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Die Erfindung betrifft eine Lenkachse für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit der Lenkachse sowie ein Verfahren zur Montage der Lenkachse.
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Es hydrostatische Lenksysteme für Fahrzeuge bekannt, bei denen die Räder einer Achse mittels eines hydraulischen Lenkzylinders gelenkt werden. Dabei erfolgt üblicherweise die Begrenzung des Lenkeinschlags im Lenkzylinder selbst. Beispielsweise trifft hierzu ein Kolben des Lenkzylinders auf eine Anschlagfläche an den Zylinderenden. Um einen maximalen Lenkwinkel der Räder einzustellen, können beispielsweise verschiedene Kolbenstangen mit unterschiedlichen Längen verwendet werden.
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Beispielsweise offenbart die Druckschrift
DE 10 2014 013 888 A1 ein landwirtschaftliches Anbaugerät mit einem Maschinenrahmen, der um eine aufrechte Deichselachse schwenkbar an einen Schlepper anbaubar ist, sowie einem Fahrwerk mit zumindest einem lenkbaren Rad, das an einem Achsschenkel um eine aufrechte Lenkachse einschlagbar gegenüber dem Maschinenrahmen gelagert ist, wobei ein Lenkaktor zum Einschlagen des Rads und eine Verstellvorrichtung zum Verstellen der Lenkwinkelübersetzung des Lenkaktors vorgesehen ist. Der Lenkaktor umfasst einen doppelt wirkenden Lenkzylinder, der an einem Lenkhebel des Achsschenkels angelenkt ist, wobei die Verstellvorrichtung einen Verstellaktor zum Verstellen des Abstands des Anlenkpunkts des Lenkzylinders am Lenkhebel von der Lenkachse des Achsschenkels aufweist.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Lenkachse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch eine besonders einfache und kostengünstige Einstellbarkeit auszeichnet. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug mit der Lenkachse sowie ein Verfahren zur Montage der Lenkachse vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lenkachse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11, sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und/oder der Beschreibung.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Lenkachse, welche für ein Fahrzeug ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die Lenkachse als eine gelenkte, vorzugsweise antriebslose, Vorder- oder Hinterachse des Fahrzeuges ausgebildet. Alternativ kann die Lenkachse jedoch auch als eine angetriebene Lenkachse ausgebildet sein, wobei ein Antriebsmoment einer Antriebsmaschine, zum Beispiel ein Verbrennungsmotor und/oder ein Elektromotor, auf die Fahrzeugräder der Lenkachse übertragbar ist und/oder übertragen wird.
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Die Lenkachse umfasst einen Achsträger, welcher vorzugsweise eine Hauptachse definiert. Insbesondere ist die Hauptachse durch eine Längsachse des Achsträgers definiert. Der Achsträger bildet insbesondere den starren Teil der Lenkachse, welcher mit einem Rahmen des Fahrzeuges verbunden ist. Hierzu kann der Achsträger beispielsweise über eine Schraubverbindung mit dem Rahmen lösbar verbunden und/oder verbindbar sein.
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Die Achsbrücke weist ein erstes Anbindungsauge auf. Prinzipiell kann das erste Anbindungsauge formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Achsbrücke verbunden sein. Alternativ können die Achsbrücke und das erste Anbindungsauge jedoch auch einstückig, insbesondere aus einem gemeinsamen Materialabschnitt, ausgebildet sein. Das erste Anbindungsauge erstreckt sich in Bezug auf die Hauptachse vorzugsweise im Wesentlichen in einer radialen Richtung an der Achsbrücke. Im Speziellen ist das Anbindungsauge als eine Anbindungslasche mit einer zylindrischen Durchgangsbohrung zu verstehen.
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Die Lenkachse weist zwei Achsschenkel auf, wobei die beiden Achsschenkel jeweils um eine Drehachse an dem Achsträger drehbar gelagert sind. Insbesondere dienen die beiden Achsschenkel zur drehbaren Aufnahme und/oder Lagerung jeweils eines Fahrzeugrades. Hierzu weisen die beiden Achsschenkel vorzugsweise jeweils einen Radlagerzapfen auf, an welchen das jeweilige Fahrzeugrad drehbar gelagert ist. Bevorzugt sind die beiden Achsschenkel über jeweils einen Achsschenkelbolzen an dem Achsträger schwenkbeweglich gelagert. Insbesondere sind die Drehachsen durch den jeweils zugehörigen Achsschenkelbolzen definiert. Im Speziellen sind die Drehachsen vertikal, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu einer Flurebene ausgerichtet und/oder die Hauptachse horizontal, insbesondere im Wesentlichen parallel zu der Flurebene ausgerichtet.
