben verwendete Ausdruck "gefedertes Teil" bezeichnet ein Teil, dessen Last am Radaufhängungssystem (nur die hinteren Aufhängungsfedern S sind gezeigt) anliegt, während der Ausdruck "ungefedertes Teil", der im folgenden verwendet wird, ein Teil bezeichnet, dessen Last durch den Boden getragen wird und nicht am Aufhängungssystem anliegt.

Der Hinterradlenkmechanismus 1 weist im wesentlichen ein sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckendes Gehäuse 5, eine in dem Gehäuse untergebrachte Nockenplatte 6 und eine ebenfalls im Gehäuse untergebrachte Mitnehmerhalterung 8 auf.

Das Gehäuse 5 ist mit einem Paar Klammern 9a (siehe Fig. 5) an einem Hinterachskörper 9 befestigt, der gegenüber der Radauf­ hängung S ein ungefedertes Teil darstellt. Wie in Fig. 2 ge­ zeigt ist, weist das Gehäuse ein vorderes Halbteil 5a und ein hinteres Halbteil 5b, das mit dem vorderen Halbteil 5a durch Bolzen verbunden ist (siehe auch Fig. 9), auf.

Wie ebenfalls in Fig. 2 gezeigt ist, befindet sich die Nocken­ platte 6 zentral innerhalb des Gehäuses 5 und weist eine mit der Übertragungswelle 4 verbundene Nockenwelle 6a auf, die als eine Eingangswelle zum Antreiben des Hinterradlenkmechanismus 1 dient. Die Nockenwelle erstreckt sich in Längsrichtung des Fahrzeugs und ist im vorderen Halbteil 5a mittels eines Paares Lager 10 drehbar gelagert. Die Nockenplatte 6 weist ferner eine sich nach hinten erstreckende Wellenverlängerung 6b auf.

Die Mitnehmerhalterung 8, die sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt, weist einen Rahmen 11 auf, der ein Paar Mitnehmerrollen 7 mit der dazwischenliegenden Nockenplatte 6 drehbar aufnimmt. Die Mitnehmerhalterung weist ferner ein Paar Gleitstangen 12 auf, die sich von den beiden Enden des Rahmens 11 aus erstrecken.

Der Rahmen 11 weist eine vordere Platte 11a und eine hintere Platte 11b, die mit der vorderen Platte 11a durch Bolzen ver­ bunden ist, auf. Jede Mitnehmerrolle 7 ist auf einer Rollen­ welle 13, die sich parallel zur Eingangswelle 6a erstreckt, drehbar gelagert und verbindet die beiden Platten 11a und 11b des Rahmens 11. Eine genauere Beschreibung des Lagerns der Rollen 7 erfolgt weiter unten.

Jede Gleitstange 12 erstreckt sich aus dem Gehäuse 5 heraus und ist in einer metallischen Buchse 32, die an einem zylindrischen Endabschnitt 5c des Gehäuses mittels einer Gummibuchse 33 be­ festigt ist, gleitbar gelagert. Damit ist die Mitnehmerhal­ terung 8 als Ganzes in Querrichtung zum Fahrzeug geradlinig bewegbar, wenn die Nockenplatte 6 gedreht wird.

Das herausragende Ende jeder Gleitstange 12 ist über ein Kugelgelenk 17a mit einer Zugstange 17 verbunden, die ihrerseits drehbar mit einem Gelenkarm 18 eines entsprechenden Hinterrads 19 (siehe Fig. 1) drehbar verbunden ist. Das Kugel­ gelenk 17a ist von einem Balg 30 umgeben, der das Eindringen von Staub verhindert. Der Gelenkarm 18 ist vom Hinterachskörper 9 aufgenommen und dreht sich um eine vertikale Achse 18a. Wenn die Mitnehmerhalterung 8 zusammen mit der Zugstange 17 quer zur Fahrzeugrichtung geradlinig bewegt wird, dann wird somit eine solche lineare Bewegung durch den Gelenkarm 18 in eine Lenkdrehbewegung des Hinterrads 19 umgesetzt.

