CH685867A5

CH685867A5 - Axle steering for a utility vehicle

Info

Publication number: CH685867A5
Application number: CH88692A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Marte
Original assignee: Wolfgang Marte
Priority date: 1991-04-18
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1995-10-31
Also published as: DE4211662A1; AT395400B; DE4211662C2; ATA81791A

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Achsschen-kellenkung für ein Nutzfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. The invention relates to an axle steering for a commercial vehicle with the features of the preamble of claim 1.

Unter Nutzfahrzeug im Sinne dieser Erfindung werden Sattelanhänger oder Tiefladeanhänger verstanden. Eine solche Achsschenkellenkung ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 7 320 192 bekannt. Im Chassis des Fahrzeuges ist im Bereich der zu lenkenden Räder eine vertikale Lenkspindel gelagert, die an ihrem oberen Ende ein Hebelgetriebe aufweist, an welchen die im wesentlichen parallel zum Chassis verlaufenden Lenkschubstangen paarweise angreifen, die entweder über die Zugschere des Anhängers oder über den Drehschemel einer Zugmaschine betätigbar sind. Am unteren Ende dieser Lenkspindel ist fest mit dieser verbunden ein Lenkhebel angeordnet, der seitlich auskragt und der über paarweise vorgesehene Spurstangen mit den Spurstangenhebeln der an einer starren Achse endseitig angeordneten Achsschenkel über Kugelzapfen verbunden ist. Die Achse selbst ist an Blattfedernpaketen befestigt. Commercial vehicles in the sense of this invention are semitrailers or flatbed trailers. Such a steering knuckle steering is known for example from German utility model 7 320 192. In the chassis of the vehicle, a vertical steering spindle is mounted in the area of the wheels to be steered, which has a lever gear at its upper end, to which the steering push rods, which run essentially parallel to the chassis, act in pairs, either via the traction shears of the trailer or via the turntable Tractor can be operated. At the lower end of this steering spindle, a steering lever is fixedly connected to it, which projects laterally and which is connected via tie rods provided in pairs to the tie rod levers of the steering knuckle arranged at the end on a rigid axle via ball pins. The axle itself is attached to leaf spring assemblies.

Wenn beim betriebsmässigen Einsatz des Fahrzeuges sich die Achse gegenüber dem Chassis aufgrund ihrer federnden Aufhängung bewegt, ändert sich dadurch der Abstand zwischen den An-lenkpunkten der Spurstangen, da der an der vertikalen Lenksäule angeordnete Lenkhebel seine relative Lage zum Chassis unabhängig von der Einfederung der Fahrzeugachse beibehält. Da die Spurstange jedoch eine vorgegebene konstante Länge besitzt, wird diese durch die federnbedingte Lageänderung der Achse gegenüber dem Chassis auf die Achsschenkel übertragen mit der Folge, dass im Rhythmus der Einfederung die Räder ständig um den vertikalen Achszapfen des Achsschenkels schwingen. Abgesehen davon, dass diese schwingenden Bewegungen der gelenkten Räder den Abrieb der Reifen erhöhen und die Stabilität des Fahrzeuges nicht unwesentlich beeinträchtigen, kann diese besondere Art der Achsschenkellenkung nur bei solchen Fahrzeugen verwendet werden, bei welchen die abgefederten Achsen nur geringe Bewegungen gegenüber dem Chassis ausführen können. If during operation of the vehicle the axle moves relative to the chassis due to its resilient suspension, the distance between the articulation points of the tie rods changes, because the steering lever located on the vertical steering column changes its position relative to the chassis regardless of the deflection of the vehicle axle maintains. However, since the tie rod has a predetermined constant length, this is transferred to the steering knuckle due to the spring-related change in position of the axle relative to the chassis, with the result that the wheels constantly swing around the vertical steering knuckle of the steering knuckle in the rhythm of the deflection. In addition to the fact that these oscillating movements of the steered wheels increase the abrasion of the tires and do not negatively affect the stability of the vehicle, this special type of steering of the steering knuckle can only be used in vehicles in which the suspended axles can only make slight movements relative to the chassis .

