DE3735517A1 - Einrichtung zur lenkung der hinterraeder fuer ein fahrzeug mit lenkbaren hinterraedern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Lenkung der Hin­ terräder mit einem elektrischen Motor zur Lenkung der Hinterräder in einem Fahrzeug mit vier steuerbaren Rädern.

Eine bekannte, durch einen Motor betriebene Einrich­ tung zur Steuerung der Hinterräder in einem Fahrzeug mit vier steuerbaren Rädern ist beispielsweise in dem offengelegten japanischen Gebrauchsmuster 61-31 972 beschrieben. Die beschriebene, motorbetriebene Ein­ richtung zur Steuerung der Hinterräder weist ein Stabteil auf, das sich quer zum Fahrzeugkörper er­ streckt und dessen entgegengesetzte Enden an Spur­ stangen zum Drehen der entsprechenden Hinterräder befestigt sind. Ein Kugelschraubenmechanismus ist mit dem Stabteil kombiniert. Ein elektrischer Motor weist eine Ausgangswelle auf, die sich parallel zum Stab­ teil erstreckt und der Kugelschraubenmechanismus weist ein Mutterteil auf, wobei ein Mechanismus zur Geschwindigkeitsreduzierung zwischen dem Mutterteil und der Ausgangswelle angeordnet ist.

Weil das Stabteil und die Ausgangswelle parallel zueinander verlaufen, weist die herkömmliche, motor­ betriebene Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder die folgenden Probleme auf. Das Getriebegehäuse weist große Außendimensionen auf, die Beschränkungen im Hinblick auf den Raum zur Unterbringung des Kraft­ stofftankes unter dem Rücksitz und den Raum zur Unterbringung des Reservereifens unterhalb des Kof­ ferraumes nach sich ziehen. Weil der Mechanismus zur Geschwindigkeitsreduzierung von einer Seite des Getriebegehäuses aus vorsteht, wird die Form des Getriebegehäuses kompliziert. Das Getriebegehäuse muß durch ein kostspieliges Gußverfahren geformt werden. Es ist erforderlich, eine Parallelität zwischen dem Stabteil und der Ausgangswelle des Motors aufrecht­ zuerhalten und die Abmessungstoleranzen des Stab­ teiles und der Ausgangswelle müssen sehr genau sein, so daß diese Teile durch ein kostspieliges Präzi­ sionsbearbeitungsverfahren hergestellt werden soll­ ten.

Aus der JP-PS 59-50 864 geht eine Einrichtung zur Lenkung der Vorderräder mit einem Zahnstangengetriebe hervor, bei der ein elektrischer Motor zur Erzeugung einer Hilfslenkkraft vorgesehen ist. Die beschriebene Einrichtung zur Lenkung der Vorderräder mit dem Zahnstangengetriebe weist eine Zahnwelle auf, auf der der Stator und der Rotor des Motores montiert sind, wobei ein Kugelschraubenmechanismus zwischen dem Rotor und der Zahnwelle angeordnet ist, um die Dre­ hung des Rotors in eine lineare Bewegung der Zahn­ welle umzuformen. Die Zahnwelle weist an einem Endbe­ reich Zahnstangenzähne auf, die mit dem Ritzel käm­ men, das sich auf einer Eingangswelle des Lenkge­ triebes befindet. Der Kugelschraubenmechanismus ist an dem anderen Endbereich der Zahnwelle angeordnet. Der Kugelschraubenmechanismus weist eine Kugelmutter auf, um die der Rotor des Motors angeordnet ist. Aus diesem Grunde ist der Rotor des Motors in radialer Richtung nach außen von dem Außenumfang der Zahnwelle durch eine Entfernung beabstandet, die im wesentli­ chen der Wanddicke der Kugelmutter entspricht.

