DE2240367A1

DE2240367A1 - Fahrzeuglenkachse

Info

Publication number: DE2240367A1
Application number: DE2240367A
Authority: DE
Inventors: Nicholas Joseph Matteo
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1971-08-17
Filing date: 1972-08-17
Publication date: 1973-02-22
Also published as: US3768585A; JPS4829122A; GB1404008A

Description

PA 45 rÜnae Telefon

Stuttgart (0711) 356539 359A19

Telegramms Patentschutz Essllngennecfcar

Eaton Corporation, 100 Erievlew Plaza, Cleveland, Ohio

Pahrzeuglenkachse

Die Erfindung betrifft eine Pahrzeuglenkachse mit einem auf zwei drehbar gelagerten Laufräder aufgestützten Rahmen und zwei zur Lenkung der Laufräder dienenden und mit diesen gekoppelten Lenkarmen, die durch eine dazwischen verlaufende j an im Abstand zu der Drehachse der Laufräder liegenden Punkten gelenkig angeschlossene starre Spur- . stange miteinander verbunden sind, Vielehe durch eine zugeordnete Lenkvorrichtung bewegbar ist.

Bei bekannten Lenkachsen dieser Art sind komplizierte und teure Mechanismen erforderlich, um die Linearbewegung einer hydraulischen Lenkzylinderstange in eine eine Differentiallenkung der Fahrzeug-Laufräder ergebende Bewegung umzuformen. Dies ist insbesondere dadurch bedingt, daß der Hydraulikzylinder starr an einem Rahmenteil der Lenkachse befestigt ist, so daß der Hydraulikzylinder und die zugeordnete Zylinderstange lediglich eine geradlinige Antriebsbewegung bezüglich des Rahmenteiles der Lenkachse ausführen können. Da nun die meisten Kraftfahrzeuge, die eine solche Lenkachse verwenden, eine Differentiallenkung benötigen, werden deshalb Kopplungsmechanismen mit verhältnismässig komplizierten geometrischen Verhältnissen . notwendig um diese geradlinige Bewegung in die für eine

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Differentiallenkbewegung des Fahrzeuges erforderliche komplexe Bev/egung umzusetzen. Hierbei wird unter einer Differentiallenkbewegung eine solche Lenkbewegung verstanden, bei der beim Durchfahren einer Kurve- von zwei auf einer Achse sitzenden Laufrade meines Fahrzeugen ein Laufrad um einen größeren Winkel verschwenkt wird als das am entgegengesetzten Ende der Achse sitzende Laufrad. Eine solche Differentiallenkbewegung gibt einem darauf eingerichteten Fahrzeug somit einen wesentlich geringeren Wendekreis als er bei einem Fahrzeug mit normaler Lenkbewegung vorhanden ist.

Ein Beispiel einer solchen bekannten Lenkachse ist in der US-Patentschrift 3 4o8 100 beschrieben. Diese bekannte Lenkachse v/eist einen Rahmenteil und zwei schwenkbar daran gelagerte Laufräder auf. Auf dem Rahmenteil ist ein doppelwirkender hydraulischer Zylinder starr befestigt, der mittels einer zugeordneten Kolbenstange eine Querbewegung bezüglich des Rahmenelementes erzeugen kann. Diese Querbewegung wird sodann durch an den voneinander entfernten Enden der querverlaufenden Kolbenstange angeschlossene Kopplungsmechanismen in die für die Erzeugung der Differentiallenkbewegung erforderliche nichtgeradlinige Bewegung umgeformt. Die bekannte Lenkachse wird ausserdem noch dadurch kompliziert, daß die geometrische Zuordnung der Lenkzylinderstange zu den mit den Laufrädern gekoppelten Lenkarmen kritisch ist und eine häufige Nachstellung der Kopplungsmechanismen erforderlich macht, um eine einwandfreie Differentiallenkbewegung des Fahrzeuges sicherzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkachse zu schaffen, die bei einfachem betriebssicherem Aufbau ohne komplizierte Kopplungsmechanismen es gestattet, eine Differentiallenkbewegung zu erzeugen, wobei alle Lenkkräfte

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innerhalb der Lenkachse selbst aufgenommen sind, so daß durch eine Relativbewegung zwischen der Lenkachse und dem Chassis des Fahrzeuges keine Lenkfehler eingeführt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Fahrzeuglenkachse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Spurstange unter Erzeugung einer Differentiallenkbewegung der Laufräder eine zusammengesetzte Dreh-Translationsbewegung durch die Lenkvorrichtung erteilbar ist„

Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften der neuen Lenkachse ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles sowie aus den anschließenden Unteransprüchen,

