DE69007396T2

DE69007396T2 - Hinterradlenkung für ein Fahrzeug.

Info

Publication number: DE69007396T2
Application number: DE69007396T
Authority: DE
Inventors: Hirotaka Kanazawa; Hiroshi Ohmura
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2010-09-26
Also published as: EP0420131B1; US5044454A; JPH03112784A; EP0420131A1; DE69007396D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug, welche Hinterräder in Abhängigkeit von einer Lenksteuerung für Vorderräder lenkt.

2. Beschreibung des Stand der Technik

Eine konventionelle Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug umfaßt im wesentlichen: eine Hinterradlenkachse, die sich in Breitenrichtung des Fahrzeugkörpers erstreckt, um an beiden Enden davon mit einem linken und einem rechten Hinterrad mittels Zugstangen verbunden zu werden; einen Elektromotor als Leistungsquelle; und ein Transmissionsgetriebe zur Übertragung einer Ausgangsleistung vom Elektromotor auf die Hinterradlenkachse. Bei dieser Konstruktion steuert die konventionelle Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug die Hinterräder bei geringen Geschwindigkeiten in der entgegengesetzten Phase zu den Vorderrädern, um ein höheres Wendevermögen zu erzielen, wohingegen sie bei höheren Geschwindigkeiten die Hinterräder in derselben Phase wie die Vorderräder steuert, um eine höhere Fahrstabilität zu erzielen. Ein Beispiel der konventionellen Hinterradlenkvorrichtung ist im Amtsblatt zur Veröffentlichung japanischer Patentanmeldungen Nr. 60-193771 und im Amtsblatt zur Veröffentlichung japanischer Gebrauchsmustereintragungen Nr. 62-25277 offenbart.
Um Schäden zu verhindern, ist dieser Typ von einer Hinterradlenkvorrichtung mit einer Kupplung im Transmissionsgetriebe und darüber hinaus mit einer zentrierenden Federeinrichtung versehen zum Drücken der Hinterradlenkachse in eine Neutralstellung. Demgemäß unterbricht diese Kupplung im Falle eines Fehlers die Übertragung der Ausgangsleistung vom Elektromotor zur Hinterradlenkachse über das Transmissionsgetriebe. Zur selben Zeit drückt die zentrierende Federeinrichtung und hält die Hinterradlenkachse und das linke und das rechte Hinterrad, die damit verbunden sind, in der Neutralstellung.
Die EP-A-0292567 offenbart eine Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit einer Hinterradlenkachse zur Verbindung eines linken und eines rechten Hinterrades, einem Elektromotor, einem Transmissionsgetriebe zur Übertragung einer Ausgangsleistung vom Elektromotor zur Hinterradlenkachse, wobei das Transmissionsgetriebe mit einer Kupplung zur Unterbrechung der Ausgangsleistungs-Übertragung vom Elektromotor zur Hinterradlenkachse versehen ist.
Die JP-A-63199179 offenbart ein Anschlageinrichtung, das derart gestaltet ist, daß es eine übermäßige Drehung eines Hinterradlenkungs- Elektromotors einschränkt. Im Transmissionsgetriebe ist keine Kupplungseinrichtung zur Unterbrechung einer Ausgangsleistungs-Übertragung vom Elektromotor zur Hinterradlenkachse vorgesehen, sondern ein Schloßkanal mit einer vorgeschriebenen Form, der den Begrenzungsbereich des Hinterradlenkwinkels einstellt, ist auf einer Nockenwalze ausgebildet, und ein Anschlag, der fest auf einem Verriegelungszahnstangenhebel installiert ist, ist in den Schloßkanal eingeführt.
Wenn eine Drehung des Elektromotors den normalen Drehbereich überschreitet, in anderen Worten, im Fall unkontrollierbarer Drehung des Elektromotors, können die Hinterräder anomal gelenkt werden, bevor die Kupplung außer Eingriff ist. Die unkontrollierbare Drehung des Elektromotors wird gestoppt, wenn die Hinterradlenkachse in den störenden Einfluß mit anderen Bestandteilen (beispielsweise einem Lagerteil zur Lagerung der Hinterradlenkachse, usw.) gelangt, und somit die axiale Verlagerung (die Verlagerung in die Breitenrichtung des Fahrzeugkörpers) der Hinterradlenkachse beschränkt wird.
In jedem Fall kann dies eine auf die Kupplung wirkende Belastung hervorrufen und kann deren Trennfunktion behindern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen, bei der eine vorbeugende Maßnahme gegen eine unkontrollierbare Drehung eines Elektromotors vorgenommen wird, um die Fahrstabilität des Fahrzeuges zu verbessern.
