DE10238561A1

DE10238561A1 - Kombiniertes Lenksystem für ein Fahrzeug, sowie damit ausgerüstetes Fahrzeug

Info

Publication number: DE10238561A1
Application number: DE2002138561
Authority: DE
Inventors: Erich Sennebogen
Original assignee: SENNEBOGEN MASCHINENFABRIK GMB; SENNEBOGEN MASCHINENFABRIK GmbH
Current assignee: SENNEBOGEN MASCHINENFABRIK GMB; SENNEBOGEN MASCHINENFABRIK GmbH
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: DE10238561B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt ein kombiniertes Lenksystem (16) für ein Fahrzeug (1) vor, mit wenigstens einer lenkbaren Achse (2), welche Bestandteil einer Drehschemel-Lenkung (14) ist, die um eine Drehschemel-Drehachse Z¶DS¶ verschwenkbar ist. Dabei weist die Achse (2) eine Achsschenkel-Lenkung (18) auf, mittels der die Räder (8) der Achse (2) um deren Anlenkung (20) an der Achse (2) um eine Achsschenkel-Lenkungs-Drehachse Z¶AL¶ auslenkbar sind. Dabei ist erstmals vorgesehen, daß die Achsschenkel-Lenkung (18) und die Drehschemel-Lenkung (14) von einem gemeinsamen Stellglied (24) mittels eines gemeinsamen Lenkgestänges (26) betätigt werden, und daß die Betätigung der Drehschemel-Lenkung (14) und der Achsschenkel-Lenkung (18) die Lenkung des Fahrzeugs (1) bewirken. Weiterhin schlägt die vorliegende Erfindung ein damit ausgerüstetes Fahrzeug (1) vor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kombiniertes Lenksystem für ein Fahrzeug mit wenigstens einer lenkbaren Achse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein solches Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Aus der Praxis sind Fahrzeuge mit einem starren Rahmen und einer lenkbaren Hinterachse bekannt, deren Hinterachse Bestandteil einer Drehschemel-Lenkung ist. Der Vorteil einer somit konstruktiv einfach ausbildbaren Lenkung mit guter Lenkbarkeit und zugleich k1einem Wendekreis, d.h. hoher Wendigkeit, wird mit dem Nachteil einer mit zunehmendem Einschlagwinkel der Drehschemel-Lenkung abnehmenden Aufstandsfläche erkauft. Dabei entsteht die Gefahr des Umkippens eines solchen Fahrzeugs, wie dies beispielsweise vereinzelt von Mähdreschern, Landmaschinen, verschiedenen Baumaschinen oder- mobilen Umschlagmaschinen aus der Praxis bekannt ist.

Demgegenüber gibt es Fahrzeuge mit einem starren Rahmen und einer Achsschenkel-Lenkung, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, daß die Aufstandsfläche unabhängig vom Einschlagwinkel der Lenkung konstant bleibt. Die Gefahr eines Umkippens des Fahrzeugs ist bei achsschenkelgelenkten Fahrzeugen nicht gegeben.

Weiterhin sind aus der Praxis Arbeitsfahrzeuge, wie beispielsweise Baumaschinen oder- mobile Umschlagmaschinen bekannt geworden, die anstelle eines starren Rahmens einen sogenannten Knickrahmen aufweisen und damit über eine Knicklenkung verfügen. Verschiedene Varianten solcher knickgelenkten Fahrzeuge, bei denen die Knicklenkung mit einer Achsschenkel-Lenkung der Hinterachse oder einer Achsschenkel-Lenkung beider Achsen kombiniert ist, sind beispielsweise in den Druckschriften DE 41 C37 382 C1 oder DE 196 12 559 C2 offenbart.

In der Praxis haben sich bei den Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Baufahrzeugen. mobilen Umschlagmaschinen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen im wesentlich zwei Lenksystem-Familien für solche Fahrzeuge heraus kristallisiert, die für den jeweiligen Einsatzfall als optimal empfunden werden. Dies sind zum einen Fahrzeuge mit einer Allradlenkung, bei denen jede Achse eine Achsschenkel-Lenkung aufweist oder zum anderen Fahrzeuge mit der vorstehend erwähnten Knicklenkung, wobei beide eine weitest mögliche Beweglichkeit des Fahrzeugs bieten. Die Achsschenkel-Allradlenkung hat dabei den vorstehend bereits erwähnten Vorteil, daß die Schwerpunktlage bei einer Lenkbewegung gleich günstig im Verhältnis zur aufgenommenen Last zu liegen kommt, da sich die Aufstandsfläche nicht reduziert. Der wesentliche Nachteil ist der im Vergleich zur Knicklenkung entschieden größere technische Aufwand. die höheren Produktionskosten, ein erhöhter Verschleiß und damit erhöhte Wartungs- und Instandhaltungsausgaben. Bei den knickgelenkten Arbeitsmaschinen sind dagegen zwei starre Achsen vorgesehen, die konstruktiv einfacher durchzubilden, preiswerter herzustellen, robuster und mithin verschleißgünstiger sind, so daß deren Instandhaltungs- und Wartungskosten wesentlich geringer ausfallen. Der große Nachteil der Knicklenkung ist jedoch, daß das zum Ausgleich einer frontseitig aufgenommenen Last heckseitig angeordnete Gegengewicht beim Einlenken seitlich ausschwenkt, da die ausschließlich beim Lenkungseinschlag Null in gerader Fahrtrichtung bestehende geradlinige Verbindungslinie vom Gegengewicht über das Knickgelenk zur aufgenommenen Last beim Einlenken verlassen wird. Damit besteht beim Einlenken eines knickgelenken Fahrzeugs grundsätzlich eine erhöhte Unfallgefahr, die mit zunehmendem Einschlagwinkel steigt, und die mit zunehmendem Einschlagwinkel die Tragfähigkeit solcher knickgelenken Arbeitsmaschinen vermindert.

