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Vorrichtung zum Lenken von mehrachsigen Kraftfahrzeugen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Lenken von mehrachsigen Kraftfahrzeugen mit einem
Radeinschlag bis zu 360°, wobei die Lenkbewegung von einem Lenkrad mittels Lenkwellen
auf die einzelnen mit Drehschemeln versehenen Raddrehachsen übertragen wird.
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Zur übertragung von Lenkbewegungen ist es bekannt, die einzelnen Raddrehachsen
mit Drehschemeln zu versehen, an denen mit Schneckengetriebe versehene Lenkwellen
angreifen. Es ist ferner bekannt, an Lenkachsen, Drehschemeln oder Drehachsen aufgehängte
Räder oder Radsätze über einen gesamten Drehbereich von 360° zu verschwenken und
dabei eine lenkgeometrisch richtige Schwenkbarkeit der Räder zu erzielen. In einem
Falle werden hierzu die beiden lenkbaren Räder durch ein Exzentergetriebe über einen
gemeinsamen Lenkantrieb angetrieben. Aufbau und Ausbildung dieses Exzentergetriebes
sind kompliziert und aufwendig. Außerdem sind diese gelenkten Räder nicht ohne weiteres
antreibbar. Da die hinteren nicht lenkbaren Treibräder bei einem Lenkausschlag von
etwa 90' einen Antrieb im entgegengesetzten Drehsinn bewirken, ist die Anwendung
dieser Lösungsform auch sehr beschränkt, und zwar beispielsweise auf eine Vollkreisdrehung
um den Mittelpunkt der hinteren Antriebsachse oder bis zu einem bestimmten Einschlag
der lenkbaren Räder je nach dem Verhältnis, von Spurweite zu Radstand.
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Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Lenkvorrichtung mit
lenkgeometrisch richtigem Radeinschlag zu schaffen, die einfach und stabil ist sowie
außerdem in einfacher Weise einen Kraftantrieb für die gelenkten Räder ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe befaßt sich mit einer selbsttätigen Steuerung des Vorder- und
Hinterachs- bzw. eines Allradantriebes.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Lenkvorrichtung
vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Drehschemel mit mindestens einem
Paar im Umfang aufeinanderfolgender Schneckenzahnsegmente versehen ist, die paarweise
gleichen Modul und gleiche Abwicklungslänge, jedoch verschiedene Radien entsprechend
den zugehörigen Sektorwinkeln 90° -I- a und 90° -x haben und die so zueinander angeordnet
sind, daß das Schneckenrad an jeder Lenkwelle nacheinander in die Zahnsegmente jedes
Drehschemels eingreift.
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Es ist hierbei zweckmäßig, auf jedem Drehschemel zwei Paar Zahnsegmente
in abwechselnder Folge vorzusehen, wobei vorteilhaft die Zahnsegmente mit dem größeren
Radius auf einer Drehschemelscheibe und die Zahnsegmente mit dem kleineren Radius
auf einer auf dieser Scheibe sich erhebenden Trommel vorgesehen sind.
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Nach einer bevorzugten Weiterentwicklung dieser Lenkvorrichtung kann
zur selbsttätigen Steuerung des Vorder- und Hinterachsantriebes eine durch die Lenkbewegung
betätigte Schaltstange vorgesehen sein, deren Nocken die Schalthebel mit Eingriffsklauen
für den Antrieb so betätigen, daß bei einem Lenkeinschlag von etwa 0 bis 45° und
etwa 315 bis 0° der Vorderräder der Hnterachsantrieb eingeschaltet und bei einem
Lenkeinschlag von etwa 45 bis 315° dieser ausgeschaltet und der Vorderachsantrieb
eingeschaltet ist.
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Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Lenkvorrichtung ist einfach
und stabil im Aufbau, zuverlässig in ihrer Wirkung und ohne besondere Schwierigkeit
auch für angetriebene gelenkte Räder geeignet. Bei mittelachsiger Anordnung von
Lenk- und Antriebswelle der Vorderachse wird ein maximaler Vorderradeinschlag bis
90° -1-a (a = taug 1/z Vorderraddrehachsabstand zu Radstand) mit dem Wendekreismittelpunkt
imHinterachsmittel und bei hochachsiger Lenkwellenanordnung ein Lenkeinschlag von
360° mit dem Wendekreishalbmesser etwa gleich Radstand ermöglicht. Werden die Vorderräder
bei hochachsiger Lenk- und Antriebswelle um 180° eingeschlagen, so wird die Vorwärtsfahrt
ohne Gangumschaltung zur Rückwärtsfahrt. Sind Vorder- und Hinterachsantrieb vorhanden,
dann kann bis zu einem Lenkeinschlag der Vorderräder bis zu etwa 451 Allradantrieb
erfolgen.
