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Selbsttätige Lenkvorrichtung für die Räder einer
Kraftfahrzeug-Hinterachse
Der Erfindung liegt die Aufgabe der selbsttätigen Lenkung eines Radpaares, das funktionell mit der
Hinterachse eines mehrachsigen Fahrzeuges verbunden ist, zugrunde, wobei die Vorrichtung nach der Erfindung diese Aufgabe für ein Radpaar löst, das für die Vorwärts- oder für die Rückwärtsfahrt führend eingebaut sein kann.
Das grundsätzliche Problerr, mit dem sich die vorliegende Erfindung auseinandersetzt, resultiert daraus, dass in einem drei-oder mehrachsigen Kraftfahrzeug, wenn ausschliesslich dessen Vorderachse lenkbar ist, beim Durchfahren von Kurven bei starren restlichen Achsen die Räder derselben nicht ohne weiteres imstande sind, jener Kreisbahn zu folgen, welche durch den Einschlag des Lenkräderpaares vorgeschrieben ist.
Im Falle eines dreiachsigen Fahrzeuges werden die Räder der hintersten Achse, wenn diese, wie dies üblich ist, die über ein Differential angetriebenen Achse zwischen sich und der Lenkräderachse einschliessen, über die Fahrbahndecke nur unter Durchführung einer zusätzlich zur Abrollbewegung auftretenden Reibbewegung bewegt werden können, was aber einen sehr grossen Verschleiss der Bereifung bedingt und das Befahren von Kurven erschwert.
Um diese Schwierigkeiten auszuschalten ist es bekannt, die dritte Achse eines dreiachsigen Kraftfahrzeuges so drehbar zu lagern, dass sie sich beim Befahren von Kurven entsprechend der Verstellung der Lenkachse ebenfalls verstellen kann, u. zw. so, dass beim Befahren der Kurve die erste, also die Lenkachse, und die nicht angetriebene, geschleppte dritte Achse zum Drehungsmittelpunkt der Kurve weisen. Ein solcher Aufbau ist aber mit dem Nachteil behaftet, dass im Falle der Rückwärtsfahrt sich die Schleppachse, nunmehr zur geschobenen Achse geworden, zwar wieder verstellt, aber keineswegs so, dass die erste und die letzte Achse sich wieder im Drehungsmittelpunkt der Kurve schneiden.
Um diesen Nachteil auszuschalten ist es bekannt, die bei Rückwärtsfahrt zur ersten Achse gewordene Schleppachse zu sperren, was aber wieder zum vorhin erwähnten Schleifen der Bereifung über die Fahrbahn führt und ausserdem der Kraftaufwand zum Durchfahren einer Kurve sowohl für den Lenker als auch für die Antriebsmaschine beträchtlich ansteigt.
Es ist auch vorgeschlagen worden, im Falle der Rückwärtsfahrt eines dreiachsigen Fahrzeuges die Schleppachse umzustellen, u. zw. auf eine Weise, die davon abhängt, ob eine Rückwärtskurve nach der einen oder nach der andern Seite gefahren werden soll. Falls die Rückwärtskurve nicht in einem Zuge gefahren werden kann, nötig dies zu einer wiederholten Umstellung dieser Räder.
Die Erfindung vermeidet alle diese Nachteile bei einer Kraftfahrzeughinterachse dadurch, dass ein mit dem Fahrzeugaufbau verbundenes Gehäuse relativ in Längsrichtung der in bekannter Weise verschwenkbare Achsschenkel tragenden Achse verschiebbar angeordnet ist und diese unter der Wirkung der auf den Fahrzeugaufbau beim Durchfahren einer Kurve wirkenden Fliehkraft erfolgende Verschiebung dazu dient, die Achsschenkel über ein Lenkgestänge in die der durchzuführenden Kurve zukommende Lage über ein Kupplungsglied vorzugsweise einen Riegel, zu verstellen, welcher die Seitenbewegung des Gehäuses einem Lenker des Lenkgestänges mitteilt.
Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung nach der Erfindung. Es zeigen : Fig. l schaubildlich die dritte Achse vom Fahrzeug abmontiert in Draufsicht und die Fig. la einen Querschnitt durch die Achse senkrecht zu ihrer Längsachse durch den Mittelbereich derselben ; Fig. 2 einen Schnitt ähnlich der Fig. la, jedoch mit in einer ändern Betriebsstellung befindlichen Einzelteilen ;
die
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Fig. 3a die vorliegende Achse, gesehen von oben in jener Stellung der beweglichen Teile, die sie bei
Geradeausfahrt einnehmen und Fig. 3b Einzelheiten hiezu in vergrössertem Massstab ; die Fig. 4a eine Draufsicht auf die Achse in jener Stellung der beweglichen Teile, welche diese bei Durchführung einer Rechtskurve einnehmen und Fig. 4b Einzelheiten hiezu in einem vergrösserten Massstab ; Fig. 5 die Stellung bestimmter Teile der Hinterachse bei Rückwärtsfahrt ohne Lenkung und Fig. 6 dieselben Teile bei Rückwärtsfahrt unter Durchführung einer Lenkung nach rechts, ebenfalls in Draufsicht.
Die Vorrichtung nach den Fig. l und 2 besitzt eine Achse 1, die mittels der Tragplatten 26 (über nicht dargestellte Abstandstücke) mit dem Fahrzeug verbunden ist und welche mit Achsschenkeln 11 und 11'versehen ist, die das linke und das rechte Rad tragen (gesehen vom Fahrer des Fahrzeuges, der sich in Richtung des Pfeiles A vor dieser Achse befinden möge). Die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges nach vorne ist ebenfalls durch den Pfeil K angedeutet.
Fig. l zeigt die Funktionsstellungen der beweglichen Elemente bei Bewegung des Fahrzeuges nach vorne unter Durchführung einer Rechtskurve K', vgl. auch Fig. 4a, 4b. Die Stellung, die die Räder 60 und 60'der Achse 1 vor Einfahrt in die Kurve einnehmen, ist im Grundriss in Fig. 3a und in Fig. la im senkrechten Mittelschnitt für die Mittelgruppe der Einzelteile dargestellt.
Die gezeigte Vorrichtung, die für eine geschleppte, also nicht getriebene Hinterachse bestimmt ist, weist ein Gehäuse 2 auf, das den Mittelteil der Achse 1 nach oben und an beiden Seiten abdeckt, die Tragplatten 26 aufnimmt und im übrigen die eigentliche Achse 1 unter Wahrung einer gewissen Längs- beweglichkeit führt. Man hat sich vorzustellen, dass auf den Tragplatten 26 die Blattfedern des Fahrzeuges befestigt sind und dass die Beweglichkeit der Achse 1 in der Längsrichtung durch die Queranschläge 12 der Achse 1 begrenzt wird. Der Mittelteil des Gehäuses 2 trägt jene Teile, die die Lage der Räder bestimmen, wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt.
Da das Gehäuse 2 über die Tragplatten 26 fest mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, steht es auch unter der Wirkung der Zentrifugalkraft desselben, sobald dieses durch eine Kurve fährt. Die Verbindung ist so beschaffen, dass sich der Aufbau des Fahrzeuges und damit das Gehäuse 2 immer in der Kurve nach aussen längs der Achse 1 verschiebt, soweit dies innerhalb der durch die Anschläge 12 gesetzten Grenzen möglich ist. Dieser Verschiebungsweg ist, wie aus der rechten Hälfte der Fig. l ersichtlich ist, nicht unbeträchtlich.
Das Radpaar, welches auf den Achsschenkeln 11 und 119 sitzend zu denken ist, ist immer das Radpaar der hintersten Achse, was die grösstmögliche Wirksamkeit der Einrichtung gewährleistet.
