DE927908C

DE927908C - Control gear for motor vehicles

Info

Publication number: DE927908C
Application number: DEL11626A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr-Ing Ludowici
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-01
Filing date: 1952-02-21
Publication date: 1957-07-11

Description

Das Hauptpatent go8 703 bezieht sich auf ein Steuergetriebe für Kraftfahrzeuge, bei dem sämtliche Radachsen durch ein Steuergetriebe derart über den gesamten Drehbereich von 360⁰ gesteuert sind, daß sämtliche Achsverlängerungen sich ständig in einem gemeinsamen Lenkmittelpunkt schneiden und das Steuergetriebe auf einen durch die besondere Radstellung jeweils gegebenen dimensionslosen Lenkkoeffizienten gemäß der FormelAre the main patent GO8 703 relates to a steering gear for motor vehicles, in which all the wheel axles by a control transmission so over the entire rotational range of 360 ⁰ controlled that all the shaft extensions constantly intersect at a common steering midpoint and the control gear on the one hand by the particular wheel position respectively given dimensionless steering coefficient according to the formula

ctgjö = ctga + 2 L ctgjö = ctga + 2 L

einstellbar ist.is adjustable.

Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung dieses Steuergetriebes und geht von der Erkenntnis aus, daß für die Ausbildung der Steuergetriebe zwei Wege möglich sind:The invention relates to a further embodiment of this control gear and is based on the Recognition that two ways are possible for the design of the control gear:

a) Der geometrische Weg, welcher die geometrische Figur in kinematische Elemente umsetzt und diese mechanisch verwirklicht. Diese Lösungen ergeben sich aus dem Bereich der hyperbolischen Inversionen. Ausgehend von dem Inversionskreis und unter zusätzlicher Anwendung der Polarentheorie war beim Gegenstand des Hauptpatents eine beispielsweise Lösung mit dem zwischen reziproken Polen und reziproken Polaren gegebenen Abbildungsgesetz ausgeführt. Gemäß der Erfindung wird als weiteres Lösungsbeispiel die Transformation durch reziproke Radien an dem gleichen Inversionskreis ausgeführta) The geometric path, which converts the geometric figure into kinematic elements and these realized mechanically. These solutions result from the area of hyperbolic inversions. Based on the inversion circle and with additional application of the polar theory, was at Subject of the main patent, for example, a solution with the between reciprocal poles and reciprocal polar given mapping law. According to the invention is further Solution example the transformation through reciprocal radii is carried out on the same inversion circle

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und eine entsprechende konstruktive Ausführung des Steuergetriebes angegeben.and a corresponding structural design of the timing gear is specified.

b) Der analytische Weg. In diesem Falle wird nicht von einer geometrischen Figur ausgegangen, sondern die zwischen den EinscMagwinkeln mehrerer Lenkzentren bestehende Funktion wird durch ein Rechengetriebe reproduziert. Dieser Bereich ist mit dem im Hauptpatent angegebenen Exzentergetriebe gekennzeichnet. Mit dem Exzentergetriebe ist der Bereichb) The analytical way. In this case, a geometric figure is not assumed, but the function existing between the EinscMagwinkel several steering centers is achieved by a computing gear reproduced. This area is marked with the eccentric gear specified in the main patent. With the eccentric gear is the area

ίο derjenigen Steuergetriebe, abgesteckt, welche als Rechengetriebe bezeichnet werden können. Wenn in Fig. ι der Lenkmittelpunkt L auf der Geraden p als dem geometrischen Ort aller Lenkmittelpunkte alle Punkte von -f- Unendlich bis — Unendlich durchläuft, nehmen die Einschlagwinkel zweier nebeneinander angeordneter Lenkräder von 180 bis o° ab bzw. umgekehrt. Die beiden Winkel α und β erreichen bei — Unendlich und -f- Unendlich gleichzeitig den Betrag von 0 und von i8o°. Im Zwischenbereichίο those control gear, which can be referred to as computing gear. If in Fig. Ι the steering center point L on the straight line p as the geometric location of all steering centers passes through all points from -f- infinity to - infinity, the steering angle of two steering wheels arranged next to one another decrease from 180 to 0 ° or vice versa. The two angles α and β reach at - infinity and -f- infinity at the same time the amount of 0 and i8o °. In the intermediate area

