DE19711381C2 - Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge - Google Patents
Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere NutzfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Radaufhängung für Fahrzeuge,
insbesondere Nutzfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
Radaufhängungen der vorgenannten Art sind aus der US 5,379,842
bekannt und es wird bei diesen Radaufhängungen am Bodenteil
des Fahrzeuges ein Montagekopf befestigt, über den, um eine
aufrechte Achse drehbar, eine Konsole getragen ist, die
ihrerseits über Räder gegenüber dem Boden abgestützt ist. Die
Konsole ist in sich höhenverstellbar ausgebildet, um beim
Einsatz im unebenen Gelände und bei Verwendung mehrerer
solcher Radaufhängungen als Trageinheiten, zum Beispiel für
schwere Lasten, eine gleichmäßige Lastverteilung zu erreichen.
Der Montagekopf trägt einen Zahnkranz, und die Konsole
ihrerseits ist an ihrem gegenüber dem Montagekopf gelagerten
und nicht höhenverstellbaren Oberteil umfangsseitig mit einem
Stellmotor verbunden, der eine aufrechte Drehachse aufweist
und über sein am oberen Ende vorgesehenes Antriebsritzel in
den Zahnkranz eingreift.
Die zentrale Lagerung der Konsole gegenüber dem Montagekopf
ist aufgrund der auf die Radaufhängung einwirkenden Kräfte
erheblichen Belastungen ausgesetzt und sowohl montage- wie
auch verschleißbedingt kaum spielfrei zu halten. Ein
entsprechendes Spiel in der Lagerung in Verbindung mit
sonstigen Toleranzen, zum Beispiel in der Zentrierung des
Zahnkranzes zur Lagerachse, in den Verzahnungen sowie auch in
der Befestigung des Stellmotors gegenüber der Konsole bedeutet
für die Paarung Ritzel-Zahnkranz im Betrieb, daß diese kaum
spielfrei zu gestalten ist, womit eine spielfreie Lenkung nur
schwer zu erreichen und aufrechtzuerhalten ist.
Bei einer weiteren Radaufhängung ähnlicher Art (DE 24 06 610
C2) in Form einer Drehschemellenkachse ist die Konsole um eine
aufrechte Achse drehbar in einem Montagekopf gelagert, über
den die Radaufhängung an der Unterseite des Fahrzeuges zu
befestigen ist und in den die Lenkeinheit integriert ist.
Zwischen einer oberen und einer unteren Lagerung für die
Drehachse der Konsole im Montagekopf ist die Radaufhängung
konzentrisch zu ihrer aufrechten Drehachse mit einem Ritzel
versehen, das mit einer tangential hierzu angeordneten
Zahnstange kämmt, die in einem Zahnstangengehäuse geführt ist,
das als Stellmotor eine hydraulische Stelleinheit beinhaltet.
Hierzu ist die Zahnstange jeweils endseitig als Kolben
ausgebildet und das Zahnstangengehäuse bildet entsprechende,
hydraulisch beaufschlagbare Zylinder. Eine solche Integration
der Lenkeinrichtung in den Montagekopf reduziert zwar die
Toleranzprobleme, bedingt aber die Ausbildung nach Art einer
Zahnstangenlenkung und verhältnismäßig direkte
Übersetzungsverhältnisse, die eine feinfühlige Lenkung
erschweren und entsprechen große Betätigungskräfte notwendig
machen.
Schließlich ist aus der DE 41 10 792 A1 eine weitere
Radaufhängung ähnlicher Art bekannt, die über einen
Montagekopf direkt am Fahrgestell des Fahrzeuges befestigbar
ist, wobei der Montagekopf den Stellmotor für die Radlenkung
wie auch den Antriebsmotor für die Räder trägt und die
gegenüber dem Montagekopf um eine aufrechte Achse gelagerte,
die Räder tragende Konsole im Bereich des Außenumfanges eine
Trommel für einen über den als Lenkmotor dienenden Stellmotor
angetriebenen Umschlingungstrieb aufweist. Ein solcher
Umschlingungstrieb macht den Toleranzausgleich zwar möglich,
bedingt aber größeren räumlichen Aufwand, der bei der
bekannten Konstruktion allerdings weniger ins Gewicht fällt,
da die Konsole die im Antriebsstrang zu den Rädern führenden
umfangreichen Getriebeeinrichtungen aufnimmt, über die die
Verbindung zwischen den Rädern und dem diesen zugeordneten,
gesondert am Montagekopf abgestützten Antriebsmotor
hergestellt wird.