Eine Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug bei dieser Erfindung muß als erstes wie folgt definiert sein. Die Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug umfaßt: eine Hinterradlenkachse zur Verbindung eines linken und eines rechten Hinterrads; einen Elektromotor; ein Transmissionsgetriebe zur Übertragung einer Ausgangsleistung vom Elektromotor zur Hinterradlenkachse; wobei das Transmissionsgetriebe mit einer Kupplung zur Unterbrechung einer Ausgangsleistungs-Übertragung vom Elektromotor zur Hinterradlenkachse versehen ist. Um die vorgenannte Aufgabe zu erfüllen, ist die Hinterradlenkvorrichtung darüber hinaus versehen mit einer Anschlageinrichtung, die zwischen dem Elektromotor und der Kupplung des Transmissionsgetriebes positioniert ist. Dieses Anschlageinrichtung schränkt eine Verlagerung von Bestandteilen des Transmissionsgetriebes ein, um eine übermäßige Drehung des Elektromotors, die ein feststehendes Ausmaß überschreitet, zu verhindern.
Mit dieser Anordnung kann die unkontrollierbare Drehung des Elektromotors verhindert werden da die Anschlageinrichtung, die zwischen dem Elektromotor und der Kupplung des Transmissionsgetriebes vorgesehen ist, die Relativverlagerung von Bestandteilen des Transmissionsgetriebes einschränkt. Demgemäß kann eine anomale Lenkung der Hinterräder zuverlässig verhindert werden.
Darüber hinaus ist die Kupplung in dem Zustand, in dem die unkontrollierbare Drehung des Elektromotors durch die Anschlageinrichtung verhindert wird, nicht einer Belastung ausgesetzt, die bei Verhinderung der Rotation erzeugt wird, da die Kupplung auf einer im Kraftfluß nachgeschalteten Seite der Anschlageinrichtung im Leistungsübertragungskanal angeordnet ist. Demgemäß kann die Kupplung sanft außer Eingriff gebracht werden.
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch klarer verständlich nach Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, in denen:
Fig. 1 eine Schnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 5 ist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Gesamtaufbaus eines Lenksystems für ein Fahrzeug ist;
Fig. 3 und 4 typische Diagrammverläufe einer Hinterradlenkung sind; und
Fig. 5 eine teilweise gebrochen dargestellte Unteransicht ist zur Darstellung eines Hauptteils einer Hinterradlenkvorrichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 2 zeigt einen Gesamtaufbau eines Lenksystems für ein Fahrzeug, das mit einer Hinterradlenkvorrichtung in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung versehen ist. Dieses Lenksystem für ein Fahrzeug umfaßt: eine Vorderradlenkvorrichtung 4 zur Lenkung eines linken und eines rechten Vorderrads 2L, 2R; und eine Hinterradlenkvorrichtung 8 zur Lenkung eines linken und eines rechten Hinterrads 6L, 6R.
Die Vorderradlenkvorrichtung 4 umfaßt: eine Vorderradlenkachse 14, die sich in Breitenrichtung des Fahrzeugkörpers erstreckt, um an deren beiden Enden mit einem Paar des linken und rechten Frontrads 2L, 2R mittels eines Paares einer linken und rechten Zugstange 10L, 10R und Gelenkarme 12L, 12R verbunden zu werden; und eine Steuerachse 20, die an deren einem Ende ein Ritzel 16 aufweist, das mit einer Zahnstange (in den Zeichnungen nicht dargestellt), die auf der Vorderradlenkachse 14 ausgebildet ist zusammenwirkt, und an deren anderem Ende mit einem Lenkrad 18 versehen ist. Bei diesem Aufbau verlagert die Vorderradlenkachse 14 sich in die Breitenrichtung des Fahrzeugkörpers als Antwort auf ein Handhabungsmanöver am Lenkrad 18, wodurch die Vorderräder 2L, 2R gelenkt werden.
Unterdessen umfaßt die Hinterradlenkvorrichtung 8: eine Hinterradlenkachse 30 zur Verbindung eines linken und eines rechten Hinterrads 6L, 6R; eine Zentrierfedereinrichtung 36 zum Drücken der Hinterradlenkachse 30 in eine Neutralstellung; einen Servomotor 32 als einen Elektromotor zur Steuerung der Hinterradlenkachse 30 gegen die Druckkraft von der zentrierenden Federeinrichtung 36; und ein Transmissionsgetriebe 33 zur Übertragung einer Ausgangsleistung vom Servomotor 32 zur Hinterradlenkachse 30.
Die Hinterradlenkachse 30 erstreckt sich in Breitenrichtung des Fahrzeugkörpers und ist an deren beiden Enden mit dem linken und dem rechten Hinterrad 6L, 6R mittels Zugstangen 42L, 42R und Gelenkarmen 44L, 44R verbunden. Daher werden die Hinterräder 6L, 6R über die Hubverlagerung der Hinterradlenkachse 30 in der Breitenrichtung (Axialrichtung) des Fahrzeugkörpers gelenkt.
Das Transmissionsgetriebe 33 umfaßt: ein Schneckenradgetriebe 48, das in einer Ausgangswelle des Servomotors 32 vorgesehen ist; ein Zahnstangengetriebe 34, das in der Hinterradlenkachse 30 vorgesehen ist; und zwei Kupplungsmechanismen 49, 50, die zwischen dem Schneckenradgetriebe 48 und dem Zahnstangengetriebe 34 zwischenliegend angeordnet sind, um eine Ausgangsleistungsübertragung von der Ausgangswelle des Servomotors 32 zur Hinterradlenkachse 30 zu unterbrechen.
