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Die Erfindung betrifft eine Lenkungsanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der Druckschrift
EP 2 569 205 B1 , sind Achsschenkellenkungen mit einem Gewindetrieb bekannt. Eine Spindel des Gewindetriebs ist über Spurstangen gelenkig mit den Lenkhebeln der Achsschenkel verbunden. Je nach Lenkeinschlag und Belastung der Räder können Querkräfte auf die Spindel wirken. Dadurch verbiegt sich die Spindel. Durch die Verbiegung kommt es in den Lagerbuchsen der Spindel zu Druckspitzen und einer erhöhten Flächenpressung. Die Folge ist ein beschleunigter Verschleiß. Da die Spindel nicht glatt ist, sondern ein Gewinde aufweist, können zudem Vibrationen oder Geräusche auftreten, die vom Fahrer als störend empfunden werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Haltbarkeit einer Achsschenkellenkung zu verbessern und den Bedienkomfort zu erhöhen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lenkungsanordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung.
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Die Lenkungsanordnung ist für ein Fahrzeug, etwa einen Lastkraftwagen oder eine Baumaschine vorgesehen. Sie weist einen Gewindetrieb, zwei Spurstangen, zwei Achsschenkel und mindestens zwei Führungsbuchsen auf.
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Bei dem Gewindetrieb handelt es sich um einen Betätigungsmechanismus für die Lenkung, der die Drehung einer Lenkstange in eine Schwenkbewegung der Achsschenkel umsetzt. Diese Schwenkbewegung entspricht einem Lenkeinschlag.
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Der Gewindetrieb weist eine Spindel, auch Spindelwelle genannt, und eine Mutter auf. Die Mutter ist drehbar und unverschiebbar, das heißt translatorisch unbeweglich, gelagert. Die Spindel ist in den Führungsbuchsen verschiebbar. Dies bedeutet, dass die Spindel translatorisch beweglich ist. Vorzugsweise besitzt die Spindel genau einen translatorischen Freiheitsgrad, der bevorzugt in Fahrzeugquerrichtung verläuft.
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Die Führungsbuchsen bilden jeweils ein Lineargleitlager für die Spindel. Mittels der Führungsbuchsen ist die Spindel kann etwa in einem Achskörper oder einem Gehäuse gelagert.
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Die Mutter greift direkt oder beispielsweise über Kugeln in ein Gewinde der Spindel ein. Daher geht eine Drehung der Mutter mit einer Verschiebung der Spindel in den Führungsbuchsen einher.
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Bei den zwei Führungsbuchsen kann es sich um zwei separate, getrennt voneinander ausgeführte Stücke handeln. Die Führungsbuchsen können aber auch einstückig miteinander verbunden sein.
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Die Spurstangen verbinden jeweils einen Lenkhebel eines der Achsschenkel gelenkig mit der Spindel. Im Einzelnen ist jede Spurstange mittels eines Spurstangenkopfs gelenkig mit dem Lenkhebel und mittels eines Axialgelenks gelenkig mit der Spindel verbunden. Über eine Verschiebung der Spindel in Fahrzeugquerrichtung lässt sich durch diese Kopplung der Lenkeinschlag der Achsschenkel beeinflussen.
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Bei den Spurstangenköpfen und Axialgelenken handelt es sich vorzugsweise um Gelenke mit drei rotatorischen und keinem translatorischen Freiheitsgrad. Bevorzugt sind sie als Kugelgelenke ausgeführt.
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Erfindungsgemäß verjüngt sich mindestens ein Teil einer Gleitfläche jeder Führungsbuchse, vorzugsweise die Gesamte Gleitfläche, zur jeweils anderen Führungsbuchse hin. Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass sich der mindestens eine Teil der Gleitfläche bzw. die gesamte Gleitfläche ausgehend von der jeweils anderen Führungsbuchse nach außen hin aufweitet.
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Eine Verjüngung der Gleitfläche ist gleichbedeutend damit, dass sich die Gleitfläche in mindestens einem Längsschnitt verjüngt. Ein Längsschnitt zeichnet sich dadurch aus, dass seine Schnittebene die Längsachse der Spindel enthält.
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Eine Verjüngung im Längsschnitt ist gleichbedeutend mit einer Verringerung eines Abstands zu der Längsachse der Spindel. In dem mindestens einen Längsschnitt verringert sich also zur jeweils anderen Führungsbuchse hin der Abstand der Gleitfläche des mindestens einen Teils jeder Führungsbuchse zur Mittelachse der Spindel.
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Die mindestens eine Schnittebene verläuft bevorzugt vertikal. Dies ist von Vorteil, da in vertikaler Richtung die größte lastbedingte Verformung der Spindel zu erwarten ist.
