DE102004005823B4

DE102004005823B4 - Mehrachsiges Schwer-Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102004005823B4
Application number: DE200410005823
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Pertlik
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2024-02-07
Also published as: AT412395B; ATA2342003A; DE102004005823A1

Abstract

Schwer-Nutzfahrzeug, insbesondere Lastkraftwagen oder Omnibus, mit wenigstens einer lenkbare Räder aufweisenden Vorderachse (31, 32), einer angetriebene Räder aufweisenden Hinterachse (37) und einer dieser beigeordneten Vor- oder Nachlaufachse (40) mit lenkbaren Rädern, und mit einem Servolenkgetriebe (43), das die Lenkbewegungen eines Lenkrades (44) über ein Lenkgestänge (46) mit integriertem, einenendes fahrgestellfest angelenktem Koppelglied (49) auf die Räder (35, 36) der Vorderachse (32) und über einen Servokraftunterstützungskreis (50) auf einen Geberzylinder (51) und von diesem über einen Nehmerkreis (52) auf einen Nehmerzylinder (53) und über diesen auf die Räder (41, 42) der Vor- oder Nachlaufachse (40) überträgt, wobei der Geberzylinder (51) einenendes fahrgestellseitig, andernendes am Koppelglied (49) angelenkt und intern durch eine Querwand (57) in zwei Kammern (58, 59) unterteilt ist und an dessen die Querwand (57) durchdringender Kolbenstange (55) zwei voneinander axial beabstandete Kolben (60, 61) angeordnet sind, von denen jeder in einer Kammer (58, 59) einen Steuerdruckraum (62, 63), an...

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwer-Nutzfahrzeug mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Die Erfindung geht aus von serienmäßig gebauten Schwer-Nutzfahrzeugen, insbesondere Schwer-Lastkraftwagen der Anmelderin. Diese weisen entweder eine oder zwei Vorderachsen mit lenkbaren Rädern auf. Dementsprechend sind auch das Servolenkgetriebe und das bzw. die Lenkgestänge ausgebildet. Außerdem ist einer angetriebenen Hinterachse eine Vor- oder Nachlaufachse beigeordnet. Die nachfolgenden Darlegungen zum Stand der Technik sind zeichnerisch in 3 wiedergegeben und auf die dortigen Gegebenheiten gestützt. Das Servolenkgetriebe überträgt die von einem Lenkrad her vorgegebenen Lenkbewegungen über ein Lenkgestänge 1a, 1b mit integriertem, einenendes fahrgestellfesten Koppelglied 2 auf die Räder der Vorderachse und über einen Servokraftunterstützungskreis auf einen Geberzylinder 3 und von diesem über einen Nehmerkreis auf einen Nehmerzylinder und von diesem auf die Räder der Vor- oder Nachlaufachse. Falls das Fahrzeug über zwei Vorderachsen verfügt, erfolgt die vorgenannte Servounterstützung an der hinteren Vorderachse. Die vordere Vorderachse dagegen erhält die vom Servolenkgetriebe abgegebenen Lenkeinschläge über ein separates Lenkgestänge auf ihre Räder übertragen. Der besagte Geberzylinder 3 ist einenendes fahrgestellfest 4, andernendes am Koppelglied 2 angelenkt und intern durch eine Querwand 5 in zwei Kammern 6, 7 unterteilt. An der die besagte Querwand 5 durchdringenden Kolbenstange 8 des Geberzylinders 3 sind zwei voneinander axial beabstandete Kolben 9, 10 angeordnet, von denen jeder in einer der besagten Kammern 6, 7 einen Steuerdruckraum 11, 12, an dem eine Druckleitung 13, 14 des Servokraftunterstützungskreises angeschlossen ist, von einem Geberdruckraum 15, 16 trennt. Jeder der beiden Geberdruckräume 15, 16 steht über eine Druckleitung 17, 18 des Nehmerkreises mit einem der beiden Druckräume im Nehmerzylinder in Verbindung. Letzterer selbst ist einenendes am Achskörper und andernendes an einem Lenkhebel eines Rades der Vor- oder Nachlaufachse angeschlossen.