ao besteht eine Winkeldifferenz, welche in dem Beispiel mit a—β zuerst bei dem Durchlaufen des-geometriscnen Ortes aller Lenkmittelpunkte von links nach rechts positiv ist, während sie beim Rücklauf in gleicher Weise nach der negativen Seite ausschlägt. Es entsteht also schon mit der Differenz der Lenkausschläge eine periodische Funktion, welche sich durch eine trigonometrische Funktion wiedergeben läßt. Bei der richtigen Wahl der Getriebekonstanten eines geeigneten Rechengetriebes kann diese Wiedergabe mit überraschend großer Genauigkeit erfolgen. Von dem allgemeinen Fall (Fig. 2) ausgehend, kann zwischen dem Einschlagwinkel α eines Lenkzentrums A und dem Einschlagwinkel γ eines Steuerzentrums M nicht nur mit der Differenz der Einschlagwinkel, sondern beispielsweise mit der halben Summe δ und der halben Differenz ε der beiden Einschlagwinkel gearbeitet werden.
Die Ansätzeao there is an angular difference which, in the example with a - β, is initially positive when passing through the geometric location of all steering centers from left to right, while it deflects in the same way to the negative side when returning. With the difference in steering deflections, a periodic function arises which can be represented by a trigonometric function. With the correct choice of the gear constants of a suitable computing gear, this reproduction can take place with surprisingly great accuracy. Starting from the general case (FIG. 2), it is possible to work between the steering angle α of a steering center A and the steering angle γ of a control center M not only with the difference between the steering angles but, for example, with half the sum δ and half the difference ε between the two steering angles will.
The approaches

δ = δ =

■γ■ γ α-α-

—: ε = —-: ε = -

lassen sich als periodische Funktion in verschiedener Weise in eine konvergierende Fouriersche Reihe entwickeln, und es läßt sich ein entsprechendes Rechengetriebe zu einem einschlägigen Steuergerät ausgestalten. can be developed as a periodic function in various ways into a converging Fourier series, and a corresponding computing gear can be configured to form a relevant control device.

Gemäß der Erfindung wird an Stelle des Abbildungsgesetzes mit reziproken Polen und Polaren eine Transformation durch reziproke Radien vorgenommen.According to the invention, a transformation is used instead of the mapping law with reciprocal poles and polars made by reciprocal radii.

In beiden Fällen handelt es sich um eine hyperbolische Inversion.In both cases it is a hyperbolic inversion.

Während in Fig. 3 einem Punkt P (Pol) außerhalb des Kreises if, im ersten Fall eine Gerade p innerhalb des Kreises K entspricht, wird im zweiten Fall der gleiche Punkt P außerhalb des Kreises K nicht auf einer Geraden, sondern auf einem Punkt P' innerhalb des- Kreises K abgebildet, wobei sich der Punkt P' mit dem reziproken Pol P' des ersten Abbildungsgesetzes deckt. Auch der reziproke Punkt P' liegt, genau wie der reziproke Pol, auf der Durchmessersekante des Kreises K durch Punkt P, und die Schnittpunkte U, V werden durch die reziproken Pole P und P' (im ersten Fall) bzw. die reziproken Punkte P und P' (im zweiten Fall) harmonisch geteilt. Während aber im ersten FaU der Gemeinschaft aller Punkte P₁, P₂ ... P_n auf einer Geraden p außerhalb des Kreises K ein Geradenbüschel p{, p£ ... pn durch den reziproken Punkt P' innerhalb des Kreises if entspricht, wird im zweiten Fall die gleiche Punktreihe P₁, P₂ ·.. Pn einer Geraden p außerhalb des Kreises K nicht durch ein Geradenbüschel durch P', sondern durch einen Kreis B abgebildet, welcher durch den Punkt p' und den Mittelpunkt Ma des Kreises K geht und dessen Durchmesser der Strecke P'-Mu entspricht.While in Fig. 3 a point P (pole) outside the circle if, in the first case a straight line p within the circle K , in the second case the same point P outside the circle K is not on a straight line, but on a point P. 'mapped within the circle K , the point P' coinciding with the reciprocal pole P 'of the first law of mapping. The reciprocal point P ' , just like the reciprocal pole, lies on the edge of the diameter of the circle K through point P, and the points of intersection U, V are defined by the reciprocal poles P and P' (in the first case) or the reciprocal points P. and P ' (in the second case) divided harmonically. But while in the first FaU the community of all points P ₁ , P ₂ ... P _n on a straight line p outside the circle K corresponds to a straight line p {, p £ ... pn through the reciprocal point P ' within the circle if, In the second case, the same row of points P ₁ , P ₂ · .. Pn of a straight line p outside the circle K is not mapped by a straight line through P ', but by a circle B , which passes through the point p' and the center Ma of the circle K goes and whose diameter corresponds to the distance P'-Mu.