Durch die Erfindung soll eine Radaufhängung der eingangs
genannten Art dahingehend weitergebildet werden, daß ohne
Komplizierung des Aufbaus eine weitgehend spielfreie
Antriebsverbindung zwischen Stellmotor und Zahnkranz als
Voraussetzung für eine möglichst spielfreie Lenkung erreicht
wird.
Erreicht wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1. Die
Erfindung geht dabei von dem Ansatz aus, den Zahnkranz, mit
dem das Ritzel des Stellmotors in Eingriff zu halten ist, als
Festabstützung für den Stellmotor auszubilden, also zwischen
Zahnkranz und Ritzel eine Abstützung herzustellen, die
ungeachtet der ansonsten gegebenen Bauteiltoleranzen sowie
verschleiß- und belastungsbedingt auftretender Spiele eine
weitgehend spielfreie Verbindung zwischen Ritzel und Zahnkranz
ermöglicht, in Verbindung mit einer gegenüber der Konsole
elastischen Abstützung des Stellmotores.
Im Hinblick auf eine möglichst kompakte Bauweise erweist es
sich dabei als zweckmäßig, wenn der Stützring innen verzahnt
ist und die Gegenabstützung des Stellmotors gegen den
Außenumfang des Stützringes erfolgt.
Der bauliche Aufwand läßt sich dabei verhältnismäßig gering
halten, und zwar bei kleinem Bauvolumen, wenn der Stellmotor
stehend an der Konsole angeordnet ist, in seinem oberen
Endbereich das Antriebsritzel trägt und mit der Konsole über
winklig zueinander stehende Streben verbunden ist, die mit der
Konsole als Basis in der Draufsicht ein Stützdreieck bilden.
Eine solche Lösung macht es möglich, Zahnkranz und Ritzel
quasi spielfrei in Eingriff zu halten, auch wenn der
Stellmotor mit der Konsole verbunden ist und die Konsole
ihrerseits spiel- und/oder belastungsbedingt gewisse
Abweichungen von ihrer zum Stützring konzentrischen Lage
erfährt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen, jeweils stark schematisiert
dargestellt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausgestaltungsform einer Radaufhängung
gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Frontansicht der Radaufhängung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Radaufhängung gemäß Fig. 1 und 2, im
wesentlichen ohne Montagekopf,
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung bei um 45° gegenüber der
Geradeausfahrstellung gemäß Fig. 3 eingeschlagenem Rad,
Fig. 5 in vergrößerter Darstellung den Montagekopf, ausschnittsweise darge
stellt, und
Fig. 6 in einer der Fig. 5 entsprechenden Darstellung einen vergrößerten Aus
schnitt der Verbindung des Antriebes mit dem Montagekopf.
Für die erläuternde Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren wird zunächst
davon ausgegangen, daß die erfindungsgemäße Radaufhängung als Montageeinheit
aus den aus Fig. 1 ersichtlichen Teilen besteht.