Zur Herbeiführung der Achsschenkelveistellung weist das Gehäuse 2 bei 21 ein Lager für den Drehzapfen 31 eines Armes 3 auf, der somit um den Zapfen 31 schwingen kann, wodurch auch der Abschnitt 33 des Armes 3 Winkelbewegungen ausführen kann, indem er auf der Oberseite des Gehäuses 2 gleitet. Auf dem Abschnitt 33 ist ein senkrechter Sperrzapfen 32 angebracht. Im äusseren Ende des Abschnittes 33
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Ein zweiter Arm 4, der oberhalb des Armes 3 angebracht ist, schwingt um einen Zapfen 41, der in einer Platte 24 gelagert ist, die zu dem Gehäuse 2 gehört. Der Arm 4 besitzt ein äusseres Ende 43, das mit einem Sperrzahn 42 verbunden ist ; ferner lagert das Ende 43 in einem Zapfen 43', der über ein Kugelgelenk mit einem Ende einer zweiten Lenkstange 44 verbunden ist.
Über der zum Gehäuse 2 gehörenden Platte 24 ist ein Riegel 5 vorgesehen, der zwischen der Platte
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von Schwingbewegungen um ihre Drehzapfen 31 bzw. 41 blockieren, je nachdem, ob das Ende 53 des Riegels 5 den Sperrzahn 32 des Armes 3 verriegelt, wie es in den Fig. l, la, 3a, 3b, 4a und b dargestelltist, oder das Ende 54 des Riegels 5 den Sperrhahn 42 des Armes 4 sperrt, wie dies die Fig. 2, 5 und 6 zeigen.
Im ersten Falle ist die erfindungsgemässe Vorrichtung für Vorwärtsfahrt, im zweiten Falle für Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges eingestellt.
Im Falle der geradlinigen Bewegung des Fahrzeuges nach vorn (Pfeil K) nehmen die Teile die aus Fig. 3a ersichtliche Lage ein. Wenn das Fahrzeug unter der Lenkung des Fahrzeuglenkers einer Kurve folgt, kommt es zu Verstellungen von Teilen, die im Falle der Vorwärtsfahrt durch den'Arm 3 und durch den Arm 4 für die Rückwärtsfahrt gesteuert werden. Es kommt zu einer Verstellung der Stangen 34, 35,36, 44, 37 und 38, die mit den Gelenken auf den Zapfen 33', 6,7, 8,43', 9,10, 10'ein gelenkiges Paralle- . gramm bilden. Die Stangen 35 und 36 und die Stange 38 sind an den um die Zapfen 10 bzw. 10' schwingbaren Ae ilsschenkeln ll und 11'der Räder 60 und 60'starr befestigt.
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Man erkennt, dass die Veränderung dieses Parallelogramms dann eintritt, wenn entweder die Lenkstange 34 oder 44 durch den Arm 3 bzw. 4 verstellt werden. Letzteres tritt ein, wenn sich das Gehäuse 2 unter dem Einfluss der Fliehkraft längs der Achse 1 verschiebt ; letztere wirkt in Richtung des Kurvenradius nach aussen.
Nimmt man an, dass das Fahrzeug sich in gerader Richtung vorwärtsbewegt (Pfeil K, Fig. 3a), so ist die Lage der Teile der Vorrichtung zueinander so, wie dies die Fig. la und 3b zeigen.
Der Riegel 5 umfasst in seiner "Geradeaus-Lage" mit seinem Ende 53 den Sperrzahn 32 und hält folglich den Abschnitt 33 des Armes 3. Für die Geradeausfahrt nimmt Teil 2 hinsichtlich der Achse'l eine Mittellage ein, weil die Räder parallel zur Fahrtrichtung stehen und das Gestänge des Parallelogramms so ausgelegt ist, dass dann die Stellung nach Fig. 3a eintritt. Wenn aber das Fahrzeug eine Kurve befahren soll, haben die noch nicht verstellten Räder 60 das Bestreben, infolge ihrer Adhäsion ihre Lage beizubehalten : Der Fahrzeugaufbau hat das Bestreben, sich in der Kurve nach aussen zu verlagern, wobei er über die Federn und die Verbindungsplatten 26 das Gehäuse 2 und somit auch den Sperriegel 5 seitlich verschiebt.