Die Nachteile einer solchen Achsschenkellenkung wurden offenbar bereits erkannt. Aus der US-PS 4 451 058 ist nämlich bekannt, im Mittelbereich der zu lenkenden Achse einen T-förmigen Lenkhebel schwenkbar zu lagern, wobei an den Enden des Querholmes des T-förmigen Lenkhebels Lenkschubstangen angelenkt sind, die mit ihrem einen Ende an einem an der Deichsel des Fahrzeuges schwenkbar gelagerten, mit einem Zugfahrzeug verbindbaren Querbalken verbunden sind. Das Ende des mittleren Holmes des T-förmigen Lenkhebels ist mit dem Spurstangenhebel des einen Radsatzes verbunden. Eine Spurstange verbindet darüberhinaus die Spurstangenhebel beider Radsätze. Bewegt sich bei dieser vorbekannten Konstruktion die Achse gegenüber dem Chassis aufgrund der federnden Lagerung, so bleiben die Abstände zwischen den Anlenkpunkten der Spurstangen und Spurstangenhebel konstant, die Geometrie des Lenkgestänges ist unabhängig von der jeweiligen federnden Ein-schwingung. Die hier vorgesehenen Lenkschubstangen, die zwischen dem oben erwähnten Querbalken und dem T-förmigen Lenkhebel vorgesehen sind, sind jedoch starre Bauelemente, sie sind zwar auf eine bestimmte Länge einstellbar, können ihre Länge aber betriebsmässig nicht verändern. Wenn nun die gefederte Achse beim betriebsmässigen Einsatz schwingt, bewegt sich der Anlenkpunkt der Lenkschubstange am T-förmigen Lenkhebel auf einer vertikalen Kreisbahn, deren Radius durch die Länge der Lenkschubstange vorgegeben ist. Durch diese schwingende Bewegung entlang einer vertikalen Kreisbahn versucht jedoch der erwähnte Anlenkpunkt gegenüber dem Chassis des Fahrzeuges eine translatorische Horizontalbewegung durchzuführen, die er jedoch wegen der starren Ausbildung der Lenkschubstange und des in sich starren T-för-migen Lenkhebels nicht vollziehen kann mit der Folge, dass in den erwähnten Konstruktionsteilen unkontrollierbare Kräfte und damit Spannungen auftreten, die diese Konstruktionsteile vorzeitig ermüden und damit zerstören. Bei dieser bekannten Konstruktion müssen die Federn ausserordentlich steif sein, damit sie nur Schwingbewegungen mit kleinen Amplituden ausführen, um so das Ausmass der translatorischen Horizontalbewegung des oben erwähnten Anlenkpunktes möglichst kurz zu halten. The disadvantages of such a kingpin steering have apparently already been recognized. It is known from US Pat. No. 4,451,058 to pivotally mount a T-shaped steering lever in the central region of the axle to be steered, steering push rods being articulated at the ends of the crossbar of the T-shaped steering lever, which have one end at one of them the tiller of the vehicle pivotally mounted crossbar connected to a towing vehicle. The end of the central spar of the T-shaped steering lever is connected to the tie rod lever of one wheel set. A tie rod also connects the tie rod levers of both wheel sets. In this known construction, if the axle moves relative to the chassis due to the resilient mounting, the distances between the articulation points of the tie rods and tie rod levers remain constant, the geometry of the steering linkage is independent of the respective resilient vibration. The steering push rods provided here, which are provided between the above-mentioned crossbar and the T-shaped steering lever, are rigid components, they can be adjusted to a certain length, but cannot change their length during operation. When the sprung axle swings during normal use, the pivot point of the steering push rod on the T-shaped steering lever moves on a vertical circular path, the radius of which is determined by the length of the steering push rod. Through this oscillating movement along a vertical circular path, however, the mentioned pivot point tries to carry out a translational horizontal movement with respect to the chassis of the vehicle, which, however, due to the rigid design of the steering push rod and the rigid T-shaped steering lever, it cannot be carried out with the result that that uncontrollable forces and thus tensions occur in the construction parts mentioned, which tire these construction parts prematurely and thus destroy them. In this known construction, the springs have to be extremely stiff so that they only perform oscillatory movements with small amplitudes, so as to keep the translational horizontal movement of the above-mentioned articulation point as short as possible.