In dem Fall, in dem die oben benannte herkömmliche Lenkeinrichtung als Einrichtung zur Lenkung der Hinteräder in einem Fahrzeug mit vier steuerbaren Rädern verwendet wird, müssen die folgenden Betrach­ tungen herangezogen werden. Weil der Rotor des Moto­ res von dem Außenumfang der Zahnwelle beabstandet ist, ist das Trägheitsmoment des Rotors verhältnis­ mäßig groß und neigt der Rotor daher dazu, sich am Anfang in Antwort auf die Erregung des Motors mit einer Verzögerung zu drehen. Dies bewirkt in der Einrichtung zur Lenkung der Vorderräder, in der die Räder manuell durch den Zahnstangenmechanismus ge­ dreht werden, keinerlei Problem. Weil jedoch die Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder nur durch den Motor betrieben wird, ist das oben genannte Problem in der Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder sehr bedeutend, weil es für die Lenkwirkung der Hinterrä­ der eine Ansprechverzögerung bewirkt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es, weil der Kugelschrauben­ mechanismus notwendigerweise ein axiales Spiel oder einen toten Gang zwischen der Kugelmutter und der Schraube infolge der strukturellen Begrenzungen aufweist, möglich ist, daß die Hinterräder unter äußeren Kräften gedreht werden, wenn die Hinterräder sich in einem gelenkten oder neutralen Zustand befin­ den. Dieses Spiel kann durch den Zahnstangenmechanis­ mus in der Einrichtung zur Steuerung der Vorderräder beseitigt werden. Es hat jedoch große Folgen, wenn dieses Spiel in der Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder beseitigt wird, weil die Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder keinen Zahnstangenmechanismus aufweist. In der offengelegten japanischen Gebrauchs­ musteranmeldung 61-31 972, auf die bereits oben Bezug genommen wurde, ist eine Verriegelungseinrichtung beschrieben, durch die verhindert wird, daß sich der Rotor des Motors dreht, während die Hinterräder sich in dem neutralen Zustand befinden. Die Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder ist jedoch nicht frei von äußeren Kräften, die angelegt werden, während die Hinterräder gedreht werden.

Die vorliegende Erfindung wurde im Zusammenhang mit den voranstehend beschriebenen Schwierigkeiten gemacht.

Die Erfindung sieht eine Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder eines Fahrzeuges mit vier lenkbaren Rädern vor, die einen elektrischen Motor mit einem Stator und einem Rotor, einer Mehrzahl von Spurstan­ gen zum Drehen der Hinterräder, ein Stabteil, das sich in Querrichtung zum Fahrzeug erstreckt und dessen entgegengesetzte Enden an die Spurstangen gekoppelt sind, und einen Schraubenmechanismus auf­ weist, der an dem Stabteil angeordnet ist, um die Drehung des elektrischen Motores in eine axiale Bewegung des Stabteiles umzuwandeln. Der Stator und der Rotor des elektrischen Motores sind koaxial zum Stabteil angeordnet. Der Motor und der Schrauben­ mechanismus sind in Bezug aufeinander in der axialen Richtung des Stabteiles nebeneinander angeordnet. Der Rotor des Motores ist unmittelbar um das Stabteil herum drehbar angeordnet. Der Schraubenmechanismus umfaßt einen Gewindebereich des Stabteiles und eine Mutter, die in den Gewindebereich eingreift und in Antwort auf die Drehung des Rotors drehbar ist. Bei der Mutter kann es sich um eine einzige Kugelmutter handeln, die in einem axial vorgespannten Zustand eingebaut wird, oder es kann sich um eine doppelte Kugelmutter handeln, die ein Paar von Kugelmuttertei­ len aufweist, die in axialer Richtung in einer Rich­ tung voneinander weg vorgespannt sind. Bei der Mutter kann es sich auch um eine einzige Schraubenmutter oder um eine Schraubenmutter handeln, die zwei Mut­ terteile umfaßt, die entlang einer axialen Richtung der Schraubenmutter getrennt und miteinander über ein Sitz/Abstandsteil gekoppelt sind, oder um eine Schraubenmuttern handeln, die aus zwei Mutter­ teilen besteht, die in einer axialen Richtung neben­ einander angeordnet sind und miteinander durch eine Befestigungseinrichtung verbunden sind.

Die motorbetriebene Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder weist daher ein Getriebegehäuse mit einer kleinen Größe auf, durch die keine Raumbegrenzungen im Hinblick auf den Kraftstofftank und ein Gehäuse für den Ersatzreifen bewirkt wird. Das Getriebege­ häuse ist einfach aufgebaut und ein Teil desselben kann die Form eines zylindrischen Gehäuses aufweisen, das durch ein Strangpreßverfahren aus Eisen herge­ stellt ist. Es ist nicht erforderlich, einen speziel­ len Mechanismus zur Beseitigung eines Spiels anzuwen­ den und für die Komponenten ist keine hohe Toleranz­ genauigkeit erforderlich. Aus diesem Grunde ist die Einrichtung zur Steuerung der Hinterräder billiger.