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Einer der Achsschenkel weist ein zweites Anbindungsauge auf. Prinzipiell kann das zweite Anbindungsauge formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Achsschenkel verbunden sein. Alternativ können der Achsschenkel und das zweite Anbindungsauge jedoch auch einstückig, insbesondere aus einem gemeinsamen Materialabschnitt, ausgebildet sein. Das zweite Anbindungsauge erstreckt sich in Bezug auf die Drehachse vorzugsweise im Wesentlichen in einer radialen Richtung an dem Achsschenkel. Vorzugsweise ist das zweite Anbindungsauge endseitig an einem Lenkhebel des Achsschenkels angeordnet, welcher starr mit dem Achsschenkel verbunden ist. Bevorzugt sind der Achsschenkel und der Lenkhebel einstückig, insbesondere aus einem gemeinsamen Materialabschnitt, ausgebildet.
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Die Lenkachse weist mindestens oder genau einen Lenkzylinder auf, welcher zur Übertragung einer Lenkbewegung über ein erstes Schwenkgelenk mit dem Achsträger über ein zweites Schwenkgelenk mit dem Achsschenkel gelenkig verbunden ist. Insbesondere ist der Lenkzylinder über das erste Schwenkgelenk mit dem ersten Anbindungsauge und über das zweite Schwenkgelenk mit dem zweiten Anbindungsauge gelenkig verbunden. Vorzugsweise ist der Lenkzylinder als ein hydraulischer Lenkzylinder ausgebildet. Insbesondere ist der Lenkzylinder Teil einer sogenannten hydrostatischen Lenkung. Vorzugsweise weist das Fahrzeug ein Lenkrad und ein Lenksteuergerät auf, wobei das Lenksteuergerät ausgebildet ist den Lenkzylinder auf Basis eines durch das Lenkrad aufgebrachten Lenkbefehls zu steuern und/oder zu regeln, um die Lenkbewegung in Abhängigkeit des Lenkbefehls zu erzeugen.
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Der Lenkzylinder weist ein erstes und ein zweites Lagerauge auf. Insbesondere weist der Lenkzylinder ein Zylindergehäuse sowie eine in dem Zylindergehäuse axial verlagerbare Kolbenstange auf, wobei das eine Lagerauge endseitig an dem Zylindergehäuse und das andere Lagerauge endseitig an der Kolbenstange angeordnet ist. Prinzipiell können die Lageraugen formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Lenkzylinder, insbesondere dem Zylindergehäuse bzw. der Kolbenstange, verbunden sein. Alternativ können das Zylindergehäuse bzw. die Kolbenstange und das zugehörige Lagerauge jedoch auch einstückig, insbesondere aus einem gemeinsamen Materialabschnitt, ausgebildet sein. Im Speziellen kann in dem ersten und/oder zweiten Lagerauge eine Lagereinrichtung, z.B. ein Wälzlager, montiert sein.
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Die Lenkachse weist einen ersten und einen zweiten Schwenkzapfen auf. Der erste Schwenkzapfen ist zur Bildung des ersten Schwenkgelenks in dem ersten Anbindungsauge festgelegt und in dem ersten Lagerauge gelagert ist. Der zweite Schwenkzapfen ist zur Bildung des zweiten Schwenkgelenks in dem zweiten Anbindungsauge festgelegt und in dem zweiten Lagerauge gelagert. Insbesondere sind der erste und/oder der zweite Schwenkzapfen drehfest, vorzugsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig, in dem jeweils zugehörigen Anbindungsauge festgelegt und/oder festlegbar.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass mindestens oder genau einer der Schwenkzapfen exzentrisch ausgebildet ist, wobei bei unterschiedlichen Drehlagen des Schwenkzapfens ein unterschiedlicher Abstand zwischen den Drehpunkten des ersten und des zweiten Schwenkgelenks eingestellt ist. Insbesondere sind die Drehpunkte des ersten und des zweiten Schwenkgelenks durch einen Mittelpunkt der beiden Lageraugen und/oder der beiden Anbindungsaugen definiert. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerauge und/oder zwischen den beiden Anbindungsaugen durch eine Änderung der Drehlage des zugehörigen exzentrischen Schwenkzapfens veränderbar. Anders formuliert, ist der mindestens eine exzentrische Schwenkzapfen in einem Vormontagezustand in dem zugehörigen Anbindungsauge verdrehbar aufgenommen, um einen unterschiedlichen Abstand zwischen den Drehpunkten bzw. zwischen den beiden Lageraugen und/oder den beiden Anbindungsaugen einzustellen. Insbesondere sind das Anbindungsauge und das zugehörige Lagerauge durch den zugehörigen exzentrischen Schwenkzapfen mit einem radialen Versatz zueinander angeordnet.
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Der Vorteil der Erfindung besteht somit darin, dass durch eine Änderung der Drehlage des mindestens einen exzentrisch ausgebildeten Schwenkzapfens ein Abstand zwischen den Drehpunkten bzw. den Lageraugen und/oder den Anbindungsaugen in einfacher Weise variiert werden kann, um verschiedene Einstellungen der Lenkachse vorzunehmen. Es wird somit eine einfache und kostengünstige Einstellbarkeit der Lenkachse ermöglicht. Zudem können durch die Drehung des Schwenkzapfens unterschiedliche Einstellungen vorgenommen werden, ohne die beteiligten Bauteile austauschen zu müssen. Es wird somit eine Lenkachse mit einer geringen Teilevarianz vorgeschlagen.