Von diesem Stand der Technik geht die Erfindung aus, die darauf abzielt, diese Art der Achsschenkellenkung dahingehend zu verbessern, dass sie auch bei solchen Nutzfahrzeugen angewandt und eingesetzt werden kann, deren Achsen relativ grosse Federwege zurücklegen können, was besonders dann der Fall ist, wenn die Achsen über Luftfedern abgestützt sind, welche nicht nur den Federungskomfort verbessern, sondern auch dem Fahrzeugbenutzer die Möglichkeit bieten, das Chassis des Nutzfahrzeuges niveaumässig zu regeln, beispielsweise wenn zum Beladen des Nutzfahrzeuges eine Rampe angefahren werden soll, so dass zwischen Rampenebene und Ladefläche des Chassis ein bündiger Übergang geschaffen werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe werden jene Massnahmen vorgeschlagen, die Inhalt und Gegenstand des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 sind. From this prior art, the invention is based, which aims to improve this type of axle steering in such a way that it can also be used and used in commercial vehicles whose axles can travel relatively large travel, which is particularly the case when The axles are supported by air springs, which not only improve the suspension comfort, but also offer the vehicle user the option of leveling the chassis of the commercial vehicle, for example if a ramp is to be approached to load the commercial vehicle, so that between the ramp level and the loading area of the chassis a flush transition can be created. To solve this problem, those measures are proposed that are the content and subject of the characterizing part of claim 1.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den hinteren Teil eines als Sattelanhänger ausgebildeten Nutzfahrzeuges; 1 shows a longitudinal section through the rear part of a commercial vehicle designed as a semitrailer.

Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigten Teil; Fig. 2 is a plan view of the part shown in longitudinal section in Fig. 1;

Fig. 3 ein Detail aus Fig. 1, zum Teil aufgeschnitten; FIG. 3 shows a detail from FIG. 1, partially cut away;

Fig. 4 einen Horizontalschnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 1; Fig. 4 is a horizontal section along the line IV-IV in Fig. 1;

Fig. 5 einen Detailquerschnitt nach der Linie V-V in Fig. 1. 5 shows a detailed cross section along the line V-V in FIG. 1.

An den voneinander distanzierten Längsträgern 1 eines Chassis eines als Sattelanhänger ausgebilde- On the longitudinal beams 1 of a chassis, which are spaced apart from one another, a

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ten Nutzfahrzeuges, und zwar im hinteren Bereich, sind an der Unterseite nach unten gerichtete Stege 2 angeschweisst, an welchen um eine Achse 3 schwenkbar eine in sich starre Schwinge 4 angelenkt ist, deren hier hinteres Ende über eine Luftfeder 5 herkömmlicher Bauart gegenüber dem Längsträger 1 abgestützt ist. An dieser Schwinge 4 ist die in sich steife Achse 6 festgemacht. An den Enden der Achse 6 sind Achsschenkel 7 angelenkt, die um die vertikalen Achsen 8 bewegbar sind und die die Radnaben 9 tragen. ten commercial vehicle, in the rear area, welded on the underside downward webs 2, on which a rigid rocker 4 is articulated about an axis 3, the rear end of which is here via an air spring 5 of conventional design relative to the side member 1 is supported. The rigid axis 6 is attached to this rocker 4. At the ends of the axis 6 stub axles 7 are articulated, which are movable about the vertical axes 8 and which carry the wheel hubs 9.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Achse 8 des Achsschenkels 7 bezüglich der Achse 6 -Fig. 4 - mittig vorgesehen. Diese mittige Anordnung ist jedoch für die Erfindung nicht wesentlich. Die Achse 8 könnte gegenüber der Achse 6 auch seitlich versetzt sein. Am Achsschenkel 7 ist ein Spurstangenhebel 10 vorgesehen. In the embodiment shown, the axis 8 of the steering knuckle 7 is in relation to the axis 6. 4 - provided in the middle. However, this central arrangement is not essential for the invention. The axis 8 could also be laterally offset from the axis 6. A tie rod lever 10 is provided on the knuckle 7.