Der Servomotor 32 und die beiden Kupplungsmechanismen 49, 50 des Transmissionsgetriebes 33 werden durch eine Steuereinrichtung 38 als Steuermittel gesteuert. Unter der Steuerung der Steuereinrichtung 38 sind, wenn die Hinterräder 6L, 6R nicht gesteuert werden (wenn eine Maschine angehalten ist, während ein Zündschalter sich in einem OFF-Zustand befindet), die Kupplungsmechanismen 49, 50 beide außer Eingriff, und als ein Ergebnis werden die Hinterradlenkachse 30 und die Hinterräder 6L, 6R, die damit verbunden sind, durch die zentrierende Federeinrichtung 36 in der Neutralstellung gehalten. Demgegenüber sind, wenn die Hinterräder 6L, 6R gelenkt werden (wenn die Maschine angetrieben wird, während sich der Zündschalter in einem ON-Zustand befindet), die beiden Kupplungsmechanismen 49, 50 beide im Eingriff. Als Ergebnis wird der Servomotor 32 in Drehung versetzt, wenn die Vorderräder 2L, 2R durch Betätigung des Lenkrades 18 gelenkt werden. Anschließend wird die Drehung des Servomotors 32 auf die Hinterradlenkachse 30 mittels des Schneckenradgetriebes 48, der Kupplungsmechanismen 49, 50 und des Zahnstangengetriebes 34 übertragen. Das bedeutet, daß die Hinterradlenkachse 30 einer Hubverlagerung gegen die Druckkraft von der zentrierenden Federeinrichtung 36 unterliegt. Demzufolge werden die Hinterräder 6L, 6R, die mit der Hinterradlenkachse 30 verbunden sind, um einen gewünschten Winkel ausgelenkt.
Eine Ausgangsleistung vom Kupplungsmechanismus 50 wird auf die beiden Hinterradlenkwinkelsensoren 120, 120 mittels eines Getriebes 51 übertragen. Anschließend werden die Hinterradlenkwinkelsignale, die durch die Sensoren 120, 120 detektiert wurden, in die Steuereinrichtung 38 eingegeben. Als Antwort auf das Hinterradlenkwinkelsignal steuert die Steuereinrichtung 38 den Servomotor 32 und die beiden Kupplungsmechanismen 49, 50 des Transmissionsgetriebes 33, um die Hinterräder 6L, 6R um einen gewunschten Winkel genau zu steuern. Die Hinterradlenksensoren 120, 120 sind paarweise vorgesehen und tragen daher dazu bei, die Steuerzuverlässigkeit zu verbessern.
Signale von verschiedenen Sensoren werden in die Steuereinrichtung 38 eingegeben, um die Hinterradlenksteuerung genau auszuführen. Das Bezugszeichen 110 bezeichnet einen Lenkrad-Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines Lenkrad-Lenkwinkels, und 116 bezeichnet einen Vorderrad-Lenkwinkelsensor zur Erfassung eines Vorderrad-Lenkwinkels, der auf einem Hubverlagerungswinkel der Vorderradlenkachse 14 basiert. Die Bezugszeichen 112, 118 sind Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit. 114 ist ein Giergeschwindigkeitssensor zur Erfassung einer Giergeschwindigkeit des Fahrzeugkörpers. 122 ist ein Neutralkupplungsschalter zur Erfassung einer N(Neutral)-Position eines automatischen Transmissionsgetriebes und ebenso beim Treten der Kupplung. 124 ist ein Inhibitionsschalter zur Erfassung der Neutralstellung und einer P(Park)-Stellung des automatischen Transmissionsgetriebes. 126 ist ein Bremsenschalter zur Erfassung einer Betätigung einer Bremse. 128 ist ein Motorschalter zur Erfassung eines Motorbetriebszustands. 130 ist ein L-Anschluß für eine Drehstromlichtmaschine.
Die Hinterradlenksteuerung durch die Steuereinrichtung 38 wird als Antwort auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit ausgeführt. Ein Beispiel einer Änderung in einem Lenkverhältnis (ein Verhältnis eines Hinterradlenkwinkels zu einem Vorderradlenkwinkel) in Übereinstimmung mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit ist in Fig. 3 dargestellt. Unter der Bedingung der in Fig. 3 dargestellten Steuerungscharakteristik verändert sich ein Verhältnis eines Hinterradlenkwinkels zu einem Vorderradlenkwinkel in die Richtung längs derselben Phase mit einem Anstieg in einer Fahrzeuggeschwindigkeit. Diese Änderung ist ebenso in Fig. 4 dargestellt. Das Bezugszeichen 132 in Fig. 2 bezeichnet eine Warnlampe, die an die Steuereinrichtung 38 angeschlossen ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 5 wird nun der Aufbau der Hinterradlenkvorrichtung 8 im Detail beschrieben.
In den Fig. 1 und 5 bezeichnet das Bezugszeichen 32 den Servomotor der Hinterradlenkvorrichtung. Der Servomotor 32 ist derart angeordnet, daß eine Ausgangswelle 220 davon sich in die Breitenrichtung des Fahrzeugkörpers erstreckt. An diesen Servomotor 32 angeschlossen ist ein Gehäuse 40, in dem die Hinterradlenkachse 30, die zentrierende Federeinrichtung 36 und das Transmissionsgetriebe 33 der Hinterradlenkvorrichtung 8 untergebracht sind. Als erstes werden die Hinterradlenkachse 30 und die zentrierende Federeinrichtung 36 erläutert.