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In einer konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der Drehlage des mindestens einen exzentrischen Schwenkzapfens ein maximaler Lenkwinkel der Achsschenkel einstellbar ist. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass je nach Lenkwinkel, unterschiedliche Kolbenstangenlängen der Kolbenstange des Lenkzylinders verwendet werden müssen, um den maximalen Lenkwinkel einstellen zu können. Durch die Exzentrizität des Schwenkzapfens kann der Abstand zwischen den Drehpunkten durch eine Änderung der Drehlage variiert werden, sodass eine unterschiedliche Einstellung des maximalen Lenkwinkels bei gleicher Kolbenstange erreicht wird. Dadurch wird die Teilevarianz verringert und Kosten eingespart.
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Alternativ oder optional ergänzend ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der Drehlage des mindestens einen exzentrischen Schwenkzapfens Bauteiltoleranzen zwischen Achsbrücke, Achsschenkel und Lenkzylinder ausgleichbar sind. Durch die Exzentrizität des Schwenkzapfens kann der Abstand zwischen den Drehpunkten durch eine Änderung der Drehlage variiert werden, sodass Bauteiltoleranzen bei gleicher Kolbenstange ausgeglichen werden können. Dadurch wird die erforderliche Bauteilgenauigkeit verringert und Kosten eingespart.
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Alternativ oder optional ergänzend ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit der Drehlage des mindestens einen exzentrischen Schwenkzapfens eine maximale Hublänge des Lenkzylinders einstellbar ist. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass Lenkzylinder mit unterschiedlichen Hublängen verwendet werden können, um den maximalen Lenkwinkel einstellen zu können. Durch die Exzentrizität des Schwenkzapfens kann der Abstand zwischen den Drehpunkten durch eine Änderung der Drehlage variiert werden, sodass Lenkzylinder unterschiedlicher Bauart bzw. mit unterschiedlichen Hublänge unter Beibehaltung eines vorgegebenen maximalen Lenkwinkels eingesetzt werden können. Dadurch wird ein flexibler Einsatz von unterschiedlichen Lenkzylinder ermöglicht und Kosten eingespart.
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In einer konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der mindestens eine exzentrische Schwenkzapfen einen Anbindungsabschnitt und einen Lagerabschnitt aufweist, wobei der Anbindungsabschnitt konzentrisch in dem zugehörigen Anbindungsauge aufgenommen ist und der Lagerabschnitt konzentrisch in dem zugehörigen Lagerauge aufgenommen ist. Der Anbindungsabschnitt und der Lagerabschnitt sind dabei bezüglich deren Mittellängsachsen exzentrisch zueinander angeordnet. Anders formuliert, weisen der Anbindungsabschnitt und der Lagerabschnitt bezüglich deren Mittelängsachsen einen radialen Abstand auf. Beispielsweise beträgt der radiale Abstand mehr als 1 mm, vorzugsweise mehr als 5 mm, im Speziellen mehr als 10 mm. Vorzugsweise sind der Anbindungsabschnitt und der Lagerabschnitt einstückig, insbesondere aus einem gemeinsamen Materialabschnitt, gefertigt. Im Speziellen sind der Anbindungsabschnitt und der Lagerabschnitt bezüglich der jeweiligen Mittlängsachse rotationssymmetrisch, vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch, ausgebildet. Es wird somit ein exzentrischer Schwenkzapfen vorgeschlagen, welcher sich durch eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung auszeichnet.