Offensichtlich bestimmt das Umfangsprofil der Nockenplatte 6 die lineare Bewegung der Mitnehmerhalterung 8 und der Lenk­ bewegung des Hinterrads 19. Daher ist es möglich, jegliches gewünschte Lenkverhalten durch Auswählen eines geeigneten Nockenprofils für die Nockenplatte 6 zu erhalten. Gemäß der dargestellten Ausführungsform weist die Nockenplatte 6 folgendes Profil auf, wobei diese jedoch auch ein besonderen Anforderungen entsprechendes anderes Profil aufweisen kann.

In Fig. 3a ist die Nockenplatte 6 in ihrer Ausgangsposition dargestellt, wie sie zwischen die beiden Mitnehmerrollen 7 eingesetzt ist. Wie offensichtlich für gut befunden ist, ist das Umfangsprofil der Nockenplatte in Bezug auf eine Durch­ messerlinie (Symmetrieachse) SL durch den Mittelpunkt O eines Bezugskreises RC symmetrisch.

Wie in Fig. 3a dargestellt ist, weist die Nockenplatte 6 ein Paar diametral gegenüberliegender Oberflächenabschnitte 20 mit konstantem Radius auf, die sich in einem kleinen Winkelbereich entlang des Bezugskreises RC erstrecken und die von einer anderen Durchmesserlinie (neutrale Linie) NL senkrecht zur Symmetrielinie SL mittig geschnitten werden. Wenn die Rollen 7 mit dem Oberflächenabschnitt 20 mit konstantem Radius an der neutralen Linie in Kontakt sind, befindet sich das Lenkrad 25 in seiner neutralen Lenkposition.

Oberhalb der neutralen Linie NL grenzt an jeden Oberflächen­ abschnitt 20 mit konstantem Radius ein erster Oberflächen­ abschnitt 21 mit kleinerem Radius, der eine Bewegung der entsprechenden Rolle 7 zum Mittelpunkt O des Bezugskreises ermöglicht. Unterhalb der neutralen Linie NL grenzt dagegen an den Oberflächenabschnitt 20 mit konstantem Radius ein erster Oberflächenabschnitt 22 mit größerem Radius, der eine Bewegung der Rolle 7 vom Mittelpunkt O weg bewirkt. Der erste Ab­ schnitt 21 mit kleinerem Radius und der erste Abschnitt 22 mit größerem Radius weisen den gleichen Winkelbereich auf und entsprechen einander umgekehrt in der Radiusveränderung. Weiterhin sind der erste Abschnitt 21 mit kleinerem Radius und der erste Abschnitt 22 mit größerem Radius auf einer Seite der Symmetrielinie SL zum ersten Abschnitt 22 mit größerem Radius bzw. zum ersten Abschnitt 21 mit kleinerem Radius auf der anderen Seite der Symmetrielinie jeweils diametral entgegen­ gesetzt angeordnet.

Die Nockenplatte 6 weist ferner einen zweiten Oberflächenab­ schnitt 23 mit größerem Radius, der sich an die beiden ersten Oberflächenabschnitte 21 mit kleinerem Radius anschließt, und einen zweiten Oberflächenabschnitt 24 mit kleinerem Radius, der mit den beiden ersten Oberflächenabschnitten 22 mit größerem Radius zusammenläuft, auf. Der zweite Abschnitt 23 mit größerem Radius und der zweite Abschnitt 24 mit kleinerem Radius sind zueinander diametral entgegengesetzt angeordnet und werden mittig durch die Symmetrielinie SL geschnitten. Der zweite Abschnitt 23 mit größerem Radius steht in größerem Maße hervor als der erste Abschnitt 22 mit größerem Radius, während der zweite Abschnitt 24 mit kleinerem Radius mehr zurückgezogen ist als der erste Abschnitt 21 mit kleinerem Radius. Jedes Ende des zweiten Abschnitts 23 mit größerem Radius und des zweiten Abschnitts 24 mit kleinerem Radius befindet sich auf dem Bezugskreis RC, um einen Richtungswendepunkt TP zu bilden.