Hierbei umfaßt die Darstellung gemäß Fig. 1 einen plattenförmigen Montagekopf 1,
dem in hier nicht weiter dargestellter Weise am nicht weiter dargestellten
Fahrzeugaufbau ein entsprechender Befestigungsflansch zugeordnet sein kann, gegen
den der plattenförmige Montagekopf in nicht weiter dargestellter Weise verschraubt
oder in sonstiger Weise befestigt werden kann. An dem Montagekopf 1 sind die
weiteren Teile der Radaufhängung angebracht, so insbesondere die Konsole 2, die
über das Lager 3 mit dem Montagekopf 1 verbunden ist. Das Lager 3 ist in Fig. 1
geschnitten dargestellt. Über das Lager 3 mit seiner Mittelachse 4, die aufrecht,
bevorzugt vertikal zur Bodenebene steht, ist die Konsole 2 gegenüber dem
Montagekopf 1 drehbar, und zwar bevorzugt bezogen auf die Geradeausfahrstellung
des Rades 5 nach beiden Seiten über zumindest 110°, was sowohl ein Querfahren wie
auch die Realisierung sonstiger, für die Praxis gegebenenfalls notwendiger
Lenkprogramme ermöglicht. Prinzipiell ist aber durch die erfindungsgemäße Lösung bei
entsprechender Ausgestaltung, die hier nicht weiter dargestellt ist, auch eine
Verdrehung des Rades bezogen auf die Achse 4 um 360° realisierbar. Die Konsole 2,
die L-förmig gestaltet ist und über ihren horizontalen Schenkel 2a mit dem Lager 3
verbunden ist, weist des weiteren einen in Höhenrichtung verlaufenden und vom
Schenkel 2a nach unten ragenden Schenkel 2b auf, an dem die Radführungsglieder
befestigt sind, die durch zwei Lenker 6 und 7 gebildet sind. Von den Lenkern 6 und 7,
die über Lager 8 bzw. 9 am Schenkel 2b angelenkt sind und die sich im Wesentlichen
parallel zur Längsmittelebene des Rades 5, aber seitlich zu dieser erstrecken, bildet der
Lenker 6 einen oberen Lenker, der sich vom Lager 8 bei verhältnismäßig flacher
Neigung nach unten erstreckt, während der Lenker 7 als unterer Lenker nahezu
horizontale Erstreckung aufweist. Von ihren Lagern 8 und 9, damit vom Schenkel 2b
aus gesehen verlaufen die Lenker 6 und 7 in Richtung des Schenkels 2a. Radseitig
sind die Lenker 6 und 7 über Lager 10 und 11 mit dem Träger 12 des teilweise vom
Rad 5 umschlossenen, im Einzelnen nicht dargestellten Radnabenmotores 13
verbunden. Auf dem radseitigen, freien Ende des Lenkers 7 ist, vom Lager 9 aus
gesehen jenseits des Lagers 11 liegend, das Radfeder- und/oder Dämpferbein 14
abgestützt, das schematisiert angedeutet ist und dessen obere Anlenkung dem vom
Schenkel 2b abgelegenen Ende des Schenkels 2a zugeordnet ist. Bezogen auf die
Konsole 2 liegen, wie Fig. 2 zeigt, die Lenker 6 und 7 bevorzugt zwischen dem Rad 5
und der Konsole 2, es ist also eine zum Schenkel 2b der Konsole 2 seitlich versetzte
Lage des Rades 5 gegeben, wobei der Versatz des Rades 5 zum Schenkel 2b etwa der
doppelten Größe des seitlichen Versatzes der Lagerachse 4 zu den Schenkeln 2a und
2b entspricht. Der Schenkel 2a ist mit einer seitlichen Auskragung versehen, und zwar
in Richtung des seitlichen Versatzes des Rades 5, auf der das Lager 3 abgestützt ist.
Die Abstützung erfolgt dabei im Ausführungsbeispiel über eine Lagerplatte 15, die mit
dem Innenring 3a des Lagers 3 verbunden ist, das einen Außenring 3b aufweist, der
seinerseits an dem plattenförmigen Montagekopf 1 angeschraubt ist.
Der plattenförmige Montagekopf 1 trägt desweiteren, konzentrisch zum Lager 3 und,
bezogen auf die Achse 4 einen größeren Radius aufweisend, einen Stützring 16, der,
wie Fig. 3 zeigt, bezogen auf die hier vorgesehene, nicht volle Durchdrehbarkeit des
Rades nicht geschlossen ausgeführt ist und mit seinen offenen Enden im Bereich der
Außenkante des Rades 5, bezogen auf dessen Geradeausfahrstellung, endet, wobei
den Enden Anschläge 17 zugeordnet sind, die den Schwenkweg der Konsole
begrenzen.
