DE1958197A1

DE1958197A1 - Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE1958197A1
Application number: DE19691958197
Authority: DE
Inventors: Schott Robert Edward; Jones Jun Elborn William
Original assignee: Allis Chalmers Corp
Current assignee: Allis Chalmers Corp
Priority date: 1968-11-19
Filing date: 1969-11-19
Publication date: 1970-06-04
Also published as: GB1281193A; US3527316A; FR2023629A1; BR6914297D0; JPS4823126B1

Description

DR. MÜLLER-BORi DIPL.-ΙΝΘ. GRALFS 1 Q R ft 1 Q

DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL ^

PATENTANWÄLTE

München, den 19· 11. 1969 Gs/th - A 2059

ALLIS-CHALMERS MANUFACTÜHIFG GOKPAKI 1126 South 70th Street, Vest AlIi₈ 14, Wisconsin

U.S.A.

Lenkvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung und insbesondere eine Fahrzeuglenkvorrichtung mit einer verlängerbaren Achse und einem Lenkgestänge, um verschiedene Spurweiten vorzusehen. Sie Lenkgestängenverbindungsteile rufen ein Gegenmoment hervor, um ein Moment zu überwinden, das von dem Betätigungsorgan hervorgerufen, wird, das dazu führt, das Lenkgestänge um seine eigene Achse zu drehen, wenn die Fahrzeugräder gesteuert werden.

Bei einem herkömmlichen Fahrzeug wird ein Achsschenkelbolzen verwendet, um den die Vorderräder schwenken. Der Achsschenkelbolzen bestimmt eine Achse, die eine vertikale

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BRAUNSCHWEIG, AM BÜRGERPARK β φ (OB31) 2 84,β7 8 MÖNCHEN 22, ROBERT-KOCH-STR. 1 β COBIt) 22811Ο

Linie in einen Winkel schneidet. Sie Steuerarme, die mit dem Achsschenkelbolzen verbunden sind, sind im allgemeinen durch ein Kugelgelenkrerbindungsteil mit einem Lenkgestänge verbunden, tut eine universelle Bewegung zwischen dem Lenkgestänge zu erlauben, das die Steuerarme verbindet. Das Schrägstellen der Achsschenkelbolzenachse zu der vertikalen Linie bewirkt, daß das Ende des Steuerarms steigt und fällt, was wiederum eine Wippbewegung des Lenkgestänges hervorruft, wenn es von der einen zur anderen Seite schwingt, wenn das Fahrzeug gesteuert wird.

Wo das bei der Lenkvorrichtung verwendete hydraulische Betätigungsorgan ein einzelner Stangenende-Hydraulikzylinder ist und das Basisende mit der Vorderachse verbunden ist, ist die Stange mit dem Lenkgestänge durch eine Kugelgelenkverbindung verbunden. Das Lenkgestänge wird seitlich durch den Hydraulikzylinder bewegt. Hit der Lenkgestängeverbindung an das Betätigungsorgan unter der Achsenmitte des Lenkgestänges und dem Lenkgestänge, das sich durch eine Wippbewegung bewegt, wenn das Fahrzeug gesteuert wird, wird ein Moment am Lenkgestänge zwischen der Betätigungsorganverbindung und der Steuerarmverbindung erzeugt. Dieses Moment erzeugt einen Zug auf das Lenkgestänge, was dazu führt, daß sich das Lenkgestänge um seine Achse dreht, wenn das Fahrzeug gesteuert wird.

Die Erfindung sieht demgemäß wenigstens eines der Kugelgelenke vor, das mit dem Steuerarm mit einer Abwandlung verbunden ist, das ein Gegenmoment hervorruft, um dem während der Betätigung des Strömungsmediums-Betätigungsorgans erzeugten Moment entgegenzuwirken, wenn das Fahrzeug gesteuert wird. Die Abwandlung besteht aus einem Armende