Wenn bei Betrieb das Lenkrad 25 im Uhrzeigersinn gedreht wird (wie vom Fahrer aus gesehen), um zum Beispiel eine Rechts­ drehung der Vorderräder 26 zu bewirken, wird die Übertragungs­ welle 4 zusammen mit der Nockenplatte 6 gleichzeitig zum Drehen in die Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 gebracht. Die Fig. 3a bis 3d zeigen die Nockenplatte 6 in verschiedenen Drehposi­ tionen, wie von hinten gesehen (das heißt, wie in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1).

In Fig. 3a befindet sich die Nockenplatte 6 in ihrer neutralen Position, in welcher die beiden Mitnehmerrollen 7 den Ober­ flächenabschnitt 20 mit konstantem Radius an der neutralen Linie NL berühren. Am Anfang der Nockendrehung in Richtung des Pfeiles A berühren die Rollen 7 noch die Oberflächenabschnitte 20 mit konstantem Radius, wie dies in Fig. 3b dargestellt ist. In diesem Falle bleiben die Rollen 7 zusammen mit dem Mit­ nehmerhalterung 8 in derselben Querposition wie in Bezug auf das Fahrzeug, so daß keine Lenkdrehbewegung der Hinterräder 19 auftritt. Das bedeutet, daß ein Lenkvorgang mit kleinem Winkel lediglich eine Lenkdrehbewegung der Vorderräder hervorruft, wie dies bei Zweiradlenksystemen (2WS) der Fall ist.

Wie in Fig. 3c gezeigt ist, kommt eine Rolle 7 (in Fig. 3c: rechte Rolle) bei weiterer Drehung der Nockenplatte 6 in Rich­ tung des Pfeiles A in Andruckkontakt mit einem entsprechenden ersten Oberflächenabschnitt 22 mit größerem Radius, während die andere Rolle 7 (linke Rolle) in einen entsprechenden ersten Oberflächenabschnit 21 mit kleinerem Radius laufen kann. Als Ergebnis wird die Mitnehmerhalterung 8 geradlinig in Richtung eines Pfeiles R bewegt (siehe Fig. 1), wodurch die Hinterräder 19 dazu gebracht werden, sich in die gleiche Richtung (nach rechts) wie die Vorderräder 26 zu drehen.

Wenn die rechte Rolle 7 über den entsprechenden ersten Ober­ flächenabschnitt 22 mit größerem Radius hinausläuft, nimmt der gleichphasige Drehwinkel der Hinterräder 19 zuerst zu und dann ab. Am Umkehrpunkt TP ist die Mitnehmerhalterung 8 in seiner neutralen Ausgangsposition zurückgekehrt, und der Drehwinkel der Hinterräder 19 beträgt wieder 0.

Bei weiterer Drehung der Nockenplatte 6 in die Richtung des Pfeiles A kommt die linke Rolle 7 in Andruckkontakt mit dem zweiten Oberflächenabschnitt 23 mit größerem Radius, während die rechte Rolle 7 aufgrund des zweiten Oberflächenabschnitts 24 mit kleinerem Radius der linken Rolle folgen kann, wie dies in Fig. 3d gezeigt ist. Als Ergebnis bewegt sich der Mitnehmer­ kasten 8 linear nach links, wie dies in Fig. 1 durch einen Pfeil L angegeben ist, wodurch die Hinterräder 19 dazu gebracht werden, sich gegenüber den Vorderrädern 26 in die entgegen­ gesetzte Richtung (nach links) zu drehen. Der gegenphasige Drehwinkel der Hinterräder 19 steigt an, bis das Lenkrad 25 bis zu seiner Grenzposition gedreht ist.

Es versteht sich von selbst, daß ein entsprechender Vorgang erreicht wird, wenn das Lenkrad 25 (vom Fahrer aus gesehen) entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Dreh­ winkel der Nockenplatte 6 und dem Drehwinkel der Hinterräder 19 darstellt. Das Symbol "+" bedeutet eine gleichphasige Drehbe­ wegung der Hinterräder 19, während das Symbol "-" die gegen­ phasige Drehbewegung der Hinterräder 19 angibt.