Es bestand nun seit langer Zeit der Wunsch, die Vorteile beider Lenksysteme in einem Lenksystem weitgehend zu vereinen und die Nachteile dabei soweit dies möglich ist zu reduzieren oder gar auszuschließen. Entsprechende Vorschläge offenbaren die Druckschriften DE 41 37 382 C1 bzw. DE 196 12 559 C2 . Wenngleich durch die Beibehaltung der Knicklenkung deren Agilität bzw. besonders gute Wendigkeit des Fahr zeugs erhalten werden konnte, ist eine Reduzierung oder gar Ausschaltung der Unfallgefahr aufgrund des beim Ausknickens entstehenden seitlichen Ausschwenkens der Last relativ zum Gegengewicht nicht gelungen. Der erhoffte Effekt, daß die Achsschenkel-Lenkung beim Einschlagen eine wesentliche Reduzierung des Einschlagwinkels der Knicklenkung ermöglicht, ist nicht eingetreten. Selbst bei voll eingeschlagener Achsschenkel-Lenkung kann zur Erhaltung einer gerade noch akzeptablen Wendigkeit nicht auf einen erheblichen Einschlagwinkel der Knicklenkung verzichtet werden, so daß die Unfallgefahr bzw. Gefahr des Umkippens beim seitlichen Verschwenken der Last zum Gegengewicht nicht gebannt werden konnte. Zudem mußte festgestellt werden, daß die Knicklenkung aufgrund baulicher Randbedingungen den Einschlagwinkel der Achsschenkel-Lenkung begrenzt, da sonst die Gefahr eines Berührens der Räder am Rahmen nicht auszuschließen ist, wobei dieser Mangel auch umgekehrt zu beklagen ist.

Um hier nun Abhilfe zu schaffen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lenksystem vorzuschlagen, das sich durch hohe Wendigkeit bei geringer Unfallgefahr auszeichnet und welches insbesondere die vorstehend diskutierten Nachteile des Stands der Technik überwindet. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein hierfür geeignetes Fahrzeug anzugeben.

Diese Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 als auch durch die Merkmale des Anspruchs 12.

Dementsprechend schlägt die vorliegende Erfindung ein kombiniertes Lenksystem für ein Fahrzeug mit wenigstens einer lenkbaren Achse, welche Bestandteil einer Drehschemel-Leukung ist, vor. Die lenkbare Achse ist um eine Drehschemel-Drehachse verschwenkbar, wobei die lenkbare Achse eine Achsschenkel-Lenkung aufweist, mittels der die Räder der lenkbaren Achse um deren Anlenkung an der Achse um eine Achsschenlcel-Lenkung-Drehachse auslenkbar sind. Hierbei ist es erstmals vorgesehen, daß die Achsschenkel-Lenkung und die Drehschemel-Lenkung von einem gemeinsamen Stellglied mittels eines gemeinsamen Lenkgestänges betätigt werden, und daß die Betä tigung der Drehschemel-Lenkung und der Achsschenkel-Lenkung die Lenkung des Fahrzeugs bewirken.

Dieses erstmals vorgeschlagene kombinierte Lenksystem bietet die von der klassischen Knicklenlung bekannten Vorteile einer hohen Wendigkeit bei geringem technischen Aufwand und hoher mechanischer Belastbarkeit bei zugleich gegebener hoher Betriebszuverlässigkeit in Kombination mit den von klassischen achsschenkelgelenkten Allradfahrzeugen bekannten Vorteilen einer in jeder Lenkbewegung gleichgünstig im Verhältnis zur aufgenommenen Last orientierten Schwerpunktslage bei feiner Dosierbarkeit der Lenkbewegung sowohl bei synchroner Lenkung als auch bei asynchroner Lenkung.

Zwar ist mit dem in der JP 63151583 beschriebenen allradgetriebenen Vierradfahrzeug ein kombiniertes Lenksystem offenbart worden, bei dem eine lenkbare Achse Bestandteil einer Drehschemel-Lenkung ist. Dabei ist die lenkbare Achse um eine Drehschemel-Drehachse verschwenkbar. Zudem weist die lenkbare Achse zugleich eine Achsschenkel-Lenkung auf, mittels der die Räder dieser Achse in deren Anlenkung an der Achse um eine Achsschenkel-Lenkungs-Drehachse auslenkbar sind.

Das in der JP 63151583 gezeigte kombinierte Lenksystem ist jedoch konstruktiv aufwendig gehalten. da die jeweilige Drehbewegung des Drehschemels der Vorderachse bzw. des Drehschemels der Hinterachse für sich mit separaten Stellgliedern separat ausgeführt wird. Weiterhin wird die Lenkbewegung der jeweiligen Achsschenkel-Lenkung der jeweiligen Achse ebenfalls für sich mit separaten Stellgliedern separat ausgeführt. Dieses kombinierte Lenksystem für ein allradgetriebenes Vierradfahrzeug benötigt damit wenigstens vier Regelkreise für diese vier Einzellenkungen, was die Herstellungskosten unakzeptabel in die Höhe treibt und zudem zu einem derart komplexen Regelwerk führt, daß dieses nur noch mit erheblichen Aufwand zu beherrschen ist, von dessen Wartung und Abstimmung ganz zu schweigen. Zudem ist das in der JP 63151583 gezeigte kombinierte Lenksysteme den extremen Anforderungen an Stabilität und Belastbarkeit bei Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Baufahrzeugen, mobilen Umschlagmaschinen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen nicht gewachsen.