Erfindungsgemäß wird auch eine motorbetriebene Ein­ richtung zur Lenkung der Hinterräder geschaffen, bei der das Trägheitsmoment des Rotors eines elektrischen Motores relativ klein ist und bei der aus diesem Grunde der Motor schnell gestartet werden kann, so daß die Hinterräder mit einem guten Ansprechverhalten gedreht werden können.

Erfindungsgemäß wird auch eine im großen Maße zuver­ lässige, motorbetriebene Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder geschaffen, bei der verhindert werden kann, daß die Hinterräder unter dem Einfluß von äußeren Kräften gedreht werden, während sie sich in einem gelenkten Zustand und einem neutralen Zustand befinden.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausge­ staltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt in Längsrichtung durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie I-I der Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilansicht von unten auf einen hinteren Bereich des Fahrzeuges, in dem die Lenkgetriebeeinrichtung positioniert ist;

Fig. 4 einen Querschnitt in Längsrichtung durch eine weitere Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder, wobei eine Kugelmutter in einem Teilgrundriß dargestellt ist;

Fig. 5 einen Querschnitt in Längsrichtung durch den Kugelschraubenmechanismus der Fig. 4;

Fig. 6 einen vergrößerten Teil des Querschnittes der Fig. 5;

Fig. 7 einen Teilbereich eines Querschnittes einer Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9a einen Grundriß von Schraubenmutterteilen, die entlang der axialen Richtung getrennt und durch Befestigungseinrichtungen mitein­ ander verbunden sind, wobei die Schrauben­ mutterteile auf eine Schraubenwelle aufge­ schraubt sind;

Fig. 9b einen Querschnitt entlang der Linie IXb-IXb der Fig. 9a;

Fig. 10 einen Grundriß von Schraubenmutterteilen, die in der axialen Richtung nebeneinander angeordnet und durch Befestigungseinrich­ tungen miteinander verbunden sind, wobei die Schraubenmutterteile auf eine Schrau­ benwelle aufgeschraubt sind; und

Fig. 10b einen Querschnitt entlang der Linie Xb-Xb der Fig. 10a.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt in Längsrichtung durch ein Lenkgetriebegehäuse. Ein Stabteil 1 erstreckt sich in Querrichtung eines Fahrzeugkörpers und weist eine schraubenförmige Nut bzw. eine Schraubennut 2 auf, die in und über den Außenumfang eines Endberei­ ches verläuft. Ein Metallkern 3 ist an und um das Stabteil 1 in dem anderen Endbereich befestigt. Das Stabteil 1 weist eine Mehrzahl von axial verlaufenden Nuten 4 auf, die in seinem Außenumfang an einem Ende (in der Fig. 1 rechts) in der Nähe des Metallkernes 3 angeordnet sind. Das Stabteil 1 wird durch Endführun­ gen bzw. Endlager 8, 9 in den entgegengesetzten Enden des Getriebegehäuses 5 gehalten. Stifte 11 sind am rechten Ende des Getriebegehäuses 5 befestigt und greifen in die entsprechenden Nuten 4 ein, um zu verhindern, daß sich das Stabteil 1 um seine eigene Achse dreht.

Das Getriebegehäuse 5 weist eine Kombination aus einem zylindrischen Gehäuse 6, das durch ein Strang­ preßverfahren aus Eisen hergestellt ist, und einem Gehäuse 7 auf, das aus Aluminium gegossen ist. Die Gehäuse 6 und 7 sind axial aneinander befestigt. Die Stifte 11 sind am Außenende des zylindrischen Gehäuse 6 angeordnet. Spulenanordnungen 12 und 13 sind sicher bzw. fest an dem Innenumfang des zylindrischen Ge­ häuses 6 in der Nähe des Außenendes desselben befe­ stigt. Die Spulenanordnung 12 umfaßt eine innere Primärspule 121 und eine äußere Sekundärspule 122. Die Spulenanordnung 13 umfaßt eine innere Primärspule 131 und eine äußere Sekundärspule 132. Die Spulenan­ ordnungen 12 und 13 sind um den Metallkern 3 herum angeordnet. Die Spulenanordnungen 12 und 13 und der Metallkern 3 bilden gemeinsam einen Lenkwinkeldetek­ tor 10 mit einem Differentialtransformator. Wie dies auch in der Fig. 2 dargestellt ist, ist eine Mehrzahl von Permanentmagneten 14, die als ein Stator dienen, fest an dem Innenumfang des zylindrischen Gehäuses 6 befestigt. Ein zylindrischer Rotor 15 wird drehbar an dem Stabteil 1 in radialer Richtung in Bezug auf den Permanentmagneten 14 nach innen beabstandet gehalten. Der zylindrische Rotor 15 ist elektrisch mit einem externen Kreis über einen Kommutator 18 und eine Bürste 19 verbunden. Der Rotor 15 umfaßt einen Eisen­ kern 16 und Spulen 17. Der Stator 14, der Rotor 15, der Kommutator 18 und die Bürste 19 bilden zusammen einen elektrischen Motor 20, der koaxial zum Stabteil 1 angeordnet ist.