Offensichtlich kann der Anfangspunkt bzw. Winkel der gleich­ phasigen Drehbewegung durch Vergrößern oder Verkleinern des Winkelbereichs des Oberflächenabschnitts 20 mit konstantem Radius verändert werden. Die einzige Einschränkung, die dem Profil der Nockenplatte 6 aufgelegt wird, ist, daß die beiden Mitnehmerrollen 7 sich im konstantem Abstand voneinander befinden, wenn sie mit der Nockenplatte in Berührung sind. Innerhalb dieser Begrenzung kann daher die Nockenplatte 6 mit verschiedenen Nockenprofilen, die den verschiedenen Anforderun­ gen für verschiedene Fahrzeugtypen entsprechen, neu gestaltet werden. So kann zum Beispiel der Wendepunkt TP von der gleich­ phasigen Drehbewegung zur gegenphasigen Drehbewegung durch Einstellen des Winkelbereiches jedes ersten Oberflächenab­ schnitts 21 mit kleinerem Radius und jedes Oberflächenab­ schnitts 22 mit größerem Radius geändert werden, während die Beträge der gleichphasigen Drehbewegung und der gegenphasigen Drehbewegung unabhängig voneinander durch Veränderung des Grads des Hervorstehens der ersten und zweiten Oberflächenabschnitte 22, 23 mit größerem Radius verändert werden können. Wenn gewünscht, kann die gegenphasige Drehbewegung im Anschluß an die gleichphasige Drehbewegung verhindert werden.

Wie weiter oben beschrieben ist, ist die gleichphasige Dreh­ bewegung der Hinterräder 19 für Fahren mit hoher oder mittlerer Geschwindigkeit geeignet, während die gegenphasige Drehbewegung der Hinterräder vorzugsweise für Fahren bei geringer Geschwin­ digkeit vorgesehen ist. Gemäß dem dargestellten Beispiel geht der gleichphasigen Drehbewegung der Hinterräder eine Nicht­ drehung derselben bei der Anfangsphase des Drehens des Lenkrads 25 voraus. Ein derartiges Lenkverhalten ist aus folgendem Grun­ de vorteilhaft.

Die gleichphasige Drehbewegung der Hinterräder 19 eignet sich zum Verhindern eines seitlichen Rutschens des Fahrzeugs beim Durchfahren einer leichten Kurve oder beim Ausführen des Spur­ wechsels bei Fahren mit höherer Geschwindigkeit. Die gleich­ phasige Drehbewegung der Hinterräder begrenzt gleichzeitig das Gieren des Fahrzeugs (Drehung um eine vertikale Achse). Ein derartiges Gieren ist bis zu einem gewissen Maß erforderlich, um das Fahrzeug in eine Kurve hinein oder auf eine andere Spur lenken zu können, obwohl übermäßiges Gieren verhindert werden muß, damit das Fahrzeug nicht rotiert. Die Oberflächenab­ schnitte 20 mit konstantem Radius der Nockenplatte 6 stellen ein Nichtdrehen der Hinterräder in der Anfangsphase des Drehens des Lenkrads 25 sicher, wodurch das Fahrzeug zum Fahren einer Kurve oder beim Wechseln einer Spur in geeigneter Weise giert. Unmittelbar danach führen die Hinterräder eine gleichphasige Drehbewegung aus, um ein seitliches Rutschen und ein über­ triebenes Gieren des Fahrzeugs zu verhindern.

