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Die Erfindung betrifft eine Lenkanordnung.
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Derartige Lenkanordnungen dienen z.B. zur mechanischen Lenkung von zwei- oder mehrspurigen Fahrzeugen mit Zweiradlenkung. Hierunter zählen auch Leichtfahrzeuge mit muskelkraft- oder muskelhybridischen Antrieben. Alternative Anwendungen einer Lenkanordnung – dann auch Anlenkanordnung genannt – sind Anwendungen mit ungleichförmiger Abtriebsbewegung, z.B. Nachführeinrichtungen.
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Z.B. ist aus der
DE 92 04 069 U1 ein vierrädriges, pedalgetriebenes Fahrzeug mit einer Seillenkung als Lenkanordnung bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Lenkanordnung anzugeben.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lenkanordnung. Die Lenkanordnung umfasst einen Eingang zur Ansteuerung durch einen Lenkgetriebeausgang und mindestens einen Ausgang zur Ansteuerung einer zu lenkenden Lenkungsdrehachse. Die Lenkanordnung enthält mindestens eine Getriebebaugruppe. Die Getriebebaugruppe ist zwischen den Eingang, und damit den Lenkgetriebeausgang, und einen der Ausgänge, und damit die entsprechende Lenkungsdrehachse, geschaltet. Die Lenkungsdrehachse verändert den Lenkeinschlag eines einzigen Rades. Jede der Getriebebaugruppen enthält folgende Komponenten:
- – Ein erstes Getrieberad, welches vom Lenkgetriebeausgang angesteuert ist. Das erste Getrieberad ist um eine erste Drehachse drehbar gelagert.
- – Ein zweites Getrieberad. Das zweite Getrieberad steuert eine jeweilige der Lenkungsdrehachsen an. Das zweite Getrieberad ist um eine zweite Drehachse drehbar gelagert.
- – Mindestens ein Zugmittel. Dieses dient zur Kopplung der Getrieberäder. Die Kopplung erfolgt derart, dass eine Drehung des ersten Getrieberades zwangsweise zu einer Drehung des zweiten Getrieberades führt. Das Zugmittel kann ausschließlich Kräfte in einer einzigen Zugrichtung übertragen, nicht jedoch in der entsprechenden Gegenrichtung.
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Insbesondere ist das Zugmittel mit einem jeweiligen der Getrieberäder an mindestens einer Stelle formschlüssig verbunden. Die Erfindung ermöglicht eine Übertragung einer Lenkbewegung vom Lenkgetriebeausgang zur Lenkungsdrehachse mit Hilfe von Getrieberädern und Zugmitteln. Derartige Getrieberäder und Zugmittel sind bezüglich des Übertragungsverhaltens der Getriebebaugruppe einfach gestaltbar und fertigbar, insbesondere wenn nichtlineare Übertragungskennlinien zwischen Eingang und Ausgang zu realisieren sind beziehungsweise zwischen den beiden Getrieberädern. Durch die Verwendung des Zugmittels ist beispielsweise eine aufwendige Fertigung von Zahnrädern verzichtbar. Das Zugmittel ist insbesondere ein Zugseil, welches beiderseits fest beziehungsweise formschlüssig an den Getrieberädern befestigt ist.
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Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen und Überlegungen:
Im Zuge der stetigen Urbanisierung wird der Parkraum für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, in Ballungsräumen immer knapper. Folglich wird der Bedarf an Fahrzeugen mit höherer Parkeffizienz immer größer. Neben der Fahrzeuggröße spielt auch die Wendigkeit, also der minimal erzeugbare Wendekreisdurchmesser eine wichtige Rolle.
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Der ideale Radeinschlag der einzelnen Räder eines Fahrzeugs wird durch die sogenannte Ackermannbedingung beschrieben. Um diese Bedingung zu erfüllen und damit ein schlupffreies und damit reibungsarmes Abrollen zu gewährleisten, müssen alle Räder konzentrisch zu einem gedachten Kurvenmittelpunkt abrollen. Je kleiner der Wendekreisdurchmesser ist, desto größer werden die maximalen Lenkeinschläge der gelenkten Räder.