Ein Kugelmutterteil 22 ist über eine Anzahl von Kugel 21, die in der Schraubennut 2 laufen, über das Stabteil 1 geschraubt. Das Kugelmutterteil 22 wird drehbar in dem Aluminiumgehäuse 7 durch Winkelkugel­ lager bzw. Tragkugellager 23, 24 und Gummizwischenla­ gen an den Enden gehalten, die sich in axialer Richtung des Kugelmutterteiles 22 gegenüberliegen. Die Schraubennut 2, die Kugeln 21, und das Kugelmut­ terteil 22 bilden zusammen einen Kugelschraubenmecha­ nismus 30. Der Kugelschraubenmechanismus 30 und der elektrische Motor 22 sind in der axialen Richtung des Stabteiles 1 nebeneinander angeordnet. Ein Mechanis­ mus 40 zur Geschwindigkeitsreduzierung ist zwischen dem Kugelmutterteil 22 und dem Rotor 15 angeordnet und mit diesen Teilen verbunden. Genauer gesagt weist der Mechanismus 40 zur Geschwindigkeitsreduzierung ein Sonnenzahnrad 31, das fest bzw. sicher an dem Rotor 15 befestigt ist, ein Ringzahnrad bzw. einen Drehkranz 32, der fest bzw. sicher an dem Kugelmut­ terteil 22 befestigt ist und eine Mehrzahl von Plane­ tenzahnrädern 33 auf, die zwischen dem Sonnenzahnrad 31 und dem Drehkranz bzw. dem Zahnradkranz 32 kämmen. Die Planetenzahnräder 33 werden drehbar an einer Ringplatte 34 gehalten, die eine mit einem Außenge­ winde versehene Außenfläche 35 aufweist, die in das zylindrische Gehäuse 6 eingeschraubt ist.

Wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist, sind die in das Getriebegehäuse 5 eingebauten entgegengesetzten Enden des Stabteiles 1 wirksam mit den entsprechenden Spurstangen 41 verbunden, mit denen Gelenkarme 43 verbunden sind, die die Hinterräder 42 jeweils hal­ ten. Die Hinterräder 42 sind auch mit unteren Armen 44 und Lenkstangen 45 verbunden. Das Getriebegehäuse 5 ist zwischen einem Kraftstofftank 46 unter dem Rücksitz des Automobiles und einem Gehäuse 47 für den Ersatzreifen unter dem Kofferraum hinter dem Kraft­ stofftank 46 angeordnet.

Der Betrieb des elektrischen Motors 20 wird gemäß dem Lenkwinkel der Vorderräder (nicht dargestellt), der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und anderen Para­ metern gesteuert. Die Drehung des Rotors 15 des erregten Motors 20 wird über den Mechanismus 40 zur Geschwindigkeitsreduzierung auf das Kugelmutterteil 22 des Kugelschraubenmechanismus 30 übertragen und dann durch die Kugeln 21 und die Schraubennut 2 in eine lineare Bewegung des Stabteiles 1 in der Quer­ richtung des Fahrzeugkörpes umgewandelt, um eine Drehung der Hinterräder 42 durch die Spurstangen 41 und die Gelenkarme 43 zu ermöglichen.

Die Gummizwischenlagen 25 und 26 zwischen den Lagern 23 und 24 und dem Gehäuse 7 besitzen jeweils eine besondere Dicke als ein schwaches Übermaß und die Federkraft des Gummimaterials der Gummizwischenlagen 25 und 26 wird in einer geeigneten Weise so ausge­ wählt, daß, wenn die in den richtigen Positionen angeordneten Gummizwischenlagen 22 zusammengedrückt werden, das Kugelmutterteil 22 in axialer Richtung unter Kompression vorgespannt ist, um irgendein Spiel oder einen toten Gang des Kugelmutterteiles 22 zu vermeiden. Es ist daher nicht erforderlich, einen mechanischen Mechanismus zur Beseitigung eines Spieles vorzusehen. In der axialen Richtung des Stabteiles 1 unter hohen Belastungen ausgeübte Stöße können durch die Gummizwischenlagen 25 und 26 absor­ biert werden, so daß der teure Kugelschraubenmecha­ nismus 30 dadurch geschützt werden kann.