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In einer Konkretisierung ist vorgesehen, dass der mindeste eine exzentrische Schwenkzapfen als ein Kegelzapfen ausgebildet ist. Hierzu weist der Anbindungsabschnitt eine die Mittellängsachse umlaufende Kegelfläche auf, über welche der Anbindungsabschnitt in einer axialen Richtung bezüglich der zugehörigen Mittellängsachse formschlüssig in dem zugehörigen Anbindungsauge aufgenommen ist. Insbesondere dient die Kegelfläche zur axialen Sicherung des exzentrischen Schwenkzapfens in dem Vormontagezustand. Hierzu weist die Kegelfläche in der axialen Richtung einen konvergierenden Querschnittsverlauf auf. Der Schwenkzapfen kann in dem Vormontagezustand somit in der axialen Richtung in das zugehörige Anbindungsauge eingesetzt werden, wobei der Schwenkzapfen über die Kegelfläche gegen ein Durchrutschen gesichert ist. Besonders bevorzugt wird der Schwenkzapfen über die Kegelfläche lagerichtig in dem zugehörigen Anbindungsauge zentriert. Es wird somit ein Schwenkzapfen vorgeschlagen, welcher sich durch eine einfache Montage auszeichnet.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Anbindungsauge eine zu der Kegelfläche komplementäre Gegenfläche aufweist, über welche der Anbindungsabschnitt im montierten Zustand mit seiner Kegelfläche flächig, insbesondere vollflächig, anliegt. Durch die komplementäre Gegenfläche wird die Flächenpressung zwischen Schwenkzapfen und Anbindungsauge reduziert, sodass eine Belastung auf den Schwenkzapfen reduziert wird. Es wird somit eine besonders robuste Ausgestaltung der Lenkachse ermöglicht.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lenkachse mindestens ein Befestigungsmittel aufweist, wobei der mindestens eine Schwenkzapfen endseitig einen sich an den Anbindungsabschnitt anschließenden Befestigungsabschnitt aufweist, welcher zur Aufnahme des Befestigungsmittels ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Anbindungsabschnitt ist dabei über das Befestigungsmittel in seiner Drehlage an dem Anbindungsauge fixierbar und/oder fixiert. Insbesondere dient das Befestigungsmittel dazu, den exzentrischen Schwenkzapfen nach der Montage der Lenkachse, insbesondere in einer lagerichtigen Endlage, an dem zugehörigen Anbindungsauge zu fixieren. Das Befestigungsmittel kann als ein Spannstift, eine Schraube, ein Sicherungsring oder dergleichen ausgebildet sein. Bevorzugt jedoch ist das Befestigungsmittel als eine Schraubenmutter ausgebildet, welche auf den Befestigungsabschnitt aufschraubbar ist. Es wird somit eine besonders einfache und sichere Fixierung des Schwenkzapfens in seiner Endlage ermöglicht.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Anbindungsabschnitt axial in Bezug auf die Mittellängsachse über das, insbesondere als Schraubenmutter ausgebildete Befestigungsmittel mit einer Befestigungskraft beaufschlagbar ist, sodass der Anbindungsabschnitt in dem zugehörigen Anbindungsauge zumindest in Umfangsrichtung kraftschlüssig fixiert ist. Insbesondere wird der Anbindungsabschnitt unter Beaufschlagung der Befestigungskraft mit seiner Kegelfläche gegen die Gegenfläche des Anbindungsabschnittes gepresst, sodass zwischen den Flächen eine Reibschluss erzeugt bzw. eine Reibkraft erhöht wird. Insbesondere kann die Befestigungskraft durch ein Anzugsmoment des als Schraubenmutter ausgebildeten Befestigungsmittels eingestellt werden. Der exzentrische Schwenkzapfen kann somit in einfacher Weise durch ein Anziehen des Befestigungsmittels in seiner Endlage fixiert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Lenkachse ein Sicherungsmittel aufweist, wobei der mindestens eine Schwenkzapfen endseitig einen sich an den Lagerabschnitt anschließenden Sicherungsabschnitt aufweist, welcher zur Aufnahme des Sicherungsmittels ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Lagerabschnitt ist dabei über das Sicherungsmittel in axialer Richtung bezüglich der Mittlängsachse an dem zugehörigen Lagerauge gesichert. Insbesondere dient das Sicherungsmittel dazu, den Lenkzylinder axial in Bezug auf die Mittellängsachse an dem zugehörigen Lagerabschnitt axial zu sichern. Das Sicherungsmittel kann als ein Splint, eine Schraube, ein Sicherungsring oder dergleichen ausgebildet sein. Bevorzugt jedoch ist das Sicherungsmittel als eine weitere Schraubenmutter ausgebildet, welche auf den Lagerabschnitt aufschraubbar ist. Es wird somit eine besonders einfache Sicherung des Lenkzylinders ermöglicht.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Sicherungsabschnitt umfangseitig eine Stützkontur zur axialen Abstützung des zugehörigen Lagerauges aufweist, wobei das Lagerauge in axialer Richtung bezüglich der Mittellängsachse formschlüssig zwischen der Stützkontur und dem Sicherungselement gehalten ist. Insbesondere ist das Lagerauge mit einem geringen axialen Spiel zwischen der Stützkontur und dem Sicherungsmittel aufgenommen, sodass der Lenkzylinder relativ zu dem Schwenkzapfen frei verdrehbar bleibt. Die Stützkontur kann als ein die Mittellängsachse umlaufender Kragen, Flansch, Steg oder dergleichen ausgebildet sein. Optional ist vorgesehen, dass zwischen dem Sicherungsabschnitt und dem Lagerabschnitt eine weitere Stützkontur zur axialen Abstützung des Sicherungsmittels gebildet ist. Insbesondere bildet die weitere Stützkontur einen axialen Endanschlag für das Sicherungsmittel, sodass eine Fixierung des Lagerabschnittes an dem Lenkzylinder verhindert ist. Die weitere Stützkontur kann durch einen radialen Versatz, insbesondere eine Ringschulter gebildet sein. Der Lenkzylinder kann somit in einfacher Weise nach der Montage an den Schwenkzapfen gesichert werden, wobei zugleich eine hohe Montagesicherheit gewährleistet ist.