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Üblicherweise werden mechanische Lenkungen von zwei- oder mehrspurigen Fahrzeugen mit einer gelenkten Achse mit zwei gelenkten Rädern durch Mehrgelenkgetriebe realisiert. Ausgehend von einem Bedienelement (z.B. Lenkrad, Lenker, Lenkhebel) wird die Lenkbewegung über ein Lenkgetriebe mittelbar oder unmittelbar auf ein sogenanntes Lenktrapez umgesetzt, welches durch eine Kurbel oder eine Zahnstange betätigt wird. Das Lenktrapez, welches u.a. über Kugelgelenke und Spurstangen verfügt, überträgt die Lenkbewegung wiederum auf die Achsschenkel. In Personenkraftwagen beträgt der so maximal erzeugte Lenkeinschlag am kurveninneren Rad etwa 45°, jedoch sind kinematisch auch größere Lenkwinkel realisierbar.
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Diese Achsschenkellenkung kann jedoch nur für maximal zwei Lenkeinschläge die Ackermannbedingung exakt wiederspiegeln. Bei davon abweichenden Lenkeinschlägen ist die Ackermannbedingung nur näherungsweise erfüllt. Sollen sehr große Lenkwinkel erzeugt werden (> 60° am kurveninneren Rad) wird der maximale Fehler größer. Hieraus folgt ein schlechteres und damit ineffizienteres Abrollverhalten der Räder.
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Wünschenswert ist es daher, eine Lenkvorrichtung zu realisieren, die zum einen sehr große Lenkeinschläge realisieren und zum anderen dabei die Ackermannbedingung möglichst exakt wiederspiegeln kann. Die erfindungsgemäße Lenkvorrichtung bietet diese Vorteile.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Anwendung in sogenannten Mikromobilen. Zudem können derartige Lenkanordnungen in Form von Zugmittelgetriebestufen für vielerlei Produkte eingesetzt werden, z.B. für Nachführgetriebe.
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Die Erfindung eignet sich auch für alle Hersteller von zumindest zweispurigen muskelhybrid- oder muskelkraftgetriebenen Fahrzeugen wie z.B. Mikromobile, Rollstühle, Trikes etc.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Lenkanordnung mindestens zwei Ausgänge für zu lenkende Lenkungsdrehachsen auf. Die Lenkanordnung weist dann auch mindestens zwei Getriebebaugruppen auf. Jeweils mindestens eine Getriebebaugruppe ist zwischen den Lenkgetriebeausgang bzw. Eingang und einen der Ausgänge bzw. eine der Lenkungsdrehachsen geschaltet. Insbesondere sind die jeweils gleichen Getriebebaugruppen zwischen den Lenkgetriebeausgang (Eingang) und die jeweiligen Lenkungsdrehachsen (Ausgang) geschaltet. In der entsprechenden Ausgestaltung eignet sich die Lenkanordnung zum Einsatz in Fahrzeugen mit mindestens zwei Lenkungsdrehachsen. Dank der Getriebebaugruppen gelten die oben genannten Vorteile in Bezug auf beide Lenkungsdrehachsen. Durch Anpassung der jeweiligen Getriebebaugruppen ist also das Lenkverhalten auch in den mindestens zwei Lenkungsdrehachsen entsprechend einstellbar beziehungsweise dimensionierbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens eine der Getriebebaugruppen ein nicht konstantes Übertragungsverhalten zwischen erstem und zweitem Getrieberad auf. Wie oben erwähnt, ist ein entsprechendes nicht konstantes Übertragungsverhalten durch Anpassung der Getrieberäder einfach möglich. Durch ein nicht konstantes Übertragungsverhalten können beispielsweise in einem Fahrzeug besonders vorteilhafte Lenkeigenschaften erreicht werden, indem gleiche differentielle Lenkradeinschläge bei verschiedenen Lenkradpositionen zu verschieden starken Winkeländerungen an den Lenkungsdrehachsen führen.