In dem von den Längsträgern 1 gebildeten Chassis ist über Längs- und Querholme 11 und 12 in der Längsmittelebene des Chassis eine Lagerbuchse 13 um die Achse 14 schwenkbar gelagert, und zwar in der Längsmittelebene des Chassis, in Fig. 1 also in der Zeichenebene. Diese Lagerbuchse 13 nimmt die Lenkspindel 15 auf, die der Achse 6 zugeordnet ist, und die aus zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Teilen 22 und 23 besteht, wobei der eine Teil 22 durch ein innenlängsver-zahntes Rohr und der Teil 23 durch eine längsverzahnte Welle gebildet sind. Am oberen Ende der Lenkspindel 15, oberhalb der Lagerbuchse 13, ist als Hebelgetriebe 16 ein Querhebel befestigt, an welchem die Lenkschubstangen 17 angreifen. Das untere Ende der Lenkspindel 15 wird von einer Gelenkkugel 18 gebildet, die von der Gelenkpfanne 19 aufgenommen ist, die ein allseitig bewegliches Gelenk 24 bilden. Diese Gelenkpfanne 19 ist mit der Achse 6 des Fahrzeuges in deren Mittelbereich fest verspannt. Mit der Lenkspindel fest verbunden, und zwar an ihrem unteren, achsnahen Bereich, ist ein seitlich auskragender Lenkhebel 20 vorgesehen, der über paarweise angeordnete Spurstangen 21 mit den Spurstangenhebeln 10 der Achsschenkel 7 verbunden ist. In the chassis formed by the longitudinal members 1, a bearing bush 13 is pivotally mounted about the axis 14 via longitudinal and transverse bars 11 and 12 in the longitudinal center plane of the chassis, specifically in the longitudinal center plane of the chassis, in FIG. 1 in the drawing plane. This bearing bush 13 receives the steering spindle 15, which is assigned to the axle 6, and which consists of two telescopically displaceable parts 22 and 23, one part 22 being formed by a longitudinally toothed tube and the part 23 being formed by a longitudinally toothed shaft . At the upper end of the steering spindle 15, above the bearing bush 13, a cross lever is attached as a lever gear 16, on which the steering push rods 17 engage. The lower end of the steering spindle 15 is formed by a joint ball 18 which is received by the joint socket 19, which form a joint 24 which can be moved on all sides. This joint socket 19 is firmly clamped to the axis 6 of the vehicle in its central region. A firmly connected steering lever 20 is provided with the steering spindle, specifically at its lower, near-axis region, which is connected to the tie rod levers 10 of the steering knuckle 7 via tie rods 21 arranged in pairs.

Luftfedern 5 der hier verwendeten Bauart haben einen Federweg von mindestens ±10 cm, in der Summe also von 20 cm oder mehr. Die Lenkbewegung des Zugfahrzeuges wird in an sich bekannter Weise auf die Lenkschubstangen 17 übertragen, wodurch der Querhebel des Hebelgetriebes 16 die Lenkspindel 15 verdreht. Diese Verdrehung wird über den Lenkhebel 20 und die Spurstangen 21 auf die Spurstangenhebel 10 der Achsschenkel 7 übertragen. Aufgrund der hier vorgeschlagenen Konstruktion ändert nun der Lenkhebel 20 in Abhängigkeit der Einfederung der Achse 6 seine relative Lage zur Achse 6 und deren Achsschenkel 7 nicht, mit der Folge, dass die Achsabstände des aus Lenkhebel 20, Spurstange 21 und Spurstangenhebel 10 gebildeten Lenktrapezes unabhängig von der Einfederung der Achse 6 stets konstant sind, so dass die betriebsmässige Einfederung der Achse bzw. deren schwingende Bewegungen ohne Ein-fluss auf den Lenkeinschlag bleibt. Air springs 5 of the type used here have a spring travel of at least ± 10 cm, in total of 20 cm or more. The steering movement of the towing vehicle is transmitted in a manner known per se to the steering push rods 17, as a result of which the transverse lever of the lever gear 16 rotates the steering spindle 15. This rotation is transmitted via the steering lever 20 and the tie rods 21 to the tie rod lever 10 of the steering knuckle 7. Due to the construction proposed here, the steering lever 20 does not change its position relative to the axle 6 and its steering knuckle 7 depending on the deflection of the axle 6, with the result that the center distances of the steering trapezoid formed from the steering lever 20, tie rod 21 and tie rod lever 10 are independent of the deflection of the axle 6 are always constant, so that the operational deflection of the axle or its oscillating movements remains without influencing the steering angle.

Die Einfederung der Achse 6 verlängert bzw. verkürzt die Lenkspindel 15, wobei der durch die Einfederung bedingte seitliche Versatz der Achse 6 durch die pendelnde Aufhängung der Lagerbuchse 13 ausgeglichen wird. The deflection of the axle 6 lengthens or shortens the steering spindle 15, the lateral displacement of the axle 6 caused by the deflection being compensated for by the oscillating suspension of the bearing bush 13.

