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Lenkung, insbesondere Zahnstangenlenkung, für Fahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf eine Lenkung, insbesondere Zahnstangenlenkung, für Fahrzeuge, deren
lenkbare Räder je an einem zur Fahrzeuglängsmittelebene geneigten, Bestandteil
eines quer zur Fahrzeuglängsachse liegenden Gelenkvierecks bildenden Achsschenkelbolzen
angelenkt sind, wobei die Räder durch Lenkgestängekuppelstangen einander zugeordnet
sind, welche mit ihren äußeren Enden an den Lenkhebeln und mit ihren inneren Enden
an einem gemeinsamen, starren, auf in einer zur Fahrzeugachse etwa senkrechten Ebene
liegenden Führungsbahnen gegenüber dem Fahrzeugrahmen beweglichen Teil angelenkt
sind.
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Es sind bereits Lenkungen für Fahrzeuge bekanntgeworden, bei denen
die Spurstangen bzw. Kupplungsstangen an einen beweglichen Teil angelenkt sind,
der sich über besondere Führungseinrichtungen beim Lenkvorgang auf einer vorgeschriebenen
Bahn bewegt. Mittels dieser Vorrichtungen sollen die lenkbaren Räder des Fahrzeuges
beim Kurvenfahren so ausgerichtet werden, daß ihre Achsen durch den Kurvenmittelpunkt
laufen und sich in diesem schneiden. Dementsprechend erfolgt die Zwangsführung des
beweglichen Teiles entlang von Bahnen, welche in einer waagerechten Ebene liegen.
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In einer anderen bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art
nehmen die Gelenkpunkte zwischen den Kuppelstangen und den Achssehenkelhebeln eine
Stellung ein, welche einerseits durch die Verbindung dieser Stangen mit dem genannten
beweglichen Teil und andererseits durch die Verbindung der Achssehenkelbolzen mit
dem Gelenkparallelogramm bestimmt wird. Für eine gegebene Stellung des beweglichen
Teiles läßt die erste Verbindung jeden dieser Gelenkpunkte einen ersten Kreisbogen
beschreiben, dessen Mittelpunkt auf dem beweglichen Teil liegt und dessen Halbmesser
gleich der Länge der Stangen ist, während die zweite Verbindung jeden Gelenkpunkt
einen zweiten Kreisbogen beschreiben läßt, dessen Halbmesser den gleichen Wert wie
die praktisch waagerechten Seiten des Gelenkparallelogramms hat. Der bewegliche
Teil wird dann so geführt, daß die Punkte der Anlenkung dieser Stangen an diesen
Teil sich angenähert auf einer querliegenden waagerechten Geraden bewegen. Damit
die lotrechten Bewegungen der Räder in bezug auf den Wagenaufbau durch Verformung
der Abfederungsparallelogramme den Einschlagwinkel der Räder möglichst wenig beeinflussen,
ist die Ausbildung so getroffen, daß in der mittleren Stellung (Fahrt des Fahrzeugs
in gerader Linie) diese Kreisbögen angenähert zusammenfallen, d. h. sich
unter einem sehr spitzen Winkel schneiden. Diese Bedingung ist jedoch nicht mehr
erfüllt, wenn die Räder eingeschlagen werden, da der auf dem beweglichen Teil liegende
Mittelpunkt des ersten Kreisbogens die gleiche Höhe gegenüber dem Wagenaufbau beibehält,
während der auf dem Achsschenkelhebel liegende Mittelpunkt des zweiten Kreisbogens
infolge, der Neigung der Achsschenkelbolzen seine Höhe änderte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeuglenkung der
eingangs genannten Art zu schaffen, die bewirkt, daß die Einschlagwinkel der gelenkten
Räder weitgehend unabhängig von den Einzelverformungen der Abfederungsparallelogramme
sind, und zwar in jeder Stellung der Räder.