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In einer weiteren konkreten Realisierung ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Schwenkzapfen als Gleichteile ausgebildet sind. Bevorzugt sind die beiden Schwenkzapfen exzentrisch ausgebildet. Vorzugsweise sind die beiden Schwenkzapfen zur Einstellung des Abstandes unabhängig voneinander in ihrer Drehlage veränderbar. Es wird somit eine Lenkachse vorgeschlagen, welche sich zum einen durch einen vergrößerten Einstellbereich und zugleich durch eine reduzierte Teilevarianz auszeichnet.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit der Lenkachse, wie diese bereits zuvor beschrieben wurde. Das Fahrzeug weist mindestens oder genau zwei Achsen und mit jeweils zwei Fahrzeugrädern auf, wobei mindestens eine der beiden Achsen als die Lenkachse ausgebildet ist. Besonders bevorzugt weist das Fahrzeug mindestens eine Vorderachse mit zwei Vorderrädern und mindestens eine Hinterachse mit zwei Hinterrädern auf, wobei wahlweise die Vorderachse oder die Hinterachse als die Lenkachse ausgeführt ist. Beispielsweise ist das Fahrzeug als eine Baumaschine, eine Landmaschine, ein Flurförderfahrzeug, insbesondere ein Vierradstapler, oder ein Lastkraftfahrzeug ausgebildet.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage der Lenkachse, wie diese bereits zuvor beschrieben wurde, bei dem die Schwenkzapfen in das jeweils zugehörige Anbindungsauge eingesetzt werden und der Lenkzylinder mit den Lageraugen auf den jeweils zugehörigen Schwenkzapfen aufgesetzt wird, wobei der mindestens eine exzentrische Schwenkzapfen durch eine Änderung der Drehlage nach der Hublänge des Lenkzylinders ausgerichtet wird. Insbesondere wird der mindestens eine Schwenkzapfen mit dem Anbindungsabschnitt in dem Anbindungsauge solange verdreht, bis dieser mit dem Lagerabschnitt passgenau in das zugehörige Lagerauge einführbar ist bzw. eingeführt wird. Vorzugsweise richtet sich der mindestens eine exzentrische Schwenkzapfen selbsttätig bei der Montage des Lenkzylinders aus. Es wird somit eine besonders einfache Montage des Lenkzylinders vorgeschlagen.
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In einem ergänzenden Verfahrensschritt wird vorgeschlagen, dass vor der Montage des Lenkzylinders die Achsschenkel in eine Lenkstellung des maximalen Lenkwinkels gebracht werden und der Lenkzylinder in eine Kolbenstellung einer maximalen Hublänge ausgefahren wird, um einen maximalen Lenkwinkel der Lenkachse einzustellen. Insbesondere wird der Lenkzylinder in der Kolbenstellung der maximalen Hublänge mit den Lenkaugen auf die beiden Schwenkzapfen aufgesetzt, wobei sich die beiden Schwenkzapfen entsprechend dem Abstand der beiden Lageraugen durch eine Änderung der Drehlage ausrichten. Durch die verschiedenen Drehlagen des Schwenkzapfens ist es somit möglich den Abstand zwischen den beiden Lageraugen exakt einzustellen. Somit kann der Lenkzylinder passgenau unter Beibehaltung des eingestellten Lenkwinkels montiert werden.
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In einer konkreten Realisierung wird vorgeschlagen, dass durch eine Änderung der Drehlage des mindestens einen exzentrischen Schwenkzapfens ein maximaler Lenkwinkel der Achsschenkel verändert wird. Durch verschiedene Drehlagen des Schwenkzapfens ist es möglich einen unterschiedlichen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Drehpunkt und damit eine variable Einstellung des maximalen Lenkwinkels unter Beibehaltung der verbauten Komponenten, insbesondere des Lenkzylinders, zu erreichen. Beispielsweis ist eine Änderung des maximalen Lenkwinkels von mehr als 2 Grad, vorzugsweise mehr als 5 Grad, im Speziellen mehr als 7 Grad möglich. Alternativ oder optional ergänzend können durch eine Änderung der Drehlage des mindestens einen exzentrischen Schwenkzapfens Bauteiltoleranzen zwischen Achsbrücke, Achsschenkel und Lenkzylinder ausgeglichen werden und/oder eine maximale Hublänge des Lenkzylinders verändert werden. Beispielsweise kann somit ein bereits verbauter Lenkzylinder durch einen anderen Lenkzylinder unterschiedlicher Baulänge und/oder Hublänge unter Beibehaltung des eingestellten maximalen Lenkwinkels ausgetauscht werden.
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In einem ergänzenden Verfahrensschritt wird vorgeschlagen, dass zumindest der mindestens eine exzentrische Schwenkzapfen nach der Änderung der Drehlage in seiner lagerichtigen Drehlage drehfest fixiert wird. Insbesondere werden der erste und der zweite Schwenkzapfen nach der Montage des Lenkzylinders in der Drehlage, welche einer lagerichtigen Endlage entspricht, fixiert. Hierzu wird das Befestigungsmittel an dem Befestigungsabschnitt montiert, wobei der Schwenkzapfen mit der Befestigungskraft beaufschlagt und kraftschlüssig fixiert wird. In einem weiteren Montageschritt wird der Lenkzylinder mithilfe der Sicherungsmittel an den Schwenkzapfen gesichert.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Lenkachse als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine detaillierte Schnittdarstellung der Lenkachse aus 1 mit einem maximalen Lenkwinkel;
- 3 eine Draufsicht auf die Lenkachse mit dem maximalen Lenkwinkel gemäß 2;
- 4 die Lenkachse in gleicher Darstellung wie 2 mit einem alternativen maximalen Lenkwinkel;
- 5 eine Draufsicht auf die Lenkachse mit dem maximalen Lenkwinkel gemäß 4.
