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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen des
Hubs einer Kraftfahrzeug-Lenkungszahnstange, und insbesondere eine Vorrichtung
zum Einstellen des Hubs einer Kraftfahrzeug-Lenkungszahnstange,
mit welcher ein Fahrer die Größe des Hubs
der Lenkungszahnstange bequem steuern kann, wie es für die Änderung
eines minimalen Wenderadius erforderlich ist, wodurch ein Komfort
für den
Fahrer geschaffen wird.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Beim
Fahren eines Kraftfahrzeuges führt
ein Fahrer häufig
Kehrtwendungen durch. Im Falle eines Fahrzeuges mit einem großen minimalen
Wenderadius kann eine Kehrtwendung nicht mit einem Versuch, sondern
mit mehreren Einstellungen vollendet werden, was eine Unbequemlichkeit
und Unterbrechung beim Fahren und die Verstärkung eines Problems während eines
Verkehrsstaus verursacht.
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In
letzter Zeit wurde ein Modell eines großen Personenkraftwagens mit
einer Gesamtlänge
von über
5000 mm zusätzlich
zu großräumigen Lastkraftwagen
oder Kleintransportern eingeführt,
wodurch das zuvor genannte Problem der Durchführung einer Kehrtwendung verstärkt wird.
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Außerdem wird
das Problem als solches bei einigen Fahrzeugen mit Frontmotor und
Vorderradantrieb schwieriger, da der Motor horizontal derart positioniert
ist, dass er einen großen
Teil des Motorraumes einnimmt, so dass es schwierig wird, einen Lenkungsraum
zum Bilden eines Lenkwinkels des Vorderrades sicherzustellen.
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Ferner
wird gemäß einem
herkömmlichen Verfahren
zum Bilden eines Hubs der Zahnstange eines Lenkgetriebes für Lenkvorgänge der
Zahnstangenhub derart festgelegt, dass ein Abstand von Seitenteilen
einer Karosserie und der zugehörigen
Teile minimal gehalten wird, vorausgesetzt, dass eine maximale Querschnittsgröße eines
Reifens im ungünstigsten
Fahrzustand gemessen wird, wo eine Schneekette auf ein Vorderrad
(Antriebsrad) gewickelt ist.
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Jedoch
besteht ein Problem darin, dass, wenn der Hub der Zahnstange eines
Lenkgetriebes wie oben beschrieben festgelegt ist, ein Drehungsmaß eines
Rades mit einer Gesamtfläche
gebildet wird, die ein größter benutzter
Reifen oder eine an einem normalen Reifen montierte Schneekette
aufweist, so dass im Falle der Verwendung nur eines normalen Reifens
oder eines Reifens ohne einer Schneekette an dem normalen Reifen
der Abstand zu einem tatsächlich
störenden
Objektpunkt größer wird.
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Ein
anderes Problem besteht darin, dass das zuvor genannte Problem auftritt,
wenn eine Kehrtwendung im Verlauf einer normalen Fahrt bei einer niedrigen
Geschwindigkeit in einer Stadt durchgeführt wird, und in den meisten
Fällen
wird, obwohl es möglich
ist, dass ein Lenkrad eine weitere Gegendrehung durchführen kann,
der Zahnstangenhub in seinem ungünstigsten
Zustand festgelegt.
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Besonders
ist, obwohl der minimale Wenderadius ein Faktor ist, der die Qualität eines
Produktes, wie großer
Personenkraftwagen oder irgendwelcher anderen frontgetriebenen Fahrzeuge,
bedeutend bestimmt, der Zahnstangenhub des Lenkgetriebes noch ineffizient
gestaltet, wie oben beschrieben ist.
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Die
EP-A-0 470 424 offenbart Mittel, welche den Lenkeinschlagwinkel
begrenzen, welcher von Rädern
eines Fahrzeuges eingenommen wird. Die Mittel bestehen aus einem
Gleitbolzen, der von einem elektromechanischen Stellglied betätigt wird und
quer zu der Lenksäule
vor einem Bewegungsbegrenzungsblock montiert ist.
