DE102009002931A1

DE102009002931A1 - Lenkbare Fahrzeugachse

Info

Publication number: DE102009002931A1
Application number: DE102009002931A
Authority: DE
Inventors: Stephan Scharfenberg
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2029-05-09
Also published as: DE102009002931B4

Abstract

Es wird eine lenkbare Fahrzeugachse für ein Nutzfahrzeug mit einer Achsbrücke (1) vorgeschlagen, an deren Enden jeweils ein über eine Spurstange (9) lenkbarer Achskopf (5, 6) gelagert ist, wobei die Spurstange (9) über zumindest einen Antrieb bewegbar ist und wobei als Antrieb wenigstens ein als Linearmotor (13) ausgebildeter elektrischer Direktantrieb vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lenkbare Fahrzeugachse für ein Nutzfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Beispielsweise aus der Druckschrift US 5 094 312 ist eine hydraulisch betätigte lenkbare Achse für ein Fahrzeug bekannt. Die bekannte Fahrzeugachse umfasst einen doppelseitig wirkenden Zylinder, der an einer Achsbrücke der Fahrzeugachse befestigt ist. Der Zylinder betätigt zwei Verbindungsstangen, die jeweils mit einem Achskopf verbunden sind, so dass über den Zylinder eine Lenkbewegung an der Fahrzeugachse ausführbar ist. Eine weitere hydraulisch betätigte, lenkbare Fahrzeugachse ist aus der Druckschrift DE 10 2004 014 106 A1 bekannt.
Derartige lenkbare Fahrzeugachsen können bevorzugt zum Beispiel bei Gegengewichtstaplern oder auch bei so genannten Schleppern eingesetzt werden. üblicherweise ist bei solchen Fahrzeugen eine zentrale Hydraulikpumpe zum Lenken und Heben vorgesehen, mit der auch die hydraulisch betätigbare Lenkachse mit Druckmittel versorgt wird. Somit ist ein groß dimensioniertes Hydraulikaggregat für den hydraulischen Antrieb notwendig, wodurch ein hoher Energieverlust aufgrund hoher Umwandlungsverluste und damit ein schlechter Wirkungsgrad auch bei dem Lenkantrieb der bekannten Fahrzeugachse realisiert werden. Des Weiteren treten bei der offenbarten Fahrzeugachse Leckagen auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine lenkbare Fahrzeugachse der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche insbesondere hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Anpassbarkeit an eine vorhandene Einbausituation weiter verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Demnach wird eine lenkbare Fahrzeugachse für ein Nutzfahrzeug, insbesondere für einen Gegengewichtstapler oder einen Schlepper, mit einer Achsbrücke vorgeschlagen, an deren Enden jeweils ein über eine Spurstange lenkbarer Achskopf gelagert ist, wobei die Spurstange über zumindest einen Antrieb bewegbar ist, wobei als Antrieb wenigstens ein als z. B. Linearmotor ausgebildeter elektrischer Direktantrieb vorgesehen ist, der vorzugsweise direkt, also ohne Verwendung eines Getriebes, mit der Spurstange gekoppelt ist.
Aufgrund des verwendeten elektrischen Antriebes ergibt sich ein geringer Energieverlust, da die elektrische Energie direkt in mechanische Energie umgewandelt wird. Dadurch wird ein besserer Wirkungsgrad erzielt und zudem werden im Gegensatz zur hydraulischen Betätigung keine Leckagen erzeugt. Dadurch, dass ein Linearmotor verwendet wird, der quasi elektromechanisch starr mit der Spurstange gekoppelt ist, sind in vorteilhafter Weise weitere Übertragungsglieder nicht erforderlich, so dass Bauteile eingespart werden können.
Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Linearmotor koaxial zur Spurstange angeordnet ist und direkt mit der Spurstange in elektromagnetischer Wirkverbindung steht. Dadurch wird eine bauraumsparende Anordnung realisiert, wodurch sich auch eine verbesserte Anpassbarkeit bzw. Variabilität an eine vorgegebene Einbausituation ergibt.
Bei der vorgeschlagenen lenkbaren Fahrzeugachse kann vorzugsweise ein Stator des Linearmotors zumindest teilweise durch die Achsbrücke oder dergleichen gebildet werden. Somit sind die vorgesehenen elektrischen Erregerwicklungen des Stators in der Fahrzeugachse bzw. dem Achsträger untergebracht. Demzufolge ist ein sonst üblicherweise zusätzlich vorgesehenes Gehäuse für den Linearmotor nicht erforderlich. Auf diese Weise können Bauraum und Bauteile eingespart werden.
Gemäß einer nächsten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Läufer des Linearmotors zumindest teilweise durch die Spurstange gebildet wird. Dadurch wird eine konstruktive Ausführung angegeben, bei der die Spurstange Teil des Motors ist. Demnach kann eine Veränderung des magnetischen Feldes im Stator entlang einer vorbestimmten Strecke in eine translatorische Bewegung der als Läufer ausgebildeten Spurstange umgesetzt werden. Somit wird eine einfache konstruktive Ausführung vorgesehen, um die Lenkbewegung zu realisieren.
Bei der vorgeschlagenen elektrisch betätigten Lenkung der Fahrzeugachse kann bevorzugt eine elektronische Übertragung der Lenkbewegungen von dem Lenkrad des Fahrzeuges zur Spurstange realisiert werden. Dadurch kann eine so genannte „by wire”-Lenkung ohne eine mechanische Verbindung zum Lenkrad realisiert werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine geschnittene Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen lenkbaren Fahrzeugachse; und
2 eine Draufsicht auf die lenkbare Fahrzeugachse.
In den 1 und 2 ist eine mögliche Ausführungsvariante einer lenkbaren Fahrzeugachse in verschiedenen Ansichten exemplarisch dargestellt. Die Fahrzeugachse kann vorzugsweise bei Nutzfahrzeugen, wie z. B. Gegengewichtstaplern, Schleppern oder dergleichen eingesetzt werden. Es sind aber auch andere Einsatzmöglichkeiten denkbar. Gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen in den Figuren bezeichnet.
Die vorgeschlagene Fahrzeugachse umfasst eine Achsbrücke 1, die über eine zentrale Rahmenbefestigung 2 an einem nicht weiter dargestellten Fahrzeug befestigt wird. An jedem Ende der Achsbrücke 1 ist über ein Drehgelenk 3, 4 ein Achskopf 5, 6 mit einem Achsschenkel lenkbar gelagert, an denen jeweils eine Radnabe 7, 8 vorgesehen ist.
Jeder Achskopf 5, 6 ist mit einem Ende einer Spurstange 9 gekoppelt, die von einem Faltenbalg 10 umgeben ist. An jedem Ende der Spurstange 9 ist ein Spurstangenkopf 11, 12 vorgesehen, so dass eine translatorische Bewegung der Spurstange 9 über das zugeordnete Drehgelenk 3, 4 in eine Lenkbewegungen bei der Fahrzeugachse umgewandelt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass als Antrieb beziehungsweise zum Betätigen der Spurstange 9 bei der vorgeschlagenen Fahrzeugachse ein als Linearmotor 13 ausgebildeter elektrischer Direktantrieb verwendet wird, um die die Spurstange 9 translatorisch beziehungsweise linear zu bewegen.
Dazu kann das Motorgehäuse beziehungsweise der Stator 14 des Linearmotors 13 zumindest zum Teil durch die Achsbrücke 1 gebildet werden, indem die nicht weiter dargestellten Erregerwicklungen zum Erzeugen eines längsgerichteten Feldes des Linearmotors 13 in der Achsbrücke 1 untergebracht sind. Als Läufer des Linearmotors 13 ist zumindest teilweise die Spurstange 9 vorgesehen, sodass bei dem elektrischen Direktantrieb die lineare Bewegung direkt aufgrund der elektromagnetischen Kraftentfaltung erzeugt wird.
Der Läufer beziehungsweise die Spurstange 9 wird beim Linearmotor 13 von dem längs bewegten Magnetfeld des Stators 14 geradlinig bewegt, so dass dadurch eine translatorische Bewegung der als Läufer ausgebildeten Spurstange 9 erzeugt wird.