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1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung ein Fahrzeug 1 mit einer Lenkachse 2, welche zur Lenkung des Fahrzeugs 1 eingerichtet ist. Das Fahrzeug 1 ist ein zweispuriges Fahrzeug, z.B. eine Baumaschine, und weist eine angetriebene Hinterachse 3 mit einem ersten und einem zweiten Hinterrad 4a, 4b sowie eine lenkbare Vorderachse 5 mit einem ersten und einem zweiten Vorderrad 6a, 6b auf.
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Die Vorderachse 5 ist dabei als die Lenkachse 2 ausgebildet, wobei die beiden Vorderräder 6a, 6b jeweils ein lenkbares Fahrzeugrad des Fahrzeugs 1 bilden. Hierzu sind die beiden Vorderräder 6a, 6b jeweils an einem Achsschenkel 7a, 7b um jeweils eine Raddrehachse 100a, 100b drehbar gelagert, wobei die beiden Achsschenkel 7a, 7b um jeweils eine Drehachse 101a, 101b verschwenkbar an einem Achsträger 8 angeordnet sind.
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Der Achsträger 8 bildet einen starren Teil der Lenkachse 2, wobei die Lenkachse 2 über den Achsträger 8 fest, beispielsweise über eine Schraubverbindung, mit einem Rahmen des Fahrzeugs 1 verbunden ist. Der Achsträger 8 definiert, insbesondere mit seiner Längsachse, eine Hauptachse 102, wobei die beiden Achsschenkel 7a, 7b in Bezug auf die Hauptachse 102 endseitig an den axialen Enden des Achsträgers 8 angeordnet sind.
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Die Lenkachse 2 weist einen hydraulischen Lenkzylinder 9 auf, welcher ausgebildet ist, ein Lenkmoment um die erste Drehachse 101a zu erzeugen, um die beiden Achsschenkel 7a, 7b und somit die beiden Vorderräder 6a, 6b um die jeweilige Drehachse 101 a, 101b zu verschwenken. Die Beaufschlagung des Lenkzylinders 9 zur Erzeugung des Lenkmoments erfolgt mittels einer Hydraulikpumpe 10 wie diese in bekannter Weise bei hydrostatischen Lenksystemen eingesetzt wird.
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Der Lenkzylinder 9 ist hierzu über ein erstes Schwenkgelenk 11a gelenkig an den Achsträger 8 und über ein zweites Schwenkgelenk 11b gelenkig an den ersten Achsschenkel 7a angebunden. Der erste Achssenkel 7a weist hierzu einen Lenkhebel 12 auf, an dessen freien Ende der Lenkzylinder 9 über das zweite Schwenkgelenk 11b angelenkt ist.
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Die beiden Achsschenkel 7a, 7b sind über eine Spurstange 13 miteinander bewegungsgekoppelt. Hierzu weisen die beiden Achsschenkel 7a, 7b jeweils einen Spurhebel 14a, 14b auf, mit welchen die Spurstange 11 zur Übertragung einer durch den Lenkzylinder 9 erzeugten Lenkbewegung gelenkig verbunden ist.
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Weiterhin weist das Fahrzeug 1 ein Lenksteuergerät 15 auf, welches ausgebildet ist, den Lenkzylinder 9 bzw. die Hydraulikpumpe 10 auf Basis eines durch ein Lenkrad, nicht dargestellt, aufgebrachten Lenkbefehls zu steuern und/oder zu regeln, um die Lenkbewegung in Abhängigkeit des Lenkbefehls zu erzeugen.
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2 zeigt eine Detailansicht der Lenkachse 2 in einer Schnittdarstellung. Der Lenkzylinder 9 weist ein Zylindergehäuse 16 sowie eine in dem Zylindergehäuse 16 axial geführte Kolbenstange 17 auf, wobei das Zylindergehäuse 16 über das erste Schwenkgelenk 11a mit dem Achsträger 8 und die Kolbenstange 17 über das zweite Schwenkgelenk 11b mit dem ersten Achssenkel 7a gelenkig verbunden ist.
