DE10222309A1

DE10222309A1 - Zwangslenkeinrichtung und Anhängefahrzeug

Info

Publication number: DE10222309A1
Application number: DE10222309A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Bruening; Klemens Weitenberg
Original assignee: Maschinenfabrik Kemper GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Kemper GmbH and Co KG
Priority date: 2002-05-18
Filing date: 2002-05-18
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2022-05-19
Also published as: US20040000772A1; US7086660B2; DE10222309B4; CA2428772A1; CA2428772C

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zwangslenkeinrichtung eines Fahrzeugs, mit einem Geberzylinder (28), der druckmittelleitend mit wenigstens einem zur Zwangslenkung eines Rades eingerichteten Nehmerzylinder (22, 24) verbunden ist und sich zwischen einem fahrzeugfesten Punkt und einem der Lenkbewegung folgenden Punkt erstreckt. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass ein Begrenzungselement (48) die Bewegung zwischen dem fahrzeugfesten Punkt und dem der Lenkbewegung folgenden Punkt aufnimmt, sobald der Druck in einer Kammer des Geberzylinders (28) einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zwangslenkeinrichtung eines Fahrzeugs, mit einem zwangslenkbaren Rad, das mit einem Lenkelement in gelenkter Antriebsverbindung steht, welches mit einem der Lenkbewegung folgenden Punkt verbunden ist.
Zwangsgelenkte Fahrzeuge umfassen in der Regel einen hydraulischen Geberzylinder zur Aufnahme einer Lenkbewegung und einen Nehmerzylinder, der ein zwangsgelenktes Rad lenkt. Bei Anhängefahrzeugen beispielsweise für landwirtschaftliche Zwecke wird der Geberzylinder in der Regel einen Endes zwischen dem Rahmen des Anhängefahrzeugs und anderen Endes seitlich neben der Kupplung für die Deichsel des Zugfahrzeugs angebracht. Beim Durchfahren von Kurven werden Räder einer Achse des Anhängefahrzeugs entsprechend der Bewegung des Zugfahrzeugs gegenüber dem Anhängefahrzeug gelenkt, was ein besseres Kurvenfahrverhalten und verminderten Reifenabrieb zur vorteilhaften Folge hat. Bai Dreiachsfahrzeugen werden zwei Achsen gelenkt.
Es sind jedoch z. B. aufgrund verschiedener Anlenkpunkte an unterschiedlichen Zugfahrzeugen oder bei Wechseln der. Reifengrößen des Zugfahrzeugs Situationen denkbar, in denen der Geberzylinder eine größere Lenkbewegung erfährt, als sie der Nehmerzylinder durchzuführen vermag. Dabei entstehen im Hydrauliksystem der Zwangslenkeinrichtung relativ hohe Drücke, die zu Beschädigungen von Teilen des Hydrauliksystems führen können.

In der DE 41 34 501 A ist ein Lastwagen beschrieben, bei dem eine Nachlauflenkachse durch einen Hydraulikzylinder zwangsverstellt wird. Der Hydraulikzylinder ist durch ein Ventil mit einer Druckquelle verbindbar, deren Druck durch ein Druckbegrenzungsventil begrenzt ist. Hier erfolgt zwar eine Begrenzung des Drucks im gesteuerten Hydraulikzylinder, jedoch bei einem grundsätzlich anders aufgebauten Lenksystem. Die Lehre dieser Druckschrift lässt sich nicht auf eine Zwangslenkung eingangs genannter Art übertragen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Zwangslenkeinrichtung bereitzustellen, die sich durch vergrößerte Betriebssicherheit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.

Es wird vorgeschlagen, dass ein Begrenzungselement eingerichtet ist, die Bewegung zwischen dem fahrzeugfesten Punkt und dem Lenkelement, das mit dem der Lenkbewegung folgenden Punkt verbunden ist, zu absorbieren, sobald eine vorbestimmte Lenkkraft überschritten ist. Dadurch erreicht man, dass keine übermäßigen Lenkkräfte auf das Rad wirken können.

In einer Ausführungsform ist das Lenkelement, welches mit dem der Lenkbewegung des Zugfahrzeugs folgenden Punkt verbunden ist, durch eine geeignete Übertragungskette mechanisch mit dem Rad verbunden. Diese Übertragungskette umfasst beispielsweise Gestänge, Hebel und/oder Wellen. Das Begrenzungselement wird in die Übertragungskette eingeschleift. Solange die Lenkkraft auf das Rad unter dem Schwellenwert bleibt, wirkt das Begrenzungselement neutral, ändert das Übertragungsverhalten der Übertragungskette somit nicht. Wenn andererseits die Lenkkraft auf das Rad den Schwellenwert erreicht, nimmt das Begrenzungselement die weitere Lenkbewegung auf, indem es sich beispielsweise auseinander- oder zusammenzieht. Auf das Rad wirken dann keine zusätzlichen Lenkkräfte.