Wie bereits beschrieben ist, ist die Übertragungswelle 4 zum drehenden Antreiben der Nockenplatte 6 auf der Karosserieseite B (Fig. 5) gelagert, welche ein abgefedertes Teil ist, während das Gehäuse 5 zusammen mit der darin befindlichen Mitnehmer­ halterung 8 auf dem Hinterachskörper 9 gelagert ist, welches ein ungefedertes Teil ist. Das bedeutet, daß die Übertragungs­ welle 4 eine Rollbewegung der Karosserie B als ihre eigene Drehung erhält. Solch eine Anordnung ist nicht absolut notwendig, ermöglicht jedoch eine automatische Änderung der Orientierung der Hinterräder zur Verbesserung der Fahrsicherheit.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist (Fahrzeug von hinten gesehen), rollt die Karosserie B zentrifugal nach links, wenn das Fahrzeug zum Beispiel mit hoher Geschwindigkeit nach rechts abbiegt und die Nockenplatte 6 geringfügig (aber, wegen der hohen Geschwindig­ keit, nicht zu sehr) in Richtung des Pfeiles A gedreht ist. Ein solches Rollen der Karosserie B verursacht ein weiteres leich­ tes Drehen der Nockenplatte 6 in Richtung des Pfeiles A, während das Gehäuse 5 nicht gedreht wird. Als Ergebnis führen die Hinterräder 19 eine gleichphasige Drehbewegung aus, um eine größere Kurvenkraft zu erzeugen, ohne daß das Lenkrad 25 weiter eingeschlagen werden muß (Fig. 1).

Der Grad der Rollbewegung des Fahrzeugs hängt von der Zentri­ fugalkraft ab, die ihrerseits wiederum von der Fahrzeuggeschwin­ digkeit und dem Fahrzeuggesamtgewicht bestimmt wird. Im allge­ meinen ist sich der Fahrer über die Geschwindigkeit seines Fahrzeugs bewußt, nicht jedoch über das Gesamtgewicht. Daher kann das Fahrzeug manchmal einer größeren Zentrifugalkraft ausgesetzt werden, als vom Fahrer erwartet wird. Bei bisher verwendeten Vierradlenksystemen wurden die Hinterräder nur durch die Steuerbewegung des Fahrers gelenkt, so daß der Fahrer oft eine kunstvolle Korrektur der Lenkung ausführen mußte, nachdem das Fahrzeug bereits seitlich gerutscht war. Die oben beschriebene automatische Lenkkorrektur nutzt das Rollen des Fahrzeugs aus, dessen Gradzahl vom Gesamtgewicht des Fahrzeugs abhängt, um ein seitliches Rutschen des Fahrzeugs zu vermeiden, ohne eine Lenkkorrektur durch den Fahrer zu erfordern.

Im folgenden wird anhand der Fig. 6 und 7 die Lagerung jeder der Mitnehmerrollen 7 beschrieben.

Wie in den Fig. 6 und 7 (auch in Fig. 1) gezeigt ist, weist die die jeweilige Mitnehmerrolle 7 drehbar aufnehmende Rollen­ welle 13 am einen Ende einen vergrößerten Kopf 13a und am an­ deren Ende einen Gewindeabschnitt 13b auf. Der vergrößerte Kopf 13a liegt an der vorderen Platte 11a des Rahmens 11 an, während auf den Gewindeabschnitt 13b eine Mutter 14 geschraubt wird, die an die hintere Platte 11b des Rahmens 11 anzuliegen kommt. Vorzugsweise ist die Rollenwelle 13 mit einem geriffelten Ab­ schnitt 13c versehen, der nicht drehend in ein entsprechendes geriffeltes Loch 11c der vorderen Platte 11a eingepaßt ist, so daß die Welle sich nicht drehen kann, wenn die Mutter 14 aufge­ schraubt wird.

Eine Buchse 15 mit einer exzentrischen Bohrung 15a wird auf die Rollenwelle 13 aufgepaßt, und eine ringförmige Serie von Lager­ rollen oder Lagernadeln 16 ist zwischen der Buchse 15 und der Rolle 7 angeordnet. Normalerweise ist die Buchse 15 gegenüber der Rolle 13 durch Einklemmen zwischen der vorderen und der hinteren Platte 11a, 11b des Rahmens 11 nicht drehend befe­ stigt. Andererseits kann aber die Buchse 15 gegenüber der Rollenwelle 13 drehend eingestellt werden, indem die Mutter 14 gelöst wird. Auf diese Weise kann die Drehachse der Rolle 7 in Querrichtung des Fahrzeugs gesehen eingestellt werden. Eine solche Einstellbarkeit kompensiert nicht zulässiges Spiel zwi­ schen der Rolle 7 und der Nockenplatte 6, das vom Abrieb her kommt. Weiterhin ermöglicht die positionsmäßige Einstellbarkeit der Rolle 7, Herstellungsfehler bei der Nockenplatte 6 bis zu einem gewissen Maß zuzulassen.