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Ein nicht konstantes Übertragungsverhalten bedeutet, dass jeweils gleiche Drehwinkeldifferenzen am ersten Getrieberad bei verschiedenen absoluten Winkelstellungen zu verschiedenen Drehwinkeldifferenzen am zweiten Getrieberad führen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das erste Getrieberad eine erste Laufbahn für ein jeweiliges Zugmittel und das zweite Getrieberad eine zweite Laufbahn für dasselbe Zugmittel. Die Laufbahnen sind jeweils an einer radial außenliegenden Seiten- bzw. Umfangsfläche des jeweiligen Getrieberades angeordnet. "Radial außenliegend" ist auf die jeweilige Drehachse bezogen. Bevorzugt sind an den Getrieberädern hierbei an deren radial äußerer Umfangsfläche auch zwei oder mehr Laufbahnen für zwei oder mehr verschiedene Zugmittel vorgesehen. In diesem Fall sind dann verschiedene Abschnitte der entsprechenden Umfangsfläche jeweils als eine Laufbahn für ein jeweiliges Zugmittel ausgebildet. Insbesondere weisen die Laufbahnen variable Radien bezüglich der zugehörigen Drehachsen auf. Entsprechende Laufbahnen sind besonders einfach zu fertigen, insbesondere wenn die Getrieberäder zumindest im radial äußeren Bereich eine Scheibenform aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erste Getrieberad eine erste Laufbahn für das jeweilige Zugmittel und das zweite Getrieberad eine zweite Laufbahn für dasselbe Zugmittel. Die erste Laufbahn weist dabei zumindest zwei verschiedene Abstände von der jeweiligen zugehörigen Drehachse auf. Auch die zweite Laufbahn weist zumindest zwei verschiedene Abstände von der jeweiligen zugehörigen Drehachse auf. Durch die entsprechende Ausgestaltung wird eine spielfreie Bewegungsübertragung zwischen erstem und zweitem Getrieberad realisiert, insbesondere wenn die Getrieberäder in beide Bewegungsrichtungen durch Zugmittel fest aneinander gekoppelt sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Zugmittel ein Zugmittel, das in nur einer Drehrichtung der Getrieberäder wirkt. Dieses Zugmittel weist zwei Enden auf. Alternativ ist das Zugmittel ein solches, welches in beide Drehrichtungen der Getrieberäder wirkt. Das Zugmittel ist dann ein endenloses beziehungsweise in sich geschlossenes zum Beispiel ringförmiges Zugmittel. Um in beiden Bewegungsrichtungen drehfest gekoppelt zu sein, benötigen die Getrieberäder mindestens zwei Zugmittelkomponenten, da diese jeweils nur Kraft in Zugrichtung, jedoch nicht in Druckrichtung zwischen den Getrieberädern übertragen können. Somit ist für jede Drehrichtung eine Zugmittelkomponente vorzusehen. Mit einem endenlosen Zugmittel, welches die beiden Getrieberäder jeweils umschlingt, ist eine Zugübertragung in beide Richtungen möglich, da diese zwei Zugmittelkomponenten bildet. Ein einfaches Zugmittel mit zwei Enden bildet nur eine einzige Zugmittelkomponente. Zugmittel mit zwei Enden wiederum lassen sich in der Regel einfacher fertigen beziehungsweise in die Lenkanordnung integrieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen zwischen erstem und zweitem Getrieberad zwei Zugmittelabschnitte, die sich zwischen erstem und zweitem Getrieberad an einer Kreuzung überkreuzen. Durch eine entsprechende Überkreuzung lassen sich gegensinnige Drehbewegungen an den beiden Getrieberädern realisieren. Außerdem ist so ein sicherer Kontakt beziehungsweise Angriff der jeweiligen Zugmittel an den beiden Getrieberädern ermöglicht, da diese im Verhältnis zu einer überkreuzungsfreien Verschaltung zwischen den beiden Getrieberädern eine längere Berührlinie mit den Getrieberädern aufweisen. Durch eine solche Überkreuzung kann auch Bauraum eingespart werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Lenkanordnung ein am Zugmittel angreifendes Umlenkelement zur Änderung der Zugrichtung des Zugmittels. So kann die Kraftrichtung des Zugmittels umgelenkt werden. Damit wird eine Verkippung zwischen den beiden Getrieberädern und z.B. zwischen Lenkungsdrehachse und Lenkgetriebeausgang ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Lenkanordnung mindestens eine Konversionsbaugruppe. Die Konversionsbaugruppe konvertiert eine Lenkbewegung an einem Eingang der Konversionsbaugruppe gemäß einer Konversionsvorschrift in eine Lenkbewegung an einem Ausgang der Konversionsbaugruppe. Die Konversionsbaugruppe ist mit ihrem Eingang zum Beispiel am Lenkgetriebeausgang oder mit ihrem Ausgang an der Lenkungsdrehachse angeschaltet oder sie ist zwischen zwei Getriebebaugruppen geschaltet. Durch eine entsprechende Konversionsbaugruppe kann zusätzlich zur Getriebebaugruppe ein weiteres, in der Regel nicht konstantes Übertragungsverhalten in der Getriebeanordnung, nämlich zwischen Eingang und Ausgang der Konversionsbaugruppe, realisiert werden. So sind durch Einfügen verschiedener Konversionsbaugruppen weitere Anpassungen im Lenkverhalten der Lenkanordnung möglich.