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Lenkachse gemäß der Erfindung in der Draufsicht,

Pig. 2 die Lenkachse nach Figo 1 in einer Seitenansicht von vorne teilweise im Querschnitt,

Fig. 5 die Lenkachse nach Fig. 1 geschnitten längs der Linie III - III der. F.ig. 1 in einer Seitenansicht,

Fig. 4 die Lenkachse nach Fig. 1 in dem Zustand entsprechend dem Lenkeinschlag in einer Fahrrichtung in der Draufsicht,

Fig. 5 die Lenkachse nach Fig. 1 in dem Zustand entsprechend dem Lenkeinschlag in der anderen Fahrrichtung in der Draufsicht und

Fig. 6 die Lenkachse nach Fig. 1 geschnitten längs der Linie VI - VI in einer Seitenansicht unter Veranschaulichung Insbesondere der Halterung des hydraulischen Zylinders.

In Fig. 1 ist eine Lenkachse IO dargestellt, die einen Rahmenteil und Achsschenkel 14, 16 aufweist, welche an den beiden entgegengesetzten Enden des Rahmenteiles 12 mittels durchgehender Achsschenkelbolzen 18,20 gelenkig mit dem Rahmenteil 12 verbunden sind. Die Achsschenkel l4, 16 weisen einen im wesentlichen üblichen Aufbau auf; sie tragen Radlager 22, 24 durch die Fahrzeug-Laufräder 26, 28 drehbar gelagert sind. Ausserdem verfügen die Achsschenkel 14, 16 über einstückig an ihnen angeformte Lenkarme 30» ?2

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die es gestatten, die Achsschenkel l4, l6 und die zugeordneten Fahrzeug-Laufräder 26, 28 um die Achsschenkelbolzen l8, 20 zu verschwenken und damit das Fahrzeug, das mit dieser Lenkachse ausgerüstet ist, zu lenken. Die bisher beschriebenen Achsschenkelteile sind im wesentlichen

bekannt.

Der Rahmenteil 12 der Lenkachse 10 weist darüber hinaus eine erste dreieckförmig gestaltete Platte J>k auf, die in Fig. 1 dargestellt ist und der eine zweite ähnlich gestaltete Platte ^6 im vertikalen Abstand zugeordnet ist, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Die Platten jü>4, J>6 sind mittels dazwischen verlaufender Stegteile 58, kO zu einem gehäuseartigen starren Konstruktionselement verbunden. Die Verbindung der Platten und Stegteile miteinander geschieht zweckmässigerweise durch eine Schweißkonstruktion, doch können naturgemäß auch andere geeignete Verbindungen zu diesem Zwecke verwendet werden. ·

Von dem Stegteil 38 ragt ein starr an diesen befestigter Zapfen 42 nach aussen, der es gestattet, die Lenkachse 10 mittels einer Schwingbalkenlagerung an einem.im einzelnen nicht dargestellten, industriellen Lastwagen oder dergleichen zu befestigen. Solche Schwingbalkenlagerungen für Lenkachsen bei industriellen Lastwagen sind bekannt und beispielsweise in den US-Patentschriften 2 829. ,9025 und j5 086 791 beschrieben, so daß sich eine weitere Erläuterung insoweit erübrigt.

Ausserdem verfügt die Lenkachse 10 über Kraftlenkmittel mit einem doppelwirkenden hydraulischen Zylinder 52 und einem in dem hydraulischen Zylinder 52 verschieblich geführten Kolben 5^* der starr an einer durchgehenden Kolbenstange befestigt ist.

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Die Kraftlenkmittel 50 können mittels von dem Hydraulikzylinder 52 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise zu beiden Seiten des Kolbens 54 abgehender Hydraulikanschlüsse 58, 60 mit einer im einzelnen nicht dargestellten hydraulischen Druckmediumsquelle verbunden werden. Bei Druckbeaufschlagung einer Seite des doppelwirkenden Hydraulikzylinders 52 wird die Kolbenstange 56 in der entsprechenden ersten Richtung verschoben, während bei Druckbeaufschlagung der anderen Seite des Hydraulikzylinders eine Verschiebung der Kolbenstange in der anderen, zweiten Richtung erfolgt. Eine v/eitere Beschreibung von Einzelheiten des Hydrauliksystems der Kraftlenkmittel ist nicht notwendig, weil solche hydraulischen Systeme an sich bekannt sind.