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Die
DE 199 63 871 A ,
die vor dem Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung eingereicht und nach
diesem veröffentlicht
ist und daher nur für
DE relevant ist, offenbart ein Steuerungssystem für ein Fahrzeug,
mit einer Vorrichtung zum Erfassen der Fahrzeughöhe, einem Paar Stellgliedern,
die von einer ECU entsprechend der Fahrzeughöhe gesteuert werden, und einer
Vorrichtung zum Anpassen des Lenkungshubs, wobei die Anpassungsvorrichtung von
den Stellgliedern zum Einstellen des Lenkungshubs betrieben wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Daher
ist die vorliegende Erfindung offenbart, um die zuvor genannten
Probleme zu lösen,
und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
zum Einstellen des Hubs einer Kraftfahrzeug-Lenkungszahnstange zu
schaffen, welche in der Struktur kompakt ist und mit welcher ein
Fahrer die Größe des Hubs
der Lenkungszahnstange bequem und zuverlässig steuern kann, wie es für die Änderung
eines minimalen Wenderadius erforderlich ist, wodurch ein Komfort
für den
Fahrer geschaffen wird.
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Um
das zuvor genannte Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen,
ist eine Vorrichtung zum Einstellen des Hubs einer Kraftfahrzeug-Lenkungszahnstange
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Weitere Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Zum
volleren Verständnis
des Wesens und Ziels der Erfindung soll auf die folgende ausführliche Beschreibung
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen Bezug genommen werden,
in welchen:
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1 ein
Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Einstellen des Hubs einer Kraftfahrzeug-Lenkungszahnstange
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
teilweise perspektivische Ansicht eines Lenkgetriebes zur Erläuterung
eines Teils ist, bei welchem die vorliegende Erfindung angewendet wird;
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3 eine
Querschnittsansicht entlang der in 2 gezeigten
Linie I-I zur Erläuterung
der Struktur der ersten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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4 eine
analytische perspektivische teilweise Ansicht eines wichtigen Teils
zur Erläuterung der
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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5a eine
Vorderansicht zur Erläuterung eines
Zustands einer Vorrichtung zum Einstellen des Hubs einer Lenkungszahnstange
vor dem Betrieb der ersten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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5b eine
Querschnittsansicht entlang der Linie II-II zur Erläuterung
eines Zustands einer Vorrichtung zum Einstellen des Hubs einer Lenkungszahnstange
vor dem Betrieb der ersten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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6a eine
Vorderansicht zur Erläuterung eines
Zustands einer Vorrichtung zum Einstellen des Hubs einer Lenkungszahnstange
nach dem Betrieb der ersten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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6b eine
Querschnittsansicht entlang der Linie III-III zur Erläuterung eines Zustands einer
Vorrichtung zum Einstellen des Hubs einer Lenkungszahnstange nach
dem Betrieb der ersten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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7 eine
Vorrichtung zum Einstellen des Hubs einer Lenkungszahnstange gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8 eine
Vorrichtung zum Einstellen des Hubs einer Lenkungszahnstange gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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9 eine
Querschnittsansicht entlang der in 8 gezeigten
Linie V-V ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Lenkungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung, und
das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Betriebsschalter.
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Der
Betriebsschalter 2 ist in der Nähe eines Fahrersitzes angeordnet.
Wenn ein Fahrer den Betriebsschalter 2 nach Bedarf betätigt, erkennt
dies eine Steuereinrichtung 4, so dass der Zahnstangenhub
durch Steuerung von linken und rechten Stellgliedern 6, 8,
mit anderen Worten durch Antriebsmittel eingestellt wird, die in
einer vorbestimmten Position eines Lenkgetriebes angeordnet sind.