Die Hinterradlenkachse 30 ist verschiebbar im Innern des Gehäuses 40 gelagert. Diese Hinterradlenkachse 30 weist ein Paar eines linken und eines rechten Anschlags auf, die in einem festgelegten Abstand axial voneinander beabstandet sind. Zwischen die Anschläge 90, 92 ist ein Paar von Federsitzen 94, 96 eingesetzt, um mit der Hinterradlenkachse 30 gepaßt zu werden. Diese Federsitze 94, 96 sind in ihrer Bewegung in eine Öffnungsrichtung davon durch die Anschläge 90, 92 eingeschränkt. Zwischen den Federsitzen 94, 96 ist eine Zentrierfeder 98 in einem zusammengedrückten Zustand vorgesehen, um die Hinterradlenkachse 30 in die Neutralstellung zu drücken.
Im Innern des Gehäuses 40 sind Sperrteile 100, 102 ausgebildet, die mit den Anschlägen 90, 92 korrespondieren. Diese Sperrteile 100, 102 schränken eine Bewegung der Anschläge 90, 92 in der Öffnungsrichtung davon ein. Diese Sperrteile 100, 102 und die Anschläge 90, 92 bilden eine Begrenzungseinrichtung 103 zur Begrenzung einer axialen Hubverlagerung der Hinterradlenkachse 30, die ein feststehendes Ausmaß überschreitet. Das Sperrteil 102 bildet ein Federdeckelelement 104, das in das Gehäuse 40 eingeschraubt ist. Eine Axialposition des Sperrteils 102 wird durch Einstellung eines Ausmaßes, um wieviel das Federdeckelteil 104 in das Gehäuse 40 eingeschraubt ist variiert. Demgemäß kann eine Druckbelastung (voreingestellte Belastung) der Zentrierfeder 98 genau eingestellt werden, wenn eine Einstellung erforderlich ist. Entsprechend dieser voreingestellten Belastung wird die Hinterradlenkachse 30 in die Neutralstellung gedrückt. Diese voreingestellte Belastung muß groß genug sein, um eine Seitenkraft, die durch eine Kurvenfahrt hervorgerufen wird, zu überwinden.
Als nächstes wird das Transmissionsgetriebe 33 beschrieben.
Wie vorher beschrieben, umfaßt das Transmissionsgetriebe 33: das Schneckenradgetriebe 48, das in der Ausgangswelle 220 des Servomotors 32 vorgesehen ist; das Zahnstangengetriebe 34, das in der Hinterradlenkachse 30 vorgesehen ist; und zwei Kupplungsmechanismen 49, 50, die zwischen dem Schneckenradgetriebe 48 und dem Zahnstangengetriebe 34 zwischenliegend angeordnet sind, um eine Ausgangsleistungsübertragung von der Ausgangswelle 220 des Servomotors 32 zur Hinterradlenkachse 30 zu unterbrechen. Das Schneckenradgetriebe 48, das Zahnstangengetriebe 34 und die beiden Kupplungsmechanismen 49, 50 sind sämtlich innerhalb des Gehäuses 40 untergebracht.
Das Transmissionsgetriebe 33 ist mit zwei Wellen 200, 202 versehen. Diese Wellen 200, 202 sind innerhalb des Gehäuses 40 koaxial auf einer Achse in Längsrichtung des Fahrzeugkörpers angeordnet und jeweils drehbar angeordnet. Die Welle 202 ist drehbar durch Lagerteile 204, 206 des Gehäuses 40 gelagert. Unterdessen ist die Welle 200 an einem Ende davon (ein Vorderende) durch ein Lagerteil 210 einer Abdeckplatte 208 des Gehäuses 40 gelagert und ebenso an dem anderen Ende davon (hinteres Ende) durch einen Lagerbereich 212, der an einem Ende (ein Vorderende) der Welle 202 ausgebildet ist, drehbar gelagert. Auf den Wellen 200, 202 sind von vorn der erste Kupplungsmechanismus 49, das Schneckenradgetriebe 48, der zweite Kupplungsmechanismus 50, das Zahnstangengetriebe 34 und das Getriebe 51 angeordnet. Diese Einrichtungen werden im nachfolgenden Teil im Detail beschrieben.
Als erstes kommt die Beschreibung des Schneckenradgetriebes 48.
Ein Schneckenrad 214 ist drehbar an der Welle 200 befestigt. Mit anderen Worten, das Schneckenrad 214 ist über die Welle 200 mittels Lagerteile 216, 218 drehbar gelagert. Demgegenüber ist die Ausgangswelle 220 des Servomotors 32 mit einer Ausgangswelle 224 mittels eines Keilnutverbindungsrings 222, wie in Fig. 1 dargestellt, verbunden. Diese Ausgangswelle 224 ist ihrerseits über Lagerteile 226, 228 des Gehäuses 40 drehbar gelagert. Eine Schnecke 230 ist auf dieser Ausgangswelle 224 zwischen den Lagerteilen 226, 228 vorgesehen. Diese Schnecke 230 der Ausgangswelle 224 greift in das Schneckenrad 214 ein. Demgemäß bewirkt die Drehung der Ausgangswelle 220 des Servomotors 32 eine Drehung des Schneckenrads 214.
Der Keilnutverbindungsring 222 gleicht jegliches Positionsgleiten in axialer Richtung zwischen der Ausgangswelle 220 des Servomotors 32 und der Ausgangswelle 224 aus. Das Lagerteil 226 wird von einem Aufnahmekörper 227 aufgenommen. Dieser Aufnahmekörper 227 ist im Innern des Gehäuses 40 angeordnet. Der Aufnahmekörper 227 ist mit einem Einstellteil 232 mittels einer Feder 231 verbunden. Das Einstellteil 232 ist in ein Deckelteil 234 des Gehäuses 40 eingeschraubt. Ein Eingriffsverhältnis der Schnecke 230 der Ausgangswelle 224 mit dem Schneckenrad 214 kann in Abhängigkeit davon, um wieviel das Einstellteil 232 in das Deckelteil 234 eingeschraubt ist, eingestellt werden.