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auf der Kugel, die mit dem Steuerarm verbunden ist und aus einem Schaft, der sich auf der Gegenseite der Kugel erstreckt, um in einer gewölbten Aussparung des Lenkgestänges aufgenommen zu werden· Diese Konstruktion begrenzt die Bewegung des Kugelgelenkverbindungsteils auf eine Drehbewegung um nur zwei Achsen, während die dritte Drehachse, die die Lenkgestängeachse ist, nicht drehbar ist. Jede relative Drehbewegung zwischen dem Lenkgestänge und dem Betätigungsorgan während der T₁ ^nTrgestängebewegung von und zu der Vorderachse wird durch die Kugelgelenkverbindung zwischen dem Lenkgestänge und dem Betätigungsorgan gestattet. Demzufolge kann sich das Lenkgestänge nicht um seine eigene Achse drehen. Dies schließt jedes Spiel oder jede Verlustbewegung, was beides bei einer Lenkvorrichtung dieser Art unerwünscht ist, im Lenkgestänge aus. , .

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lenkgestänge zu schaffen, das Verbindungsmittel an der Lenkgestängeverbindung aufweist, um jede Drehbewegung des Lenkgestänges um seine eigene Achse zu verbinden.

Veiter soll mit der Erfindung wenigstens ein Kugelgelenkverbindungsteil vorgesehen werden, bei dem die Kugel einen Schaft für eine Schwenkbewegung innerhalb einer Aussparung trägt, un eine Drehbewegung auf einer Achse des Kugelgelenks zu verbinden.

Veiter soll mit der Erfindung zwischen einer verlängerbaren Achse und einem Lenkgestänge ein hydraulisches Betätigungsorgan vorgesehen werden, das eine veränderliche Spurweiteneinstellung am Fahrzeug aufnimmt, wobei wenigstens eine

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der Kugelgelenkverbindungen, die einen Steuerarm, mit dem Lenkgestänge verbindet, eine Abwandlung aufweist, um Jede Drehbewegung des Lenkgestänges um seine eigene Achse relativ zu dem Steuerarm auszuschließen.

Dies wird gemäß der Erfindung durch das Vorsehen einer Vorderachse auf einem Fahrzeug erreicht, die Mittel aufweist, die Vorderachse zu verlängern und die Spurweite der steuerbaren Bäder einzustellen. Gleichzeitig mit der Verlängerung der Vorderachse wird auch das Lenkgestänge verlängert, um die Ausrichtung der Lenkung der Lenkvorrichtung aufrecht zu erhalten. Die Vorderachse und das Lenkgestänge haben einen Hittelteil, der sich nicht relativ zum Fahrzeug verschiebt, auf dem ein hydraulisches Betätigungsorgan verbunden ist, um das Lenkgestänge zu betätigen. Das hydraulische Betätigungsorgan ist durch ein Kugelgelenkverbindungsteil verbunden, um eine universelle Bewegung zwischen dem Betätigungsorgan und dem Lenkgestänge zuzulassen. Die Enden des Lenkgestänges sind mit Steuerarmen durch Schwenkverbindungen verbunden, die ein Stangenende haben, das drehbar in das Ende des Steuerarms eingebaut isto

Das Lenkgestänge ist mit dem Steuerarm durch ein Kugelgelenkverbindungsteil verbunden, bei dem die Kugel aus einem Stück mit einem Stangenende besteht, das im Ende des Steuerarms aufgenommen ist. Ein Schaft, der mit der Kugel aus einem Stuck besteht, ist in einer gewölbten Aussparung aufgenommen und dies begrenzt die Drehbewegung der Kugelverbindung auf eine Drehung um zwei Achsen und verhindert eine Drehung um die dritte Achse, die die Achse des Lenkgeetänges selbst ist. Auf diese Veise ist jedes übermäßige Lenkradspiel ausgeschlossen, das von der Bewegung des Lenkgestänges um seine eigene Achse herrührt.

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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht des Steuergestänges und ein schema-

tisches System des Hydraulikkreises, Pig. 2 eine Bückansicht des Lenkgestänges, Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Kugelgelenkverbindung am Ende des Lenkgestänges,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht nach Linie IY-IY der Fig. 3» Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer Abwandlung des Kugelgelenkverbindungsteils,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht nach Linie IY-IY der Fig. 5» Fig. 7 eine Querschnittsansicht nach Linie YII-YII der Fig. 2 und

Fig. 8 eine Teilansicht einer Abwandlung, bei der die Stange und die Kugel dazu verwendet werden, die Drehung zu begrenzen.