Die hiermit gegebene Kreisverwandschaft bedeutet, daß Kreise wieder als Kreise abgebildet werden, wobei gerade Linien als Grenzfälle von Kreisen zu betrachten sind. Jede Gerade p bildet sich in einem Bildkreis B durch den Mittelpunkt Ma ab, dessen Durchmesser auf dem vom Mittelpunkt des Kreises if auf die Gerade p gefällten Lot liegt. Dieser Durchmesser des Bildkreises wird auf der einen Seite durch den Mittelpunkt Mu des Kreises if begrenzt und auf der anderen Seite durch den Punkt P', den reziproken Punkt zum Punkt P als Fußpunkt des Lotes auf die Gerade p. The related circle means that circles are mapped again as circles, whereby straight lines are to be regarded as borderline cases of circles. Each straight line p is mapped in an image circle B through the center Ma , the diameter of which lies on the perpendicular falling from the center of the circle if onto the straight line p. This diameter of the image circle is limited on the one hand by the center Mu of the circle if and on the other hand by the point P ', the reciprocal point to the point P as the base of the perpendicular on the straight line p.

Die Transformation durch reziproke Radien führt folgende Elemente in sich selbst über:The transformation through reciprocal radii transfers the following elements into itself:

a) das Geradenbüschel durch den Nullpunkt M^ go des Kreises if,a) the straight line through the zero point M ^ go of the circle if,

b) den Kreis if selbst,b) the circle if itself,

c) alle zum Kreis if orthogonalen Kreise mit zwei reellen Schnittpunkten, wobei der äußere Kreisbogen in den inneren Kreisbogen und der innere Kreisbogen in den äußeren übergeht.c) all circles orthogonal to the circle if with two real points of intersection, whereby the outer circular arc merges into the inner arc and the inner arc into the outer.

Der auf einer Geraden -p entlang wandernde Lenkmittelpunkt L-P wird in dem auf dem Bildkreis B wandernden reziproken Punkt P' abgebildet. Wenn der Lenkmittelpunkt auf der Geraden p ins Unendliche wandert, wandert der reziproke Bildpunkt P' auf dem Bildkreis B in den Mittelpunkt Ma des Kreises if.The steering center point LP moving along a straight line -p is mapped in the reciprocal point P ' moving on the image circle B. When the steering center point moves to infinity on the straight line p , the reciprocal image point P ' moves on the image circle B into the center point Ma of the circle if.

Es ist bekannt, daß sich zwei Kreise rechtwinklig schneiden, wenn jeder Durchmesser des einen Kreises durch den anderen Kreis harmonisch geteilt wird. So läßt sich durch die reziproken Punkte P₁-L auf der Geraden p und P₁' auf dem Bildkreis B sowie durch einen beliebigen weiteren Punkt, z. B. A, ein Kreis S^ legen, welcher den Kreis if orthogonal schneidet, da die reziproken Punkte P₁ und P₁' die inneren und äußeren Teilpunkte zu den beiden anderen zugeordneten harmonischen Kreisschnittpunkten XJ' und V einer hyperbolischen Inversion sind.It is known that two circles intersect at right angles when each diameter of one circle is harmoniously divided by the other circle. Thus, through the reciprocal points P ₁ -L on the straight line p and P ₁ 'on the image circle B as well as through any other point, e.g. B. A, lay a circle S ^ which intersects the circle if orthogonally, since the reciprocal points P ₁ and P ₁ 'are the inner and outer subpoints of the two other associated harmonic circle intersections XJ' and V of a hyperbolic inversion.