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Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Anlenkstellen der Kuppelstangen an dem auf den Führungsbahnen beweglichen Teil nahezu
parallel zur Bewegung der Anlenkstellen der Kuppelstangen an den Lenkhebeln geführt
sind.
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Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Ansicht von vom auf einen zum Teil
geschnitten dargestellten Teil der Abfederung und Lenkung eines Fahrzeuges, F i
g. 2 ein Schema zur Erläuterung der Lenkeinrichtung, F i g. 3 eine
Ansicht entsprechend F i g. 1 auf eine zweite Ausführungsform der Abfederung
und Lenkung eines Fahrzeugs und F i g. 4 den Schnitt längs der Linie IV-IV
der F i g. 3 in vergrößerter Darstellung.
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Die gelenkten Räder 1 eines Fahrzeuges werden je von einem
Achssehenkel 2 getragen, welcher an
einem Bolzen oder einer Anordnung
von zwei Bolzen 3 angebracht ist, wobei der Bolzen oder die Bolzen um einen
WinkeIA in bezug auf die Lotrechte geneigt sind und Teil einer Gelenkparallelogrammanordnung
oder einer ähnlichen verformbaren Anordnung bilden.
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Bei jeder Gelenkparallelogrammanordnung werden die etwa waagerechten
Seiten 4 und 5 z. B. durch Blattfedern 6 und 7, 7 a gebildet,
welche in der gleichen lotrechten Ebene angeordnet und an ihren inneren Enden a
und b an dem Wagenaufbau verankert sind, wobei die beiden Bolzen
3 an den äußeren freien Enden c und d dieser Federn befestigt sind.
Die Aufhängung des anderen Rades ist spiegelbildlich ausgebildet, wobei die einzige
Feder 7, 7 a z. B. die unteren Seiten 5 und 5
a der symmetrisch zur Mittellängsebene angeordneten Parallelogramme bildet.
Die Verhältnisse liegen dann so, als ob ein Parallelogramm mit den Ecken
a, b, c und d vorhanden wäre. Die Parallelogrammseite a-b liegt
dabei gegenüber dem Wagenkasten 8 fest.
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Die Räder werden durch querliegende Lenkgestängekuppelstangen
9 und 9 a aneinander zugeordnet, welche mit ihren äußeren Enden in
Anlenkstellen 10 am Achsschenkelhebel 11 und mit ihren inneren Enden
in Anlenkstellen 12 bzw. 12 a an einem gemeinsamen, beweglichen und starren
Teil 13 angelenkt sind.
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Für eine gegebene Stellung der auf dem beweglichen Teil
13 befindlichen Anlenkstelle 12 ist die Anlenkstelle 10 als Teil der
Stange 9 auf einem ersten Kreisbogen mit dem Mittelpunkt 12 schwenkbar. Ferner
bewegt sich die Anlenkstelle 10, da sie Teil des Hebels 11 ist, der
wiederum einen Teil der Achsschenkelanordnung bildet, die der Parallelogrammseite
c-d entspricht, auf einem zweiten Kreisbogen, dessen Halbmesser bei der Verformung
des Parallelogramms durch die Seiten 4 und 5 bestimmt ist. Damit die lotrechten
Ausschläge des Rades den Lenkeinschlagwinkel der Räder möglichst wenig beeinflussen,
ist anzustreben, die Anlenkstelle 12 so zu legen, daß diese beiden Kreisbögen zu
einem einzigen Kreisbogen B für eine mittlere Stellung des Teiles 13
zusammenfallen,
d. h., die Stange 9 parallel zu den Seiten 4 und 5 zu legen
und ihr die gleiche Länge wie diesen Seiten zu geben. Aus konstruktiven Gründen
wird die Anlenkstelle 12 jedoch nur so gelegt, daß sich die beiden betreffenden
Kreisbögen unter einem sehr spitzen Winkel schneiden.