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In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform setzt die Konversionsbaugruppe zumindest als Teil der Konversionsvorschrift eine Drehbewegung an ihrem Eingang in eine Linearbewegung an ihrem Ausgang um. Entsprechende Konversionsbaugruppen können beispielsweise eingesetzt werden, um die Drehbewegung am Lenkgetriebeausgang in eine Linearbewegung umzusetzen, welche dann unmittelbar auf das Zugmittel einer Getriebebaugruppe wirkt. In diesem Fall ist dann der Lenkgetriebeausgang ein Drehausgang und der Eingang ein Dreheingang. Der Ausgang ist dann ein Linearausgang, der an das Zugmittel der Getriebebaugruppe angeschlossen ist, um dieses linear zu bewegen. Am Linearausgang anschließend kann auch ein weiteres Zugmittel vorgesehen sein, welches in die Getriebebaugruppe hineinführt und das erste Getrieberad nach Art der internen Zugmittel ansteuert.
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Alternativ oder zusätzlich ist ein Teil der Konversionsvorschrift eine Progressivität der Lenkung. So kann eine gewünschte Progressivität leicht in das Lenkverhalten eingebracht werden.
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Ausführungsformen der Erfindung, auch in Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen, gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen, werden wie folgt zusammengefasst:
Mit der erfindungsgemäßen Getriebebaugruppe wird – insbesondere in der Lenkanordnung – eine Übersetzung mit Hilfe eines Zugmitteltriebes verwendet, welcher ein nichtkonstantes Übertragungsverhalten aufweist. Die Übertragung zwischen erstem Getrieberad in Form einer Antriebsscheibe und zweitem Getrieberad in Form einer Abtriebsscheibe erfolgt dabei mittelbar über Zugmittel. Die Kontaktgeometrien der Getrieberäder bzw. Scheiben, die durch Kontakte der Zugmittel und Laufbahnen gebildet sind, sind so gestaltet, dass eine gewünschte variable Übersetzung zwischen Antriebs- und Abtriebsscheibe erreicht wird.
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Da Zugmittel eine Kraft nur in Zugrichtung übertragen können, besteht – falls Drehung durch Zugmittel in beide Drehrichtungen gewünscht ist – die Notwendigkeit der Verwendung von zwei endlichen Zugmitteln, d.h. Zugmitteln mit zwei Enden oder aber einem unendlichen bzw. endenlosen Zugmittel je Getriebebaugruppe bzw. Stufe. Bevorzugt sind die Zugmittel an mindestens einer Stelle formschlüssig mit den Getrieberädern bzw. Scheiben verbunden, damit kein Schlupf entsteht. Für die formschlüssige Verbindung mit den Scheiben ist eine Geometrie zum Einhängen vorgesehen.
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Bevorzugt sind zwei Zugmittel vorhanden, von denen bei einer Lenkbewegung jeweils eines die Zugkräfte überträgt. Besonders bevorzugt kreuzen sich die Zugmittel zwischen der Antriebs- und der Abtriebsscheibe, also erstem und zweitem Getrieberad.
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Die Zugmittel sind insbesondere seilartig und vorzugsweise als Stahl- oder Kunststoffseil ausgebildet. Das Zugmittel ist insbesondere ein Zugseil.
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Die erfindungsgemäße Lenkanordnung besitzt als Eingang den Ausgang eines Lenkgetriebes und einen Ausgang, der – im Falle zweier gelenkter Räder – eines der beiden gelenkten Räder um die jeweilige fest stehende Lenkungsdrehachse dreht. Die Getriebebaugruppe ist bevorzugt zweifach zur Lenkung des rechten und linken Rades vorhanden. Anzumerken ist, dass die Lenkungsdrehachsen um einen Spreizungswinkel und/oder einen Nachlaufwinkel geneigt sein können. Dies muss bei der Auslegung der Lenkanordnung bzw. Getriebebaugruppe berücksichtigt werden.