Der Punkt A auf dem inneren Bogen des Orthogonalkreises S wird dann auf der durch den Punkt A und den Kreismittelpunkt Mj₁ gehenden Durchmessersekante im äußeren Schnittpunkt A' dieser Sekante mit dem Kreis S abgebildet. Als Peripheriewinkel über den Kreispunkten A'-P₁ sind die Winkel bei Punkt A und Punkt P₁' einander gleich. Damit ist die Möglichkeit gegeben, den Winkel .4'-.4-P₁ als Einschlagwinkel α bei dem Punkt P₁ als Scheitelpunkt des gleich großen Winkels A'-P-[-P₁ abzunehmen. Bei dem Punkt P₁' ist dieser Winkel mit dem einen Schenkel durch den Fixpunkt A' und mit dem anderen Schenkel nicht nur rückwärts durch denThe point A on the inner arc of the orthogonal circle S is then mapped on the diameter edge that goes through the point A and the center of the circle _{Mj 1} at the outer point of intersection A 'of this secant with the circle S. As the peripheral angle over the circle points A'-P ₁ , the angles at point A and point P ₁ 'are equal to one another. This gives the possibility of taking the angle .4 '-. 4-P ₁ as the steering angle α at the point P ₁ as the apex of the equally large angle A'-P - [- P ₁ . At the point P ₁ 'this angle is with one leg through the fixed point A' and with the other leg not only backwards through the

Fixpunkt Mj_: als Kreismittelpunkt, sondern auch im Scheitelpunkt P₁' durch den auf dem Bildkreis B im Endlichen rotierenden Pol P₁' als Scheitelpunkt festgelegt.Fixed point Mj _{: defined} as the center of the circle, but also in the vertex P ₁ _{'by the pole P 1} ' rotating at the finite on the image circle B as the vertex.

Die Figur läßt sich für beliebig viele Punkte durchführen, womit auch bei dieser Lösungsform des Polargetriebes die Allradlenkung von Vielradfahrzeugen gegeben ist. Die Lenkpunkte A, B₁C usw. können in einer beliebigen Richtung zu dem Kreismittelpunkt Μ%, The figure can be carried out for any number of points, which means that even with this form of solution of the polar gear, all-wheel steering of multi-wheel vehicles is given. The steering points A, B ₁ C etc. can be in any direction to the circle center Μ%,

ίο also nicht nur parallel zur ■ Geraden ft durch den Punkt P orientiert sein.ίο not only be oriented parallel to the ■ straight line ft through the point P.

In Fig. 4 wird als Ausführungsbeispiel eine konstruktive Lösung des Lenkgetriebes in dieser allgemeinen Lage eines Lenkstockes A zu einem zweiten Lenkstock oder einem Steuerzentrum in dem Kreismittelpunkt Mic gezeigt. Zu dem Einschlag α kommt noch die Winkelkonstante γ hinzu, welche die Winkellage von A-M]C zu der mit der Fahrzeuglängsachse identischen Geraden durch P-U-P'-Mjc'-V festlegt.In Fig. 4, a structural solution of the steering gear in this general position of a steering column A to a second steering column or a control center in the circle center Mic is shown as an embodiment. The angle constant γ , which defines the angular position of AM] C to the straight line through PU-P'-Mjc'-V, which is identical to the longitudinal axis of the vehicle, is added to the angle α.

Da der reziproke Polpunkt P' auf dem Bildkreis B rotiert, bildet das System A'-MB-P₁'-A' z. B. eine schwingende Kurbelschleife mit dem bei P₁' in einer Geradführung laufenden Stab A', P₁' der Kurbel P₁', M₁, und dem Steg A', P₁'. Der Winkel γ -f- α oder der Winkel α allein kann von dem rotierenden Punkt P₁' ... P_n' auf den ruhenden Punkt Mj₁ auf dem Wege über A' übertragen werden. Über die Strecke A'-Mjc als Steg ist ein parallel kurbeliges Gelenkviereck A' D E Mu angeordnet, dessen Kurbel A'-D starr mit der Schwinge A'-P₁' der schwingenden Kurbelschleife verbunden ist.Since the reciprocal pole point P ' rotates on the image circle B , the system A'-MB-P ₁ ' -A ' z. B. an oscillating crank loop with the ₁ 'running in a straight guide rod A' wherein P, P ₁ 'of the crank P _1', M _1, and the web A ', P _1'. The angle γ -f- α or the angle α alone can be transferred from the rotating point P ₁ '... P _n ' to the resting point Mj ₁ on the way via A ' . A parallel cranked four-bar linkage A 'D E Mu is arranged over the section A'-Mjc as a web, the crank A'-D of which is rigidly connected to the rocker A'-P ₁ ' of the oscillating crank loop.