Das Getriebegehäuse 5 weist eine kleinere Größe und einen einfacheren Aufbau auf, als dies der Fall sein würde, wenn der Motor 20 und das Stabteil 1 parallel zueinander angeordnet wären, wie dies bei den her­ kömmlichen Anordnungen der Fall ist, weil der elek­ trische Motor 20 koaxial zum Stabteil 1 angeordnet ist. Es werden selbst dann für das Getriebegehäuse 5 keine Raumbegrenzungen bewirkt, wenn dieses zwischen den Kraftstofftank 46 und dem Gehäuse 47 für den Ersatzreifen angeordnet wird, wie dies dargestellt ist. Weil das zylindrische Gehäuse 6, das durch ein Strangpreßverfahren aus Eisen hergestellt wird, verwendet werden kann, ist das Getriebegehäuse 5 weniger kostenaufwendig als dies der Fall sein würde, wenn es ganz aus Eisen gegossen würde. Weil kein Mechanismus zur mechanischen Beseitigung eines Spieles oder toten Ganges in dem Kugelschraubenmecha­ nismus erforderlich ist und weil keine große Genauig­ keit für die Toleranzen der verschiedenen Teile gefordert wird, ist eine weitere Kostenreduzierung möglich. Der Mechanismus 40 zur Geschwindigkeitsredu­ zierung vom Typ eines Planetengetriebes, der kleine Abmessungen aufweist, kann ebenso verwendet werden.

Die Fig 4 zeigt das Getriebegehäuse einer Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Ein Getriebegehäuse 50 nimmt in sich einen Elektromotor 51 und einen Kugel­ schraubenmechanismus 55 auf, die in Bezug aufeinander nebeneinander angeordnet sind. Der Kugelschraubenme­ chanismus 55 umfaßt eine Schraubennut 56, die in einem Stabteil 54 ausgebildet ist, Kugeln 58 und eine Doppelkugelmutter 60. Die Schraubennut 56 ist in dem Außenumfang eines linken Endbereiches 54 a des Stab­ teiles 54 in der gezeigten Weise ausgebildet. Die Doppelkugelmutter 60 ist drehbar und in axialer Richtung beweglich auf einem Außengewindebereich 54 a über die Kugeln 58 befestigt, die in der Schraubennut 56 laufen. Die Doppelkugelmutter 60 umfaßt ein Paar von Kugelmutterteilen 63, 61 und ein mittiges Sitz­ /Abstandsteil 65, das zwischen den Kugelmutterteilen 63, 61 angeordnet ist. Eine Buchse 70 ist sicher bzw. fest über die Doppelkugelmutter 60 gesetzt. Das rechts dargestellte Kugelmutterteil 61 weist einen Flansch 62 an seinem rechten Ende auf, der an dem rechten Ende der Buchse 70 durch Bolzen 67 befestigt ist.

Das Getriebegehäuse 50 umfaßt ein Paar von in axialer Richtung voneinander getrennten Gehäusen 50 a, 50 b. Ein Paar von Kugellagern 72 ist zwischen dem Gehäuse 50 b (in der Figur links dargestellt) und dem Zwischen­ bereich der Buchse 70 angeordnet. Der Flansch 62 des rechten Kugelmutterteiles 61 ist einstückig bzw. integral mit einem Ringzahnrad bzw. einem Zahnrad­ kranz 69 ausgebildet, der über Planetenzahnräder 57 mit einem Sonnenzahnrad 53 kämmt, das einstückig bzw. integral mit einem Rotor 52 des Motors 1 ausgebildet ist.

Die Kugellager 72 weisen entsprechende innere Lauf­ ringe 74 auf, die in axialer Richtung zwischen einer Stufe 71 an der rechten äußeren Umfangsfläche der Buchse 70 und einer Befestigungsmutter 76 und einer Sperrmutter 77 ausgebildet sind, die über die Buchse 70 von links geschraubt sind. Die äußeren Laufringe 75 der jeweiligen Kugellager 72 sind in axialer Richtung zwischen einer Stufe 59 an der inneren Umfangsfläche des linken Gehäuses 50 b und einem Schraubenteil 79 ausgebildet, das in das linke Ge­ häuse 50 b von rechts eingeschraubt ist. Wenn die Lager 72 in der richtigen Lage zusammengebaut werden, besteht anfangs ein Spalt zwischen den inneren Laufringen 74, wie dies in der Fig. 7 dargestellt ist. Dieser Spalt wird dann durch Befestigen der inneren Laufringe 74 zwischen der Stufe 71 und der Befestigungsmutter 76 beseitigt, um dadurch das axiale Spiel zwischen der Buchse 70 und dem Getriebegehäuse 50 zu beseitigen.