Weiterhin ist aus der Druckschrift JP 9109909 ein weiteres Vierradfahrzeug mit starrer Frontachse und lenkbarer Hinterachse bekannt geworden, nämlich ein Rasenmäher. Dieser in der JP 9109909 gezeigte Rasenmäher weist für dessen lenkbare Hinterachse ein kombiniertes Lenksystem aus Drehschemel-Lenkung und Achsschenkel-Lenkung auf. Doch auch dieses kombinierte Lenksystem zeichnet sich durch dessen komplexen konstruktiven Aufbau nachteilig aus. Die Drehschemel-Lenkung und die Achsschenkel-Lenkung werden über kompliziert gehaltene Gestänge mit separaten Stellgliedern separat beim Lenkvorgang angetrieben, so daß auch hier eine aufwendige Abstimmung der beiden Lenkbewegungen aufeinander zur Ausführung der eigentlichen Lenkbewegung des Rasenmähers notwendig ist.

Darüber hinaus weist die in der JP 9109909 gezeigte kombinierte Lenkung den Nachteil auf, daß sie für den Einsatz in Arbeitsmaschinen, wie Baumaschinen, mobilen Umschlamaschinen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen aufgrund deren Störanfälligkeit nicht einsetzbar ist, von den hohen Belastungen ganz zu schweigen, denen dieses Lenksystem ebenfalls nicht gewachsen ist.

Hiervon hebt sich das erfindungsgemäße Lenksystem in vorteilhafter Weise ab, wie nachstehend weiter erläutert wird.

Wenn dabei in bevorzugter Weise eine Achse, beispielsweise die Frontachse, die an stärksten den wechselnden Belastungen und den daraus resultierenden Stoßfaktoren ausesetzt ist, als Starrachse ausgebildet wird und entgegengesetzt zum Lastaufnahmemittel, an dein sich die zu transportierende oder umzuschlagende Last befindet, sich am starren Rahmen des Fahrzeugs ein Gegengewicht befindet, das damit immer in gleichbleibender Richtung zur Last orientiert ist, nämlich in Fahrzeuglängsrichtung, dann ergibt sich, gleichgültig bei welcher Lenkbewegung auch immer, eine gleichbleibende Tragkraft bei konstant hoher Kippsicherheit, d.h. generell ausgeschlossener Gefahr des Umkippens des Fahrzeugs und damit erheblich reduzierter Unfallgefahr.

Beim erfindungsgemäßen kombinierten Lenksystem können in bevorzugter Weise die hintere Achse des Fahrzeugs als lenkbare Achse ausgebildet sein, die dann – wie vorstehend diskutiert – Bestandteil der Drehschemel-Lenkung ist und deren Räder mittels der Achsschenkel-Lenkung direkt lenkbar sind. Beide Lenkbewegungen werden mit einem gemeinsamen Lenkzylinder über die Lenkschenkel gleichzeitig ausgeführt. Dabei ist die lenkbare Achse über dem Drehschemel-Drehpunkt auslenkbar, so daß sich ein Lenkeinschlag der Drehschemel-Lenkung proportional zum Achsschenkel-Lenkausschlag einstellt. Dies ist ein besonderer Vorteil der gemeinsamen Ansteuerung von Drehschemel-Lenkung und Achsschenkel-Lenkung durch ein einziges gemeinsames Stellglied. Die damit realisierte Zwangskoppelung von Achsschenkel-Lenkung und Drehschemel-Lenkung bietet den weiteren Vorteil einer baulich konstruktiven Vereinfachung, einer Erhöhung der Belastbarkeit des Lenksystems, der Möglichkeit einer robusteren Ausführung und damit eines wesentlich geringeren Verschleißes als dieser bei aus der Praxis bekannten Lenksystemen zu verzeichnen ist.

Die Kombination aus Achsschenkel-Lenkung und Drehschemel-Lenkung mit gemeinsamer Ansteuerung ergibt zudem ein wesentlich verbessertes Lenkverhalten, einen verbesserten Lenkeinschlag und einen kleineren Kurvenradius. Weiterhin kann in vorteilhafter Weise auf aufwendige Regelkreise oder gar Kombinationen von Regelkreisen mit entsprechend komplexer Abstimmung derselben gänzlich verzichtet werden. Zudem entfallen damit die bei im Stand der Technik derart komplex aufgebauten Regelsystemen mehrfach vorhandenen Bauteile zur jeweiligen Ansteuerung des jeweiligen Stellglieds. Dies macht sich schlußendlich sogar in einer nicht zu verachtenden Gewichtsreduzierung bemerkbar.

Das erfindungsgemäße kombinierte Lenksystem bietet darüber hinaus den Vorteil, daß die Achsschenkel-Lenkung beim Achsschenkel an einem der Achsschenkel-Lenkungs-Drehachse benachbarten Punkt mittels eines Koppelgliedes mit dem starren Rahmen des Fahrzeugs derart verbunden werden kann, daß parallel und proportional zum Lenkeinschlag der Räder beim Betätigen der Achsschenkel-Lenkung durch das Stellglied die gesamte Achse über den in der Drehschemel-Drehachse liegenden Drehpunkt der Drehschemel-Lenkung mit ausschwenkt und damit nicht nur beide Lenkbewegungen gleichzeitig ausgeführt werden können, ohne daß hierfür irgendwelche besonderen Regelkreise oder Stellglieder von Nöten wären, sondern zugleich in vorteilhafter Weise eine kontrollierbare Horizontalverschiebung des frontseitigen Lastaufnahmegeräts im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung provoziert werden kann, so daß beispielsweise beim Aufnehmen einer Palette das zielgerichtete Anfahren derselben oder beim Auswechseln von Arbeitsgeräten die Ausrichtung des Lastaufnahmearmes zum Arbeitsmittel im Stand wesentlich verbessert und erleichtert werden kann. Dieser Effekt kann gezielt verstärkt werden, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Drehschemel-Lenkung exzentrisch ausgebildet wird.