Nach Fig. 1 und 2 sind steuerbare Hader Λ auf der Welle 2 drehbar befestigt und mit den Achsschenkelbolzen 3 verbunden. Die Achsschenkelbolzen 3 sind drehbar in den Verlängerungen 4 der Yorderachse gelagert· Die Steuerarme 5 drehen die Achsschenkelbolzen um ihre Achsen, wenn die Bäder 1 gesteuert werden. Geeignete Lager sind innerhalb der Verlängerungen 4 der Yorderachse angebracht, um die Steuerung der Bäder aufzunehmen.

Die Yorderachse 6 ist mit dem Fahrzeug durch einen Drehbolzen und einen geeigneten Tragarm verbunden, mit dem man die Yorderachse 6 relativ zum Fahrzeug schwenken kann. Di· Yorderachse 6 ist auch mit Vorrichtungen zum Verlängern dtr Vorderachsenverlängerung 4 bezüglich der Vorderachse 6

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■verseilen und zwar mittels Bolzen 7, die sich durch die Vorderachse 6 und die Vorderachsenverlängerungen 4 erstrecken. Eine Vielzahl von Bolzenlöchern in der Vorderachse 6 und in den Vorderachs enverlängerungen 4 sind in Abständen fur die Verlängerung der Vorderachse 6 vorgesehen.

Gleichzeitig mit der Verlängerung der Vorderachse ist auch das Lenkgestänge 9 mit dem gleichen Teleskopmerkmal versehen, um eine Verlängerung des Lenkgestanges 9 zu ermöglichen. Me Hülse 10 des Lenkgestänges 9 ist sit einer Vielzahl von Bolzenlöchern versehen, die Bolzen 12 aufnehmen, die sich durch die Lenkgestangenenden 13 erstrekken und den Führungskörper 10 an den Lenkgestängenenden 13 befestigen.

Die Steuerarme 5 sind mit dem Lenkgestänge durch Eugelgelenkverbindungsteile 14 und 15 verbunden. Selbstverständlich können entweder einer oder beide Kugelgelenkverbindungsteile abgewandelt werden, um eine axiale Drehung um die Lenkgestängenachse zu verhindern.

Für die Darstellung wird nur eines der Kugelgelenkverbindungsteile gezeigt und das ist das Kugelgelenkverbindungsteil 15 t vie es am rechten Ende der figuren 1 und 2 dargestellt ist. Das abgewandelte Kugelgelenkverbindungsteil 15 ist das Kugelgelenkverbindungsteil, das am unmittelbarsten durch die Wirkung des Betätigungsorganes 16 beeinflußt wird.

Das Betätigungsorgan 16 besteht aus einem Zylinder 17 und einer Stange 18. Das Basisende des Zylinders 1? ist durch

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eine aus einem Arm 19 und einem Bolzen 20 bestenende Schwenkverbindung verbunden, bei der der Arm 19 an der Vorderachse 6 befestigt ist. Das Stangenende des Betätigungsorgans 16 ist durch, ein Kugelgelenkverbindungsteil verbunden, das aus einer Kugel 22 besteht, die innerhalb eines Sockels 25 der Buchse in der Stange 18 aufgenommen ist.

Die Arme 24 sind mittels des Bolzens 12 an der Hülse 10 des Lenkgestänges 9 verbunden. Die Arme 24 sind ebenso mit der Stange 18 durch die Kugel 22 und einem Bolzen 35 verbunden, der an den Armen 24 befestigt ist. Die Buchse nimmt die Kugel 22 auf und ist in der Stange 18 gelagert. Die Distanzscheiben 37 und 38 halten eine zentrale Lage der Kugel 22 in der Buchse 23 aufrecht.