Für den Fall des Befahrens einer Rechtskurve begibt sich das Gehäuse 2 aus der in Fig. 3a dargestellten Lage in die in Fig. 4a dargestellte Lage, indem es sich mit dem Fahrzeugaufbau und unterstützt durch die Fahrzeugnutzlast von der Mitte nach links in Richtung des Pfeiles F verschiebt. Dadurch wird der Riegel 5 über den Zapfen 32 den Abschnitt 33 des Armes 3 ebenfalls verstellt und mit Hilfe der Stange 34 auf den Zapfen 6 wirken, während der Abschnitt 43 des Armes 4 freibleibt und sich um den Zapfen 41 drehen kann ; das Parallelogramm hat sich somit infolge seiner Gelenke verformt und dabei die Räder 60, 60', Fig. 3a, in die Stellung 601'60'I, Fig. 4a, verstellt.
Die Vorrichtung nimmt also die Lage ein, die
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Die Spurstange 37 gewährleistet die gewünschte Parallelität der beiden Räder, die in ihren ausgelenkten Stellungen das Durchfahren der Rechtskurve des Fahrzeuges erleichtern. Bei Ausführung einer Linkskurve ist der Bewegungsablauf umgekehrt.
Bei Rückwärtsfahrt verschieben sich die Lenkungsorgane wie es die Fig. 2, 5 und 6 zeigen. Der Riegel 5 wird vom Fahrzeuglenker nach hinten verstellt, so dass jetzt seine Gabel 53, Fig. l, den Zapfen 32 freigibt und seine Gabel 54 den Zapfen 42 umfasst. Fig. 2 zeigt diesen Zustand im Schnitt und Fig. 5 und 6 im Grundriss, wobei die Fig. 5 sie im Falle gerader Rückwärtsfahrt in Richtung des Pfeiles W darstellt und die Fig. 6 im Falle einer Kurve in Richtung des Pfeiles W'.
Das Gehäuse 2 wird nach rechts in Richtung des Pfeiles Fl der Fig. 6 verschoben und nimmt den Sperr- zahn'42 und das Ende 54 und folglich die Stange 44 und den Zapfen 7 mit, während der Arm 3, der zurückgehen kann, eine Winkelbewegung nach links um seinen Zapfen 31 ausführt, der sich an dem Lager 21 befindet, und sich durch Übertragung mit dem Gehäuse in radialer Richtung zum jeweiligen Mittelpunkt der vom Fahrzeug durchlaufenen Kurve bewegt. Folglich dreht die Stange 34, die an dem Zapfen 6 angelenkt ist, die Stange 35,36 um den Zapfen 10 und diese Stange nimmt die in Fig. 6 dargestellte schräge Lage ein. Infolgedessen bringt der Achsschenkel 11 das Rad 60 in die Stellung 601, die in Fig. 4a dargestellt ist.
Auch hier erfolgt infolge der Wirkung der Stange 37 die Einstellung des Radpaares 60,60' in einer Weise, die das Durchfahren einer Kurve erleichtert.
Wie bei den bekannten automatischen Lenkvorrichtungen kann man bei der Vorrichtung nach der Erfindung zwischen den beweglichen Teilen und der Achse 1 Stossdämpfer anordnen, die dazu dienen, die Schwingung der Räder zu verhindern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Selbsttätige Lenkvorrichtung für die Räder einer Kraftfahrzeug-Hinterachse, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Fahrzeugaufbau verbundenes Gehäuse (2) relativ in Längsrichtung der in bekannter Weise verschwenkbare Achsschenkel (11, 11') tragenden Achse (1) verschiebbar angeordnet ist und diese unter der Wirkung der auf den Fahrzeugaufbau beim Durchfahren einer Kurve wirkenden Fliehkraft erfolgende Verschiebung dazu dient, die Achsschenkel über ein Lenkgestänge (34,35, 36,37, 38) in die der durchzufahrenden Kurve zukommende Lage über ein Kupplungsglied, vorzugsweise einen Riegel (5), zu verstellen, welcher die Seitenbewegung des Gehäuses (2) einem Lenker (34) des Lenkgestänges mitteilt.