Da sowohl der Geberzylinder an der Vorderachse als auch der Nehmerzylinder an der Vor- oder Nachlaufachse nach dem Verdrängerprinzip arbeiten, ist die Achslast der Vor- oder Nachlaufachse im Hinblick auf die Lenkarbeit für die Vorderachslenkung plus die Lenkarbeit an der Vor- oder Nachlaufachse durch das Potential der Vorderachslenkung begrenzt. Ein Ausgleich der durch die Lenkung der Vor- oder Nachlaufachse hervorgerufenen zusätzlichen Lenkungsbelastung ist durch Beaufschlagung der Steuerdruckräume 11, 12 im Geberzylinder 3 mit richtungsabhängig zugesteuerem höheren Lenkungsdruck vom Servolenkgetriebe her möglich, wobei diese Verstärkung bei Behinderung der Lenkbewegung der Vor- oder Nachlaufachs-Räder bis zum Ansprechen eines in der Regel im Servokraftunterstützungskreises vorhandenen Druckbegrenzungsventils teilweise oder ganz aufgebracht werden kann. Dies bedingt aber einen relativ großvolumigen Geberzylinder, für den in vielen Fällen im Fahrzeug nicht der nötige Einbauraum vorhanden ist. In solchen Fällen behalf man sich, wie aus 3 ersichtlich, durch das Vorsehen eines Kraftverstärkungszylinders 19, der neben dem Geberzylinder 3 angeordnet, einenendes ebenfalls fahrgestellfest und andernendes ebenfalls am Koppelglied 2 angelenkt ist und dessen an der Kolbenstange 20 angeordneter Kolben 21 den Innenraum des Kraftverstärkungszylinders in zwei Druckräume 22, 23 unterteilt, von denen jeder über eine Druckleitung 24, 25 mit dem Servolenkgetriebe in Verbindung steht. Ersichtlicherweise verursacht ein solcher bisher verwendeter Kraftverstärkungszylinder 19 erhebliche Mehrkosten verbunden mit vielfach nicht ganz einfach zu lösenden Einbauproblemen.
Des Weiteren ist aus der DE 44 14 161 C1 ein Fahrzeug mit einer lenkbaren Vorderachse, einer angetriebenen Hinterachse und einer lenkbaren Nachlaufachse bekannt, bei dem außerdem im Bereich der Vorderachse ein Geberzylinder mit mechanisch von einem radträgerfesten Hebel aus betätigbarer Kolbenstange und im Bereich der Nachlaufachse ein Nehmerzylinder angeordnet sind. Der Geberzylinder enthält zwei mit dem Lenkgetriebe hydraulisch verbundene Druckräume, die jeweils von einem Arbeitsraum getrennt sind, die über Arbeitsleitungen hydraulisch mit den Arbeitsräumen des Nehmerzylinders verbunden sind. Charakteristisch ist hier, dass die Arbeitsräume des Geberzylinders gleich wirksame Flächen aufweisen. Außerdem ist eine Einrichtung vorgesehen, mit der ein automatisches Synchronisieren der Bewegungen des Geberzylinders und des Nehmerzylinders durch Herstellen einer Verbindung zwischen den Arbeitsräumen des Geberzylinders erreichbar ist. Ein zusätzlicher Kraftverstärkungszylinder, wie im Fall der eingangs in Verbindung mit MAN-Schwerlastfahrzeugen geschilderten Lenkungssteuerung, ist hierzu nicht vorgesehen.
Des Weiteren ist aus der DD 235441 A5 eine der vorgenannten ähnlichen Lenkungsanlage mit Geber- und Nehmerzylinder bekannt. Diese Lenkungsanlage ist außerdem mit einem automatischen Geradeausfahrt-Stabilisator spezieller Bauart versehen. Ein zusätzlicher Kraftverstärkungszylinder, wie im Fall der eingangs geschilderten MAN-Schwerlastfahrzeuge, ist aber auch hier nicht vorhanden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Lösung zu finden, die es ermöglicht, dass auf den besagten zusätzlichen Kraftverstärkungszylinder verzichtet werden kann, trotzdem aber immer eine ausreichende Servounterstützung sowohl an der Vorderachse als auch an der Vor- oder Nachlaufachse bereitstellbar ist.
Diese Aufgabe ist bei einem Schwer-Nutzfahrzeug der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Bauart des Geberzylinders gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß ist die Kolbenstange des Geberzylinders im Bereich zwischen den beiden Kolben durchmesser-/querschnittsgrößer ausgebildet, wodurch in den Geberdruckräumen kleinere Kolbenflächen als in den Steuerdruckräumen kraftübertragend wirksam sind. Dabei sind durch die unterschiedlichen Kolbenflächen die Kräfte für die Lenkungsunterstützung sowohl der Vorderachsräder als auch der Räder der Vor- oder Nachlaufachse durch entsprechende Wahl und Festlegung der Durchmesser, aber auch das wirksame Verdrängervolumen in den Druckräumen des Geberzylinders an den Bedarf des Nehmerzylinders an der Vor- oder Nachlaufachse anpassbar. Auch eine Begrenzung der an den Rädern der Vor- oder Nachlaufachse wirksamen Lenkkraft, z. B. um Teile vor Beschädigung oder Zu-Bruch-Gehen zu schützen, ist dadurch möglich. Durch die Variation der erfindungsgemäßen Kolbenstangenverdickung ist es ferner bei gleichbleibendem Nehmerzylinder möglich, den Hub von dessen Kolben/Kolbenstange und damit den Lenkwinkel der Vor- oder Nachlaufachs-Räder zu verändern. Umgekehrt oder auch damit kombiniert können aufgrund dieser Variation der Kolbenstangendicke auch unterschiedliche Nehmerzylinderdurchmesser ausgeglichen werden, falls dieser solche aufweist. Generell sind die Grenzen der Variation der Dicke der Kolbenstangen durch die erforderlichen bzw. von dem Servolenkgetriebe maximal vorgebbaren Kräfte und Arbeitsvermögen bestimmt.
Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand von 1 und 2 der Zeichnung noch näher erläutert, wobei 1 eine Prinzipdarstellung eines vierachsigen Schwer-Nutzfahrzeugs und 2 in vergrößerter Darstellung einen Detailausschnitt von 1 mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Geberzylinder zeigt.
Das in 1 dargestellte Schwer-Nutzfahrzeug weist zwei Vorderachsen 31, 32 mit lenkbaren Rädern 33, 34 bzw. 35, 36, eine Hinterachse 37 mit angetriebenen Rädern 38, 39 und eine der Hinterachse 37 beigeordnete, gegebenenfalls liftbare Vor- oder Nachlaufachse 40 mit lenkbaren Rädern 41, 42 auf. Mit 43 ist ein Servolenkgetriebe bezeichnet, das die Lenkbewegungen eines Lenkrades 44 über ein Lenkgestänge 45 auf die Räder 33, 34 der vorderen Vorderachse 31 und über ein Lenkgestänge 46, 47 mit integriertem, einenendes bei 48 fahrgestellfest angelenkten Koppelglied 49 auf die Räder 35, 36 der hinteren Vorderachse 32 überträgt. Außerdem wirkt das Servolenkgetriebe 43 über einen Servokraftunterstützungskreis 50 auf einen Geberzylinder 51 erfindungsgemäßer Bauart, der die solchermaßen eingeleiteten Verdrängungskräfte über einen hydraulischen Nehmerkreis 52 auf einen Nehmerzylinder 53 an der Vor- oder Nachlaufachse 40 und über diesen lenkeinschlagwirksam auf deren Räder 41, 42 überträgt.
Der Geberzylinder 51 ist einenendes fahrgestellseitig bei 54 und andernendes, im dargestellten Fall mit seiner Kolbenstange 55 bei 56 am Koppelglied 49 angelenkt. Intern ist der Geberzylinder 51 durch eine Querwand 57 in zwei Kammern 58, 59 unterteilt. An der die besagte Querwand 57 durchdringenden Kolbenstange 55 sind zwei voneinander axial beabstandete Kolben 60, 61 angeordnet, von denen jeder in einer Kammer 58, 59 einen äußeren Steuerdruckraum 62, 63 von einem inneren Geberdruckraum 64, 65 trennt. Am Steuerdruckraum 62 ist eine Druckleitung 66 und am Steuerdruckraum 63 ist eine Druckleitung 67 des Servokraftunterstützungskreises 50 angeschlossen. In diese mit dem Servolenkgetriebe 43 in Verbindung stehende Druckleitungen 66, 67 sind Druckbegrenzungsventile 68, 69 eingebaut. Am Geberdruckraum 64 ist eine Druckleitung 70 und am Geberdruckraum 65 ist eine Druckleitung 71 des Nehmerkreises 52 angeschlossen. In jede derselben ist ebenfalls ein Druckbegrenzungsventil 72, 73 eingebaut. Die Druckleitung 70 führt zu einem Druckraum 74 und die Druckleitung 71 führt zu einem Druckraum 75 im Nehmerzylinder 53. Die Druckräume 74, 75 sind im Nehmerzylinder durch einen Kolben 76 getrennt, der über eine Kolbenstange 77 bei 78 auf einen Lenkhebel am Rad 42 der Vor- oder Nachlaufachse 40 lenkeinschlagmäßig einwirkt. Andernendes ist der Nehmerzylinder 53 bei 79 am Achskörper 80 der Vor- oder Nachlaufachse 40 angelenkt.
Erfindungsgemäß weist die Kolbenstange 55 des Geberzylinders 51 im Bereich 81 zwischen den beiden Kolben 60, 61 einen größeren Durchmesser/Querschnitt auf, wodurch in den Geber-Druckräumen 64, 65 kleinere Kolbenflächen 82, 83 als an den in den Steuerdruckräumen 62, 63 wirksamen Kolbenflächen 84, 85 gegeben und kraftübertragend wirksam sind.