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An zwei- und mehrachsigen Kraftfahrzeugen läßt sich dann ohne Schaltvorgang
allein durch Lenkeinschlag der Vorderräder bis zu 360° und gelenkten
selbsttätigen
Vorderachs-, Hinterachs- oder Allradantrieb eine größere Wendigkeit und höhere Fahrsicherheit
erreichen, wobei unter anderem Park- und Unterstellflächen besser ausgenutzt werden
können und andererseits die Geländegängigkeit erhöht wird.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele einer Lenkvorrichtung gemäß
der Erfindung. Es stellt dar Fig. 1 eine Ansicht einer gelenkten Vorderachse mit
mittelachsiger Lenkwelle, Fig. 2 die Draufsicht auf die Vorderachse gemäß der Fig.
1 mit schrägen Lenkwellen, Fig. 3 die Draufsicht auf einen Drehschemel, Fig. 4 eine
Seitenansicht zu Fig. 3, Fig. 5 die Draufsicht auf angetriebene Vorder-und Hinterachsen
sowie Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Achsantriebsvorrichtung.
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Bei einer mittelachsigen Anordnung einer Lenkwelle gemäß den Fig.
1 und 2 werden von einem Lenkrad 1 die Lenkbewegungen über eine Schneckenwelle 2
auf ein Schneckenrad 3 einer Lenkwelle 4 und von dieser mittels der Lenkwellenschnecken
5 und 6 an den Enden der Lenkwelle auf die Raddrehachsen 11 und 15 übertragen. Die
Lenkwelle ist in einem Winkel a schräg nach hinten gerichtet (Fig. 2). In der Mitte
ist sie bei 7 axial unverschiebbar gelagert, so daß bei ihrer Drehung die Schnecken
5 und 6 in die auf den Drehschemeln 10 und 14 der Raddrehachsen 11 und 15
vorgesehenen Zahnkranzsegmente 8 oder 9 bzw. 12 oder 13 eingreifen und die beiden
Räder 110 und 150 einschlagen. Ist ein Vorder- und Hinterachsantrieb vorgesehen,
befindet sich auf der Lenkwelle noch ein Kegelzahnrad 16, das den Lenkeinschlag
über die beiden Zahnräder einer Welle 17 auf eine Schaltstange 18 überträgt und
diese vor oder zurück schiebt. Die Zahnkranzsegmente 8, 9, 12 und 13 haben den gleichen
Modul und die gleiche Abwicldungslänge. Sie sind jedoch auf den Drehschemeln 10
und 14 mit verschiedenen Radien r; und rk, bezogen auf die Raddrehachse (Fig.
3 und 4), angeordnet. Die Lenkwellenschnecken 5 und 6 weisen gleiche Schneckenhöhe
a, und den gleichen Durchmesser d, auf.
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Bei Rechtseinschlag des Lenkrades drehen sich die beiden Lenkwellenschnecken
5 und 6 vorwärts. Dadurch greift die Schnecke 5 in das untere größere Zahnkranzsegment
9 und die Schnecke 6 in das obere kleinere Zahnkranzsegment 12 ein und bewegen die
beiden Vorderräder ungleichmäßig schnell nach rechts. Bei vollem Lenkeinschlag werden
dabei das rechte Vorderrad um 90° -I- a und das linke Vorderrad um 90° -a eingeschlagen.
Bei beispielsweise einem Vorderraddrehachsabstand von 1 m und einem Radstand von
2 m ist der Einschlag rechts etwa 104° und links etwa 76°, wobei sich ein Wendekreishalbmesser
von etwa 2,07 m ergibt.
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Die unteren Zahnkranzsegmente 9 und 13 haben den Radius r g. und einen
Sektorwinkel von 90° -a und die oberen kleineren, 8 und 12, den Radius
rk
mit dem Sektorwinkel 90° +a. Der Durchmesser d.; der Lenkwellenschnecken
ist etwa 2 - (rg-rk). Aus fahrtechnischen Gründen, wie Vorspur usw., könnte
der Radius rl" auch veränderlich sein, so daß bei einem Lenkeinschlag eine entsprechend
veränderliche Vorspur erreicht wird.
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Bei einer hochachsigen Anordnung der Lenkwelle (nicht dargestellt)
liegt diese höher als die Vorderräder, so daß diese um 360° um die Raddrehachsen
eingeschlagen werden können. Auf jedem der beiden Drehschemel sind dann je zwei
Zahakranzsegmente 8, 8 b und 9, 9 b bzw. 13, 13 b und 14, 14
b paarweise gegeneinander versetzt angeordnet, wie es in Fig. 3 und 4 in gestrichelten
Linien dargestellt ist. Wird nur die Vorderachse kraftangetrieben, so treibt ein
Motor 21 (Heck- oder Frontmotor) über eine Kupplung 22, ein Getriebe 23 und ein
vorderes Ausgleichsgetriebe 24 eine Antriebswelle 25 an. Von der unter einem Winkel
a nach hinten schrägen Antriebswelle 25 mit den Kegelzahnrädern am Ende werden die
sich um die Vorderraddrehachsen 11 links und 15 rechts drehenden Umlenkzahnräder
26, die Kegelzahnräder der Radnabenwelle 27 und damit die Räder angetrieben.