In einer anderen Ausführungsform wird die Lenkbewegung hydraulisch vom Lenkelement auf das Rad übertragen. Ein Geberzylinder erstreckt sich zwischen einem fahrzeugfesten Punkt und dem Lenkelement. Das Rad ist mit einem Nehmerzylinder gekoppelt, der zum Lenken des Rades angeordnet ist. Das Begrenzungselement nimmt die Bewegung des Lenkelements auf, sobald ein vorbestimmter Druck im Nehmer- und/oder Geberzylinder erreicht ist. Sobald somit das zwangsgelenkte Rad an einen Anschlag stößt und sich im Nehmer- bzw. Geberzylinder ein bestimmter Druck aufbaut, zieht sich das Begrenzungselement mechanisch zusammen oder es wird auseinandergezogen.

Auf diese Weise erreicht man, dass der Druck im Geberzylinder beim Erreichen der Grenzwerte der Lenkbewegung des zwangsgelenkten Rades nicht mehr weiter ansteigt. Er wird auf einen Maximalwert begrenzt, bei dem keine Beschädigungen des Hydrauliksystems der Zwangslenkung zu befürchten sind.

Das Begrenzungselement kann sich zwischen dem Geberzylinder und dem fahrzeugfesten Punkt oder zwischen dem der Lenkbewegung folgenden Punkt und dem Geberzylinder befinden. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei dem sich ein erstes Begrenzungselement zwischen dem der Lenkbewegung folgenden Punkt und dem Geberzylinder und ein zweites Begrenzungselement zwischen dem Geberzylinder und dem fahrzeugfesten Punkt befindet. Welches von ihnen bei Zug- bzw. Druckbeanspruchungen nachgibt, ist grundsätzlich beliebig. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Begrenzungselement mechanisch mit dem Nehmerzylinder gekoppelt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Begrenzungselement als Druckmittelzylinder, insbesondere Pneumatik- oder Hydraulikzylinder aufgebaut. Innerhalb eines Gehäuses ist ein Kolben axial beweglich gelagert. Der Kolben kann sich nur gegen den Druck eines einen Innenraum des Gehäuses ausfüllenden Druckmittels bewegen, das unter einem definierten Druck steht, der vorzugsweise durch einen pneumatischen Druckspeicher bereitgestellt wird. Der Kolben ist dann mit dem Geberzylinder gekoppelt und das Gehäuse mit dem fahrzeugfesten oder dem der Lenkbewegung folgenden Punkt, bzw. umgekehrt. Übersteigt der Druck im Geberzylinder und somit die auf das Begrenzungselement wirkende Kraft den definierten, vom Druck des Druckmittels abhängigen Wert, bewegt sich der Kolben gegen den Druck des Druckmittels. Das Begrenzungselement zieht sich zusammen oder wird auseinandergezogen.

Das Begrenzungselement ist zweckmäßigerweise eingerichtet, bei beiden möglichen Anschlägen der Lenkbewegung wirksam zu sein. Es sind daher zwei Kolben und unter definiertem Druck stehende Innenräume vorzusehen, von denen jeweils einer auf Druck und einer auf Zug beansprucht wird. In einer einfachen Ausführungsform wird ein doppelt wirkender Druckmittelzylinder verwendet, bei dem die beiden axialen Außenflächen eines einzigen Kolbens jeweils innerhalb eines mit Druckmittel gefüllten Innenraums des Gehäuses angeordnet sind. Der Kolben befindet sich etwa mittig im Gehäuse, wenn die Lenkung in ihrer Geradeausstellung steht, so dass für beide Richtungen gleiche Wege zur Verfügung stehen. Die Innenräume sind vorzugsweise jeweils mit einem Druckspeicher verbunden, der den definierten Druck des Druckmittels bereitstellt.