Neben den vorgenannten Vorteilen bietet das erfindungsgemäße kombinierte Lenksystem den weiteren Vorteil, daß zum Bau der lenkbaren Hinterachse beispielsweise herkömmliche bzw. handelsübliche Starrachsen Verwendung finden können, die auf einem Drehschemel montiert werden. Derlei handelsübliche Starrachsen gibt es auch in der Ausführung als achsschenkelgelenkte Achse mit bereits an der Achse befindlichem Stellglied und Lenkgestänge zur Verbindung des Stellglieds mit den Anlenkungspunkten der Räder der achsschenkelgelenkten Starrachse. Damit kann eine lenkbare Achse mit kombinierter Drehschemel- und Achsschenkel-Lenkung besonders kostengünstig aus vorkonfektionierten Teilen hergestellt werden. Alternativ kann das Stelllied zur Lenkungsbetätigung auch am Fahrzeugrahmen einerseits und an der lenkbaren Achse andererseits angelenkt oder entsprechend bewegbar befestigt sein.

Dabei kann für die Zwangsführung der beiden Lenkbewegungen mittels eines Koppelgliedes, das einen Punkt am starren Fahrzeugrahmen mit einem Anlenkungspunkt am Achsschenkel der Achsschenkel-Lenkung verbindet, ebenfalls mit handelsüblichen Zug-Druck-Stangen oder dergleichen realisiert werden.

Es ist darüber hinaus möglich, ein solches Koppelglied als längenveränderliches Koppelglied vorzusehen. Damit könnte das Lenksystem synchron als auch asynchron betätigt werden, so daß eine überlagerte Einlenk- oder auch eine Gegenlenkbewegung realisierbar wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Lenksystems ist die dabei realisierte hohe Standsicherheit eines derart gelenkten Fahrzeugs neben der Möglichkeit, die Aktivierung der Lenkung bzw. das diesbezügliche Stellglied mechanisch, hydraulisch, elektrisch oder pneiimatisch auszubilden. Damit ist für jeden Anwendungsfall, insbesondere bei Arbeitsinaschinen, wie beispielsweise Baumaschinen, mobilen Umschlagmaschinen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen ein größtmöglicher Gestaltungsfreiraum gewährleistet.

Dabei werden die vorstehenden Vorteile in vorteilhafter Weise unabhängig davon i-ealisiert, ob die Frontachse eine lenkbare Achse und die Heckachse eine starre Achse ist. oder umgekehrt. Auch eine Lenkbarkeit beider Achsen eines Vierradfahrzeuges oder mehrere Achsen bei einem mehrachsigen Fahrzeiig ist in vorteilhafter Weise nicht aus7eschlossen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

So ist beispielsweise in einer bevorzugten Ausführungsform des kombinierten Lenksystem vorgesehen, daß das gemeinsame Stellglied an der Achse befestigt ist. Dies bietet den Vorteil einer konstruktiv einfachen Lösung zugleich verbunden mit dem Vorteil. vorkonfektionierte handelsübliche Starrachsen mit Achsschenkellenkung zu verwenden. Zudem ist damit das gemeinsame Stellglied durch die Achse gegen mechanische Einwirkungen von außen geschützt, was dessen Lebensdauer erhöht. Alternativ kann das Stellglied zur Lenkungsbetätigung auch am Fahrzeugrahmen angebracht sein oder sich dort abstützen und mit einem entsprechend ausgestalteten Lenkgestänge oder dergleichen auf die lenkbare Achse bzw. auf die zu lenkenden Räder einwirken.

Entsprechend einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das gemeinsame Lenkgestänge eine am Fahrzeugrahmen an einem Fahrzeugrahmen-Anlenkungspunkt und an einem Achsschenkel-Anlenkungspunkt der Achsschenkel-Lenkung angelenkte Koppel, vorzugsweise eine Zug-Druck-Stange konstanter Länge, aufweist. Die damit vorteilhaft erreichte Zwangsführung von Drehschemel- und Achsschenkel-Lenkung bei Betätigung des einen Stellgliedes, welches auf die Achsschenkellenkung einwirkt. stellt eine automatische Überlagerung beider Lenkbewegungen sicher, ohne daß hierfür aufwendige Regelkreise oder Hydrauliksysteme oder dergleichen vonnöten wären. Dies ist die kostengünstigste und im Betrieb zuverlässigste Lösung für eine Kombination zweier Lenkbewegungen. Dabei wird der Verbindungspunkt des Achsschenkels auf einem von der Koppel vorgegebenen Radius um deren Aufhängungspunkt am Fahrzeugrahmen geführt, so daß ein Einschlag der Achsschenkel-Lenkung zugleich zu einer Lenkbewegung der Drehschemel-Lenkung führt.

Einer besonders bevorzugten Ausführungsform zufolge ist vorgesehen, daß die Drehschemel-Lenkung der lenkbaren Achse exzentrisch ausgebildet ist mit einer zur Hochachse der lenkbaren Achse parallel verschobenen Drehschemel-Drehachse. Die Exzentrizität der Drehschemel-Lenkung bietet den besonderen Vorteil, daß bei einer Lenkbewegung selbst im Stand des Fahrzeugs ein Verschwenken der Fahrzeuglängsrichtung quer zur selben bzw. seitlich dazu möglich wird, wobei eine damit realisierte seitliche Versatzbewegung beispielsweise eines Lastaufnahmemittels, einer Frontgabel, einer Schaufel oder dergleichen proportional entsprechend der geometrischen Streckenverhältnisse von der Lenkbewegung des kombinierten Lenksystems abhängt. Dementsprechend kann bei geeigneter Gestaltung der geometrischen Längen- und Winkelverhältnisse ein gewünschtes Versatzmaß des Lastaufnahmemittels bei einem bestimmten Lenkungseinschlag erzwungen werden.