Auf diese Weise ist der Winkel γ -\- α über A' auf M]c übertragen und kann dort mit dem Scheitel in M]c zwischen den Schenkeln U₁-M]C und E-M]₀ abgegriffen werden.In this way the angle γ - \ - α is transferred via A ' to M] c and can be tapped there with the vertex in M] c between the legs U ₁ -M] C and EM] _0.

Dreht sich in Fig. 5 der Strahl P₁' ... P_n', M_B um einen Zentriwinkel ε, so dreht sich der Strahl P₁'If in Fig. 5 the beam P ₁ '... P _n ', M _B rotates by a central angle ε, the beam P ₁ 'rotates

... P_n, M]c um den halben Peripheriewinkel —. Die... P _n , M] c by half the peripheral angle -. the

Kurbel P₁' ... P_n', Mb ist also gegenüber dem Strahl P₁' ... P_n, Mjc im Verhältnis 2:1 zu übersetzen.Crank P ₁ '... P _n ', Mb is to be translated in relation to the beam P ₁ '... P _n , Mjc in the ratio 2: 1.

Die Übertragung des Winkels γ + α oder derThe transfer of the angle γ + α or the

Winkel α allein kann gemäß Fig. 4 auch unmittelbar von P₁' auf Mb erfolgen. In diesem Punkt kann umgekehrt auch die Richtung P₁-P₁-V₁ durch einen entsprechenden Mechanismus verwirklicht werden, so daß das gleiche Ergebnis nicht in dem Punkt M]_C, also dem Mittelpunkt des Inversionskreises, sondern in dem Punkt Mb, also dem Mittelpunkt des BiIdkreises, zur Verfügung steht. Der Abgriff kann also entweder in dem einen oder in dem anderen Punkt erfolgen.According to FIG. 4, angle α alone can also take place directly from P ₁ 'to Mb . At this point, conversely, the direction P ₁ -P ₁ -V _{1 can also be implemented} by a corresponding mechanism, so that the same result is not achieved in the point M] _C , that is, the center of the inversion circle, but in the point Mb, that is the Center of the image circle, is available. The tap can therefore be made either in one point or in the other.

Während die Fig. 1 bis 5 die erforderlichen geometrischen Getriebegrundlagen aufzeigen, stellt Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel an Hand dieser geometrischen und kinematischen Erklärungen dar. Die durchgehende Achse 7 entspricht dem Mittelpunkt des Bildkreises Mβ und trägt an ihrem oberen Ende die Kurbel 2. Diese weist eine Hülse 16 auf, welche dem Punkt P₁' der geometrischen Darstellung entspricht. In der Hülse 16 ist eine Führungsstange 13 beweglich gelagert. Die Stange 3 ist in einer Hülse 4 frei beweglich, die ihrerseits in dem Lager 8 drehbar gelagert ist. Die Führungsstange 3 entspricht der Linie P₁-A' in der geometrischen Darstellung der Fig. 4. An dem unteren Ende der Achse 7 ist ein Triebwerk angeordnet, welches aus den Zahnrädern 9, 10, 11, 12 besteht und eine Übersetzung von 2 :1 vorsieht. Wenn das Rad 9, das dem Bildkreis B entspricht, zwei Umdrehungen macht, macht der geometrischen Ableitung entsprechend das dem Inversionskreis K entsprechende Rad 11 nur eine Umdrehung. Das Rad 11 ist in der Potentiometertrommel 13 mit einem Schaltzeiger 14 über die Hohlwelle 15 verbunden. Die Richtung dieses Zeigers 14 entspricht der Richtung vom Mittelpunkt Mic des Inversionskreises über den Punkt P₁' nach dem Lenkmittelpunkt P₁.While FIGS. 1 to 5 show the necessary geometric gear fundamentals, FIG. 6 shows an exemplary embodiment on the basis of these geometric and kinematic explanations. The continuous axis 7 corresponds to the center of the image circle Mβ and carries the crank 2 at its upper end a sleeve 16, which corresponds to the point P ₁ 'of the geometric representation. A guide rod 13 is movably mounted in the sleeve 16. The rod 3 is freely movable in a sleeve 4, which in turn is rotatably mounted in the bearing 8. The guide rod 3 corresponds to the line P ₁ -A ' in the geometrical representation of FIG. 4. At the lower end of the axis 7, a drive is arranged, which consists of the gears 9, 10, 11, 12 and a ratio of 2: 1 provides. If the wheel 9, which corresponds to the image circle B , makes two revolutions, then, according to the geometric derivative, the wheel 11 corresponding to the inversion circle K only makes one revolution. The wheel 11 is connected in the potentiometer drum 13 to a switching pointer 14 via the hollow shaft 15. The direction of this pointer 14 corresponds to the direction from the center Mic of the inversion circle via the point P ₁ 'to the steering center P ₁ .