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Die Eingangsbewegung in die variablen Übersetzungsstufen in Form der Getriebebaugruppen kann auch linear, d.h. eindimensional, gerade oder linienförmig sein, beispielsweise durch eindimensionalen, also geraden Kraftangriff an einem der Zugmittel. Eine zusätzliche Übersetzungsstufe (Konversionsbaugruppe) mit bevorzugt konstanter Übersetzung setzt dann – im Falle eines Lenkgetriebeausgangs als Drehausgang – die Drehbewegung am Ausgang des Lenkgetriebes in eine Linearbewegung um, die dann in die Getriebebaugruppe eingespeist wird. So wird dort zumindest ein Teil einer Konversionsvorschrift realisiert.
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Zusätzlich können zwischen Lenkgetriebeausgang und Lenkungsdrehachse weitere Übersetzungsstufen mit konstantem oder variablem Übersetzungsverhalten enthalten sein. Hierdurch kann als jeweilige Konversionsvorschrift bzw. deren Teil eine einfache Anpassung an die Spurweite und den Radstand des Fahrzeugs erfolgen (Baukastenprinzip), eine asymmetrische Lenkgetriebeanbindung ermöglicht werden, eine Progressivität der Lenkung dargestellt werden und/oder eine Anpassung der Gesamtübersetzung realisiert sein.
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Zudem kann in den zwei zwingend erforderlichen Übersetzungsstufen eine Progressivität realisiert werden, so dass die Lenkung bei kleinen Lenkwinkeln feinfühliger reagiert. Weiterhin kann eine Anpassung der Getriebeübersetzung stattfinden und/oder eine gewollte Abweichung von der Ackermannbedingung erzeugt werden (Lenkfehler). Diese zusätzlichen Funktionen sind jedoch optional und können auch in separaten Stufen eingestellt werden. Grundsätzlich können alle Funktionen auch auf mehrere Stufen beliebig verteilt werden, so dass keine klare Zuordnung der „Funktion“ der Stufen möglich ist.
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Weiterhin kann eine vorgeschaltete variable Übersetzungsstufe realisiert sein, die als Eingang den Ausgang des Lenkgetriebes und als Ausgang die Eingänge der variablen Übersetzungsstufen aufweist. In dieser vorgeschalteten Übersetzungsstufe kann z.B. die Progressivität realisiert sein.
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Bei Vorhandensein einer Spreizung ist bevorzugt eine Übersetzungsstufe mit einer Umlenkung vorhanden, da die Rotationsachsen der beiden gelenkten Räder nicht parallel liegen.
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Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen in einer schematischen Prinzipskizze:
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1 eine Getriebebaugruppe,
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2 verschiedene Zugmittel,
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3 eine alternative Getriebebaugruppe mit zwei sich kreuzenden Zugmitteln,
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4 eine Lenkanordnung mit zwei Getriebebaugruppen,
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5 eine alternative Lenkanordnung mit einer Konversionsbaugruppe für Linearbewegungen,
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6 eine alternative Lenkanordnung mit einer nicht konstanten Konversionsbaugruppe
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7 eine Fahrzeugachse mit Lenkanordnung
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1 zeigt eine Getriebebaugruppe 2 mit einem ersten Getrieberad 4a, das um eine erste Drehachse 6a drehbar gelagert ist. Die Getriebebaugruppe 2 enthält ein zweites Getrieberad 4b, welches um eine zweite Drehachse 6b drehbar gelagert ist. Das erste Getrieberad 4a wird an einem Eingang 7, der hier nur symbolisch im Bereich der Drehachse 6a angedeutet ist, von einem Lenkgetriebeausgang 8, der in 4 dargestellt ist, angesteuert beziehungsweise angetrieben. Die Ansteuerung kann unmittelbar oder auch mittelbar über weitere Komponenten erfolgen, der Eingang 7 entfernt sich dann von der Getriebebaugruppe 2. Das zweite Getrieberad 4b wiederum steuert über einen – wiederum symbolisch an der Drehachse 6b angedeuteten – Ausgang 9 eine Lenkungsdrehachse 10a oder 10b, die in 4 dargestellt ist, an, beziehungsweise treibt diese an.