Das Sitz/Abstandsteil 65 zwischen den Kugelmuttertei­ len 61 und 63 weist eine ausreichend große Dicke auf, um die Kugelmutterteile 61 und 63 vorzuspannen.

Genauer gesagt verschiebt das zwischen die Kugelmut­ terteile 61 und 63 eingesetzte Abstandsteil 65 mit Gewalt die Kugelmutterteile 61 und 63 voneinander nach außen, um sie dadurch vorzuspannen. Aus diesem Grunde werden, wie dies in den Fig. 5 und 6 darge­ stellt ist, bei der Anwesenheit des mittigen Sitz/Ab­ standsteiles 65 die Kugelmutterteile 61 und 63 norma­ lerweise großen Vorspannungskräften F in Richtungen unterworfen, in denen die Kugelmutterteile 61 und 63 auseinander gedrückt werden. Die Vorspannungskräfte F verursachen, daß die Kugeln 58 das Stabteil 54 einer großen Zugbelastung aussetzen. Aus diesem Grunde wird jedes axiale Spiel oder jeder axiale tote Gang zwi­ schen der Kugelschraubennut 56, den Kugeln 58 und den Kugelschraubennuten 66, 68 der Kugelmutterteile 61, 63 beseitigt, um eine große Reibung zwischen dem Stabteilbereich 54 a und der Doppelkugelmutter 60 zu entwickeln.

Weil die große Reibung zwischen dem Stabteilbereich 54 a und der Doppelkugelmutter 60 in der oben be­ schriebenen Weise erzeugt wird, kann die axiale Steifigkeit bzw. Starrheit des Stabteiles 54 ver­ größert werden, wie auch seine Festigkeit gegen Biegebeanspruchungen vergrößert werden kann.

Wenn externe Kräfte an das Stabteil 54 von den Hinterrädern über die Spurstangen angelegt werden, wird wegen der großen Reibung bei Abwesenheit irgend­ eines axialen Spieles verhindert, daß die Doppelku­ gelmutter 60 durch diese externen Kräfte gedreht wird. Die Doppelkugelmutter 60 bleibt selbstverrie­ gelt, bis von dem Stabteil 54 ausgeübte externe Kräfte die hohe Reibungsbelastung überschreiten, so daß verhindert wird, daß die Hinterräder unter der Einwirkung von externen Kräften gedreht werden, wenn sie sich in dem gelenkten Zustand und in dem neutra­ len Zustand befinden.

Aus diesem Grunde ist keine eigene Verriegelungsein­ richtung erforderlich und kann der Aufbau bzw. die Struktur einfach und klein sein. Die Hinterräder können genau in dem gesteuerten und in dem neutralen Zustand gehalten werden, so daß die Hinterräder mit einer vergrößerten Zuverlässigkeit gelenkt werden können. Das Lenkgetriebegehäuse 50 für die Hinterrä­ der kann an dem Fahrzeugkörper mit einer großen Festigkeit bzw. Starrheit befestigt werden.

Experimentell erhaltene Daten zeigen an, daß, während durch eine normale Zugspannungsvorbelastung eine Reibung von 6,6 kgfcm erzeugt wurde, eine Reibung von 15,0 kgfcm durch eine Zugspannungsbelastung unter Verwendung des ausreichend dicken Sitz/Abstandsteiles erzeugt wurde. Externe Kräfte, die diese große Rei­ bungskraft überschreiten, sind bei normalen Fahrzu­ ständen selten. Die so erzeugte Reibung beeinträch­ tigt in keiner Weise die Betätigung des Lenkrades durch den Fahrer, weil die Lenkeinrichtung für die Hinterräder durch den Motor betrieben wird und weil nur der Motor eine Leistungsfähigkeit zur Überwindung dieser Reibungskraft aufweisen muß.