Der Stützring 16 als Festabstützung ist im Ausführungsbeispiel als innenverzahnter
Ring ausgebildet und er wirkt mit einem Ritzel 18 eines ein Stellmittel bildenden
Antriebsmotores 19 zusammen, der bei aufrechter Drehachse 20 an der Konsole nahe
dem Schenkel 2a angebracht ist. Die Anbringung erfolgt dabei im Ausführungsbeispiel,
wie insbesondere Fig. 3 und 4 zeigen, über Stützstreben 21, 22, die sich in
Längsrichtung des Schenkels 2a erstrecken und die bevorzugt sowohl mit dem Motor
19 wie auch mit der Konsole 2 elastisch gelenkig verbunden sind. In der Draufsicht
gemäß Fig. 3 bilden sie dabei - grob betrachtet - die Schenkel eines
gleichschenkeligen Dreiecks, dessen Scheitel, von der Achse 4 gesehen jenseits des
Schenkels 2a und seitlich versetzt zu diesem liegt und dessen Basis durch den
Schenkel 2a gebildet ist. Desweiteren ist zur Abstützung des Motores 19 im Bereich
von dessen unterem, vom Ritzel 18 abgelegenen Endes eine elastische Abstützung 23
desselben gegenüber der Konsole 2 gegeben. Durch diese Art der Anlenkung des
Motores 19 wird erreicht, daß das Ritzel 18 ungeachtet von Toleranzen und Verschleiß
mit dem Stützring 16 in Eingriff gehalten werden kann. Hierzu trägt weiter bei, daß der
Stützring 16 von einer zum Motor 19 festen Außenabstützung 24 übergriffen wird, und
zwar im Wesentlichen gegenüberliegend zum Ritzel 18, wobei diese Außenabstützung
zweckmäßigerweise mit einer den Stützring 16 beaufschlagenden Gleitplatte 25
versehen ist, die ihrerseits über eine Feder 26 oder dergleichen gegenüber dem
motorfesten Teil der Außenabstützung 24 abgestützt ist.
Wie Fig. 5 zeigt erweist es sich als zweckmäßig, den Innenring des Lagers 3 als
Sensormessring zu verwenden, und hierzu stirnseitig, auf seiner vom Rad 5
abgewandten Seite mit Messmarken zu versehen. Gegebenenfalls kann auch eine
entsprechende Markierungsauflage vorgesehen werden. Dieser als Messring
dienenden Stirnseite des Innenringes sind einer oder mehrere Sensoren 27
gegenüberliegend angeordnet, so daß über die Sensoren aufgrund der zum Rad 5
drehfesten Lage des Innenringes 3a die jeweilige Ist-Lenkstellung des Rades erfaßt
werden kann. Dem oder den Sensoren 27 können zweckmäßigerweise an dem
plattenförmigen Montagekopf entsprechende Halterungen zugeordnet sein, so daß bei
entsprechender Ausrichtung des Montagekopfes gegenüber dem Fahrzeugaufbau
keine weiteren Justierarbeiten bei Montage und Demontage notwendig sind.
In der vorstehenden Schilderung ist davon ausgegangen, daß zum Montagekopf 1 die
Befestigungsplatte gehört und diese Befestigungsplatte zusammen mit den übrigen,
daran befestigten Teilen insgesamt als Montageeinheit herausgenommen wird. Eine
demgegenüber reduzierte Lösung besteht darin, die Befestigungsplatte am Fahrzeug
zu belassen und für die Demontage jeweils lediglich das Lager 3 zu lösen, da mit dem
Lager 3 auch die Konsole und die daran befestigten Teile, so insbesondere der Antrieb
mit dem Motor 19 als Montageeinheit lösbar sind.
Bei beiden vorstehend angesprochenen Ausgestaltungsmöglichkeiten, also der
Ausgestaltungsmöglichkeit, der Montageeinheit mit Befestigungsplatte oder der
Montageeinheit ohne Befestigungsplatte, also einer lediglich durch die Konsole und die
daran angeschlossenen Teile gebildeten Montageeinheit ist die Montageeinheit
innerhalb des vom Lager 3 umgriffenen Bereiches mit einer zentralen, durch den
Innenraum des Lagers 3 gebildeten Ausnehmung versehen, durch die alle Anschlüsse
zum Rad geführt werden können, so auch alle elektrischen und/oder hydraulischen
Anschlüsse, was hier nicht weiter dargestellt ist.