Als nächstes kommt die Beschreibung des ersten Kupplungsmechanismus 49.
Ein Ringkörper 236 ist auf dem Schneckenrad 214 mittels eines Bolzens 238 befestigt. Der Ringkörper 236 weist einen Keilnutbereich 236a auf einer äußeren Umfangsfläche davon auf. Ein anderer Ringkörper 240 ist koaxial mit diesem Ringkörper 236 angeordnet. Der Ringkörper 240 weist einen Keilnutbereich 240a auf einer inneren Umfangsfläche davon auf. Der Keilnutbereich 240a greift in den Keilnutbereich 236a des Ringkörpers 236 ein. Demzufolge ist der Ringkörper 240 gegenüber dem Ringkörper 236 axial bewegbar und ist mit der Drehung des Ringkörpers 236 drehbar.
Ein Kupplungskörper 242 ist an der Welle 200 über ein Befestigungssegment 244 befestigt. Daher rotiert die Welle 200 zusammen mit der Drehung des Kupplungskörpers 242. Der Kupplungskörper 242 weist eine Feder 246 und ein Schaltschütz 247 darin auf. Die Feder 246 drückt den Ringkörper 240 von dem Kupplungskörper 242 weg. Somit wird die Drehung des Ringkörpers 240 nicht auf den Kupplungskörper 242 übertragen. Ein vorspringender Bereich 248 ist auf dem Ringkörper 240 an einer Kontaktfläche zwischen dem Ringkörper 240 und dem Kupplungskörper 242 ausgebildet. Korrespondierend mit diesem vorspringenden Bereich 248 ist auf dem Kupplungskörper 242 ein rückspringender Bereich 250 ausgebildet. Wenn der vorspringende Bereich 248 des Ringkörpers 240 in den rückspringenden Bereich 250 des Kupplungskörpers 242 eingreift, wird die Drehung des Ringkörpers 240 auf den Kupplungskörper 242 übertragen.
Auf dem Kupplungskörper 242 ist ein ringförmiger, rückspringender Bereich 252 auf einer Fläche gegenüberliegend dem rückspringenden Bereich 250 ausgebildet. Ein Solenoid 254 ist auf der Abdeckplatte 208 des Gehäuses 40 mit einem Bolzen 256 befestigt. Das Solenoid 254 ist im Innern des ringförmigen, rückspringenden Bereichs 252 des Kupplungskörpers 242 aufgenommen. Wenn das Solenoid 254 erregt wird, wird der Ringkörper 240 zum Kupplungskörper 242 gegen die Feder 246 angezogen. Als Ergebnis greift der vorspringende Bereich 248 des Ringkörpers 240 in den rückspringenden Bereich 250 des Kupplungskörpers 242 ein. Dies überträgt die Drehung des Ringkörpers 240 auf den Kupplungskörper 242, wodurch der Kupplungskörper 242 gedreht wird.
Als nächstes wird der zweite Kupplungsmechanismus 50 beschrieben.
Ein Kupplungskörper 258 ist an der Welle 200 über ein Befestigungssegment 260 befestigt. Daher rotiert dieser Kupplungskörper 248 zusammen mit der Drehung der Welle 200. Unterdessen ist ein Ringkörper 262 auf der Welle 202 mittels eines Bolzens 264 befestigt. Dieser Ringkörper 262 weist einen Keilnutbereich 262a auf einer äußeren Umfangsfläche davon auf. Ein weiterer Ringkörper 266 ist koaxial zu dem Ringkörper 262 angeordnet. Dieser Ringkörper 266 weist einen Keilnutbereich 266a auf einer inneren Umfangsfläche davon auf. Der Keilnutbereich 266a greift in den Keilnutbereich 262a des Ringkörpers 262 ein. Demzufolge wird der Ringkörper 266 axial gegenüber dem Ringkörper 262 bewegt und ist zusammen mit der Drehung des Ringkörpers 266 drehbar.
Der Kupplungskörper 258 weist eine Feder 268 und einen Schaltschütz 269 darin auf. Die Feder 268 drückt den Ringkörper 266 vom Kupplungskörper 258 weg. Daher wird die Drehung des Kupplungskörpers 258 nicht auf den Ringkörper 266 übertragen. Ein rückspringender Bereich 270 ist auf dem Kupplungskörper 258 an einer Kontaktfläche zwischen dem Kupplungskörper 258 und dem Ringkörper 266 ausgebildet. Korrespondierend mit dem rückspringenden Bereich 270 ist ein vorspringender Bereich 272 auf dem Kupplungskörper 266 ausgebildet. Wenn das Eingriffsverhältnis zwischen dem rückspringenden Bereich 270 des Kupplungskörpers 258 und dem vorspringenden Bereich 272 des Ringkörpers 266 ausgebildet ist, wird die Drehung des Kupplungskörpers 258 auf den Ringkörper 266 übertragen.
Auf dem Kupplungskörper 258 ist ein ringförmiger, rückspringender Bereich 274 auf einer Fläche gegenüberliegend dem rückspringenden Bereich 270 ausgebildet. Ein Solenoid 278 ist auf einem Aufnahmeteil 276 des Gehäuses 40 durch einen Bolzen 280 befestigt. Das Solenoid 278 ist im Innern des ringförmigen, rückspringenden Bereichs 274 des Kupplungskörpers 258 aufgenommen. Wenn das Solenoid 278 erregt wird, wird der Ringkörper 266 an den Kupplungskörper 258 gegen die Feder 268 angezogen. Als Ergebnis greift der vorspringende Bereich 272 des Ringkörpers 266 in den rückspringenden Bereich 270 des Kupplungskörpers 258 ein. Dies überträgt die Drehung des Kupplungskörpers 258 auf den Ringkörper 266, wodurch der Ringkörper 266 gedreht wird.