Die Hebelgetriebe 16 für die Lenkspindeln 15 der in Fig. 1 gezeigten Zwillingsachse sind unterschiedlich übersetzt, so dass die über die Lenkschubstangen 17 eingeleiteten Verstellbewegungen die Querhebel der beiden Lenkspindeln 15 um unterschiedliche Winkelwege verstellen mit der Folge, dass sich die Achsschenkel 7 und damit die Räder um unterschiedlich grosse Winkel um die Achsen 8 verschwenken, wobei der Verschwenkwinkel der hinteren Räder grösser ist als jener der in Fahrtrichtung gesehen, davorliegenden Räder. The lever gear 16 for the steering spindles 15 of the twin axle shown in Fig. 1 are translated differently, so that the adjustment movements initiated via the steering push rods 17 adjust the transverse levers of the two steering spindles 15 by different angular paths, with the result that the steering knuckle 7 and thus the wheels Swivel by different angles around the axes 8, the swivel angle of the rear wheels being greater than that of the wheels lying in front in the direction of travel.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zur gelenkigen Verbindung zwischen Achse 6 und Lenkspindel 15 ein Kugelgelenk vorgesehen. Es ist denkbar, anstelle eines solchen Kugelgelenkes ein Kreuzgelenk anzuordnen. Ist dieses Gelenk beim gezeigten Ausführungsbeispiel im Bereich der Achse 6 vorgesehen, so wäre es auch denkbar und möglich, dieses Gelenk im oberen Teil der Lenkspindel 15 anzuordnen. In the exemplary embodiment shown, a ball joint is provided for the articulated connection between axis 6 and steering spindle 15. It is conceivable to arrange a universal joint instead of such a ball joint. If this joint is provided in the region of the axis 6 in the exemplary embodiment shown, it would also be conceivable and possible to arrange this joint in the upper part of the steering spindle 15.

Legende zu den Hinweisziffern: Legend for the reference numbers:

1 Längsträger 1 side member

2 Steg 2 bridge

3 Achse 3 axis

4 Schwinge 4 swingarm

5 Luftfeder 5 air spring

6 Achse 6 axis

7 Achsschenkel 7 steering knuckles

8 Achse 8 axis

9 Radnabe 9 wheel hub

10 Spurstangenhebel 10 tie rod levers

11 Längsholm 11 longitudinal spar

12 Querholm 12 crossbar

13 Lagerbuchse 13 bearing bush

14 Achse 14 axis

15 Lenkspindel 15 steering spindle

16 Hebelgetriebe 16 lever gears

17 Lenkschubstange 17 steering push rod

18 Gelenkkugel 18 joint ball

19 Gelenkpfanne 19 socket

20 Lenkhebel 20 steering levers

21 Spurstange 21 tie rod

22 Teil 22 part

23 Teil 23 part

24 Gelenk 24 joint

Claims

1. steering knuckle steering for a commercial vehicle with a chassis and with at least one rigid axle (6) with axles (7) arranged at the ends, which is attached to swinging arms (4) or springs that are pivotable relative to the chassis of the commercial vehicle, and in the chassis at least one, This axle (6) is assigned a substantially vertically standing steering spindle (15) which carries at its upper end a lever gear (16) which can be actuated by steering push rods (17) and at the lower axle near the axle

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A steering lever (20) is fastened at the end and is connected to tie rod levers (10) of the steering knuckles (7) via tie rods (21) provided in pairs, characterized in that the steering spindle (15) is designed as a telescopic spindle, and the steering spindle (15 ) bearing bearing bush (13) arranged on the chassis can be pivoted in or parallel to the longitudinal center plane of the chassis and the lower end of the steering spindle (15) is received by a bearing attached to the axle (6) and the steering spindle has a joint (24 ) having.

2. steering knuckle according to claim 1, characterized in that the located at the lower steering spindle end, on the axle (6) attached bearing is designed as the all-round movable joint (24).

3. steering knuckle according to claim 2, characterized in that the steering spindle (15) carries at its lower end a joint ball (18) and the joint ball (18) receiving joint socket (19) with the axle (6) is fixedly connected.

4. steering knuckle according to claim 1, characterized in that the axle (6) is attached to rigid rockers (4), and the rockers (4) are supported against the chassis with air springs (5).

5. steering knuckle steering according to claim 3, characterized in that the joint socket (19) in the central region of the axle (6) is fixed.

6. Ackermann steering according to claim 1, characterized in that a universal joint is provided for the articulated connection of the steering spindle (15) and the axis (6).

7. steering knuckle according to claim 1, characterized in that the steering spindle (15) is arranged in the longitudinal center of the chassis.

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