Gemäß dem in den Fig. 6 und 7 dargestellten Beispiel ist die exzentrische Buchse 15 mit einer sich mit der Buchse 15 voll­ ständig mitdrehenden scheibenförmigen Betriebsplatte 27 ver­ sehen, um die positionsmäßige Einstellung der Rolle 7 zu er­ leichtern. Wie in Fig. 7 dargestellt ist, kann die scheiben­ förmige Bedienplatte 27 zwecks einfacherer Einstellbarkeit außen gerändelt sein.

Die positionsmäßige Einstellbarkeit kann für beide Mitnehmer­ rollen 7 gegeben sein. Es reicht jedoch aus, diese Einstell­ barkeit nur für eine der Mitnehmerrollen vorzusehen.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann wenigstens eine der beiden Mitnehmerrollen 7 intern mit einem Gummiring 28, der das Lager 16 umgibt, versehen sein. Dieser Gummiring ist unter zwei Aspekten vorteilhaft.

Zum einen ist der Abstand zwischen den beiden Rollen 7 durch elastische Verformung des Gummirings 28 geringfügig variabel. Damit tritt während der Drehung der Nockenplatte 6 in Kontakt mit den Rollen 7 kein Verklemmen oder Verzahnen auf, selbst wenn das Nockenprofil Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweist. Ferner kann die Nockenplatte 6 mit einer relativ großen Fertigungstoleranz hergestellt werden.

Zweitens können die Rollen 7 anfangs in vorgespanntem Kontakt mit der Nockenplatte 6 angebracht sein, um nicht akzeptables Spiel beim Lenken des Hinterrads zu vermeiden. Außerdem kom­ pensiert eine derartige Anbringungsart Spiel, das vom Abrieb herrührt, wodurch die ganze Zeit über ein sanfter Betrieb sichergestellt ist.

Vorzugsweise weist jede Mitnehmerrolle 7 eine Umfangskontakt­ oberfläche auf, die abgerundet oder gewölbt ist, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Eine solche Formgebung stellt sicher, daß die Rollen mit der flachen Umfangsoberfläche der Nocken­ platte 6 selbst dann in Kontakt kommen, wenn die Drehachsen der Rollen und der Nockenplatte aufgrund eines Montagefehlers nicht parallel sind. Außerdem würde eine Rolle mit flacher Umfangs­ oberfläche (in Fig. 8 durch strichpunktierte Linien darge­ stellt) bei einem solchen Montagefehler mit einer Umfangskante der Nockenplatte in Kontakt kommen, wodurch der örtliche Abrieb und eine Verschlechterung des sanften Betriebs beschleunigt würden.

Wie in den Fig. 2 und 9 dargestellt ist, ist ein scheiben­ förmiger Anschlag 29, im folgenden als Anschlagplatte bezeich­ net, aus einem harten Harz mit einem Klebstoff an der Nocken­ platte 6 so angebracht, daß er der hinteren Platte 11b des Rahmens 11 mit einem geringfügigen Abstand gegenüberliegt. Diese Anschlagplatte kommt mit der hinteren Platte 11b in Kontakt, um eine Drehung der Mitnehmer­ halterung 8 um eine horizontale Achse, die sich quer zur Fahr­ zeugrichtung (siehe Pfeil C in Fig. 2) erstreckt, zu verhin­ dern.