Bei einer anderen Ausführungsform ist der Kolben axial verschiebbar auf einer im Gehäuse axial verschiebbaren Stange angeordnet. Die Stange ist mit dem Geberzylinder und das Gehäuse mit dem fahrzeugfesten oder dem der Lenkbewegung folgenden Punkt gekoppelt, bzw. umgekehrt. Die Stange weist einen radial überstehenden Mitnehmer auf, an dem eine axiale Innenfläche des Kolbens zur Anlage kommt. Das Gehäuse ist mit einem nach innen ragenden Ring versehen, an dem ebenfalls die axiale Innenfläche des Kolbens anliegt. An beiden Seiten des Mitnehmers und des Rings ist jeweils ein Kolben vorhanden. Die Lenkkraft wird somit über das Gehäuse und den Ring auf je einen der Kolben übertragen, auf dessen Außenfläche der Druck des Druckmittels wirkt. Beim Lenken wird jeweils der Druck im Innenraum eines Kolbens vergrößert, da er an seiner axialen Außenseite mit einer in Richtung einer Verkleinerung des Volumens des Innenraums wirkenden Kraft beaufschlagt wird. Sobald der Druck im Geberzylinder und somit die auf das Begrenzungselement wirkende Kraft den definierten (durch den Druck an der Außenseite des Kolbens festgelegten) Schwellenwert überschreitet, bewegt sich der betroffene Kolben gegenüber der Stange. Das Gehäuse verschiebt sich somit gegenüber dem Mitnehmer und der Stange (und umgekehrt) und das Begrenzungselement wird zusammengeschoben bzw. auseinandergezogen. Der nicht betroffene Kolben bleibt gegenüber der Stange ortsfest, da er am Mitnehmer anliegt. Um die Entstehung eines Unterdrucks im Raum zwischen den beiden Kolben zu vermeiden, ist eine ihn mit der Umgebungsluft verbindende, radiale Belüftungsbohrung im Gehäuse vorteilhaft. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Innenräume an den axialen Außenflächen der Kolben gemeinsam mit einem einzigen Druckspeicher verbunden werden können, der den definierten Druck in den Innenräumen bereitstellt.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Begrenzungselement in das Gehäuse des Geberzylinders integrierbar ist. An jeder axialen Außenseite des Geberzylinders befindet sich ein Innenraum und ein Kolben, der beim Überschreiten des vorbestimmten Schwellenwerts des Drucks im Geberzylinder die Lenkbewegung absorbiert. Der unter definiertem Druck stehende Innenraum befindet sich somit an der axialen Außenseite des Geberzylinders. Die axiale Außenfläche des Kolbens befindet sich in diesem Innenraum, während seine axiale Innenfläche druckmittelleitend mit der ihm benachbarten Kammer des doppelt wirkenden Geberzylinders verbunden ist. Der Kolben ist auf einer im Gehäuse axial verschiebbaren Kolbenstange axial verschiebbar gelagert. Die Kolbenstange ist mit dem Kolben des Geberzylinders und das Gehäuse mit dem fahrzeugfesten oder dem der Lenkbewegung folgenden Punkt gekoppelt, bzw. umgekehrt. Die Ruheposition des Kolbens kann durch einen Ring am Umfang des zylindrischen Gehäuses definiert werden, an dem die axiale Innenfläche des Kolbens anliegt. Überschreitet der Druck in der Kammer des Geberzylinders, der auch an der Innenseite des Kolbens wirkt, den definierten Druck an der Außenseite des Kolbens, bewegt sich der Kolben nach außen, so dass der Druck im Geberzylinder nicht mehr weiter ansteigt. Vorzugsweise sind die beiden Innenräume mit einem gemeinsamen Druckspeicher verbunden.

Bei dieser Ausführungsform besteht die Möglichkeit, auch die Kolben des Geberzylinders axial verschiebbar auf der Kolbenstange anzuordnen, wobei zwischen den Kolben ein radial überstehender, mit der Kolbenstange verbundener Mitnehmer angeordnet ist. Der beim Lenken jeweils nicht vom Mitnehmer verschobene Kolben kann somit gegenüber dem Gehäuse ortsfest bleiben. Der Raum zwischen den beiden Kolben wird vorzugsweise belüftet, was über eine axiale Bohrung in der Kolbenstange erfolgen kann. Diese Bohrung kann sich in Richtung des fahrzeugfesten oder des der Lenkbewegung folgenden Punktes erstrecken.

Schließlich kann das Begrenzungselement anstelle eines Druckmittelzylinders (oder zusätzlich dazu) eine Feder umfassen, um die Lenkkräfte ggf. aufzunehmen. Vorzugsweise werden zwei vorgespannte Federn benutzt, die in der Geradeausstellung zwangszentriert sind. Sobald der Druck im Geberzylinder einen Schwellenwert überschreitet, wird eine der Federn zusammengedrückt oder auseinandergezogen. Dann absorbiert das Bewegungselement die Bewegung zwischen dem fahrzeugfesten und dem die Lenkbewegung aufnehmenden Punkt.

Das Begrenzungselement umfasst in dieser Ausführungsform vorzugsweise ein Gehäuse, in dem eine Stange axial verschiebbar angeordnet ist. Die Stange ist mit einem radial überstehenden Mitnehmer versehen, der sich bei Geradeausstellung etwa in der Mitte des Gehäuses befindet. An den beiden Außenseiten des Mitnehmers ist je ein gegenüber der Stange und dem Gehäuse in axialer Richtung verschiebbar gelagertes Element, zum Beispiel eine Scheibe angeordnet. An den Außenseiten der Elemente liegt ein Ende je einer Feder an. Die anderen Enden der Feder sind an den äußeren Enden des Gehäuses abgestützt. Die Federn sind beispielsweise vorgespannte Tellerfederpakete. An der Innenseite des Gehäuses ist zur Zentrierung der Federn in der Geradeausstellung ein Ring angeordnet, an dessen axialen Außenflächen ebenfalls je ein Element zur Anlage kommen kann. Befindet sich die Lenkung in Geradeausstellung, ist der Ring somit radial außerhalb des Mitnehmers angeordnet, und die beiden Elemente liegen am Ring und am Mitnehmer an. Der Druck im Geberzylinder wirkt auf das Begrenzungselement, das wegen der Vorspannung der Federn in sich starr bleibt, solange der Geberzylinder die Lenkbewegung aufnimmt. Übersteigt der Druck im Geberzylinder einen (durch die Vorspannung der Federn definierten) Schwellenwert, drückt der Mitnehmer die jeweils auf Druck beanspruchte Feder zusammen, das Begrenzungselement wird in sich auseinandergezogen oder zusammengedrückt.