Dies kommt bei einer bevorzugten Ausführungsform zum Ausdruck, bei der die Drehachse Z_DS der Drehschemel-Lenkung gegenüber dem Zentrum Z der Achse um einen bestimmten Abstand A entlang der Fahrzeuglängsachse X verschoben ist. Die Exzentrizität der Drehschemel-Lenkung wird bei einer lenkbaren Hinterachse „positiv", d.h. mit einer in Richtung der Fahrzeuglängsachse X nach vorne zur Fahrzeugfront um den Abstand A verschobenen Drehachse Z_DS der Drehschemel-Lenkung vorzusehen sein, da dies dann den weiteren Vorteil bietet, daß bei einer Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs – die im Arbeitsleben eines solchen Fahrzeugs in aller Regel den größten Bewegungsanteil ausmacht – die im Prinzip zur nach vorne verschobenen Drehachse Z_DS nacheilende Drehschemel-Lenkung sich selbst zentriert und damit bei einer gerade ausgerichteten Vorwärtsfahrt keine Lenkkräfte aktiv auf die Drehschemel-Lenkung aufgebracht werden müssen, um diese korrekt orientiert zu halten oder irgendwelche unerwünschten Schlacker- oder Flatterbewegungen auszugleichen.

Entsprechend einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Abstand A proportional zu einem vorgegebenen seitlichen Versatz V des Zentrums Z der lenkbaren Achse bei im Stand mit einem vorgegebenen Lenkwinkel eingeschlagener Lenkung ist. Dies bietet den vorgenannten Vorteil der erleichterten Aufnahme einer aufzunehmende Last, da entsprechend der geometrischen Verhältnisse der seitliche Versatz V des Zentrums Z der lenkbaren Achse zu einem hierzu proportionalen Versatz des Lastaufnahmemittels im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung führt.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Fahrzeug eine mobile Umschlagmaschine mit einem starren Rahmen, wie beispielsweise ein Radlager, ein Gabelstapler, ein Hoflader, ein Frontlader oder dergleichen ist. Ferner ist dabei bevorzugt vorgesehen, daß das Fahrzeug eine nichtlenkbare Vorderachse und eine lenkbare Hinterachse aufweist. Entsprechend einer weiter bevorzugten Ausführungsform kann das Stellglied zur Betätigung der Drehschemel- und der Achsschenkel-Lenkung ein hydraulischer Lenkzylinder, ein pneumatischer Lenkzylinder, ein Lenkgetriebe aus Zahnrad und Zahnstange, ein Elektromotor oder dergleichen sein.

Einer weiter bevorzugten Ausführungsform zu Folge geschieht die Verschwenkung der lenkbaren Achse um die Drehachse Z_DS der Drehschemel-Lenkung gleichzeitig zur Verschwenkung der Räder um deren Achsschenkel-Lenkungs-Drehachse Z_AL. Dabei ist weiter bevorzugt vorgesehen, daß der Verschwenkungsgrad der lenkbaren Achse um die Drehachse Z_DS der Drehschemel-Lenkung proportional zum Verschwenkungsgrad der Räder um deren Achsschenkel-Lenkungs-Drehachse Z_AL ist.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe wird ferner ein Fahrzeug mit wenigstens einer lenkbaren Achse, welche Bestandteil einer Drehschemel-Lenkung ist, vorgeschlagen. Dabei ist die lenkbare Achse um eine Drehschemel-Drehachse Z_DS verschwenkbar. Hierbei weist die lenkbare Achse eine Achsschenkel-Lenkung auf, mittels der die Räder der lenkbaren Achse um deren Anlenkung an der lenkbaren Achse um eine Achsschenkel-Lenkung Drehachse Z_AL auslenkbar sind. Hierfür verfügt das erfindungsgemäße Fahrzeug erstmals über einen starren Fahrzeugrahmen, ein frontseitig angekoppeltes, vorzugsweise auswechselbares, Lastaufnahme- oder Arbeitsgerät, erforderlichenfalls heckseitig angeordnete, vorzugsweise auswechselbare, Ausgleichsgewichte, und eine unterhalb des starren Fahrzeugrahmens angeordnete lenkbare Achse, wobei das Fahrzeug bevorzugt das vorstehend diskutierte kombinierte Lenksystem aufweist. Damit werden auch im Bezug auf das erfindungsgemäße Fahrzeug die vorstehend zum kombinierten Lenksystem diskutierten Vorteile ungeschmälert erzielt. Dabei ist in einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Fahrzeugs vorgesehen, daß das Fahrzeug eine mobile Umschlagmaschine, wie beispielsweise ein Radlager, ein Gabelstapler, ein Hoflader, ein Frontlader oder dergleichen ist, an welchem sich die Erfindung besonders vorteilhaft realisieren läßt, aufgrund der gerade bei mobilen Umschlagmaschinen vorherrschenden speziellen Anforderungen.