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Die Getriebebaugruppe 2 enthält weiterhin ein Zugmittel 12a zur Kopplung der Getrieberäder 4a, b gegeneinander. Die Kopplung erfolgt derart, dass eine Drehung des ersten Getrieberades 4a um die Drehachse 6a in Richtung des Pfeils 14a zu einer Drehung des zweiten Getrieberades 4b um die Drehachse 6b in Richtung des Pfeils 14b führt. Das Zugmittel 12a ist ein nur in eine Drehrichtung der Getrieberäder 4a, b, nämlich in Richtung der Pfeile 14a, b wirkendes Zugmittel mit zwei Enden 22a, b. Die Getrieberäder 4a, b sind im vorliegenden Beispiel Lenkscheiben.
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Die Getriebebaugruppe 2 weist ein nicht konstantes Übertragungsverhalten zwischen dem ersten Getrieberad 4a und dem zweiten Getrieberad 4b auf. Dies bedeutet Folgendes: Bei der Drehung um die Drehachse 6a an bestimmten verschiedenen absoluten Drehwinkeln a1, 2 um entsprechende Differenzdrehwinkel da1, 2 führt das zweite Getrieberad 4b Drehungen um Differenzdrehwinkel db1, 2 an verschiedenen Absolutwinkeln b1, 2 aus. Bei einem ersten Differenzdrehwinkel da1 an einem ersten Absolutwinkel a1 ergibt sich ein erster Differenzdrehwinkel db1. Bei einem zweiten gleichen Differenzdrehwinkel da2 = da1 an einem anderen zweiten Absolutwinkel a2 ergibt sich ein anderer Differenzdrehwinkel db2, der vom ersten Differenzdrehwinkel db1 verschieden ist.
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Das erste Getrieberad 4a weist eine erste Laufbahn 16a für das Zugmittel 12a auf. Das zweite Getrieberad 4b weist eine zweite Laufbahn 16b für das selbe Zugmittel 12a auf. Die Laufbahnen 16a, b sind jeweils an einer radial außenliegenden Seitenfläche 15 bzw. Umfangsfläche des jeweiligen Getrieberades 4a, b angeordnet. Jeder der Laufbahnen 16a, b weist hierbei zumindest zwei verschiedene Abstände r1, 2 von der jeweiligen zugehörigen Drehachse 6a, b auf, verläuft also mit variablem Radialabstand zur jeweiligen Drehachse 6a, b.
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2 zeigt verschiedene Zugmittel 12a, b in Form von Zugseilen. Das Zugmittel 12a in 2a ist ein solches mit zwei Enden 22a, b. An den Enden 22a, b befindet sich jeweils eine entsprechend formschlüssige Geometrie, hier ein Kugelkopf, der in eine entsprechende Gegengeometrie, in 1 nicht dargestellt, der Getrieberäder 4a, b formschlüssig eingehängt wird, z.B. in eine Zylinderbohrung mit seitlichem Schlitz zum Austritt des eigentlichen Zugseils. 2b zeigt ein endenloses Zugmittel 12b, an dem ebenfalls Geometrieelemente 24 in Form von Kugeln angebracht sind, um das Zugmittel 12b formschlüssig an den Getrieberädern 4a, b zu fixieren.
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3a zeigt eine alternative Getriebebaugruppe 2, die insgesamt zwei Zugmittel 12a aufweist. Jedes der Zugmittel 12a enthält einen Zugmittelabschnitt 13, der jeweils zwischen den beiden Getrieberädern 4a, b verläuft. Die Zugmittelabschnitte 13 überkreuzen sich zwischen erstem und zweitem Getrieberad 4a, b an einer Kreuzung 26. Die beiden Zugmittel 12a wirken in jeweils entgegengesetzte Drehrichtungen entsprechend der Pfeile 14a, b. Am ersten Getrieberad 4a existiert eine erste Laufbahn 16a für das erste Zugmittel 12a und eine zweite Laufbahn 16c für das zweite Zugmittel 12a. Auch am Getrieberad 4b existieren zwei Laufbahnen 16b, d, die jeweils einem der Zugmittel 12a zugeordnet sind. 3 zeigt damit eine Übersetzungsstufe mit variabler Übersetzung und zwei sich kreuzenden Zugmitteln 12a.