Die Drehung der Mitnehmerhalterung 8 tritt auf, wenn die Zug­ stangen 17 durch die auf die Hinterräder 19 wirkenden Kräfte gedreht werden. Die so gedrehte Mitnehmerhalterung 8 könnte in nicht akzeptabler Weise mit dem Gehäuse 5 oder der Nocken­ platte 6 zusammentreffen, so daß die Aufhängung keine sanften Gleitbewegungen ausführen kann. Weiterhin kann ein solches Aufeinandertreffen unangenehme Geräusche verursachen. In einem extremen Fall könnte der Balg 30 unzulässig verdreht und be­ schädigt werden. Die Anschlagplatte 29 kann alle Probleme unterdrücken, die aus einer nicht akzeptablen Drehung des Mit­ nehmerkastens 8 herrühren könnten.

Der geringe Abstand zwischen der Anschlagplatte 29 und er hin­ teren Platte 11b stellen eine sanfte Bewegung der Mitnehmer­ halterung 8 sicher, wenn diese nicht gedreht wird.

Die Anschlagplatte 29 kann auch aus einem metallischen Material bestehen, wenn auf ihre Kontaktfläche ein Schmieröl aufgetragen wird. Andererseits kann die Anschlagplatte 29 auch aus einem elastischen Material bestehen, um Stöße beim Kontakt mit der hinteren Platte 11b zu absorbieren.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine andere Anschlagplatte 29' zum Verhindern, daß die Mitnehmerhalterung 8 sich um eine hori­ zontale, sich quer zur Fahrzeugrichtung erstreckende Achse dreht. Insbesondere ist die aus einem elastischen Material gefertigte Anschlagplatte 29' zylindrisch und auf einen ringförmigen Abstandhalter 31 gepaßt, der seinerseits auf der Eingangswelle 6a an einer langgezogenen Öffnung 11d der vorderen Platte 11a befestigt ist. Die Anschlagplatte kann auch aus einem harten Harz oder einem metallischen Material gefertigt sein. Die langgezogene Öffnung 11d ist erforderlich, um eine Bewegung der Mitnehmerhalterung 8 in Querrichtung zum Fahrzeug unabhängig vom Vorhandensein der Anschlagplatte 29' zu ermöglichen. In ähnlicher Weise ist auch die hintere Platte 11b mit einer langgezogenen Öffnung 11e gebildet.

Fig. 12 zeigt noch eine andere Anschlagplatte 29", die auf die Wellenverlängerung 6b an der langgezogenen Öffnung 11e der hin­ teren Platte 11b gepaßt ist.

Damit ist die Erfindung beschrieben. Es ist jedoch offensicht­ lich, daß die Erfindung in vielfältiger Weise verändert werden kann. So kann zum Beispiel die Übertragungswelle 4 umgangen werden, und die Eingangs- oder Nockenwelle 6a kann durch einen Elektromotor angetrieben werden, der in Abhängigkeit vom Dreh­ winkel des Lenkrads 25 und der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird. Weiterhin kann die Mitnehmerhalterung 8 einen anderen Aufbau aufweisen.

Claims (15)

1. Lenkmechanismus für Fahrzeughinterräder (19) mit einer Ein­ gangswelle (6a), die sich in Abhängigkeit von der Drehung eines Fahrzeuglenkrades (25) dreht, einer Vorrichtung zum Umsetzen der Drehung der Eingangswelle (6a) in eine Bewegung eines beweglichen Elements in Querrichtung des Fahrzeugs und einem Verbindungselement (17), das das bewegliche Element mit einem Gelenkarm (18) eines jeden Hinterrades (19) verbindet, bei dem die Umsetzvorrichtung ein Nockenelement (6), das mit der Eingangswelle (6a) zum Drehen mit derselben verbunden ist, auf­ weist und das bewegliche Element in der Form einer Mitnehmervor­ richtung (8) zum Halten eines Paares Mitnehmer (7) ist, die sich mit dem dazwischenliegenden Nockenelement (6) in Fahrzeugquer­ richtung in einem Abstand voneinander befinden, wobei die Mit­ nehmervorrichtung (8) in Querrichtung des Fahrzeugs geradlinig bewegbar ist, wenn die Eingangswelle (6a) gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenelement (6) ein nicht-kreisrundes Nockenprofil aufweist, das zu einer diametralen, eine Symmetrielinie (SL) darstellenden Linie symmetrisch ist, und daß das Nockenprofil die geradlinige Bewegung der Mitnehmervor­ richtung (8) bestimmt.

2. Lenkmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenprofil bewirkt, daß das Paar Mitnehmer (7) sich gleichzeitig und im wesentlichen um den gleichen Betrag in die gleiche Richtung bewegt.

3. Lenkmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenprofil ein Paar zuein­ ander diametral entgegengesetzt liegender Oberflächenabschnitte (20) mit konstantem Radius, durch die eine andere, zur Symme­ trielinie (SL) senkrecht liegende diametrale Linie (NL) mittig hindurchgeht, einen Oberflächenabschnitt (22) mit größerem Radius, der sich an das eine Ende jedes Oberflächenabschnitts (20) mit konstantem Radius anschließt, und einen Oberflächen­ abschnitt (21) mit kleinerem Radius, der sich an das andere Ende jedes der Oberflächenabschnitte (20) mit kontantem Radius anschließt, aufweist.

4. Lenkmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenprofil einen zweiten Abschnitt (24) mit kleinerem Radius, der sich an den Ober­ flächenabschnitt (22) mit größerem Radius anschließt, und einen zweiten Abschnitt (23) mit größerem Radius, der sich an den ersten Oberflächenabschnitt (21) mit kleinerem Radius anschließt, aufweist.

5. Lenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer Rollen (7) sind, von denen jede mittels einer Rollenwelle (13), die sich senkrecht zur Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt, drehbar gelagert ist.

6. Lenkmechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine exzentrische Buchse (15) zwischen wenigstens einer der Mitnehmerrollen (7) und einer entsprechenden Rollenwelle (13) eingefügt ist, so daß diese wenigstens eine Mitnehmerrolle (7) in ihrer Position durch Drehung der Buchse (15) gegenüber der entsprechenden Rollen­ welle (13) einstellbar ist.

7. Lenkmechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die exzentrische Buchse (15) mit einer Bedienungsvorrichtung (27) zum vereinfachten Drehen gegenüber der entsprechenden Rollenwelle (13) versehen ist.

8. Lenkmechanismus nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungsvorrichtung eine scheibenförmige Platte (27) mit einer gerändelten äußeren Umfangsoberfläche ist.

9. Lenkmechanismus nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastischer Ring (28) zwischen wenigstens einer der Mitnehmerrollen (7) und die entsprechende Rollenwelle (13) eingefügt ist.

10. Lenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mitnehmer (7) eine äußere Oberfläche mit abgerundetem Querschnitt aufweist.

11. Lenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Anschlagvorrichtung (29; 29'; 29") zum Verhindern, daß die Mitnehmervorrichtung (8) sich um eine sich quer zur Fahrzeugrichtung erstreckende Achse dreht.

12. Lenkmechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagvorrichtung (29) zwischen dem Nockenelement (6) und der Mitnehmervorrichtung (8) angeordnet ist.

13. Lenkmechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagvorrichtung (29') zwischen der Eingangswelle (6a) und der Mitnehmervorrichtung (8) angeordnet ist.

14. Lenkmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß sich die Eingangswelle (6a) in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, um sich bei einer Rollbewegung eines Fahrzeugkörpers (B) zu drehen, und daß die Mitnehmervorrichtung (8) in einem Gehäuse (5), das auf einem ungefederten Teil (9), das mit dem Fahrzeugkörper (B) über eine Radaufhängung (S) verbunden ist, befestigt ist, gleitbar gelagert ist.

15. Lenkmechanismus nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmervorrichtung (8) einen Rahmen (11), der sich in Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt und das Paar Mitnehmer (7) aufnimmt, und je eine Gleit­ stange (12), die sich von jedem Ende des Rahmens (11) er­ streckt, um zum Zwecke der Verbindung mit dem Verbindungs­ element (17) gleitend aus dem Gehäuse (5) hervorzustehen, aufweist.