Für die Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung gibt es verschiedene Möglichkeiten. So kann die Kolbenstange 55 des Geberzylinders 51 mit ihren unterschiedlich dicken Bereichen 55a, 81 und den beiden Kolben 60, 61 z. B. durch spanabhebende Bearbeitung aus einem zylindrischen Materialrohling hergestellt oder alternativ hierzu aus mehreren vorgefertigten Teilen und/oder Teilabschnitten zusammengesetzt werden. Z. B. kann dabei der gegenüber den anderen Bereichen dickere Bereich 81 der Kolbenstange 55 durch Aufpressen oder Aufschrumpfen eines vorgefertigten rohrförmigen Adapterteils auf einen zwischen den beiden Kolben 60, 61 gegebenen durchmesserschwächeren Abschnitt der Kolbenstange 55 realisiert sein. Außerdem könnten die beiden Kolben 60, 61 und der dazwischen gegebene dickere Teil 81 der Kolbenstange 55 ein eigenständig herstellbares Bauteil bilden, das mit dem restlichen, ebenfalls durch ein eigenständig herstellbares Bauteil gebildeten Abschnitt der Kolbenstange 55 zusammengebaut wird.

Claims

Schwer-Nutzfahrzeug, insbesondere Lastkraftwagen oder Omnibus, mit wenigstens einer lenkbare Räder aufweisenden Vorderachse (31, 32), einer angetriebene Räder aufweisenden Hinterachse (37) und einer dieser beigeordneten Vor- oder Nachlaufachse (40) mit lenkbaren Rädern, und mit einem Servolenkgetriebe (43), das die Lenkbewegungen eines Lenkrades (44) über ein Lenkgestänge (46) mit integriertem, einenendes fahrgestellfest angelenktem Koppelglied (49) auf die Räder (35, 36) der Vorderachse (32) und über einen Servokraftunterstützungskreis (50) auf einen Geberzylinder (51) und von diesem über einen Nehmerkreis (52) auf einen Nehmerzylinder (53) und über diesen auf die Räder (41, 42) der Vor- oder Nachlaufachse (40) überträgt, wobei der Geberzylinder (51) einenendes fahrgestellseitig, andernendes am Koppelglied (49) angelenkt und intern durch eine Querwand (57) in zwei Kammern (58, 59) unterteilt ist und an dessen die Querwand (57) durchdringender Kolbenstange (55) zwei voneinander axial beabstandete Kolben (60, 61) angeordnet sind, von denen jeder in einer Kammer (58, 59) einen Steuerdruckraum (62, 63), an dem eine Druckleitung (66, 67) des Servokraftunterstützungskreises (50) angeschlossen ist, von einem Geberdruckraum (64, 65) trennt, von welch jedem eine Druckleitung (70, 71) des Nehmerkreises (52) zu einem Druckraum (74, 75) im einenendes am Achskörper (80) der Vor- oder Nachlaufachse (40), andernendes an einem Lenkhebel eines Rades (41 bzw. 42) derselben angeschlossenen Nehmerzylinder (53) führt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (55) des Geberzylinders (51) im Bereich (81) zwischen den beiden Kolben (60, 61) einen größeren Durchmesser/Querschnitt hat und dadurch in den Geber-Druckräumen (64, 65) gegenüber den in den beiden Steuerdruckräumen (62, 63) wirksamen Kolbenflächen (84, 85) kleinere Kolbenflächen (82, 83) gegeben und kraftübertragend wirksam sind.
Schwer-Nutzfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (55) des Geberzylinders (51) mit ihren unterschiedlich dicken Bereichen (55a, 81) und den beiden Kolben (60, 61) durch spanabhebende Bearbeitung aus einem zylindrischen Materialrohling hergestellt ist.
Schwer-Nutzfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (55) des Geberzylinders (51) mit ihren unterschiedlich dicken Bereichen (55a, 81) und den beiden Kolben (60, 61) aus mehreren vorgefertigten Teilen und/oder Teilabschnitten zusammengesetzt ist.
Schwer-Nutzfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenüber dem anderen Bereich (55a) dickere Bereich (81) der Kolbenstange (55) des Geberzylinders (51) durch Aufpressen oder Aufschrumpfen eines vorgefertigten rohrförmigen Adapterteiles auf einen zwischen den beiden Kolben (60, 61) gegebenen durchmesserschwächeren Abschnitt der Kolbenstange realisiert ist.
Schwer-Nutzfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kolben (60, 61) und der dazwischen gegebene dickere Teil (81) der Kolbenstange (55) des Geberzylinders (51) ein eigenständig herstellbares Bauteil bilden, das mit dem restlichen, ebenfalls durch ein eigenständig herstellbares Bauteil gebildeten Abschnitt (55a) der Kolbenstange (55) zusammengebaut ist.