Als nächstes wird das Zahnstangengetriebe 34 im Detail beschrieben.
Ein Ritzel 282 ist zwischen den Lagerteilen 204, 206 auf der Welle 202 vorgesehen. Korrespondierend mit dem Ritzel 282 ist auf der Hinterradlenkachse 30 eine Zahnstange 284 vorgesehen. Das Ritzel 282 und die Zahnstange 284 greifen ineinander. Demgemäß verursacht die Drehung der Welle 202 eine Verlagerung der Hinterradlenkachse 30 in axialer Richtung davon, wodurch die Hinterräder gelenkt werden.
Nun wird wie folgt das Getriebe 51 beschrieben.
Erfassungswellen 292, 292 für die beiden Hinterradlenkwinkelsensoren 120, 120 sind mit Wellen 296, 296 mittels Keilnutverbindungsringen 294, 294, die beispielsweise aus Kunstharz hergestellt sind, verbunden. Die Wellen 296, 296 sind über Lagerteile 298, 300 jeweils drehbar gelagert. Zahnräder 302, 304 sind zwischen den Lagerteilen 298, 300 auf den Wellen 296, 296 befestigt. Unterdessen ist auf einem Ende der Welle 202 ein Zahnrad 306 befestigt. Dieses Zahnrad 306 greift in die Zahnräder 302, 304 ein.
Daher werden die Wellen 296, 296 durch die Zahnräder 306, 302, 304 gedreht, wenn die Drehung der Welle 202 die Hinterräder lenkt. Anschließend erfassen die Hinterradlenkwinkelsensoren 120, 120 die Drehung der Welle 202.
Bei der vorstehend erwähnten Anordnung arbeitet die Hinterradlenkvorrichtung 8 in der folgenden Art und Weise.
Im Falle eines OFF-Zustands des Zündschalters oder während die Maschine im Stillstand ist, sind beide Kupplungsmechanismen 49, 50 außer Eingriff. Mit anderen Worten, das Solenoid 254 wird im Kupplungsmechanismus 49 nicht erregt, und daher ist der Ringkörper 240 vom Kupplungskörper 242 durch die Feder 246 getrennt. In gleicher Art und Weise ist das Solenoid 278 im Kupplungsmechanismus 50 nicht erregt, und daher ist der Ringkörper 266 von dem Kupplungskörper 258 durch die Feder 268 getrennt. Da beide Kupplungsmechanismen 49, 50 außer Eingriff sind, wird die Hinterradlenkachse 30 durch die Zentrierfeder 98 der Zentrierfedereinrichtung 36 in die Neutralstellung gedrückt und gehalten.
Im Falle eines ON-Zustands des Zündschalters oder während die Maschine betrieben wird, sind beide Kupplungsmechanismen 49, 50 im Eingriff. Mit anderen Worten, das Solenoid 254 im Kupplungsmechanismus 49 ist erregt, und daher wird der Ringkörper 240 an den Kupplungskörper 242 gegen die Druckkraft von der Feder 246 angezogen. Als Ergebnis greift der vorspringende Bereich 248 des Ringkörpers 240 in den rückspringenden Bereich 250 des Kupplungskörpers 242 ein. Auf diese Art und Weise wird die Drehung des Ringkörpers 240 auf den Kupplungskörper 242 übertragen, wodurch der Kupplungskörper 242 gedreht wird. In gleicher Art und Weise wird das Solenoid 278 im Kupplungsmechanismus 50 erregt, und daher wird der Ringkörper 266 gegen die Druckkraft von der Feder 268 an den Kupplungskörper 258 angezogen. Als Ergebnis greift der vorspringende Bereich 272 des Ringkörpers 266 in den rückspringenden Bereich 270 des Kupplungsköpers 258 ein. Auf diese Art und Weise wird die Drehung des Kupplungskörpers 258 auf den Ringkörper 266 übertragen, wodurch der Ringkörper 266 gedreht wird.
Wenn der Servomotor 32 angetrieben wird, während die beiden Kupplungsmechanismen 49, 50 sich im Eingriff befinden, wird die Drehung der Ausgangswelle 220 des Servomotors 32 auf die Hinterradlenkachse 30 mittels des Schneckenradgetriebes 48 des Transmissionsgetriebes 33, der Kupplungsmechanismen 49, 50 und des Zahnstangengetriebes 34 übertragen. Demzufolge wird die Hinterradlenkachse 30 gezwungen, sich von der Neutralposition gegen die Druckkraft von der Zentrierfeder 98 der Zentrierfedereinrichtung 36 zu verlagern. Somit können die Hinterräder gelenkt werden.