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Hierzu weist der Achsträger 8 ein erstes Anbindungsauge 18a und der erste Achsschenkel 16b ein zweites Anbindungsauge 16b auf. Weiterhin weist das Zylindergehäuse 16 endseitig ein erstes Lagerauge 19a und die Kolbenstange 17 endseitig ein zweites Lagerauge 19b auf. Zur Bildung des ersten Schwenkgelenks 11a weist die Lenkachse 2 einen ersten Schwenkzapfen 20a auf, welcher einerseits in dem ersten Anbindungsauge 18a festgelegt und andererseits in dem ersten Lagerauge 19a drehbar gelagert ist. Zur Bildung des zweiten Schwenkgelenks 11b weist die Lenkachse 2 einen zweiten Schwenkzapfen 20b auf, welcher einerseits in dem zweiten Anbindungsauge 18b festgelegt ist und andererseits in dem zweiten Lagerauge 19b drehbar gelagert ist.
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Die beiden Schwenkzapfen 20a, 20b weisen jeweils einen Anbindungsabschnitt 21 zur Aufnahme in dem zugehörigen Anbindungsauge 18a, 18b und einen Lagerabschnitt 22 zur Aufnahme in dem zugehörigen Lagerauge 19a, 19b auf. Der Anbindungsabschnitt 21 und der Lagerabschnitt 22 definieren dabei jeweils eine Mittellängsachse 103a, 103b, welche achsparallel zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere ist der Lagerabschnitt 22 zu dem Anbindungsabschnitt 21 konzentrisch angeordnet. Mit den exzentrischen Schwenkzapfen 20a, 20b ist es möglich verschiedene Lenkwinkeleinstellungen zu realisieren und Toleranzen auszugleichen, indem bei unterschiedlichen Drehlagen der Schwenkzapfen 20a, 20b ein unterschiedlicher Abstand A zwischen den Drehpunkten des ersten und des zweiten Schwenkgelenks 11a, 11b eingestellt wird. Beispielsweise sind die Drehpunkte durch einen Mittelpunkt der beiden Lageraugen bzw. die Mittellängsachse 103b der Lagerabschnitte 22 definiert.
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Der Anbindungsabschnitt 21 weist eine die Mittellängsachse 103a umlaufende Kegelfläche 22 auf, über welche die Schwenkzapfen 20a, 20b in dem jeweils zugehörigen Anbindungsauge 18a, 18b formschlüssig bezüglich einer axialen Richtung der Mittellängsachse 103a aufgenommen bzw. gehalten sind. Hierzu weisen die beiden Anbindungsaugen 18a, 18b jeweils eine zu der Kegelfläche 22 komplementär ausgebildete Gegenfläche 23 auf. Durch die kegelförmige Ausgestaltung des Anbindungsabschnittes 21 werden die Schwenkzapfen 20a, 20b zum einen gegen ein Verlieren gesichert und zum anderen konzentrisch in dem jeweils zugehörigen Anbindungsauge 18a, 18b zentriert. Die Kegelfläche 22 weist hierzu in der axialen Richtung einen konvergierenden Querschnittsverlauf auf.
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Die beiden Schwenkzapfen 20a, 20b weisen jeweils einen an den Anbindungsabschnitt 21 anschließenden Befestigungsabschnitt 24 auf, welche jeweils ein Befestigungsmittel 25a, 25b aufnehmen. Beispielsweise sind die Befestigungsmittel 25a, 25b jeweils als eine Schraubenmutter ausgebildet, welche auf den zugehörigen Befestigungsabschnitt 24 aufgeschraubt sind. Die beiden Befestigungsmittel 25a, 25b beaufschlagen den jeweiligen Schwenkzapfen 20a, 20b in axialer Richtung bezüglich der Mittellängsachse 103a mit einer Befestigungskraft, um diese in ihrer Drehlage zu fixieren. Hierbei wird der Anbindungsabschnitt 21 in das zughörige Anbindungsauge 18a eingepresst, sodass ein Reibschluss zwischen der Kegelfläche 22 und der Gegenfläche 23 gebildet wird.
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Weiterhin weisen die beiden Schwenkzapfen 20a, 20b jeweils einen an den Lagerabschnitt 22 anschließenden Sicherungsabschnitt 26 auf, welche jeweils ein Sicherungsmittel 27a, 27b aufnehmen. Beispielsweise sind die Sicherungsmittel 27a, 27b jeweils als eine weitere Schraubenmutter ausgebildet, welche auf den zugehörigen Sicherungsabschnitt 24 aufgeschraubt sind. Die beiden Sicherungsmittel 27a, 27b sind jeweils an dem zugehörigen Schwenkzapfen 20a, 20b abgestützt, um den Lenkzylinder 9 in axialer Richtung bezüglich der Mittellängsachse 103b formschlüssig zu sichern.