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Insbesondere kann der Querschnitt mindestens eines Teils der Gleitfläche jeder Führungsbuchse zur jeweils anderen Führungsbuchse hin verjüngen. Umgekehrt vergrößert sich dann der Querschnitt ausgehend von der jeweils anderen Führungsbuchse nach außen hin.
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Neben dem genannten Teil, in dem sich der Querschnitt verändert, können die Gleitflächen jeweils einen weiteren Teil aufweisen, in dem der Querschnitt gleichbleibend ist. In diesem Teil bildet der Querschnitt entsprechend eine Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders. Der Teil mit unveränderlichem Querschnitt ist zwischen der jeweils anderen Führungsbuchse und dem Teil mit veränderlichem Querschnitt angeordnet. Der Querschnitt wird durch eine Schnittebene gebildet, die orthogonal zu einer Längsachse der Führungsbuchsen, die identisch ist mit einer Längsachse der Spindel, verläuft.
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Die Verjüngung des Querschnitts der Gleitfläche ist gleichbedeutend damit, dass der Flächeninhalt eines ersten Querschnitts der Gleitfläche geringer ist als der Flächeninhalt eines zweiten Querschnitts der Gleitfläche, wobei die Schnittebene des ersten Querschnitts zwischen der Schnittebene des zweiten Querschnitts und der jeweils anderen Führungsbuchse angeordnet ist.
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Vorzugsweise verjüngt sich der Querschnitt kontinuierlich. Dies bedeutet, dass der Flächeninhalt des Querschnitts der Gleitfläche zur jeweils anderen Führungsbuchse hin stetig abnimmt bzw. fällt.
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Durch die erfindungsgemäße Verjüngung folgt die Geometrie der Gleitflächen der bei Last auftretenden Verbiegung der Spindel. Dadurch wird erreicht, dass die Kontaktflächen zwischen der Spindel und den Gleitflächen der Führungsbuchsen bei Belastung möglichst groß ist. Bei Belastung kommt es also zu einem vollflächigen Kontakt der Spurstange mit den Gleitflächen der Führungsbuchsen. Dadurch wird eine ausgeglichene Druckverteilung in den Führungsbuchsen erreicht.
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Die Abmessung des mindestens einen sich verjüngenden Teils der Gleitfläche in Längsrichtung, das heißt entlang einer Mittelachse der Führungsbuchsen und der Spindel, ist in einer bevorzugten Weiterbildung größer als die Steigung des Gewindes der Spindel. Dies vermindert die eingangs erwähnte Vibrationsneigung.
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Von Vorteil sind weiterhin Führungsbuchsen, die zur Längsachse der Spindel rotationssymmetrisch sind. Insbesondere der mindestens eine Teil jeder Führungsbuchse, der sich zur jeweils anderen Führungsbuchse hin verjüngt, ist dann rotationssymmetrisch. Dies vereinfacht die Montage, da die Führungsbuchsen nicht bezüglich ihrer verjüngten Gleitflächen ausgerichtet werden müssen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
- 1 eine Achsschenkellenkung.
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Die in 1 dargestellte Achsschenkellenkung 101 weist einen Achskörper 103 auf, an dem zwei Achsschenkel 105 verschwenkbar befestigt sind.
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Zum Verschwenken der Achsschenkel 105 ist ein Gewindetrieb 107 vorgesehen. Dieser weist eine Spindel 109 auf, die in Fahrzeugquerrichtung verschiebbar in einem Gehäuse 111 gelagert ist. Zur Lagerung der Spindel 109 dienen zwei Führungsbuchsen 113.
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Über jeweils eine Spurstange 115 ist die Spindel 109 gelenkig mit den Achsschenkeln 105 gekoppelt. Die Spindel 113, die Spurstangen 115, die Achsschenkel 105 und der Achskörper 103 bilden ein Koppelgetriebe. Durch Verschieben der Spindel 113 in Fahrzeugquerrichtung, werden die Achskörper 105 um einen definierten Winkel verschwenkt.
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Bei Belastungen des Lenkgetriebes 101, insbesondere bei großen Lenkeinschlägen, kann es zu Verbiegungen der Spindel 109 kommen. Die Führungsbuchsen 113 sind so ausgeprägt, dass ihre Gleitfläche im Längsschnitt einer Biegelinie der Spindel 109 bei maximaler Biegebelastung entspricht.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Achsschenkellenkung
- 103
- Achskörper
- 105
- Achsschenkel
- 107
- Gewindetrieb
- 109
- Spindel
- 111
- Gehäuse
- 113
- Führungsbuchse
- 115
- Spurstange
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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