Die Erfindung wird in nachfolgenden Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematisch vereinfachte Draufsicht auf ein schematisch vereinfacht dargestelltes erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen kombinierten Lenksystem;
2 das in l gezeigte Fahrzeug als auch Lenksystem mit einer weiteren Variante des Koppelgliedes zur besseren Veranschaulichung;
3 das in 1 und 2 schematisch vereinfachte dargestellte Fahrzeug als auch Lenksystem mit im Stand eingeschlagenen Rädern und eingeschlagenem Drehschemel; und
4 schematisch vereinfachte Ansichten auf Lenksysteme, und zwar auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Drehschemel-Lenkung gemäß 4a), eine erfindungsgemäße Variante einer reinen exzentrischen Drehscheinel-Lerikung gemäß 4b) und eine wiederum aus dem Stand der Technik bekannte Achsschenkel-Lenkung gemäß 4c).
Das in 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Fahrzeug 1 weist eine lenkbare Achse 2 und eine nichtlenkbare Achse 4 auf. Bei der hier dargestellten Variante ist die lenkbare Achse 2 die Hinterachse und die nichtlenkbare Achse 4 die Frontachse. Es sind daneben Varianten denkbar, bei denen die Frontachse lenkbar und die Heckachse nichtlenkbar oder beide Achsen lenkbar ausgeführt sein können. Ferner sind ebenso Alternativen denkbar, bei denen das Fahrzeug mehr als zwei Achsen aufweist, von denen dann wenigstens eine Achse lenkbar ausgebildet ist.
Das Fahrzeug 1 weist einen starren Rahmen 6 auf und verfügt in der hier dargestellten Variante über vier Räder B. Dabei ist die Frontachse als handelsübliche Starrachse ausgebildet. An der Front des Fahrzeugs 1 ist ein Lastaufnahme- oder Arbeitsgerät 10. wie beispielsweise eine Hubgabel, eine Schaufel, ein Hebegeschirr oder dergleichen angeordnet, wobei das Lastaufnahme- oder Arbeitsgerät 10 vorzugsweise auswechselbar ankoppelbar ausgebildet sein kann. Die Fahrzeuglängsachse ist mit X gekennzeichnet. Am Heck des Fahrzeugs 1 sind Ausgleichsgewichte 12 vorgesehen, die aufgrund des starren Rahmens 6 unabhängig vom Lenkeinschlag der lenkbaren Achse 2 immer in einer Linie mit dein Lastaufnahme- oder Arbeitsgerät 10 fluchten. Ein Umkippen des Fahrzeuges beim Lenken desselben ist damit grundsätzlich vermieden.
Unterhalb des starren Fahrzeugrahmens 6 ist ein hier in 1 nicht weiter zeichnerisch ausgeführter Drehscheiel angeordnet. Die lenkbare Achse 2 ist Bestandteil einer hier mit gestrichelten Linien angedeuteten Drehschemel-Lenkung. Die Drehschemel-Lenkung 14 ist um die in dieser Variante exzentrisch ausgebildete Drehschemel-Drehachse Z_DS verschwenkbar.
Die als Starrachse ausgebildete hintere lenkbare Achse 2 kann eine handelsübliche Starrachse sein und verfügt bei der hier gezeigten Variante des Lenksystems 16 über eine beispielsweise handelsübliche Achsschenkel-Lenkung 18. Dabei weisen die hinteren Räder 8 zu deren Auslenkung 20 an der Achse 2 Achsschenkel 22 auf, die um eine Achsschenkel-Lenkungs-Drehachse Z_AL auslenkbar sind.
An der lenkbaren Achse 2 ist ein gemeinsames Stellglied 24 angeordnet. Das gemeinsame Stellglied 24 kann beispielsweise als hydraulischer Zylinder ausgebildet sein. Das gemeinsame Stellglied 24 betätigt sowohl die Achsschenkel-Lenkung 18 als auch die Drehschemel-Lenkung 14 über ein gemeinsames Lenkgestänge 26, welches in der hier darestellten Ausführungsvariante Koppelglieder 28, 30 und 32 umfaßt. Alternativ kann das gemeinsame Stellglied auch am Fahrzeugrahmen befestigt sein und von dort ggf. mit einem entsprechend geeignet ausgebildeten Lenkgestänge auf die zu lenkenden Räder bzw. auf die lenkbare Achse einwirken.
Das beispielweise als Zug-Druck-Stange konstanter Länge ausgebildete Koppellied 28 verbindet das Stellmittel 24 mit dem Achsschenkel 22 des in dieser Darstellung linken hinteren Rades 8, wobei es im Punkt 34 am Achsschenkel 22 ausgelenkt ist. Dementsprechend verbindet das Koppelglied 30 das Stellmittel 24 mit dem Achsschenkel 22 des in dieser Darstellung rechten hinteren Rades 8, wobei das Koppelglied 30 beispielsweise als Zug-Druck-Stange konstanter Länge ausgebildet sein kann und im Punkt 36 am Achsschenkel 22 angelenkt ist. Das dritte Koppelglied 32 kann ebenfalls beispielsweise als Zug-Druck-Stange konstanter Länge ausgebildet sein und verbindet in dieser Darstellung den Achsschenkel 22 des hinteren rechten Rades 8 mit dem Rahmen 6 des Fahrzeugs 1 in dem es einerseits am Achsschenkelpunkt 36 und andererseits am Rahmen im Punkt 38 angelenkt ist.
Wird nun das Stellglied 24 betätigt, so führt dies sowohl zu dem hier gestrichelt dargestellten Lenkungseinschlag der Achsschenkellenkung 18 als auch zu einer Auslenkung der Drehschemel-Lenkung 14 aus der mit 40 bezeichneten Ruhelage in eine ausgelenkte Stellung, die mit dem Bogenpfeil 40 symbolisiert ist. Dabei wird der Drehschemel um die Drehschemel-Drehachse Z_DS verschwenkt. Zugleich werden die Räder 8 um die Achsschenkel-Lenkungs-Drehachse Z_AL ausgelenkt. Mit der am Fahrzeugrahmen Anlenkungspunkt 38 und am Achsschenkel-Anienkungspunkt 36 angelenkte Koppel 32 wird eine Zwangskoppelung oder Zwangsführung der Achsschenkel-Lenkung 18 und der Drehscheinel-Lenkung 14 derart erzielt, daß die Betätigung des Stellglieds 24 gleichzeitig eine Lenkbewegung beider Lenksysteme bewirkt.