1: Achsbrücke
2: Rahmenbefestigung
3: Drehgelenk
4: Drehgelenk
5: Achskopf
6: Achskopf
7: Radnabe
8: Radnabe
9: Spurstange
10: Faltenbalg
11: Spurstangenkopf
12: Spurstangenkopf
13: Linearmotor
14: Stator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5094312 [0002]
- DE 102004014106 A1 [0002]

Claims

Lenkbare Fahrzeugachse für ein Nutzfahrzeug mit einer Achsbrücke (1), an deren Enden jeweils ein über eine Spurstange (9) lenkbarer Achskopf (5, 6) gelagert ist, wobei die Spurstange (9) über zumindest einen Antrieb bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb wenigstens ein als Linearmotor (13) ausgebildeter elektrischer Direktantrieb vorgesehen ist.
Lenkbare Fahrzeugachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor (13) koaxial zur Spurstange (9) angeordnet ist und direkt mit der Spurstange (9) in elektromagnetischer Wirkverbindung steht.
Lenkbare Fahrzeugachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stator (14) des Linearmotors (13) zumindest teilweise durch die Achsbrücke (1) gebildet ist.
Lenkbare Fahrzeugachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Läufer des Linearmotors (13) zumindest teilweise als Spurstange (9) ausgebildet ist.
Lenkbare Fahrzeugachse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung des magnetischen Feldes im Stator (14) in eine translatorische Bewegung der als Läufer ausgebildeten Spurstange (9) umsetzbar ist.
Lenkbare Fahrzeugachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearmotor (13) mit einem Lenkradsensor verbunden ist, sodass eine elektronische Übertragung der Lenkbewegungen von dem Lenkrad des Fahrzeuges zur Spurstange (9) vorgesehen ist.