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Wie
oben beschrieben, dienen die linken und rechten Stellglieder 6, 8,
d.h. die Antriebsmittel, die mit einem elektrischen Signal der Steuereinrichtung 4 zu
betätigen
sind, wie in 2 gezeigt, zur Steuerung von
Mitteln zum Einstellen des Zahnstangenhubs, die an linken und rechten
Seiten eines Lenkgetriebes 10 angeordnet sind. Hierbei
sind die linken und rechten Mittel zum Einstellen des Zahnstangenhubs
in derselben Struktur gestaltet, so dass nur das eine der Einstellmittel
in der Zeichnung der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, wie
in 2 gezeigt ist.
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Außerdem überträgt, wenn
ein Lenkrad (nicht gezeigt) in einer Lenkrichtung gedreht wird, das
Lenkungssystem unter Verwendung einer Zahnstange und eines Ritzels
der vorliegenden Erfindung die Drehbewegung über eine Lenksäule an das
Lenkgetriebe 10. In dem Lenkgetriebe 10 wird eine
Zahnstange 14, die in einem Antriebszylinder 12 eingebaut
ist, durch ein Zahnstange- und Ritzel-Verfahren zum Lenken eines
Rades über
eine Spurstange 18, die mit einem Einsatz eines Kugelgelenks 16 an
einem freien Ende der Zahnstange 12 verbunden ist, nach
links oder rechts bewegt, wodurch der Lenkvorgang eines Fahrzeuges
erreicht wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine erste Ausführungsform
eines bei dem Lenkungssystem als solches anwendbaren Mittels zum Einstellen
des Zahnstangenhubs auf: einen Antriebsmotor 20, das heißt ein Stellglied,
einen Drehkörper 22,
der von dem Antriebsmotor 20 anzutreiben ist, und eine
Anschlagplatte 26, die selektiv durch eine Durchgangsöffnung 24 hindurch
tritt, die in der Mitte des Drehkörpers 22 ausgebildet
ist.
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Hierbei
ist in dem Antriebsmotor 20 ein Schutzschalter eingebaut,
um dessen Betrieb automatisch zu stoppen, wenn der Motor in seinem
Betrieb übermäßig belastet
wird.
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Ferner
ist der Drehkörper 22 aus
einer kreisförmigen
Platte mit einem Verzahnungsabschnitt 28 gestaltet, der
an seinem Außenumfang
ausgebildet ist. Hierbei ist der Verzahnungsabschnitt 28 an
irgendeinem Teil des Außenumfangs
des Drehkörpers 22 ausgebildet,
jedoch kann dieser auch in dem Bereich einer Drehung bezogen auf
den Drehkörper 22 ausgebildet
sein.
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Ebenso
ist eine Durchgangsöffnung 24 in
der Mitte des Drehkörpers 22 ausgebildet,
und die Durchgangsöffnung 24 ist
mit einem runden Abschnitt 30 in der Mitte und mit sektorartigen
Nuten 32 an beiden Seiten des runden Abschnitts 30 und
einem vorstehenden Abschnitt 34 an dem übrigen Teil des runden Abschnitts 30 versehen.
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Die
sektorartigen Nuten 32 sind in dem Innenwinkel (a) von
90 Grad festgelegt, was bedeutet, dass der Drehkörper 22 derart gesteuert
werden kann, dass er nach vorn oder hinten um 90 Grad drehbar ist.
Es ist nicht notwendig, den Innenwinkel der sektorartigen Nuten 32 auf
90 Grad zu begrenzen, so dass eine leichte Abweichung von 90 Grad möglich sein
kann. Im Falle von Abweichungen des Innenwinkels sollte der Drehwinkel
des Drehkörpers 22 entsprechend
seines abweichenden Innenwinkels eingestellt werden.
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Außerdem ist
an der einen Seite der beiden sektorartigen Nuten 32 ein
Anschlagvorsprung 36 zur Begrenzung des Bereichs der Bewegung
der Zahnstange 14 ausgebildet.