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Hierzu weisen die Lagerabschnitte 22 der beiden Schwenkzapfen 20a, 20b jeweils eine umlaufende Stützkontur 28 auf, über welche das zugehörige Lagerauge 19a, 19b in axialer Richtung bezüglich der Mittellängsachse 103b abgestützt ist. Beispielsweise ist die Stützkontur 28 als ein umlaufender Kragen ausgebildet. Die Sicherungsabschnitte 26 der beiden Schwenkzapfen 20a, 20b weisen jeweils eine weitere Stützkontur 29 auf, über welche das Sicherungsmittel 27a, 27b an dem zugehörigen Schwenkzapfen 20a, 20b abgestützt ist. Beispielsweise können die Sicherungsmittel 27a, 27b über jeweils eine Unterlegscheibe an der weiteren Stützkontur 29 abgestützt sein. Der Lenkzylinder 9 ist somit mit seinen beiden Lageraugen 19a, 19b in axialer Richtung in Bezug auf die jeweilige Mittellängsachse 103b formschlüssig zwischen der jeweiligen Stützkontur 28 und dem jeweiligen Sicherungsmittel 27a, 27b mit einem geringen axialen Spiel aufgenommen.
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Bei einer Montage werden die Achsschenkel 7a, 7b in eine Stellung des gewünschten maximalen Lenkwinkels W gebracht und die Schwenkzapfen 20a, 20b in das jeweilige Anbindungsaugen 18a, 18b eingesetzt. Anschließend wird der Lenkzylinder 9 mit maximal ausgefahrener Kolbenstange 17 auf die beiden Schwenkzapfen aufgesteckt, wobei sich die beiden Schwenkzapfen 20a, 20b durch eine Änderung der Drehlage nach der maximalen Hublänge der Kolbenstange 17 ausrichten. Im Anschluss werden die beiden Befestigungsmittel 25a, 25b angezogen, um die Schwenkzapfen 20a, 20b bezüglich der eingestellten Drehlage in dem jeweiligen Anbindungsauge 18a, 18b zu fixieren. Abschließend wird der Lenkzylinder 9 mithilfe der Sicherungsmittel 27a, 27b an den Schwenkzapfen 20a, 20b gesichert.
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Durch verschiedene Drehlagen der Schwenkzapfen 20a, 20b ist es möglich einen unterschiedlichen Abstand A zwischen den Drehpunkten des ersten und des zweiten Schwenkgelenks 11a, 11b bzw. zwischen den beiden Anbindungsaugen 18a, 18b und/oder den beiden Lageraugen 19a, 19b und damit eine variable Einstellung des maximalen Lenkwinkels W einzustellen. Im konkreten Beispiel ist durch eine Änderung der Drehlage der beiden Schwenkzapfen 20a, 20b eine Änderung des Abstandes um ±10mm möglich. Dadurch ist eine variable Einstellung des maximalen Lenkwinkels W von beispielsweise 29 Grad bis 35 Grad möglich.
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Wie in 2 dargestellt sind die beiden Schwenkzapfen 20a, 20b mit den Lagerabschnitten 22 nach außen gedreht, wodurch sich ein maximaler Abstand A zwischen den Drehpunkten der beiden Schwenkgelenke 20a, 20 bzw. zwischen den beiden Anbindungsaugen 18a, 18b und/oder den beiden Lageraugen 19a, 19b b einstellt. Dabei ist ein maximaler Lenkwinkel W von 29 Grad, wie in 3 gezeigt, an den Achsschenkeln 7a, 7b eingestellt.
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Wie in 4 dargestellt sind die beiden Schwenkzapfen 20a, 20b mit den Lagerabschnitten 22 nach innen gedreht, wodurch sich ein minimaler Abstand A zwischen den Drehpunkten der beiden Schwenkgelenke 20a, 20b bzw. zwischen den beiden Anbindungsaugen 18a, 18b und/oder den beiden Lageraugen 19a, 19b einstellt. Dabei ist ein maximaler Lenkwinkel von 35 Grad, wie in 5 gezeigt, an den Achsschenkeln 7a, 7b eingestellt.
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Es wird somit eine Lenkachse 2 vorgeschlagen, welche eine variable Einstellung des maximalen Lenkwinkels W nur durch eine Änderung der Drehlage des ersten bzw. zweiten Schwenkzapfens 20a, 20b bei der Montage ermöglicht.
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Bezugszeichen
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Lenkachse
- 3
- Hinterachse
- 4a,b
- Hinterräder
- 5
- Vorderachse
- 6a,b
- Vorderräder
- 7a,b
- Achsschenkel
- 8
- Achsträger
- 9
- Lenkzylinder
- 10
- Hydraulikpumpe
- 11a,b
- Schwenkgelenke
- 12
- Lenkhebel
- 13
- Spurstange
- 14a,b
- Spurhebel
- 15
- Lenksteuergerät
- 16
- Zylindergehäuse
- 17
- Kolbenstange
- 18a,b
- Anbindungsauge
- 19a,b
- Lageraugen
- 20a,b
- Schwenkzapfen
- 21
- Anbindungsabschnitt
- 22
- Kegelfläche
- 23
- Gegenfläche
- 24
- Befestigungsabschnitt
- 25
- Befestigungsmittel
- 26
- Sicherungsabschnitt
- 27a,b
- Sicherungsmittel
- 28
- Stützkontur
- 29
- weitere Stützkontur
- 100a,b
- Raddrehachse
- 101a,b
- Drehachse
- 102
- Hauptachse
- 103
- Mittellängsachse
- A
- Abstand
- W
- Lenkwinkel