Im einzelnen wird die Drehung der Ausgangswelle 220 des Servomotors 32 zum Schneckenrad 214 mittels des Keilnutverbindungsrings 222, der Ausgangswelle 224, der Schnecke 230 der Ausgangswelle 224 übertragen. Da der erste Kupplungsmechanismus 49 sich in einem Eingriffszustand befindet, wird die Drehung des Schneckenrads 214 auf die Welle 200 mittels des Ringkörpers 236, des Ringkörpers 240 und des Kupplungskörpers 242 übertragen. Da der zweite Kupplungsmechanismus 50 sich ebenfalls in einem Eingriffszustand befindet, wird die Drehung der Welle 200 auf die Welle 202 mittels des Kupplungskörpers 258, des Ringkörpers 266 und des Ringkörpers 262 übertragen. Die Drehung der Welle 202 wird dann auf die Hinterradlenkachse 30 mittels des Ritzels 282 und der Zahnstange 284 übertragen. Demgemäß wird die Hinterradlenkachse 30 in einer axialen Richtung davon verlagert, wodurch die Hinterräder gesteuert werden.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Anschlageinrichtung 301, das Merkmal der vorliegenden Erfindung, im Schneckenradgetriebe 48 zwischen den Kupplungsmechanismen 49, 50 und dem Servomotor 32 im Transmissionssystem des Transmissionsgetriebes 33 zwischenliegend angeordnet vorgesehen. Diese Anschlageinrichtung 301 schränkt die Drehung des Schneckenrads 214 ein und verhindert somit, daß die Drehung des Servomotors 32 einen feststehenden Winkel überschreitet. Die Anschlageinrichtung 301 umfaßt: ein konvexes Teil 301a, das integral auf dem Schneckenrad 214 zur Drehung damit ausgebildet ist; ein Paar Sperrteile 301b, die auf dem Gehäuse 40 korrespondierend mit dem konvexen Teil 301a vorgesehen sind. Wenn das linke und das rechte Hinterrad 6L, 6R aus der Neutralstellung gelenkt werden und dabei einen feststehenden Winkel durch die Drehung des Servomotors 32 über das Transmissionsgetriebe 33 überschreiten, kommt der konvexe Teil 301a in Kontakt mit und wird gesperrt von einem der Sperrteile 301b, 301b. Ein Drehbegrenzungsbereich des Servomotors 32, der durch die Anschlageinrichtung 301 definiert ist, ist kleiner eingestellt als ein Hubverlagerungsbegrenzungsbereich der Hinterradlenkachse 30, der durch die Begrenzungseinrichtung 103 definiert ist. Demgemäß verhindert, wenn der Servomotor 32 rotiert und dabei einen festgesetzten Winkel überschreitet, die Anschlageinrichtung 301 die Drehung des Servomotors 32, bevor die Begrenzungseinrichtung 103 die axiale Hubverlagerung der Hinterradlenkachse 30 begrenzt.
Bei dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel begrenzt die Anschlageinrichtung 301, die in dem Schneckenradgetriebe 48 des Transmissionsgetriebes 33 vorgesehen ist, die Drehung des Schneckenrads 214 in dem Fall, wenn der Servomotor 32 sich dreht und dabei einen feststehenden Winkel überschreitet oder unkontrollierbar dreht. Auf diese Art und Weise wird, da die Anschlageinrichtung 301 wirksam die unkontrollierbare Drehung des Servomotors 32 verhindert, eine anomale Lenkbetätigung der Hinterräder 6L, 6R zuverlässig verhindert, und somit kann die Fahrstabilität des Fahrzeuges verbessert werden.
Nachdem die Anschlageinrichtung 301 die unkontrollierbare Drehung des Servomotors 32 verhindert hat, befinden sich beide Kupplungsmechanismen 49, 50 des Transmissionsgetriebes 33 außer Eingriff entsprechend der Steuerung durch die Steuereinrichtung 38. Anschließend werden die Hinterradlenkachse 30 und das linke und das rechte Hinterrad 6L, 6R, die damit verbunden sind, durch die Druckkraft der Zentrierfedereinrichtung 36 zurück in die Neutralstellung gebracht und dort gehalten.
Während die unkontrollierbare Drehung des Servomotors 32 durch die Anschlageinrichtung 301 gestopt wird, sind die Kupplungsmechanismen 49, 50 keiner Belastung ausgesetzt, da die Kupplungsmechanismen 49, 50 auf einer im Kraftfluß nachgeordneten Seite der Anschlageinrichtung 301 im Leistungsübertragungssystem des Transmissionsgetriebes 33 angeordnet sind. Demgemäß können die Kupplungsmechanismen 49, 50 ohne jede Schwierigkeit außer Eingriff gebracht werden.
Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel verhindert die Anschlageinrichtung 301 eine übermäßige Drehung des Servomotors, die ein feststehendes Ausmaß überschreitet, als eine Präventivmaßnahme gegen eine unkontrollierbare Drehung des Servomotors 32 und darüber hinaus eine anomale Hinterradsteuerbetätigung. Abgesehen davon beschränkt die Begrenzungseinrichtung 103 eine Hubverlagerung der Hinterradlenkachse 30, die ein feststehendes Ausmaß überschreitet, als eine zusätzliche Präventivmaßnahme bei diesem Ausführungsbeispiel. Auf diese Art und Weise sind doppelte Sicherheitsmaßnahmen unternommen worden, um eine anomale Lenkbetätigung der Hinterräder 6L, 6R zu verhindern, wodurch die Sicherheit des Fahrzeugs weiter verbessert wird.
Der Servomotor 32 ist in der Breitenrichtung des Fahrzeugkörpers derart angeordnet, daß er parallel zur Hinterradsteuerachse in einer dazu benachbarten Position ist. Darüber hinaus sind das Transmissionsgetriebe 33, die Hinterradsteuerachse 30 und die Zentrierfedereinrichtung 36 in einem einzigen Gehäuse 40 untergebracht. Diese Anordnung ermöglicht eine kompakte Hinterradlenkvorrichtung.