Die Verbindung des hydraulischen Betätigungsorgans 16 liegt unterhalb der Mitte des Lenkgestänges 9· Während des Steuervorgangs des Fahrzeugs schwingt das Lenkgestänge in einer Wippbewegung, wenn die Bäder infolge der Drehbewegung der Achsschenkelbolzen 3 um ihre Achse gesteuert werden, wodurch die Steuerarme 5 veranlaßt werden, ihre diese Bewegung hervorrufenden Anschlußteile 14 und 15 zu heben und zu senken. Folglich ist in den Kugelgelenk 15 ein Gegenmoment notwendig, um dem Moment entgegenzuwirken, das durch das Betätigungsorgan 16 in seiner Verbindung am Lenkgestänge 9 erzeugt wird.

Das Fahrzeug wird durch das Lenkrad 25 gesteuert, das mit dem Steuerventil 26 verbunden ist. Eine Pumpe 27 ist durch eine Rohrleitung 28 mit dem Vorratsgefäß 29 und dem Ventil verbunden. Die Bohrleitungen 30 und 31 liefern das

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Strömungsmedium zum hydraulischen Betätigungsorgan 16 und die Bückleitung 32 bringt das Strömungsmedium wieder zum Vorratsgefäß 29 zurück.

Die Figuren 3 und 4 zeigen das abgewandelte Kugelgelenk 15 und eine weitere Ausführungsform ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt. Hach den Figuren 3 und 4 besteht die Kugelgelenkverbindung aus der Kugel 40 aus einem Stück mit einem Stangenende 41. Das Stangenende 41 wird im Ende des Steuerarmes 5 aufgenommen, das mittels einer Mutter 42 befestigt ist. Die Abdichtung 43 liegt unterhalb des Armes 5· Die Kugel 40 besteht ferner aus einem Stück mit dem Schaft 44, der sich in einer quadratischen Buches 54 erstreckt, welche in der Aussparung 45 im Gehäuse 46 aufgenommen ist. Die Kugel 40 ist in der in Segmente geteilten Buchse 47 gelagert, die in einer ringförmigen Öffnung des Endes des Lenkgestänges 13 umfaßt wird. Die Buchse 47 ist an einem Auflager 49 befestigt und wird in dieser Lage von einem Seegerring 50 gehalten.

Figuren 5 und 6 zeigen die Kugel 40, die in dem Ende des Lenkgestänges 13 aufgenommen ist, das auch einen zylindrischen Stutzen 51 aufnimmt, auf dem das Ende der in Segmenten geteilten Buchse 67 aufliegt. Die Feder 52 spannt die Buchse 67 in einen festen Eingriff mit der Kugel 40 auf der linken Seite vor, während die rechte Seite mit einer Abschlußschraube 53 in Eingriff steht, die in das Ende des Lenkgestängenendes 13 geschraubt ist, um einen festen Eingriff zwischen dem Sockel der Buchse und der Kugel aufrecht zu erhalten. Der Schaft 44 erstreckt sich in die gewölbte Aussparung 64 und wird durch eine Buchse 54 umfaßt. Das

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Gehäuse 46 ist mit einem Schmiernippel 55 versehen, um in der gewölbten Aussparung 65 Fett aufzunehmen.

!ig. 6 zeigt die Querschnittsansicht des Kugelgelenkverbindungsteils vom Ende des Schafts. Die gewölbte Aus sparung 65'HiHuat die auf dem Schaft 44 getragene Buchse auf, um eine bogenförmige Schwenkbewegung innerhalb der gewölbten Aussparung 65 zu ermöglichen, wenn sich die Kugel 40 innerhalb des Lenkgestängenendes 13. bewegt.

Das Kugel segment 44 kann sich um wenigstens zwei Drehachsen drehen und wird daran gehindert, sich in der Achse zu drehen, die die Achse eines Verbindungsstückes ist.

Pig. 8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der die Stange 41 durch eine Aussparung 70 im Lenkgestänge führt, dessen Aussparung eine Drehung des Lenkgestänges um seine eigene Achse verhindert. Der Schaft 44 nach Figuren 5 und 6 ist bei dieser Ausführungsform weggelassen, obwohl die Kugel 40, wie vorausgehend beschrieben, in einem Sockel aufgenommen wird.

Die Steuerungsvorrichtung wird in den folgenden Absätzen beschrieben.