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Beim Stand der Technik wird der bewegliche Teil 13 so ausgebildet,
daß er beim Lenken eine Translationsbewegung in einer quer zur Fahrzeuglängsrichtung
liegenden waagerechten Richtung ausführt, so daß dann die Anlenkstelle 12 beim Einschlagen
des Rades in gleicher Höhe nach 121 wandert, wobei die andere Anlenkstelle von
10 nach 10, bewegt wird. Infolge der Neigung A des Bolzens
3 kommt dann die Anlenkstelle 10 bei 10, auf eine andere Höhe,
z. B. auf eine größere Höhe für die in F i g. 2 gewählte Einschlagrichtung
auf einem Kreisbogen C (strichpunktiert dargestellt) mit dem Mittelpunkt
12,. Die Verformungen des Gelenkparallelogramms führten außerdem dazu, daß die Anlenkstelle
10 in 10, auf einem zweiten (gestrichelt dargestellten) Kreisbogen
D mit dem Mittelpunkt 12, bewegt wird. Wenn daher die beiden Kreisbögen,
auf welchen sich die Anlenkstelle 10 befindet, bei B zusammenfielen oder
annähernd übereinstimmten, dann ist diese Bedingung infolge der Höhenänderung der
nach 10, gewanderten Anlenkstelle 10 nicht mehr für die Kreisbögen
C und D erfüllt. Wenn die Räder eingeschlagen werden, ändert sich
ihr Einschlagwinkel in Ab-
hängigkeit von der Höhe, welche die Räder in bezug
auf den Wagenaufbau einnehmen.
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Als Abhilfe sind daher für den beweglichen Teil 13 Führungseinrichtungen
vorgesehen, welche so ausgebildet sind, daß die Anlenkstelle 12 oder 12 a der Anlenkung
der Kuppelstangen 9 bzw. 9 a eine Bahn beschreibt, welche schematisch
für die Anlenkstelle 12 durch einen Doppelstrich 14 dargestellt sind (F i
g. 2) und praktisch zu einer Bahn 15 parallel liegt, welche die Stelle
10 der Anlenkung der gleichen Stangen an die Achsschenkelhebel
11 beschreiben. Diese letzteren Bahnen sind Kreisbögen, welche als Geradenabschnitte
angesehen werden können und in einer querliegenden lotrechten Ebene und senkrecht
zu den Bolzen 3 liegen, d. h. in bezug auf eine waagerechte Ebene
um den Winkel A geneigt sind.
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Die Anlenkstelle 10 der Anlenkung der Stange 9
an den
Achsschenkelhebel beschreibt dann beim Einschlagen der Räder eine Bahn, welche in
einer zu dem Achsschenkelbolzen 3 senkrechten Ebene liegt und deren Spur
auf der lotrechten Ebene als Linie 15
dargestellt ist.
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Die Kuppelstange 9 wandert in der lotrechten Projektion von
12-10 nach 122-101, wobei diese beiden Linien zueinander prallel sind, da der geringe
Unterschied der Schräglage in den beiden Ebenen höchstens eine sehr geringe Änderung
der Krümmung der beiden von der Stelle 101 beschriebenen Kreise erzeugt,
welche Teil der Stange 9 und des Achsschenkelbolzens 3 bildet.
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In konstruktiver Ausführung wird zweckmäßig der bewegliche Teil
13 an zwei den Enden 12 und 12 a
benachbarten Punkten durch geradlinige
Stäbe 16
und 16 a (F i g. 1) geführt, welche in der gleichen,
etwa lotrechten querliegenden Ebene und etwa senkrecht zu dem Bolzen 3 liegen,
wobei diese Stäbe an dem Wagenaufbau auf beliebige Weise befestigt sind. Damit sich
der Teil 13 längs der Stäbe 16 und 16 a
bewegen kann,
ist er mit Gleitmuffen 17 und 17 a versehen, welche an Zapfen
18 und 18 a befestigt und auf diese Stäbe aufgeschoben sind.
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Infolge dieser Führung bewegen sich die Anlenkstellen des beweglichen
Teils 13, welche von den Zapfen 18 oder 18 a nicht weit entfernt
sind, auf Bahnen, welche als zu den entsprechenden Stäben 16
bzw.