Die erfindungsgemäße Zwangslenkung mit einem Begrenzungselement kann an beliebigen Fahrzeugen eingesetzt werden. Sie könnte an selbstfahrenden Fahrzeugen die Lenkbewegung beispielsweise an der Lenkachse aufnehmen und sie auf Räder einer zwangsgelenkten Achse übertragen. Vorzugsweise wird sie aber an Anhängefahrzeugen für landwirtschaftliche Zwecke verwendet, bei denen der Geberzylinder zwischen dem Rahmen des Anhängefahrzeugs und einem Punkt neben der Kupplung des Zugfahrzeugs angelenkt ist. Derartige Anhängefahrzeuge sind beispielsweise Ladewagen und Streuwagen.

In den Zeichnungen sind sechs nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf das Fahrgestell eines Anhängers mit einer zwangsgelenkten Achse,
Fig. 2 ein Hydraulikschema der Zwangslenkung,
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht des Begrenzungselements des Geberzylinders aus Fig. 2,
Fig. 4 eine Ansicht eines Begrenzungselements des Geberzylinders, das anstelle des in Fig. 3 gezeigten verwendbar ist,
Fig. 5 eine Ansicht eines anderen Geberzylinders, der anstelle des in Fig. 2 gezeigten verwendbar ist,
Fig. 6 eine Ansicht eines noch anderen Begrenzungselements des Geberzylinders, das anstelle des in Fig. 3 gezeigten verwendbar ist,
Fig. 7 eine Draufsicht auf die Lenkachse eines Fahrzeugs, bei dem das Begrenzungselement mit dem Nehmerzylinder gekoppelt ist, und
Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf das Fahrgestell eines Anhängers mit einer mechanisch zwangsgelenkten Achse, deren Lenkkräfte durch ein Begrenzungselement begrenzt sind.
In der Fig. 1 ist die Draufsicht auf das Fahrgestell eines Anhängefahrzeugs 10 dargestellt. Auf das Fahrgestell kann ein beliebiger Aufbau montiert werden, beispielsweise ein Behälter mit Förder- und Auswurfeinrichtungen zum Verteilen von Stalldung (Dungstreuer) oder eine Aufnahmeeinrichtung für in einem Schwad liegendes Erntegut und einem Förderer zum Verlagern des Materials nach hinten (Ladewagen). Das Anhängefahrzeug 10 ist insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke geeignet.
Das Fahrgestell umfasst einen rechteckigen Rahmen 12, an dessen in Fahrtrichtung vorderem Ende eine Deichsel 14 angebracht ist. Im hinteren Bereich des Fahrgestells ist eine erste starre Achse 16 und in Fahrtrichtung dahinter eine zweite Achse 18 befestigt, an deren äußeren Enden gummibereifte Räder anbringbar sind. Die Radhalterungen 20 der hinteren Achse 18 sind um die Hochachse schwenkbar am Rahmen 12 angelenkt und durch eine Spurstange 26 miteinander verbunden. Ein rechter Nehmerzylinder 22 und ein linker Nehmerzylinder 24 sind jeweils zwischen einer Radhalterung 20 und dem Rahmen 12 angeordnet. Sie sind hydraulisch mit einem Geberzylinder 28 verbunden, der eines Endes am Rahmen 12 angelenkt und anderen Endes durch eine Verbindungsstange 30 als Lenkelement im Abstand von der Kuppelöse 32 der Deichsel 14 an einem Zugfahrzeug anbringbar ist. Beim Fahrbetrieb wird der Geberzylinder 28 bei Kurvenfahrten entsprechend der Bewegung des Zugfahrzeugs zusammengedrückt und auseinandergezogen. Das dabei verdrängte Hydraulikfluid bewirkt entsprechende Bewegungen der Nehmerzylinder 22, 24, die zu Lenkbewegungen der Räder der hinteren Achse 18 führen. Dadurch wird das Kurvenfahrverhalten des Anhängerfahrzeugs 10 verbessert.
In der Fig. 2 ist die hydraulische Verschaltung der Zwangslenkung des Anhängerfahrzeugs 10 dargestellt. Der Geberzylinder 28 ist ein doppelt wirkender Zylinder, dessen durch einen Kolben voneinander getrennte Kammern durch Leitungen 32, 34 hydraulikfluidleitend über ein doppelt wirkendes Druckbegrenzerventil 36mit jeweils einer Kammer der ebenfalls doppelt wirkenden Nehmerzylinder 22, 24 verbunden sind. An den Leitungen 32, 34 sind außerdem Manometer 36, 38 zur Druckkontrolle und pneumatische Druckspeicher 40, 42 zur Schwingungsdämpfung angeschlossen. Eine der Leitungen 32 ist über ein weiteres Druckbegrenzerventil 44 mit einem Tankanschluss und einem Druckanschluss verbindbar, um das Hydrauliksystem mit Hydraulikfluid befüllen bzw. entleeren zu können. Ein Absperrhahn 46 ermöglicht, die Leitungen 32 und 34 miteinander zu verbinden. Ein derartiges Hydrauliksystem ist an sich bekannt und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.