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Alternativ gestrichelt dargestellt ist der Einsatz eines einzigen Zugmittels 12b in der Getriebebaugruppe 2 anstelle der beiden Zugmittel 12a. Das Zugmittel 12b ist nach Art einer "8" über beide Getrieberäder 4a, b geführt bzw. geschlungen. Das Zugmittel 12b weist dann beide Zugmittelabschnitte 13 auf.
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3b zeigt beispielhaft die Seitenansicht des Getrieberades 4b bzw. der Lenkscheibe in Richtung des Pfeils IIIb in 3a. Jede der Laufbahnen 16b, d ist durch einen jeweiligen radial äußeren Randabschnitt des Getrieberades 4a, b gebildet. Die Randabschnitte sind bezüglich der Drehachse 6b axial versetzt. Für das Getrieberad 4a gilt entsprechendes.
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4 zeigt eine Lenkanordnung 30 mit einem Lenkgetriebeausgang 8 und zwei zu lenkenden Lenkungsdrehachsen 10a, b. Symbolisch angedeutet sind auch zwei Räder 32a, b, welche zu lenken sind. Zwischen den beiden Rädern 32a, b ist die Ackermann-Bedingung mit Berücksichtigung von Spreizung und Nachlauf einzuhalten, in 4 und den folgenden Figuren angedeutet durch einen gestrichelten Doppelpfeil. Dies wird erreicht durch die Getriebebaugruppen 2 mit jeweils variabler Übersetzung, das heißt zwei variable Übersetzungsstufen. Der Lenkgetriebeausgang 8 steuert den Eingang 7 für beide Getriebebaugruppen 2 an, der Ausgang 9 jeder der Getriebebaugruppen 2 führt auf eine der Lenkungsdrehachsen 10a oder 10b. Die Räder 32a, b werden hierbei um die jeweilige Lenkungsdrehachse 10a, b gedreht. 4 zeigt damit das Grundprinzip der Erfindung in einfacher Weise.
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5 zeigt eine alternative Lenkanordnung 30 mit einer zusätzlichen Konversionsbaugruppe 34. Der Eingang 7 befindet sich nun an der Konversionsbaugruppe 34. Während in 4 die jeweiligen Eingänge in die Getriebebaugruppen 2 Dreheingänge sind und der Lenkgetriebeausgang 8 auch ein Drehausgang ist, ist in 5 der Lenkgetriebeausgang 8 weiterhin ein Drehausgang, die Eingänge der Getriebebaugruppen 2 sind jedoch Lineareingänge. Die Konversionsstufe 34 ist hier eine Übersetzungsstufe und setzt als Konversionsvorschrift V die Drehbewegung am Lenkgetriebeausgang 8 in eine Linearbewegung an den Eingängen der Getriebebaugruppen 2 um. Der jeweilige Lineareingang in die Getriebebaugruppen 2 erfolgt durch einen nicht näher dargestellten linearen Kraftangriff an den jeweiligen Zugmitteln 12a. Die Konversionsbaugruppe 8 ist eine Übersetzungsstufe mit gemäß Konversionsvorschrift V konstanter Übersetzung. 5 zeigt damit eine Ausführungsform mit linearem Eingang in die variablen Stufen.
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6 zeigt eine weitere alternative Lenkanordnung 30 mit einer alternativen Konversionsbaugruppe 34, die wieder den Eingang 7 aufweist. Die Konversionsbaugruppe 34 ist eine den Getriebebaugruppen 2 vorgeschaltete variable Übersetzungsstufe, die als Eingang den Lenkgetriebeausgang 8 aufweist. Der Ausgang der Konversionsbaugruppe 34 ist auf die Eingänge der variablen Getriebebaugruppen 2 geführt. In der vorgeschalteten Konversionsbaugruppe 34 ist als Konversionsvorschrift V eine Progressivität realisiert. Alternativ oder zusätzlich ist als Konversionsvorschrift V auch eine Übersetzung in der Konversionsbaugruppe 34 realisiert. 6 zeigt damit eine Anordnung mit vorgeschalteter variabler Übersetzungsstufe in Form der Konversionsbaugruppe 34, die als Eingang 7 den Ausgang des Lenkgetriebes und als Ausgang die Eingänge der variablen Übersetzungsstufen in Form der Getriebebaugruppen 2 aufweist. In dieser vorgeschalteten Übersetzungsstufe in Form der Konversionsbaugruppe 34 kann also z.B. die Progressivität realisiert sein.