Wenn im Rahmen der vorstehenden Erläuterung der Erfindung der Antrieb für die
Konsole, und damit für die Verdrehung des Rades 5 um die Achse 4 als Lenkachse als
Zahnradantrieb dargestellt und erläutert wurde, so geschah dies selbstverständlich nur
beispielsweise und es ist in gleicher Weise möglich, diesen Antrieb in
gebräuchlicherweise als Kettentrieb, Zahnstangenantrieb oder dergleichen schlupffrei
auszugestalten.
Im Hinblick auf die Ausfallsicherheit, die bezüglich der Lenkung von Fahrzeugen in
höchstem Maße gewährleistet sein muß, kann es im Rahmen der Erfindung
zweckmäßig sein, eine Doppelung der Antriebselemente derart vorzunehmen, daß ein
zusätzlicher, unabhängiger zweiter Motor mit Ritzel vorgesehen wird, der in die
Verzahnung des zur Drehachse 4 konzentrischen Stützringes 16 eingreift. Eine
entsprechende Sicherheitsvorkehrung kann darin bestehen, bei nur einem
Antriebsmotor diesem eine zweite Wicklung zuzuordnen.
Dadurch, daß im Rahmen der Erfindung der Drehantrieb für den Radsatz als
Montageeinheit quasi der Radaufhängung zugeordnet wird, ergibt sich innerhalb des
Aufbaus ein Gewinn an Bauraum und Bauhöhe. Ferner ermöglicht die Anordnung des
Stützringes 16 in der geschilderten Weise sehr große Stützringdurchmesser, und damit
bei üblicher Ritzelgröße sehr große Übersetzungsverhältnisse, mit der Folge, daß der
zugeordnete Antriebsmotor für den Drehantrieb des Radsatzes relativ schwach
ausgelegt werden kann und deswegen auch mit herkömmlichen
Übersetzungsgetrieben betrieben werden kann.
Claims (7)
1. Radaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge mit einem am Bodenteil
des Fahrzeuges befestigbaren Montagekopf, einer Konsole als Träger eines lenkbaren
Rades, die am Montagekopf um eine aufrechte Achse drehbar gelagert ist, sowie
einem zur Verdrehung der Konsole gegenüber dem Montagekopf dienenden
Stellmotor, der von der Konsole getragen ist und der über ein Antriebsritzel mit einem
zur Drehachse der Konsole konzentrischen, gegenüber dem Montagekopf
feststehenden Zahnkranz in Eingriff steht,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zahnkranz als Stützring (16) eine Festabstützung für den Stellmotor (19) bildet,
gegen dessen Gegenseite zum Ritzel (18) eine Gegenabstützung (24) des Stellmotores
(19) anliegt, und daß der Stellmotor (19) mit der Konsole (2) elastisch gelenkig
verbunden ist.
2. Radaufhängung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stützring (16) innenverzahnt ist und gegen den Außenumfang des Stützringes
(16) die Gegenabstützung (24) des Stellmotores (19) anliegt.
3. Radaufhängung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegenabstützung (24) elastisch nachgiebig mit dem Stellmotor verbunden ist.
4. Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stützring (16) am Montagekopf (1) angebracht ist.
5. Radaufhängung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellmotor (19) stehend an der Konsole (2) angeordnet ist, im oberen
Endbereich das Antriebsritzel (18) trägt und mit der Konsole (2) über winklig zueinander
stehende, mit der Konsole (2) als Basis in der Draufsicht ein Stützdreieck bildende
Streben (21, 22) verbunden ist.
6. Radaufhängung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Streben (21, 22) elastisch mit dem Stellmotor (19) und/oder der Konsole (2)
verbunden sind.
7. Radaufhängung nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stellmotor (19) im vom Ritzel (18) abgelegenen, unteren Bereich eine
elastische Abstützung (23) zur Konsole (2) aufweist.
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