Bei unterschiedlichen Typen von Zugfahrzeugen befinden sich die Anschlusspunkte für die Verbindungsstange 30 des Geberzylinders 28 nicht unbedingt im selben Abstand von der Kupplung zur Aufnahme der Kuppelöse 32 der Deichsel 14. Auch bei Radwechsels am Zugfahrzeug kann sich der Zusammenhang zwischen dem Lenkwinkel des Zugfahrzeugs und dem Weg des Geberzylinders 28 ändern. Bei konventionellen Hydrauliksystemen der Zwangslenkung können deshalb bei größeren Lenkwinkeln des Zugfahrzeugs relativ hohe Drücke in den Leitungen 32, 34 und in den Nehmerzylindern 22, 24, entstehen, da die Radhalterungen 20 dann an Anschläge stoßen. Derartig hohe Drücke können zur Zerstörung von Teilen des Hydrauliksystems führen.
Um ein Entstehen derart hoher Drücke zu vermeiden, ist zwischen dem Geberzylinder 28 und den Rahmen 12 ein hydraulisches Begrenzungselement 48 geschaltet, das in der Fig. 3 vergrößert dargestellt ist. Das Begrenzungselement 48 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 50, das starr mit dem Gehäuse des Geberzylinders 28 verbunden ist. Innerhalb des Gehäuses 50 ist eine sich axial durch das Gehäuse 50 und koaxial zur Verbindungsstange 30 erstreckende Stange 52 angeordnet. Sie ist außerhalb des Gehäuses 50 am Rahmen 12 des Anhängerfahrzeugs 10 angelenkt und gegenüber dem Gehäuse 50 axial verschiebbar gelagert. Die Stange 52 weist einen ringförmigen Mitnehmer 54 auf, an deren beiden Außenseiten jeweils ein gegenüber der Stange 52 und dem Gehäuse 50 axial verschiebbar gelagerter schwimmender Kolben 56 anliegt. Der Mitnehmer 54 befindet sich bei Geradeausstellung in der Mitte des Gehäuses 50. Die Innenräume 58 des Gehäuses 50 an den beiden Außenseiten der schwimmenden Kolben 56 sind mit Hydraulikfluid gefüllt und hydraulikfluidleitend untereinander und mit einem pneumatischen Druckspeicher 60 gekoppelt. Weiterhin ist das Gehäuse 50 in dessen Mitte mit einem nach innen überstehenden Ring 62 und einer Bohrung 64 versehen, die den Zwischenraum zwischen dem Ring 62 und dem Mitnehmer 54 mit der Umgebungsluft verbindet.
Die Funktion des Begrenzungselements 48 ist folgendermaßen. Solange die Radhalterungen 20 nicht an ihre Anschläge stoßen, zieht sich der Geberzylinder 28 entsprechend den Lenkbewegungen des Zugfahrzeugs auseinander bzw. zusammen. Der relativ hohe Druck in den Innenräumen 58, der durch den Druckspeicher 60 erzeugt wird und beispielsweise 15 MPa beträgt, verhindert, dass der Ring 62 einen der schwimmenden Kolben 56 gegenüber dem Gehäuse 50 bewegt. Dadurch bleibt auch die Stange 52, die durch den Mitnehmer 54 mit den Kolben 56 gekoppelt ist, stationär. Die Länge des Begrenzungselements 48 bleibt konstant. Falls andererseits die Radhalterungen 20 an ihre Anschläge stoßen und sich im Hydraulikkreis des Geberzylinders 28 ein recht hoher Druck aufbaut, kann sich der jeweils mit dem Druck bzw. dem Zug vom (durch die Blockierung der Radhalterungen 20 quasi in sich gesperrten) Geberzylinder 28 beaufschlagte schwimmende Kolben 56 gegen den Druck des Hydraulikfluids im seiner Außenseite benachbarten Innenraum 58 bewegen. Dabei verhindert die Bohrung 64 die Entstehung eines Unterdrucks im Raum zwischen dem Ring 62 und dem schwimmenden Kolben 56. Im Einzelnen drückt der Ring 62 den in Fig. 3 rechts eingezeichneten schwimmenden Kolben 56 nach rechts, wenn der Geberzylinder 28 zusammengedrückt wird, und zieht er den links eingezeichneten schwimmenden Kolben 56 nach links, wenn der Geberzylinder 28 auseinandergezogen wird. Der sich bewegende schwimmende Kolben 56 erhöht den Druck im Druckspeicher 60. Der jeweils andere schwimmende Kolben 56 wird gegen den Mitnehmer 54 der Stange 52 gedrückt und bleibt somit gegenüber der (ebenfalls ortsfesten, da mit dem Rahmen 12 verbundenen) Stange 52 stationär. Das Gehäuse 50 bewegt sich somit gegenüber der Stange 52; das Begrenzungselement 48 wird zusammengeschoben bzw. auseinandergezogen, es nimmt die (weitere) Bewegung zwischen dem fahrzeugfesten Punkt am Rahmen und dem die Lenkbewegung aufnehmenden Punkt (Anlenkpunkt der Verbindungsstange 30 am Zugfahrzeug) auf. Dadurch wird der Druck im Hydraulikkreis der Zwangslenkung (Fig. 2) begrenzt.