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Ebenso
weist die Anschlagplatte 26, die selektiv durch die Durchgangsöffnung 24 hindurch
tritt, eine Nabe 40, die in deren Mitte zum Hindurchlassen der
Zahnstange 14 ausgebildet ist, um daran abgestützt zu werden,
und sektorartige Vorsprünge 42 an deren
beiden Seiten für
den Eingriff mit den sektorartigen Nuten 32 auf, um dadurch
der Form der Durchgangsöffnung 24 als
Ganzes zu entsprechen.
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Die
derartig gestalteten Teile sind angeordnet, um zu ermöglichen,
dass sich der Drehkörper 22 in
dem Antriebszylinder 12 dreht, wie in 3 gezeigt
ist.
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Wie
in 4 gezeigt, steht der Antriebsmotor 20 zum
Antreiben des Drehkörpers 22 mit
dem Drehkörper 22 in
Eingriff, wenn dieser mit der Einfügung eines Zwischenrades 44 an
dem Antriebszylinder 12 befestigt ist, und die Anschlagplatte 26 ist
an einer Innenseite eines Kugelgelenks 16 um die Zahnstange 14 herum
befestigt, um zu ermöglichen,
dass die sektorartigen Vorsprünge 42 in
die sektorartigen Nuten 32 des Drehkörpers 22 vor dessen
Betrieb eingesetzt werden können.
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Gemäß der wie
oben beschriebenen ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind im Falle des normalen Fahrzustandes,
wo der Hub der Zahnstange 14 in seiner maximalen Größe gesteuert wird,
wie in 5 gezeigt ist, die sektorartigen
Nuten 32 und Vorsprünge 42 des
Drehkörpers 22 in
der gleichen Ebene einer Linie positioniert. Wenn die Zahnstange 14 auf
die maximale Größe entsprechend
ihrem Lenkbetrieb in Richtung zu dem Antriebszylinder 12 gezogen
wird, sind die sektorartigen Vorsprünge 42 in den sektorartigen
Nuten 32 eingesetzt, um dadurch die Größe ihres Lenkbetriebs zu maximieren.
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Dementsprechend
ist es möglich,
den minimalen Wenderadius auf die maximale Größe in dem normalen Fahrzustand
zu erhöhen,
was sehr vorteilhaft im Fahrzustand der Beibehaltung des minimalen Wenderadius
ist.
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Jedoch
kann im Falle eines reduzierten Hubs der Zahnstange 14 durch
Wickeln einer Kette auf ein Rad ein Fahrer den an dem Fahrersitz
angeordneten Betriebsschalter 2 betätigen, um die linken und rechten
Stellglieder 6, 8 der Steuereinrichtung 4 zu
steuern.
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Mit
anderen Worten, wenn dem Antriebsmotor 20 entsprechend
den linken und rechten Stellgliedern 6, 8 von
der Steuereinrichtung 4 Strom zugeführt wird, um den Drehkörper 22 in
einem vorbestimmten Winkel (etwa 90 Grad) zu drehen, ergibt sich
der in 6a dargestellte Zustand.
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Dann
sind die sektorartigen Vorsprünge 42 der
Anschlagplatte 26 und die Vorsprünge 34 des Drehkörpers 22 in
der gleichen Ebene einer Linie positioniert. Wenn die Zahnstange 14 entsprechend
einem Lenkbetrieb auf ihre maximale Größe gezogen wird, gelangen die
sektorartigen Vorsprünge 42 mit den
Vorsprüngen 34 in
Kontakt, wie in 6b gezeigt ist, wodurch die
Bewegung der Zahnstange 14 begrenzt wird.
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Gleichermaßen wird,
wenn die Zahnstange 14 zur Reduzierung ihrer Bewegung um
die Dicke (β) des
Drehkörpers 22 im
Vergleich zu ihrem normalen Zustand begrenzt wird, der Lenkwinkel
so klein wie die Reduzierung in der Bewegung der Zahnstange 14.