An die beiden Enden der Kolbenstange 56 sind zwei Verbindungsglieder 62, 64 angeschraubt, die ihrerseits mittels Gelenkbolzen 66, 68 an die Lenkarme 30, 52 angelenkt sind. Die Schraubverbindung zwischen der Kolbenstange 56 und den Verbindungsgliedern 62, 64 gestattet es in einfacher Weise bei der Montage eine erste Einstellung vorzunehmen oder aber bei der normalen Überholung des industriellen Lastwagens, mit dem die Lenkachse versehen ist, einen Ausgleich für den Verschleiß oder eine Nachjustierung vprzunehmen. Die Kolbenstange 56 und die zugeordneten Verbindungsglieder bilden somit eine zwischen den Lenkarmen 30, 52 verlaufende Spurstange.

Die Kraftlenkmittel 50 verfügen ausserdem über ein Zapfenelement 70, das in der Nähe der Mitte des doppelwirkenden Hydraulikzylinders 52 befindliche Endteile 72, 74 aufweist und starr mit dem Hydraulikzylinder verbunden ist. Auf den Endteilen 72, 74 des Zapfenelementes 70 sind Lager 76, 78 drehbar aufgesetzt, die an sich beliebigen Aufbau aufweisen und aus beliebigem Material bestehen können,

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bei der bevorzugten Ausführungsform aber von Kugellagern gebildet sind, um dadurch Reibungs- und Verschlei'ßerscheinungen auszuschalten und eine genauere Einstellung der Lenkgeometrie zu gestatten. Die den Endteilen 72, 74 des Zapfenelementes 70 zugeordneten Lager 76, 78 sind in zwei Längs sohl it ze η 8o> 82 der, dreieckförmigen Platten 34, 36 des Rahmenteiles 12 geführt« Die Längssohlitze 80, -82 weisen eine geringfügig größere Breite als der.Durchmesser der reibungsarmen Lager 76, 78 auf, um damit den Lagern 76, 78 eine freie Rollbewegung bezüglich der Seite der Längsschlitze 80, 82 zu ermöglichen, auf der sie aufliegen.

Die Berandungen der Längsschlitze 80, 82 wirken im wesentlichen als Laufbahnen oder Führungen, welche den Hydraulikzylinder 52 bezüglich der Längsmittellinie des Fahrzeuges zentriert halten, während sie gleichzeitig eine verhältnismässig freie Translationsbewegung des Hydraulikzylinders 52 längs der Mittellinie des Fahrzeugs gestatten und aüsserdem eine relative Drehbewegung des Hydraulikzylinders 52 um einen auf der Längsmitte!linie des Fahr-» zeuges liegenden funkt ermöglichen. Diese Bewegung ist erforderlich um eine Differentiallenkung der Fahrzeug-Lauf räder mit der kleinstmöglichen Zahl von beweglichen Teilen, von Einstellung und Konstrüktionselementen zu erzielenj sie' bildet einen wesentlichen Teil der Erfindung*

Um die vertikale Zuordnung des Zapfenelementes 70 zu erhaiteji und den Hydraulikzylinder 52 derart zu halten, daß die Kolbenstange 56 nicht unter dem Einfluß des Gewichtes des Hydraulikzylinders 52 nach unten durchhängt, sind an den Endteilen 72, 74 des Zapfenelernentes 70 zwei Ringscheiben 84, 86 vorgesehen, die an den Endteilen mittels Federringen 88, 90 befestigt sind. Diese breiten Ringscheiben bieten den weiteren Vorteil, daß sie die Lager-

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flächen der reibungsarmen Lager gegen die direkte Einwirkung von Staub-und Schmutzpartikeln, die durch die Fahrzeugbewegung aufgerührt werden, schützt·

Bei der beschriebanen-Einriafetung ist es wichtig darauf hinzuweisen, daß/bei in der geraden Fahrtrichtung stehenden Fahrzeug-Laufrädern in der NUhe des von der Mittellinie der Lenkachse am weitesten entfernten·Endes der Längsschlitze 80, 82 stehen, während beim Einschlagen der Fahrzeuglaufräder in'beiden Richtungen die Lager 76, 78, geführt von einer Berandung der die Lager aufnehmenden Längsschlitze 80, 82, auf die Mittellinie der Lenkachse zu rollen. Dadurch ist es dem Hydraulikzylinder 52 und der Kolbenstange 56 möglich, die beschriebene zusammengesetzte Dreh- und Translationsbewegung auszuführen, welche die Differentiallenkung der Fahrzeug-Lauf räder ergibt. Sowohl der Hydraulikzylinder 52 als auch die Spurstange 56 werden somit mit anderen Worten um eine durch die Mittellinie der dem Zapfenelement 70 zugeordneten Lager 76, 78 gebildete sich bewegende Achse bei der Lenkung der Fahrzeug-Laufräder verschwenkt, während die Spurstange eine Querbewegung erfährt. Durch diese kombinierte Bewegung wird die Differentiallenkung hervorgerufen.