Die Führungsstange 3 trägt an ihrem senkrecht nach unten abgewinkelten Ende ein Kettenrad 17, welches mittels einer Kette 18 die Lage der Stange 3 auf die Trommel 13 überträgt. Zwischen Stange 3 und Kettenrad 17 ist der konstante Winkel γ = F-A-A' eingestellt. Die Potentiometer trommel wird also immer in die Richtung der geometrischen Getriebefigur P₁-A' gestellt. Zwischen Trommel 13 und Zeiger 14 wird demnach immer der Winkel α eingeschlossen, der dem Einschlagwinkel der Steuerung für den Lenkzapfen A entspricht.At its end which is angled vertically downwards, the guide rod 3 carries a chain wheel 17 which, by means of a chain 18, transmits the position of the rod 3 to the drum 13. The constant angle γ = FAA 'is set between rod 3 and chain wheel 17. The potentiometer drum is always placed in the direction of the geometric gear figure P ₁ -A ' . Accordingly, the angle α , which corresponds to the steering angle of the control for the steering pin A , is always included between the drum 13 and the pointer 14.

Claims

PATENT CLAIMS:

ι. Control gear for motor vehicles according to patent 908 703, characterized in that the steering formula

ctg /? = ctga + 2 L

for any number of pairs of wheels on an inversion circle (K) with the help of the transformation through reciprocal radii it is fulfilled that the inner pole (P ₁ ') wandering in the respective reciprocal position to the steering center of all vehicle wheels on the image circle B ) passes through one on this image circle a crank arm (2) od. The like. Guided bearing pin (1) is shown, in which a steering rod (3) is mounted for the steering pin of a vehicle wheel, the other end of which in the image point (^ 4 ') belonging to the steering pin (A) a sliding block od. The like. Is guided, with a further, valid for any number of vehicle wheels after the respective steering center point (P '...) directed steering rod (5) is guided in the bearing pin (1), the other end of which is in the center of the Inversion circle (M / c) is guided or supported, so that the crank arm (2) forms the common link of two oscillating crank loops (P ₁ -Mb-M ₁ C and P ₁ -Mb-A ') , between the two of which the angle (a) egg Closing steering rods (3 and 5) the steering angle for the steering pin (A) of a vehicle wheel is given, which can be transferred to the steering pin of this vehicle wheel.

2. Control gear according to claim 1, characterized in that the steering angle (α + γ) of the steering pin (A) as a peripheral angle in the mapping circle (5) is transferred to the steering pin of the crank (P ₁ '), one leg of the angle through the direction to the center (Mjc) of the inversion circle (K) and the other

Leg of the angle is given by the direction (P - ^ - A ') designed as a guide rod.

3. Control gear according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission of the angle takes place by parallel guides from the crank pin (P ₁ ') to the center (M _B ) of the image circle (B) or to that of the inversion circle (K) .

4. Control transmission according to claim 1 to 3, characterized in that the angle in the center of the image circle (Mb) is removed by a mechanical differential.

5. Control transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that the angle in the center of the image circle (B) is removed by a potentiometer arrangement.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

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