Bei der hier exzentrisch ausgebildeten Drehschemel-Lenkung 14 ist die lenkbare Achse 2 nicht um deren Mittelpunkt bzw. um deren Hochachse Z drehbar gelagert, sondern um die hierzu exzentrische Drehschemel-Drehachse Z_DS. Dabei ist die Drehschemel-Drehachse Z_DS parallel entlang der Fahrzeuglängsachse X verschoben. Die Verschiebung der Drehachse Z_DS der Drehschemel-Lenkung 14 gegenüber dem Zentrum Z der lenkbaren Achse 2 ist mit dem Abstand A gekennzeichnet.
In 2 ist wiederum in einer schematisch vereinfachten Darstellung das bereits in l gezeigte Fahrzeug 1 als auch das dort zum Einsatz gekommene erfindungsgemäße Lenksystem 16 dargestellt. Das Fahrzeug 1 ist in ruhender Stellung mit für eine Geradeausfahrt ausgerichteten Räder 8 gezeigt. Die gestrichelten hinteren Räder 8 zeigen deren Stellung bei einem Einschlag der Lenkung. Gleiche oder gleichwirkende Bautei1e oder Elemente sind zur Vereinfachung der Darstellung mit denselben Bezugszeichen versehen.
Hierbei wird der mit strichpunktierten Linien 44, 46 und 48 angedeutete günstige Kurvenradius 0 des erfindungsgemäßen Lenksystems 16 deutlich.
Der strichpunktiert gezeichnete Radius 52 versinnbildlicht die Bewegungslinie des Achsschenkel-Anlenkungspunktes 36 der Koppel 32 bei der kombinierten Lenkbeweung aus Drehschemel- und Achsschenkel-Lenkung.
Der bereits in 1 und 2 gezeigte Sachverhalt wird in 3 in der Weise weiter verdeutlicht, als dort das Fahrzeug 1 weiterhin in Ruhe, d. h. im Stand gezeigt ist, jedoch das kombinierte Lenksystem 16 im Stand ausgelenkt ist.
Hierbei wird in 3 deutlich, daß der Abstand A proportional zu einem vorgegebenen seitlichen Versatz V des Zentrum Z der lenkbaren Achse 2 bei im Stand mit einer vorgegeben Lenkwinkel 50 eingeschlagener Lenkung ist. Dieser führt zu einer mit dem Radiuspfeil 54 angedeuteten Verschwenkung der Fahrzeuglängsachse X, die sich schlußendlich in einer Querbewegung des Lastaufnahme- oder Arbeitsgerätes 10 ausgediückt, die hier mit dem quer zur Fahrzeuglängsachse X an der Gabel eingezeichneten Pfeil 56 versinnbildlicht ist.
Bei einer Zusammenschau von 1 bis 3 wird erkennbar, daß die Horizontalverschiebung des hier als Hubstaplergabel ausgebildeten Lastaufnahmemittels 10 quer zur Fahrzeiglängsachse X um den mit dem Pfeil 56 angedeuteten Betrag aus der exzentrisch angeordneten Drehschemel-Lenkung 14 resultiert, wobei die Exzentrizität mit dem mit A bezeichneten Abstandspfeil angedeutet ist. Bei Betätigung des als Achslenkzylinder ausgebildeten Stellglieds 24 wird die lenkbare Achse 2 aus deren sogenannten Nullage, die mit dem Radiuspfeil 40 angedeutet ist, heraus in eine ausgelenkte Position bewegt, die mit dem Radiuspfeil 42 angedeutet ist. Dies führt zu einer Veränderung der Hubstaplergabelposition um den in dem Fall 56 angedeuteten Betrag. Dadurch wird beispielsweise das Aufnehmen einer Last, z. B. auf einer Palette wesentlich erleichtert, ohne daß das Fahrzeug 1 durch neues Anfahren seitlich verschoben wird. Dies ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäß kombinierten Systems 16, das selbst im Stand eine Korrektur der Position des Lastaufnahmemittels 10 relativ zu dessen Ruhelage ohne fahrende Bewegung des Fahrzeugs 1 ermöglicht.
Dabei kann, wie vorstehend beschrieben, eine serienmäßige Hinterachse 2 mit angebautem Achsschenkel-Lenksystem 18 Verwendung finden. Die Lagerung der lenkbaren Achse 2 am Rahmen 6 ist mit einer durch den Abstand A gekennzeichneten Exzentrizität ausgefürt. Damit wird bei einem Lenkeinschlag der Achse 2 in Richtung des Radiuspfeiles 42 auch im Stand des Fahrzeugs 1 eine Querbewegung des Lastaufnahmemittels 10 erzeugt. Durch das kombinierte Lenksystem 16 aus Achsschenkel-Lenkung 18 und Drehscheiel-Lenkung 14 wird ein besonders günstiger Kurvenradius 50 erreicht.
In 4 ist zum besseren Verständnis in schematisch vereinfachter Draufsicht eine Nebeneinanderstellung dreier Lenksysteme gezeigt. 4a) veranschaulicht eine aus dem Stand der Technik bekannte Drehschemel-Lenkung, bei der eine lenkbare Achse 2' um deren Mittelpunkt M' vermittels eines am Rahmen 6' angelenkten Stellgliedes 24' _; das auf die Achse 2' einwirkt, verschwenkt werden kann. Ganz rechts in 4 ist in 4c) eine aus dem Stand der Technik bekannte Achsschenkel-Lenkung veranschaulicht. Die Räder 8'' einer nichtlenkbaren starren Achse 2" werden vermittels eines an der starren Achse 2'' befestigten Stellglieds 24" zur Erzeugung eines Lenkausschlags betätigt.
In der Mitte von 4 ist mit 4b) eine nicht vorbekannte erfindungsgemäße exzentrische Drehschemel-Lenkung 14 gezeigt. Die lenkbare Achse 2 ist als Starrachse ausgebildet und an einem Drehschemel 58 montiert, der um die erfindungsgemäß exzentrisch angeordnete Drehschemel-Drehachse Z_DS verschwenkbar ist. Die Betätigung der Drehschemel-Lenkung 14 erfolgt vermittels des Stellgliedes 24.
Somit schlägt die vorliegende diskutierte Erfindung ein kombiniertes Lenksystem für ein Fahrzeug vor, mit wenigstens einer lenkbaren Achse, welche Bestandteil einer Drehschemel-Lenkung ist, die um eine Drehschemel-Drehachse Z_DS verschwenkbar ist. Dabei weist die lenkbare Achse eine Achsschenkel-Lenkung auf, mittels der die Räder der Achse um deren Anlenkung an der lenkbaren Achse um eine Achsschenkel-Len kuns-Drehachse Z _A _L auslenkbar sind. Dabei wird erstmals vorgeschlagen, daß die Achsschenkel-Lenkung und die Drehschemel-Lenkung von einem gemeinsamen Stell1ied mittels eines gemeinsamen Lenkgestänges betätigt werden, und daß die Betätigung der Drehschemel-Lenkung und der Achsschenkel-Lenkung die Lenkung des Fahrzeugs bewirken. Weiterhin gibt die vorliegende Erfindung ein hierfür geeignetes Fahrzeug an.