Das Stabteil kann unter Kompressionskräften durch Verwendung eines dünnen Sitz/Abstandsteiles vorge­ spannt werden, wobei dessen Dicke so ausgewählt wird, daß es den gewünschten Vorspannungskräften ent­ spricht. Die Steifigkeit des Stabteiles in der axialen Richtung und die Steifigkeit gegen Biegebean­ spruchungen können durch ein solches kompressives Vorspannen vergrößert werden. Die Steifigkeit gegen Biegebeanspruchungen ist bei der dargestellten Zug­ spannungs-Vorspannungsanordnung mit dem ausreichend dicken Sitz/Abstandsteil größer als bei der kompres­ siven Vorspannungsanordnung. Die vorliegende Erfin­ dung umfaßt jedoch sowohl das Vorspannungsprinzip durch eine Zugspannung als auch das Vorspannungsprin­ zip durch eine Kommpression.

Die Steifigkeit gegenüber externen Kräften kann die Ganghöhe bzw. Steigung des Kugelschraubenmechanismus, das heißt den Betrag, um den sich das Stabteil in axialer Richtung während einer Umdrehung der Kugel­ mutter bewegt, bis auf eine Länge von beispielsweise 6 mm oder weniger verringern.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der ein elektrischer Motor 83 koaxial zu einem Stabteil 81 angeordnet ist und bei der ein Schraubenmutterteil 85 direkt über einen mit einem Gewinde oder einer Schraubennut versehenen Bereich 82 des Stabteiles 81 geschraubt ist, um einen Schutz gegen ausgeübte externe Kräfte zu bewirken. Genauer gesagt ist die Schraubennut 82 in dem Außenumfang des Stabteiles 81 angeordnet und ist das über den Gewindebereich 82 des Stabteiles 81 geschraubte Schraubenmutterteil 85 am Ort 90 durch eine Keilnutenverzahnung mit dem Rotor 84 des Motors 83 verbunden.

Das direkt über den Gewindebereich 82 zur Übertragung einer Drehung vom Motor 83 geschraubte Schraubenmut­ terteil 85 kann eine unerwünschte axiale Verschiebung des Stabteiles 81 verhindern, die sonst durch ausge­ übte externe Kräfte bewirkt werden könnte.

Die Fig. 9a und 9b zeigen zwei getrennte Mutterteile 86, die entlang der axialen Richtung des Stabteiles 81 unterteilt sind und sich gegenüberliegende Flächen 87 aufweisen, zwischen denen sandwichartig Sitz/Ab­ standsteile 91 angeordnet sind. Die Mutterteile 86 sind aneinander über Bolzen 92 gekoppelt, die sich durch die Sitz/Abstandsteile 91 erstrecken. Der Grad des durch die Mutterteile 86 gegen eine axiale Ver­ schiebung des Stabteiles 81 erzeugten Widerstandes kann durch die Bolzen 92 eingestellt werden.