In der Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform eines Begrenzungselements 48 dargestellt, das bei der in Fig. 2 dargestellten Zwangslenkung einsetzbar ist. Mit der Ausführungsform nach Fig. 3 übereinstimmende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Auch in dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 50 des Begrenzungselements 48 mit dem Gehäuse des Geberzylinders 28 gekoppelt und die gegenüber dem Gehäuse 50 verschiebbar gelagerte Stange 52 mit dem Rahmen 12 des Anhängefahrzeugs 10. Die Stange 52 ist starr mit einem Kolben 66 verbunden, der sich in Geradeausstellung in der Mitte des Gehäuses 50 befindet. Die Innenräume 58 des Gehäuses 50 beidseits des Kolbens 66 sind mit jeweils einem Druckspeicher 60 hydraulikfluidleitend verbunden. Außerdem sind sie über Absperrhähne 70 mit einer Quelle unter Druck stehenden Hydraulikfluids verbindbar, um sie mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid zu füllen. Die Funktion ist ähnlich der der ersten Ausführungsform. Falls die Zug- oder Druckkraft des Geberzylinders 28 den Druck in einer der Innenräume 58 übersteigt, bewegt sich die Stange 52 mit dem Kolben 66 gegenüber dem Gehäuse 50 und das Begrenzungselement 48 wird in sich auseinandergezogen oder zusammengedrückt. Diese Ausführungsform ist einfacher aufgebaut als die in Fig. 3 dargestellte, erfordert aber zwei Druckspeicher 60.
Eine dritte Ausführungsform eines Begrenzungselements 48 ist in der Fig. 5 dargestellt. Es ist räumlich in den Geberzylinder 28 integriert. Innerhalb eines Gehäuses 50, das durch eine Öse 74 am Rahmen 12 des Anhängefahrzeugs 10 angelenkt ist, ist eine axial verschiebbare Kolbenstange 76 angeordnet, die in die Verbindungsstange 30 zum Zugfahrzeug übergeht. Die Kolbenstange 76 ist mit einem radial überstehenden, ringförmigen Mitnehmer 78 versehen, der sich bei Geradeausstellung in der Mitte des Gehäuses 50 befindet. An den axialen Außenseiten des Mitnehmers liegt jeweils ein gegenüber dem Gehäuse 50 und der Kolbenstange 76 axial verschiebbar gelagerter, schwimmender Kolben 80 an. Die Innenräume des Gehäuses 50 an den beiden axialen Außenseiten der schwimmenden Kolben 80 sind hydraulikfluidleitend mit den Leitungen 32, 34 verbunden, die zu den Nehmerzylindern 22, 24 (s. Fig. 2) führen. Von dem Mitnehmer 78 erstreckt sich die Kolbenstange 76 noch weiter axial in Richtung auf die Öse 74 zu. Dieser Abschnitt der Kolbenstange 76 ist mit einer axialen und im Bereich des Mitnehmers 78 radialen Bohrung 82 versehen, die den radial außerhalb des Mitnehmers 78 gelegenen Raum 84 mit der Umgebungsluft verbindet und im Raum 84 das Entstehen eines Unterdrucks verhindert. An den beiden axialen Enden des Gehäuses 50 ist jeweils ein äußerer schwimmender Kolben 86 gegenüber dem Gehäuse 50 und der Kolbenstange 76 axial verschiebbar angeordnet. An ihrer der Mitte des Gehäuses 50 zugewandten axialen Innenseite liegen die äußeren Kolben 86 an gehäusefesten Ringen 88 an. Die Innenräume 90 des Gehäuses 50 an den Außenseiten der äußeren schwimmenden Kolben 86 sind mit Hydraulikfluid gefüllt und hydraulikfluidleitend untereinander und mit einem Druckspeicher 60 verbunden.
Die Funktionsweise ist folgendermaßen. Bei relativ kurzhubigen Bewegungen der Verbindungsstange 30 und somit der Kolbenstange 76 und des Mitnehmers 78 folgen die schwimmenden Kolben 80 dem Mitnehmer 78 axial und bewirken in an sich bekannter Weise die Zwangslenkbewegungen der Nehmerzylinder 22, 24. Auf die der Mitte des Gehäuses 50 zugewandten Innenflächen der äußeren schwimmenden Kolben 86 wirkt derselbe Druck, der auch in den Leitungen 32 bzw. 24 herrscht. Die äußeren schwimmenden Kolben 86 bleiben gegenüber dem Gehäuse 50 ortsfest, solange der Druck an ihren axialen Innenflächen kleiner als der an ihren axialen Außenflächen ist, der durch den Druckspeicher 60 definiert wird. Überschreitet der Druck an den Innenflächen jeweils eines der äußeren schwimmenden Kolben 86 den Druck an dessen Außenseite, bewegt sich der betroffene äußere schwimmende Kolben 86 nach außen. Dadurch wird das Volumen des Raums an der Innenseite des weiteren schwimmenden Kolbens 86 vergrößert und der Druck in den Leitungen 32, 34 auf einen Maximalwert begrenzt. Durch die Verwendung der inneren schwimmenden Kolben 80 erreicht man, dass der jeweils nicht mechanisch vom Mitnehmer 78 angetriebene Kolben 80 der Bewegung des angetriebenen Kolbens 80 nicht folgen muss. Dadurch vermeidet man einen möglichen Unterdruck in der jeweiligen Kammer. Ein derartiger Geberzylinder könnte auch in der Zwangslenkeinrichtung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, in Kombination mit Begrenzungselementen verwendet werden, wie sie in den Fig. 3, 4 und 6 dargestellt sind. Es wäre aber auch denkbar, in einer anderen Ausführungsform die Kolben 80 in Fig. 5 durch einen einzigen, starr mit der Kolbenstange 76 verbundenen Kolben zu ersetzen.