16 a parallele Geradeabschnitte angesehen werden können. Dies gestattet,
an dem Teil 13 ohne weiteres eine Betätigung mit einer Zahnstange
19 angreifen zu lassen, welche an diesen Teil mittels eines Zapfens 20 angelenkt
ist, welcher, wie oben ausgeführt, nicht weit von dem Zapfen 18 entfernt
ist und vorzugsweise in der gleichen zu dem Stab 16
senkrecht liegenden Ebene
wie dieser Zapfen 18 liegt. Die Zahnstange 19 kann dann leicht mit
ihrem Antriebsritzel 21 im Eingriff gehalten werden, da sie dann praktisch nur eine
Translationsbewegung in ihrer Längsrichtung ausführt.
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Der Ausschlag der Räder beeinflußt den Einschlagwinkel praktisch nicht,
und zwar nicht nur, wenn dieser Winkel null oder klein ist, sondern auch, wenn dieser
Winkel groß ist.
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Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 3
und 4 sind die gleichen
Teile am beweglichen Teil angelenkt wie vorstehend erläutert worden ist. Die
Anlenkstellen
der Kuppelstangen 9 und 9 a werden durch Bolzen 22 bzw. 22 a gebildet,
welche den Teil 13 in einer Bohrung 23 bzw. 23 a durchdringt
und in das Ende der Kuppelstange 9 bzw. 9 a eingreift. Zwischen dem
Bolzen 22 bzw. 22a und dem Ende der Kuppelstangen wird zweckmäßig eine Gelenkkugel24
oder 24a angeordnet, welche insbesondere selbstschmierend ist und ein Drehen der
Kuppelstange nicht nur um die Achse des Bolzens 22 bzw. 22 a, sondern auch mit einer
begrenzten Amplitude um ihre eigene Längsachse en-nöglicht. Der Bolzen 22 bzw. 22
a weist einen Kopf 25 bzw. 25 a auf, welcher als Sitz für die Muffe
17 bzw. 17 a dient, welche an den Kopf 25 bzw. 25 a
mittels eines Blechgehäuses 26 bzw. 26 a angebördelt ist. Die Muffe
17 bzw. 17 a
hat vorzugsweise die Form einer Gelenkkugel in
selbstschmierender Ausführung. Die Muffe 17 bzw. 17 a ist gegen
Staub durch eine Gurnmimuffe 27 bzw. 27 a, und die Gelenkkugel 24
bzw. 24 a ist durch eine Doppeldichtung 28 bzw. 28 a geschützt.
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Der Schaft des Bolzens 22 bzw. 22 a mit der Gelenkkugel 24 bzw. 24
a befindet sich auf einer Seite des Teiles 13, während der Kopf
25 bzw. 25 a des Bolzens mit der Muffe 17 bzw. 17 a.
auf der anderen Seite desselben liegen. Dieser Teil hat die Form eines einzigen
Flansches, der aus gezogenem Blech hergestellt sein kann. Diese Ausbildung ermöglicht
es, jeden Bolzen 22 bzw. 22 a und die beiden von ihm getragenen Gelenkkugeln mittels
einer auf einen Gewindeteil des Bolzens aufgeschraubten Mutter 32
bzw.
32 a zu befestigen.
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Um den flanschförmigen Teil 13 seitlich zu halten, ist dessen
oberer Rand 29 derart gebogen geformt, daß er ständig in die Nut einer Rolle
30 eingreift, deren Achse 31 an dem Wagenkasten 8 befestigt
ist. Diese Rolle ist vorzugsweise selbstschmierend und nach außen abgedichtet.
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Die in F i g. 3 und 4 dargestellte Anordnung weist den Vorteil
eines einfachen Aufbaus und einer großen Betriebssicherheit auf, selbst wenn Teile
weniger sorgfältig hergestellt und unvollkommen eingebaut sind.