Die Fig. 10a und 10b zeigen zwei getrennte Mutter­ teile 88, die entlang der axialen Richtung des Stab­ teiles 81 nebeneinander angeordnet und miteinander durch Bolzen 94 verbunden sind, die sich durch Sitz­ /Abstandsteile 93 erstrecken, die zwischen den Mut­ terteilen 88 angeordnet sind. Die Sitz/Abstandsteile 93 sind vorgespannt, um zu verhindern, daß das Stabteil 81 unter der Einwirkung von ausgeübten externen Kräften in axialer Richtung verschoben wird.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder eines Fahrzeuges mit vier lenkbaren Rädern, die ein Stabteil 1, 54, 81, dessen gegenüber­ liegende Enden mit den Spurstangen zur Drehung der Hinterräder verbunden sind, einen elektrischen Motor 20, 51, 53 und einen Schraubenmechanismus 30, 55, 82; 85, 86, 88 zur Umwandlung der Drehung des elektri­ schen Motores 20, 51, 83 in eine axiale Bewegung des Stabteiles 1, 54, 81 aufweist. Der Stator 14 und der Rotor 15, 52, 84 des elektrischen Motores 20, 51, 83 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei das Stab­ teil 1, 54, 80, der Motor 20, 51, 83 und der Schraub­ mechanismus 30, 55, 82; 85, 86, 88 in Bezug auf die axiale Erstreckung des Stabteiles 1, 54, 81 neben­ einander angeordnet sind. Der Schraubemechanismus 30, 55, 82; 85, 86, 88 umfaßt einen Gewindebereich 2, 56, 82 auf dem Stabteil 1, 54, 81 und eine Mutter 22, 60, 85, 86, 88, die in den Gewindebereich 2, 56, 82 ein­ greift, wobei die Mutter 22, 60, 85, 88 in axialer Richtung vorgespannt ist.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Lenkung der Hinterräder in einem Fahrzeug mit vier steuerbaren Rädern, mit einem elektrischen Motor (20, 51, 83) mit einem Stator (14) und einem Rotor (15, 52, 84), mit einer Mehrzahl von Spurstangen (41) zur Lenkung der Hinterräder (42), mit einem Stabteil (1, 54, 88), das sich in Querrich­ tung zum Fahrzeug erstreckt und dessen entgegenge­ setzte Enden mit den Spurstangen (41) jeweils verbun­ den sind, und mit einem Schraubenmechanismus (30, 55, 82; 85, 86, 88), der auf dem Stabteil (1, 54, 81) zur Umwandlung der Drehung des elektrischen Motores (20, 51, 73) in eine axiale Bewegung des Stabteiles (1, 84, 81) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (14) und der Rotor (15, 52, 84) des elektrischen Motors (20, 51, 83) koaxial zu dem Stabteil (1, 54, 82) angeordnet sind und daß der Motor (20, 51, 83) und der Schraubenmechanismus (30, 55, 82; 85, 86, 88) in Bezug aufeinander in der axialen Richtung des Stabteiles (1, 54, 81) neben­ einander angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rotor (15, 52, 84) drehbar auf dem Stabteil (1, 54, 81) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schraubenmechanismus (33, 55, 82; 85, 86, 88) einen Gewindebereich (2, 56, 82) auf dem Stabteil (1, 54, 81) und eine Mutter (20, 60, 85, 86, 88) aufweist, die in den Gewindebereich (2, 56, 82) eingreift und in Antwort auf die Drehung des Rotors (15, 52, 84) drehbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mutter eine Kugelmutter (20, 60) auf dem Gewindebereich (2, 56) umfaßt und daß der Gewindebereich (2, 56) über eine Mehrzahl von dazwi­ schen angeordneten Kugeln (21, 58) an der Kugelmutter (22, 60) angreift.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kugelmutter (22) in axialer Richtung unter einer Kompression durch Zwischenlagen­ glieder (25, 26) vorgespannt ist, die in der Nähe der axial gegenüberliegenden Enden der Kugelmutter (22) angeordnet sind und unter Kompression gehalten werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kugelmutter (60) ein Paar von in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Kugelmut­ terteilen (61, 63) und ein dazwischen angeordnetes Sitz/Abstandsteil (65) aufweist, und daß die Kugel­ mutterteile (61, 63) so vorgespannt sind, daß sie auf das Stabteil (54) einwirken und mit diesem zusammen­ wirken.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter eine Schraubenmutter (85, 86, 88) umfaßt, die direkt über den Gewindebereich (82) des Stabteiles (81) ge­ schraubt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schraubenmutter ein Paar von Mutterteilen (86), die entlang der axialen Richtung der Schraubenmutter voneinander getrennt sind, und ein Sitz/Abstandsteil (91) umfaßt, das zwischen den Mutterteilen (86) angeordnet ist, und daß eine Befe­ stigungseinrichtung (92) die Mutterteile (86) mitein­ ander derart verbindet, daß das Sitzabstandsteil (91) zwischen ihnen angeordnet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schraubenmutter ein Paar von Muttertei­ len (88), die in der axialen Richtung nebeneinander angeordnet sind, und ein Sitzabstandsteil (88) um­ faßt, das zwischen den Mutterteilen (88) angeordnet ist, und daß eine Befestigungseinrichtung (94) die Mutterteile (88) über das Sitzabstandsteil (93) miteinander verbindet.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mechanismus (40, 69; 53; 57) zur Geschwindigkeitsreduzierung vorgesehen ist, durch den der Rotor (15, 52) und die Mutter (22, 60) wirksam miteinander verbunden werden.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Mechanismus (40, 69; 53; 57) zur Geschwindigkeitsreduzierung koaxial zur Stabteil (1, 54) zwischen dem elektrischen Motor (20, 51) und dem Schraubenmechanismus (30, 55) angeordnet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Mechanismus zur Geschwindig­ keitsreduzierung ein Sonnenzahnrad (31, 53), das am Rotor (15, 52) oder an der Mutter (22, 60) befestigt ist, einen Zahnkranz (32, 59), der an der Mutter (22, 60) oder dem Rotor (17, 52) befestigt ist, und eine Mehrzahl von Planetenzahnrädern (53, 57) aufweist, die zwischen dem Sonnenzahnrad (31, 53) und dem Zahnkranz (32, 59) kämmen.