Das aus der Hülse 10 und den Lenkgestängenenden 13 bestehende Lenkgestänge 9 bewegt sich in der Ansicht nach Fig. 2 transversal. Die Achse 60 des Achsschenkelbolzens 3 ist zu einer schneidenden, vertikalen Linie geneigt. Folglich dreht sich das radiale äußere Ende des Steueraras 5 ^n einer Ebene, die zu einer horizontalen Eben· geneigt ist. Venn das Lenkrad 25 gesteuert wird, bewegen sich die Enden

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des Steuerarms so, daß sich ein Ende aufwärts bewegt, während sich das Ende des gegenüberliegenden Steuerarms abwärts bewegt. Das Lenkgestänge wird sich in gleicher Weise an einem Ende heben und am anderen Ende senken, wenn das fahrzeug in eine Sichtung gesteuert wird.

Venn das Steuerrad in die andere Richtung gedreht wird, steuern die steuerbaren Räder 1 in die Gegenrichtung. Dementsprechend schwingt das Lenkgestänge auf die entgegengesetzte Seite des fahrzeuge und hebt sich auf dem entgegengesetzten Ende und senkt sich am anderen Ende. Die Wippbewegung ruft eine sich ändernde Größe des Moments auf dem Lenkgestänge hervor. Dieses Moment wird von der Kugelgelenkverbindung hervorgerufen, die das Lenkgestänge mit dem Stangenende des Betätigungsorgans 16 verbindet, das unterhalb der axialen Mitte des Lenkgestänges und der Verbindung der Verbindungen 14 rmfl 15 liegt, die dazu führt, das Lenkgestänge um seine eigene Achse zu drehen· Die Größe des Moments variiert durch die Betätigungskraft des Betätigungsorgane 16 und die Lage der Steuerarme 5.

Das Lenkgestänge 9 bewegt sich in einem Bereich, der einen sich ändernden Abstand von der Vorderachse 6 aufweist. Dies wird durch die Steuerarme 5 hervorgerufen, die sich um ihre Achsenmitten der Achsschenkelbolzenachsen 60 drehen. Diese Bewegung muß aufgenommen werden und dementsprechend wird das Kugelgelenkverbindungsteil 21 diese Bewegung von und zu der Nähe der Vorderachse 6 zulassen, wenn das Betätigungsorgan 16 betätigt wird. Die außerhalb der Mitte befindliche Verbindung der Stange 18, die ein Moment auf dem Lenkgestänge hervorruft, wird von einem ßegenmoment überwunden, das durch das abgewandelte Kugelgelenkverbindungeteil 15 hervorgerufen wird.

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Die Kugel 40 kann sich um zwei Achsen drehen, die senkrecht zu der Achse des Lenkgestänges und senkrecht zueinander stehen. Dadurch wird die Wippbewegung des Lenkgestänges 9 und die Bewegung des Lenkgestänges von der und zu der Vorderachse aufgenommen. Jede Drehtendenz des Lenkgestänges um seine eigene Achse muß durch den Schaft 44 auf der Kugel überwunden werden. Das Ende des Schafts läuft in einer Aussparung 45 und die Schwenkbewegung um eine Achse senkrecht zu der Ebene der Aussparung in dem Lenkgestänge wird nicht gehemmt. Die Bewegung um die Achse der Stange und des Schafts ist ebenso möglich, da die Kugel sich in der Buchse 47 drehen kann. Ein Homent, das eine Tendenz zum Drehen auf der Achse des Lenkgestänges hervorruft, wird durch das Gegenmoment der Stange 44 in der Aussparung 45 überwunden. Dies erzeugt ein festes Lenkgestänge und verhindert Jede Drehung auf dieser Achse. Das Stangenende 41 der Kugel 40 ist ebenso in einer konischen Hülse aufgenommen, die eine Drehung in der Achse senkrecht zu der Achse des Stangenendes verhindert.