Schließlich ist in der Fig. 6 eine vierte Ausführungsform eines Begrenzungselements 48 dargestellt, das bei der in Fig. 2 dargestellten Zwangslenkung einsetzbar ist. Mit der Ausführungsform nach Fig. 3 übereinstimmende Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. In dem mit dem Gehäuse des Geberzylinders 28 gekoppelten, koaxial dazu angeordneten Gehäuse 50 ist axial verschiebbar eine mit dem Rahmen 12 verbindbare Stange 52 gelagert, die starr mit einem ringförmigen Mitnehmer 92 verbunden ist, der sich bei Geradeausstellung etwa in der Mitte des Gehäuses 50 befindet. An beiden axialen Außenflächen des Mitnehmers 92 liegen gegenüber dem Gehäuse 50 und der Stange 52 axial verschiebbar gelagerte Scheiben 94 an. An der Innenseite des Gehäuses 50 ist mittig starr ein ringförmiger Anschlag 96 befestigt. Zwischen den Außenflächen der Scheiben 94 und an den Enden des Gehäuses 50 angeordneten Halteelementen 98 sind zwei vorgespannte Tellerfederpakete 100 angeordnet.
Die Funktion entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 4. Der Anschlag 96 bewirkt eine Zentrierung der Federpakete 100 in der Mittenposition. Bewegt sich der Geberzylinder 28 bezüglich der Fig. 6 beispielsweise nach rechts, wird das rechte Tellerfederpaket 100 nur verschoben, nicht zusammengedrückt. Das linke Tellerfederpaket 100 wird jedoch zwischen dem linken Halteelement 98 und der linken Scheibe 94 zusammengedrückt. Analog wird das linke Tellerfederpaket 100 nach links verschoben und das rechte Tellerfederpaket 100 zusammengedrückt, wenn der Geberzylinder 28 bezüglich der Fig. 6 nach links bewegt wird. Die Kräfte werden über die dem zusammengedrückten Federpaket 100 zugewandte Scheibe 94 und den Anschlag 92 auf die Stange 52 übertragen. Das Begrenzungselement 48 wird somit zusammengedrückt oder auseinandergezogen, sobald die Kraft des Geberzylinders 28 einen durch die Vorspannung der Federpakete 100 vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Die Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf eine andere Lenkachse. Die Radhalterungen 20 sind durch eine Spurstange 102 untereinander verbunden und jeweils mit dem Kolben eines Nehmerzylinders 22 bzw. 24 verbunden. Die Gehäuse der Nehmerzylinder 22, 24 sind mit der durchgehenden Kolbenstange eines Begrenzungselements 48 verbunden, dessen Gehäuse am Fahrgestell befestigt ist. Das Begrenzungselement 48 entspricht der Ausführungsform nach Fig. 3 (jedoch mit durchgehender Kolbenstange), obwohl auch die Ausführungsformen nach Fig. 4, 5 oder 6 verwendbar wären. Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist das Gehäuse des Geberzylinders 28 starr am Fahrgestell 12 des Fahrzeugs 10 festgelegt. Sobald der Druck in den Nehmerzylindern 22, 24 einen Schwellenwert erreicht, absorbiert das Begrenzungselement 48 die Bewegung der Nehmerzylinder 22, 24, analog der Ausführungsform nach Fig. 2.
In der Fig. 8 ist eine Draufsicht auf ein Anhängefahrzeug 10 mit einer mechanischen Zwangslenkung dargestellt. Das Lenkelement 108 ist mit dem Zugfahrzeug seitlich neben der Kuppelöse 32 verbunden. Es ist über das Begrenzungselement 48 mit einem Lenkgestänge 104 verbunden, das über einen Umlenkhebel 106 mit den untereinander durch eine Spurstange 102 gekoppelten Radhalterungen 20 in Antriebsverbindung steht. Das Begrenzungselement 48 entspricht in Aufbau und Funktion dem in Fig. 3 gezeigten, es kann aber auch eines der Begrenzungselemente 48 gemäß der Fig. 4 bis 6 Verwendung finden. Sobald somit die Lenkkraft auf die Radhalterungen 20 und die daran befestigten Räder einen Grenzwert erreicht, zieht sich das Begrenzungselement 48 auseinander oder zusammen und nimmt die Bewegung des Lenkelements 108 auf.