Claims

Kombiniertes Lenksystem (16) für ein Fahrzeug (1) mit wenigstens einer lenkbaren Achse (2), welche Bestandteil einer Drehschemel-Lenkung (14) ist, die um eine Drehschemel-Drehachse ZDS verschwenkbar ist, und wobei die lenkbare Achse (2) eine Achsschenkel-Lenkung (18) aufweist, mittels der die Räder (8) der lenkbaren Achse (2) um deren Anlenkung (20) an der lenkbaren Achse (2) um eine Achsschenkel-Lenkungs-Drehachse Z_AL auslenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsschenkel-Lenkung (18) und die Drehschemel-Lenkung (14) von einem gemeinsamen Stellglied (24) mittels eines gemeinsamen Lenkgestänges (26, 28, 30, 32) betätigt werden, und daß die Betätigung der Drehschemel-Lenkung (14) und der Achsschenkel-Lenkung (18) die Lenkung des Fahrzeugs (1) bewirken.
Kombiniertes Lenksystem (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsamen Stellglied (24) an der Achse (2) befestigt ist.
Kombiniertes Lenksystem (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Lenkgestänge (26, 28, 30, 32) eine am Fahrzeugrahmen (6) an einem Fahrzeugrahmen-Anlenkungspunkt (38) und an einem Achsschenkel-Anlenkungspunkt (36) der Achsschenkel-Lenkung (18) angelenkte Koppel (32), vorzugsweise eine Zug-Druck-Stange konstanter Länge, aufweist.
Kombiniertes Lenksystem (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehschemel-Lenkung (14) der lenkbaren Achse (2) exzentrisch ausgebildet ist mit einer zur Hochachse Z der lenkbaren Achse (2) parallel verschobenen Drehschemel-Drehachse Z_DS.
Kombiniertes Lenksystem (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse Z_DS der Drehschemel-Lenkung (14) gegenüber dem Zentrum Z der Achse (2) um einen bestimmten Abstand A entlang der Fahrzeuglängsachse X verschoben ist.
Kombiniertes Lenksystem (16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand A proportional zu einem vorgegebenen seitlichen Versatz V des Zentrums Z der lenkbaren Achse (2) bei im Stand mit einem vorgegebenen Lenkwinkel eingeschlagener Lenkung ist.
Kombiniertes Lenksystem (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (1) eine mobile Umschlagmaschine mit einem starren Rahmen (6), wie beispielsweise ein Radlader, ein Gabelstapler, ein Hoflader, ein Frontlader oder dergleichen, ist.
Kombiniertes Lenksystem (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (1) eine nicht lenkbare Vorderachse (4) und eine lenkbare Hinterachse (2) aufweist.
Kombiniertes Lenksystem (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (24) ein hydraulischer Lenkzylinder, ein pneumatischer Lenkzylinder, eine Lenkgetriebe aus Zahnrad und Zahnstange, ein Elektromotor oder dergleichen ist.
Kombiniertes Lenksystem (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschwenkung der lenkbaren Achse (2) um die Drehachse Z_DS der Drehschemel-Lenkung (14) gleichzeitig zur Verschwenkung der Räder (8) um deren Achsschenkel-Lenkungs-Drehachse Z_A _L erfolgt.
Kombiniertes Lenksystem (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschwenkungsgrad der Achse (2) um die Drehachse Z_DS der Drehschemel-Lenkung (14) proportional zum Verschwenkungsgrad der Räder (8) um deren Achsschenkel-Lenkungs-Drehachse Z_AL ist.
Fahrzeug (1) mit wenigstens einer lenkbaren Achse (2), welche Bestandteil einer Drehschemel-Lenkung (14) ist, die um eine Drehschemel-Drehachse Z_DS verschwenkbar ist, und wobei die lenkbare Achse (2) eine Achsschenkel-Lenkung (18) aufweist, mittels der die Räder (8) der lenkbaren Achse (2) um deren Anlenkung (20) an der Achse (2) um eine Achsschenkel-Lenkungs-Drehachse Z_AL auslenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (1) einen starren Fahrzeugrahmen (6), ein frontseitig angekoppeltes, vorzugsweise auswechselbares, Lastaufnahme- oder Arbeitsgerät (10), erforderlichenfalls heckseitig angeordnete, vorzugsweise auswechselbare, Ausgleichsgewichte (12), und eine unterhalb des starren Fahrzeugrahmens (6) angeordnete lenkbare Achse (2) aufweist, und daß das Fahrzeug (1) ein kombiniertes Lenksystem (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.
Fahrzeug (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug eine mobile Umschlagmaschine, wie beispielsweise ein Radlader, ein Gabelstapler, ein Hoflader, ein Frontlader oder dergleichen ist.