Die Lenkvorrichtung ist mit einer Bewegungsfreiheit versehen, um die Bewegung des Lenkgestänges aufzunehmen, wenn die Lenkvorrichtung von einer Seite zu der anderen schwingt. Die Bewegung des Lenkgestänges von der und zu der Vorderachse ist ebenso infolge des Kugelgelenkverbindungsteils 21 und der Anschlußteile 14 und 15 möglich. Die Vorderachse 6, die das Basisende des Betätigungsorgans 16 und die Hülse des Lenkgestänges 9 verbindet, das mit dem Ende des Gestänges 18 des Betätigungsorgans 16 verbunden ist, bleibt ausgerichtet für ein passendes Steuern. Die Verlängerung der Vorderachse 6 und des Lenkgestänges 9 kann ohne Änderung der Ausrichtung der Lenkung bewerkstelligt werden. Demgemäß

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hat das Lenkgestänge jedes Spiel oder jede Verlustbewegung ausgeschaltet, was dazu führen würde, eine übermaßige Drehung des Lenkrads 25 beim Steuern des Fahrzeugs zu verursachen. Die Kugelgelenkverbindungsteile sehen eine Bewegungsfreiheit vor und erhalten dennoch ein gutes Ansprechen auf jede Steuerbewegung.

Vorausgehend wurde eine Lenkvorrichtung beschrieben, die eine Abwandlung der Kugelgelenkverbindung an einem Lenkgestängenende aufweist. Die Kugel trägt eine Stange, die sich in einer Aussparung des Sockels bewegt, um eine Drehbewegung um die Lenkgestängenachse zu verhindern, wenn das Arbeiten des Betätigungsorganes für die Lenkvorrichtung ein Moment erzeugt, das zum Drehen des Lenkgestänges um seine eigene Achse führt.

0 0 9 8 2 3/136 2-Patentansprüche-

Claims

Patentansprüche.

L-1. jLenkgestänge für ein Fahrzeug, das eine Aehse (6),

V /ein Lenkgestänge (9)» ein Betätigungsorgan (16), das

zwischen der Achse und dem Lenkgestänge verbunden ist, wenigstens einen Achsschenkelbolzen (3) und einen eine Drehachse bestimmenden, mit dem Achsschenkelbolzen verbundenen Steuerarm (5) aufweist, dadurch gekennz eichnet, daß es ein abgewandeltes Kugelgelenkverbindungsteil (15) aufweist, das das Lenkgestänge beweglich mit dem Steuerarm verbindet und eine ein sich radial erstreckendes Element (44, Fig. 3, 4, 5, 6; 41, Fig. 8) besitzende Kugel (40) enthält, die sich davon wegerstreckt, daß das Lenkgestänge (9) einen Sockel (67) festlegt und daß eine Aussparung (45 oder 70) cü.e Kugel bzw. das Element aufnimmt, um das Element auf eine Bewegung einzuschränken, die durch den Umfang der Aussparung festgelegt ist, und somit die Drehbewegung der Kugel um die Achse des Lenkgestänges zu verhindern, wenn das Betätigungsorgan, betätigt wird.
2. Lenkgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sich radial erstreckende Element einen Arm (41) aufweist, der sich (Fig.8) durch die Aussparung (70) erstreckt, welche die Bewegungsgrenzen des Armes festlegt.

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3· Lenkgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sich radial erstreckende Element einen auf der Kugel (40) befestigten Arm (41) und einen Schaft (44) aufweist, der auf der Kugel diametral dem Arm gegenüberliegend befestigt und in der Aussparung (45) aufgenommen ist.
4. Lenkgestänge nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das abgewandelte Kugelgelenkverbindungsteil eine auf dem Schaft (44) der Kugel befestigte, rechteckige Buchse (5) einschließt und daß die Buchse innerhalb der Aussparung aufgenommen ist, um die Bewegungsgrenzen des Armes festzulegen.
5. Lenkgestänge nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennz eichnet, daß die Drehbewegung des abgewandelten Kugelgelenkrerbindungsteils auf die Bewegung des Schaftes oder des Armes innerhalb der Aussparung und auf die Drehbewegung der Kugel auf der Schaftachse eingeschränkt ist.
6. Lenkgestänge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel des abgewandelten Kugelgelenkes zwischen in Abständen in Segmenten aufgeteilten Buchsen aufgenommen ist, die längs einer Achse angebracht sind, die rechtwinklig zur Achse der Stange ist.

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