Claims

1. Zwangslenkeinrichtung eines Fahrzeugs, mit einem zwangslenkbaren Rad, das mit einem Lenkelement in gelenkter Antriebsverbindung steht, welches mit einem der Lenkbewegung folgenden Punkt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Begrenzungselement (48) die Bewegung des Lenkelements aufnimmt, sobald die auf das Rad wirkende Lenkkraft einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

2. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der der Lenkbewegung folgende Punkt durch eine mechanische Übertragungskette mit dem Rad verbunden ist, und dass das Begrenzungselement (48) innerhalb der mechanischen Übertragungskette angeordnet ist.

3. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Geberzylinder (28) umfasst, der druckmittelleitend mit wenigstens einem zur Zwangslenkung eines Rades eingerichteten Nehmerzylinder (22, 24) verbunden ist und sich zwischen einem fahrzeugfesten Punkt und einem der Lenkbewegung folgenden Punkt erstreckt.

4. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (48) die Bewegung zwischen dem fahrzeugfesten Punkt und dem der Lenkbewegung folgenden Punkt aufnimmt, sobald der Druck in einer Kammer des Geberzylinders (28) einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

5. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (48) zwischen dem Geberzylinder (28) und dem fahrzeugfesten und/oder dem der Lenkbewegung folgenden Punkt angeordnet ist.

6. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (48) die Bewegung des Nehmerzylinders (22, 24) aufnimmt, sobald der Druck in einer Kammer des Nehmerzylinders (22, 24) einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

7. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (48) zwischen dem Nehmerzylinder (22, 24) und einem fahrzeugfesten Punkt bzw. dem anderen Nehmerzylinder (24, 22) angeordnet ist.

8. Zwangslenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (48) einen mit unter Druck stehendem Druckmittel gefüllten Innenraum (58, 90) eines Gehäuses (50) aufweist, in dem ein Kolben (56, 66, 86) axial beweglich gelagert ist.

9. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (66) bei Geradeausstellung etwa mittig im Gehäuse (50) angeordnet ist, und dass an den axialen Außenflächen des Kolbens (66) jeweils ein mit Druckmittel gefüllter Innenraum (58) liegt.

10. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Innenraum mit einem ihm zugeordneten Druckspeicher (60) verbunden ist.

11. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (56, 86) axial verschiebbar auf einer gegenüber dem Gehäuse (50) axial verschiebbaren Stange (52) gelagert ist.

12. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (52) mit einem überstehenden, zur Anlage an eine Innenfläche des Kolbens (56) bringbaren Mitnehmer (54) versehen ist.

13. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50) mit einem nach innen ragenden Ring (62) versehen ist, an dem eine axiale Innenfläche des Kolbens (56) in Anlage bringbar ist.

14. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Seiten des Mitnehmers (54) jeweils ein Kolben (56) vorgesehen ist.

15. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen den Kolben (56) durch eine Belüftungsbohrung (64) mit der Umgebungsluft verbunden ist.

16. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Druckmittel gefüllten Innenräume (58) an den axialen Außenflächen der Kolben (56) druckmittelleitend mit einem vorzugsweise gemeinsamen Druckspeicher (60) verbunden sind.

17. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich mit unter Druck stehendem Druckmittel gefüllte Innenräume (90) an den beiden axialen Außenseiten des Geberzylinders (28) befinden.

18. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 8 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Innenraum (90) abgewandte Seite des Kolbens (86) druckmittelleitend mit einer Kammer des Geberzylinders (28) verbunden ist.

19. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (86) axial verschiebbar auf einer gegenüber dem Gehäuse (50) axial verschiebbaren Kolbenstange (76) gelagert ist.

20. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (50) mit einem nach innen ragenden Ring (88) versehen ist, an der eine axiale Innenfläche des Kolbens (86) in Anlage bringbar ist.

21. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenräume (90) an den axialen Außenflächen der Kolben (86) druckmittelleitend mit einem vorzugsweise gemeinsamen Druckspeicher (60) verbunden sind.

22. Zwangslenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder (28) zwei axial auf einer Kolbenstange beweglich gelagerte Kolben (80) aufweist, zwischen denen ein radial überstehender Mitnehmer (78) der Kolbenstange (76) angeordnet ist.

23. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (84) zwischen den Kolben (80) durch eine axiale Bohrung (82) in der Kolbenstange (76) mit der Umgebungsluft verbunden ist.

24. Zwangslenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (48) eine Feder (100) enthält.

25. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwei vorgespannte Federn (100) vorgesehen sind.

26. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Mittel zum zwangsweisen Zentrieren der Federn (100) in der Geradeausstellung.

27. Zwangslenkeinrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (100) innerhalb eines Gehäuses (50) angeordnet sind, dass in dem Gehäuse (50) eine Stange (52) axial verschiebbar gelagert ist, auf der ein Mitnehmer (92) befestigt ist, an dessen axialen Außenseiten jeweils ein gegenüber der Stange (52) und dem Gehäuse (50) axial verschiebbares Element, insbesondere eine Scheibe (94), angeordnet ist, an deren äußeren Flächen jeweils eine Feder (100) anliegt, und dass das Gehäuse (50) zwischen den Scheiben (94) mit einem Ring (96) zum zwangsweisen Zentrieren der Federn (100) in der Geradeausstellung versehen ist.

28. Anhängefahrzeug, insbesondere Ladewagen oder Streuwagen, mit einer Zwangslenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.