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7a zeigt eine weitere alternative Lenkanordnung 30, wobei hier die Getriebebaugruppen 2 detaillierter dargestellt sind. In der Lenkanordnung ist bezüglich der Lenkung eine Spreizung vorhanden. Die Lenkungsdrehachsen 10a, b verlaufen also nicht parallel zueinander, sondern sind gegeneinander geneigt. Außerdem ist jede der Lenkungsdrehachsen gegenüber der Achse des Lenkgetriebeausgangs 8 geneigt.
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Die Lenkanordnung enthält vier Getriebebaugruppen 2, jeweils zwei zwischen dem Lenkgetriebeausgang 8 und der jeweiligen Lenkungsdrehachse 10a, b. Die beiden Getriebebaugruppen 2, die dem Lenkgetriebeausgang 8 zugewandt sind, enthalten jeweilige Umlenkelemente 36, um die jeweiligen Zugrichtungen 38a, b der Zugmittel 12a bezüglich Ihrer Erstreckungsrichtung umzulenken. Die jeweiligen Erstreckungsrichtungen bzw. Zugrichtungen 38a, b des Zugmittels 12a beiderseits der Umlenkelemente 36 werden um einen Umlenkwinkel u zueinander verkippt, um die Neigung der Lenkungsdrehachsen 10a, b zur Achse des Lenkgetriebeausgangs 8 um den entsprechenden Winkel u auszugleichen.
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Pro Lenkungsdrehachse 10a, b sind jeweils zwei Getriebebaugruppen 2 in Reihe geschaltet. Das zweite Getrieberad 4b derjenigen Getriebebaugruppe 2, die dem Lenkgetriebeausgang 8 zugewandt ist, ist integral mit dem ersten Getrieberad 4a derjenigen Getriebebaugruppe 2 ausgeführt, welche der Lenkungsdrehachse 10a beziehungsweise 10b zugewandt ist. Diejenige Getriebebaugruppe 2, welche die Umlenkelemente 36, hier Umlenkrollen, enthält, weist keine entsprechende Kreuzung 26 auf.
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Im Sinne der Erfindung könnten alternativ auch die jeweils zwei in Reihe geschalteten Getriebebaugruppen 2 pro Lenkungsdrehachse 10a, b als einzige Getriebebaugruppe 2 verstanden werden. 7 zeigt dann nur noch zwei Getriebebaugruppen nach dem Systemschema von 4. Jede der Getriebebaugruppen 2 enthält dann drei Getrieberäder 4, welche durch insgesamt vier Zugmittel 12 kaskadiert hintereinander geschaltet sind.
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7b zeigt das Detail VIIb aus 7a in einer Darstellung, in der der Winkel u stark vergrößert dargestellt ist, um die Umlenkung des Zugmittels 12a um den Winkel u zu verdeutlichen.
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Bei Vorhandensein der Spreizung ist bevorzugt eine Übersetzungsstufe in Form der Getriebebaugruppe 2 mit einer Umlenkung in Form der Umlenkelemente 36 vorhanden, da die Rotationsachsen (Lenkungsdrehachsen 10a, b) der beiden gelenkten Räder 32a, b nicht parallel liegen. 7 zeigt daher eine Lenkanordnung 30 mit Übersetzungsstufe zum Ausgleich der Spreizung.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Getriebebaugruppe
- 4a, b
- Getrieberad
- 6a, b
- Drehachse
- 7
- Eingang
- 8
- Lenkgetriebeausgang
- 9
- Ausgang
- 10a, b
- Lenkungsdrehachse
- 12a, b
- Zugmittel
- 13
- Zugmittelabschnitt
- 14a, b
- Pfeil
- 15
- Seitenfläche
- 16a–d
- Laufbahnen
- 22a, b
- Enden
- 24
- Geometrieelemente
- 26
- Kreuzung
- 30
- Lenkanordnung
- 32a, b
- Rad
- 34
- Konversionsbaugruppe
- 36
- Umlenkelemente
- 38a, b
- Zugrichtung
- a1, 2
- Absolutwinkel
- da1, 2
- Differenzdrehwinkel
- b1, 2
- Absolutwinkel
- db1, 2
- Differenzdrehwinkel
- r1, 2
- Abstand
- u
- Umlenkwinkel
- V
- Konversionsvorschrift
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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