Claims

1. Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug, aufweisend:

eine Hinterradlenkachse (30) zur Verbindung eines linken und eines rechten Hinterrads (6 L, 6 R); einen Elektromotor (32), ein Transmissionsgetriebe (33) zur Übertragung einer Ausgangsleistung vom Elektromotor (32) auf die Hinterradlenkachse (30); wobei das Transmissionsgetriebe (33) mit einer Kupplung (50) versehen ist zur Unterbrechung einer Ausgangsleistungsübertragung vom Elektromotor (32) zur Hinterradlenkachse (30), gekennzeichnet durch eine Anschlageinrichtung (301), die im Transmissionsgetriebe (33) zwischen dem Elektromotor (32) und der Kupplung (49, 50) des Transmissionsgetriebes (33) angeordnet ist, um eine Lageveränderung von Bestandteilen des Transmissionsgetriebes (33) zu beschränken, wodurch eine übermäßige Rotation des Elektromotors (32), die ein feststehendes Ausmaß überschreitet, verhindert wird.

2. Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine Begrenzungseinrichtung (103), die an einer äußeren Peripherie der Hinterradlenkachse (30) zur Beschränkung einer Hubverlagerung der Hinterradlenkachse (30) in deren axialer Richtung, welche einen feststehenden Betrag überschreitet, vorgesehen ist.

3. Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, bei der ein Drehbegrenzungsbereich des Elektromotors (32), der durch die Anschlageinrichtung (301) definiert ist, kleiner eingestellt ist, als ein Begrenzungsbereich für eine Hubverlagerung der Hinterradlenkachse (30), der durch die Begrenzungseinrichtung (103) definiert ist.

4. Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, bei der die Begrenzungseinrichtung (103) ein Paar eines linken und eines rechten Anschlags (90, 92) aufweist, die auf der Hinterradlenkachse (30) derart vorgesehen sind, daß sie um einen festgesetzten Abstand voneinander beabstandet sind, und ein Paar Sperrteile (100, 102), die in einem Gehäuse (40) vorgesehen sind, das die Hinterradlenkachse (30) aufnimmt, und bei der eine Zentrierfeder (36) zwischen dem linken Anschlag und dem rechten Anschlag (90, 92) angeordnet ist, um die Hinterradlenkachse (30) in eine neutrale Position zu drücken.

5. Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, bei der die Hinterräder (6L, 6R) in Übereinstimmung mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert werden, derart, daß bei niedrigen Geschwindigkeiten die Hinterräder in einer Phase einer Gegenrichtung zu einer gesteuerten Richtung von Vorderrädern (2L, 2R) gesteuert werden, und bei hohen Geschwindigkeiten die Hinterräder in einer Phase derselben Richtung wie eine gesteuerte Richtung der Fronträder gesteuert werden.

6. Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, bei der der Elektromotor (32) derart in Breitenrichtung des Fahrzeugkörpers angeordnet ist, daß er parallel zur Hinterradlenkachse (30) ist, daß das Transmissionsgetriebe (33) eine Welle (200) aufweist, die in Längsrichtung des Fahrzeugkörpers angeordnet ist, um die Leistung vom Elektromotor (32) mittels eines Schneckenradgetriebes (48) aufzunehmen, die Welle (200) antreibend mit der Hinterradlenkachse (30) mittels eines Zahnstangengetriebes (34) verbunden ist, und die Kupplung (50) auf einem äußeren Umfang der Welle angeordnet ist.

7. Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 6, bei der die Anschlageinrichtung (301) ein konvexes Teil (301a) aufweist, das auf einem Schneckenrad (214) des Schneckenradgetriebes vorgesehen ist, und ein Sperrteil (301b), das in einem Gehäuse (40) vorgesehen ist, das das Transmissionsgetriebe (33) aufnimmt, und bei der das Sperrteil eine Drehung des Schneckenrads (214) mittels des konvexen Teils (301a) begrenzt, wodurch eine Rotation des Elektromotors (33), die einen festgesetzten Betrag überschreitet, verhindert wird.

8. Hinterradlenkvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 7, bei der das Transmissionsgetriebe, die Hinterradlenkachse (30) und eine Zentrierfeder (36) zum Drücken der Hinterradlenkachse (30) in eine Neutralstellung in ein und demselben Gehäuse (40) aufgenommen sind.