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Bei hochachsiger Lenk- und Antriebsanordnung erfolgt die Kraftübertragung
in entsprechend abgeänderter Form.
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Ist Vorder- und Hinterachsantrieb vorgesehen, wird zur Steuerung der
Achsantriebe eine Achsantriebsvorrichtung eingebaut, die in Übereinstimmung mit
dem Lenkeinschlag der Vorderräder den Vorder- oder Hinterachsantrieb mittels der
Schaltstange 18 selbsttätig ein- oder ausschaltet. Die Kraftübertragung erfolgt
dann vom Motor 21 über die Kupplung 22 und das Getriebe 23 auf eine Schaltwelle
29, auf der Eingriffsklauen 30 für den Hinterachs- und Klauen 31 für den Vorderachsantrieb
(Fig. 6) verschiebbar gelagert sind.
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Bis zu einem Lenkeinschlag der Vorderräder von 45° bei mittelachsiger
oder hochachsiger Antriebswelle wird die Sohaltstange 18 mit den darauf befindlichen
Nocken 32 für die Kupplung und den Nocken 33 für den Vord'erachsantrieb nur so weit
vor- oder rückwärts bewegt (in Fig. 6 vk), daß die Schubrollen 34 für die Kupplung
und die Schubrollen 35 für den Vorderachsantrieb unbewegt bleiben. Dabei wird durch
einen Schalthebel 36 mittels des Federdruckes 37 die Eingriffsklaue 30 vorgedruckt
und die Kraftübertragung über das Ausgleichsgetriebe 38 zur Hinterachse 39 hergestellt.
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Bei einem Lenkeinschlag der Vorderräder über etwa 45 bis 90° -1-a
bei mittelachsiger Antriebswelle und über 45 bis 315° bei hochachsiger Antriebswelle
wird der Hinterachsantrieb dadurch selbsttätig aus-und der Vorderachsantrieb dadurch
eingeschaltet, daß sich die Schaltstange 18 so weit vor- oder rückwärts bewegt (in
Fig. 6 die beiden va), daß die Nocken 32 für die Kupplung und die Nocken 33 für
den Vorderachsantrieb zuerst die Schubrolle 34 zurückdrücken, wobei die bogenförmige
Schubstange 40 sich spreizt und dabei die Kupplung 22 löst. Gleichzeitig wird durch
die Nocken 33 auch die Schubrolle 35 zurückgedrückt, worauf die bogenförmige Schubstange
41 sich spreizt und den Schalthebel 36 entgegen dem Federdruck 37 zurückdrückt,
so daß infolge des Federdruckes 43 die Eingriffsklaue 31 durch den Schalthebel 44
vorgedruckt und auf diese Weise die Kraftübertragung über das Ausgleichsgetriebe
24 zur Vorderachse hergestellt wird. Bei einem Lenkeinschlag der Vorderräder über
90° -f-a und bis 360° -(90° -f-a) wird bei hochachsiger Antriebswelle die Schaltstange
18 auf Vorderachsantrieb festgestellt.
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Allradantrieb, d. h. gleichzeitiger Vorder- und Hinterachsantrieb,
ist bei eingeschaltetem Hinterachsantrieb und während eines Lenkeinschlages der
Vorderräder bis etwa 45° möglich. Auf der Schubstange
41 ist ein
Hebelarm 45 mit einer Feder 46 angebracht. Nach Anziehen eines Seilzuges 47 von
Hand wird diese Feder 46 zusammengedrückt und dabei die Eingriffsklaue 31 durch
den Schalthebel 44 vorgedrückt und die Kraftübertragung zur Vorderachse zusätzlich
zum bestehenden Hinterachsantrieb hergestellt. Wird der Lenkeinschlag größer als
etwa 45 , so werden durch die Nocken 32 und 33 die, Schubstangen 40 und 41 zurückgespreizt,
wobei mittels der Schubstange 41 der Schalthebel 36 die Eingriffsklaue 30 ausrastet
und den Hinterachsantrieb unterbricht, während der Vorderachsantrieb eingeschaltet
bleibt. Durch Nachlassen des Seilzuges 47 kann der Allradantrieb bei jedem Lenkeinschlag
ausgeschaltet werden. Je nach vorhandenem Lenkeinschlag bleibt dann der Hinter-
oder Vorderachsantrieb eingeschaltet.