Betriebsweise

Aus der vorgehenden Beschreibung geht hervor, daß bei der Beaufschlagung einer Seite des Kolbens 54- mit hydraulischem Druckmedium der Hydraulikzylinder 52 geringfügig bezüglich der Längsmittellinie des Kraftfahrzeuges in einer Querrichtung soweit bewegt wird, bis die Lager ΐβ, 78 an einer Berandung der Längsschlitze 80, 82 anliegen und durch die auftretende Reaktionswirkung eine weitere Querbewegung

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des Hydraulikzylinders 52 verhindert wird. Da die Enden der Kolbenstange 56 mit den Lenkarmen 30, J2. gelenkig verbunden sind und die Lenkarme 30, J52 ihrerseits mittels der Achsschenkelbolzen l8, 20 bezüglich der Lenkachse selbstjschwenkbar gelagert sind, ,wird unter der weiteren Einwirkung des hydraulischen Druckes eine Kraft erzeugt, welche die Kolbenstange 56 in einem gekrümmten Bogen um die Achsschenkelbolzen l8, 20 bewegen will. Gleichzeitig mit dieser Kraft ist der die Kolbenstange 56 tragende Hydraulikzylinder 52 einer Kraft ausgesetzt, welche den Hydraulikzylinder 5² auf den Rahmen der Lenkachse zu bewegen will, weil beide Enden der Kolbenstange 56 sich in dieser Richtung bewegen, wenn die Lenkarme 30, 32 um die Achsschenkelbolzen l8,20 verschwenkt werden; demgemäß müssen der Mittelpunkt der Kolbenstange und des diese umgebenden Hydraulikzylinders entsprechend mitgehen,. Mit näherem Heranrollen der den Hydraulikzylinder 52 tragenden Lager "J6, 78 an eine die Mittellinien der Achsschenkelbolzen l8 miteinander verbindende Linie erzeugen die geometrischen Zuordnungen der Verbindungen und die Reaktionswirkung zwischen dem Hydraulikzylinder 52 und den Lagern 76, 78 sowie dem Rahmenteil 12 in den Schlitzen 80, 82 einen Verstärkungseffekt, welcher bewirkt,. daß das auf der Innenseite der Bahnkurve liegende Laufrad stärker eingeschlagen wird, als das auf der Aussenseite der Bahnkurve liegende Laufrad, wobei, wie aus den Pig. 4 und 5 zu ersehen, die Differentiallenkung zustande kommt.

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Claims

22A0367 - ίο - Patentansprüche

1. Fahrzeuglenkachse mit einem auf zwei drehbar gelagerten Laufrädern abgestützten Rahmen und zwei zur Lenkung der Laufräder dienenden und mit diesen gekoppelten Lenkarmen, die durch eine dazwischen verlaufende, an im Abstand zu der Drehachse der Laufräder liegenden Punkten gelenkig angeschlossene starre Spurstange miteinander verbunden sind, welche durch eine zugeordnete Lenkvorrichtung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spurstange (56) unter Erzeugung einer Differantiallenkbewegung der Laufräder (26,28) eine zusammengesetzte Dreh-Translationsbewegung durch die Lenkvorrichtung erteilbar ist.

2. Lenkachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Spurstange (56) bewegende Lenkvorrichtung einen die Spurstange (56) umgebenden doppelwirkenden Hydraulikzylinder (50) aufweist, in dem ein mit der Spurstange (56) starr verbundener Kolben (5¹O verschieblich geführt ist, der durch wechselweise Beaufschlagung mit Druckmedium gemeinsam mit der Spurstange (56) in der einen oder der anderen Richtung bewegbar ist.

J>, Lenkachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (50) in einer die zusammengesetzte Dreh-Translationsbewegung ergebenden Weise relativ zu dem Rahmen (12) beweglich geführt gelagert ist.

4. Lenkachse nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Hydraulikzylinders (50) zumindest einen in dem Rahmen (12) ausgebildeten rechtwinklig zur

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Drehachse der Laufräder (26,28) verlaufenden Schlitz (8o,82) aufweist,in dem ein an dem Hydraulikzylinder (52) drehbar gelagertes Lagerelement (76,78) jeweils durch eine Schiitzberandung geführt ist_rderart, daß der Hydraulikzylinder (52) und die Spurstange (56) relativ zu dem Rahmen (12) unter Erzeugung der Differentiallenkbewegung der Laufräder (26,28) geführt sind.

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