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Mit
anderen Worten bedeutet die Reduzierung eines Lenkwinkels, dass
es möglich
ist, zu verhindern, dass die um ein Rad herum gewickelte Kette irgendeinen
Kontaktschaden an der Karosserie verursacht.
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7 stellt
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. In der oben beschriebenen ersten
Ausführungsform
ist der Verzahnungsabschnitt 28 an dem Außenumfang
des Drehkörpers 22 nach
einem Stirnradverfahren mit Einführung
des von dem Antriebsmotor 20 anzutreibenden Zwischenrades 44 gestaltet.
Im Gegensatz dazu wird in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ein in einem Schneckengetriebe anzutreibender Motor 20 und
ein Schneckenradverfahren als Antriebskreis verwendet.
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Mit
anderen Worten ist eine Schnecke 52 an einem Ende einer
Motorwelle 50 montiert, und ein Schneckenrad 54 ist
an einem Außenumfang
des Drehkörpers 22 ausgebildet.
Hierbei sind, selbst wenn sich die zweite Ausführungsform in ihrem Antriebsverfahren
von der ersten Ausführungsform
unterscheidet, ihre Funktionen und Wirkungen dieselben wie die der
ersten Ausführungsform,
so dass ausführliche
Beschreibungen weggelassen werden.
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8 und 9 stellen
eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar, die abweichend von der zweiten und
dritten Ausführungsform, die
Motoren für
die Drehkreise verwendeten, ein Solenoid 60 verwendet.
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Mit
anderen Worten ist ein Seil 64 mit einem Ende einer Betätigungsstange 62 des
Solenoids 60 verbunden, welches ferner mit dem Drehkörper 22 verbunden
ist. Wenn dem Solenoid 60 Strom zugeführt wird, werden die Betätigungsstange 62 und
das Seil 64 nacheinander gezogen, um den Drehkörper 22 zu
drehen.
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Im
Gegensatz dazu kehrt, wenn der Strom an dem Solenoid 60 abgeschaltet
wird, die Betätigungsstange 62 durch
eine in dem Solenoid 60 eingebaute Rückstellfeder zurück, um dadurch
den Drehkörper 22 zurückzustellen.
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Ebenso
ist das Seil 64 aus einer Art von elastischem Material
gestaltet, das um den Außenumfang
des Drehkörpers 22 herum
zu wickeln ist, wodurch verhindert wird, dass der Drehkörper 22 durch Rückführen des
gezogenen Seils 64 umkehrt.
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Außerdem ist
in 9 ein Federelement 66 zwischen dem Drehkörper 22 und
dem Antriebszylinder 12 eingefügt. Die Anordnung des Federelements 66 als
solches kann für
dessen spezielle Rückführung in
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sorgen.
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Wie
oben beschrieben, besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung
darin, dass die Größe des Hubs
einer Lenkungszahnstange bequem gesteuert werden kann, wie es für die Änderung
ihres minimalen Wenderadius erforderlich ist, um dadurch ihren minimalen
Wenderadius zu minimieren und einen Komfort beim Fahren zu schaffen.
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Außerdem ist
die vorliegende Erfindung vorteilhaft beim Lösen des Problems eines Kontaktierens
der Kette mit der Karosserie durch eine Reduzierung in der Größe des Hubs
der Zahnstange, wenn an schneereichen Tagen die Kette um das Rad gewickelt
ist, wodurch die Qualität
eines Fahrzeuges verbessert wird.
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Ferner
ist die vorliegende Erfindung auch vorteilhaft bei der Sicherstellung
des minimalen Wenderadius entsprechend den Fahrzuständen, um
die Bequemlichkeit des Parkens des Fahrzeuges, seines Fahrens mit
niedriger Geschwindigkeit, des Durchführens einer Kehrtwendung oder
des Fahrens auf einer engen Straße zu verbessern, und bei der
Sicherstellung der Querschnittsflächen von Seitenteilen und unteren
Armen, um die Festigkeit zu verstärken und die Beständigkeit
gegen Aufprall oder Stoß und NVH
zu verbessern.