DE2332243C3

DE2332243C3 - Lenkeinrichtung für ein allradgetriebenes mehrachsiges Fahrzeug

Info

Publication number: DE2332243C3
Application number: DE2332243A
Authority: DE
Inventors: Jean Saint Bris Le Vineux Perrotin (Frankreich)
Original assignee: Jean Nicolas & Fils Champs Sur Yonne Frankreich
Current assignee: Nicolas Equipement Sa Champs-Sur-Yonne Yonne
Priority date: 1972-12-20
Filing date: 1973-06-25
Publication date: 1979-06-07
Also published as: US3903979A; DE2332243A1; DE2332243B2; FR2210969A5; AU479724A; GB1450326A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkeinrichtung für ein ailradgetriebenes mehrachsiges Fahrzeug.
Eine Anordnung dieser Art ist aus der GB-PS 12 76 179 bekannt. Bei ihr wird jedoch die Möglichkeit einer gewissen Querstellung der Räder erkauft mit einem beträchtlichen konstruktiven Aufwand bei der Ausgestaltung der Steuermechanismen.
Diese sind nämlich bei der bekannten Anordnung praktisch so aufgebaut, daß ein Steuerrad, mechanische Übertragungsgestänge zu allen gesteuerten Achsen, jeweils jeder dieser Achsen zugeordnete Steuerwellen, hydraulische Steuerventile, hydraulische Stellmotoren

ίο sowie Übertragungsgetriebe in einer einzigen Wirkungslinie funktionell hintereinandergeschaltet sind (vgl. beispielsweise die Figuren 16 und 17 der genannten Patentschrift). Die Verriegelungsvorrichtungen sind jeweils zwischen den Übertragungsgestängen und der Steuerwelle angeordnet Die Verstelleinrichtung zum Verstellen der Achsen zwischen Längs- und Querfahrt greift in die genannte Wirkungslinie ein. Dazu wird mittels der Verriegelungsvorrichtungen diese Wirkungslinie unterbrochen, und die Steuerwellen werden mit dem funktionell nachgeschalteten Teil des Steuermechanismus gegenüber dem vor den Steuerwellen liegenden Teil neu eingestellt Die Verstellung der Achsen erfolgt also durch die gleichen Stellmotoren, die auch für die Steuerung der Achsen vorgesehen sind.

Diese Anordnung hat mehrere grundsätzliche Nachteile: Da die Stellmotoren der einzelnen Achsen sowohl den gesamten Steuerausschlag dieser Achsen als auch die Verstellbewegung aufbringen müssen, derartige hydraulische Verstellmotoren aber in der Regel nur einen Winkelausschlag von etwas über 100° leisten können (bei größeren Winkelausschlägen wird der Hebelarm zu kurz) müssen zwischen den Verstellmotoren und den Achsen Übersetzungsgetriebe vorgesehen sein, — im vorliegenden Falle die Segmentgetriebe 32.

Um die Steuerwellen zu verstellen, müssen diese nach dem Entkuppeln von den Übertragungsgestängen ihrerseits mit einem Stellantrieb gekuppelt werden. Um aber den erforderlichen Mechanismus wenigstens einigermaßen einfach und übersichtüch zu halten, ist es

-to erforderlich, daß die Steuerwelle vor dem Verstellvorgang jeweils in eine ganz bestimmte Grundstellung bewegt wird, in der der Stellantrieb mit der Steuerwelle gekuppelt werden kann. Wie aus Seite 6 Zeilen 63 bis 68 der genannten Patentschrift hervorgeht müssen deshalb vor dem Verstell vorgang die Achsen jeweils in eine ihrer Grundstellungen, z. B. für Längsfahrt oder für Querfahrt, eingesteuert werden. Um also beispielsweise ein Fahrzeug bei Kurvenfahrt in Längsrichtung um ein gewisses Stück quer zu versetzen, müssen zunächst alle Achsen aus ihrer Kurvenstellung in die Geradeausstellung gesteuert, sodann in ihre Stellung für Querfahrt gebracht und nach dem Versetzen des Fahrzeugs wieder in ihre Geradeausstellung zurückgeführt werden, worauf sie dann mittels des Steuerrades wieder in ihre ursprüngliche, der Kurvenfahrt entsprechende Stellung verbracht werden können.

Angesichts dieser Schwierigkeiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Lenkeinrichtung der in Frage stehenden bekannten Art die vorstehend erörterten Schwierigkeiten und Nachteile auszuräumen und hinsichtlich der Steuermechanismen einfache zusätzliche Maßnahmen zu treffen, die es erlauben, ohne die Wirkungsweise der Steuermechanismen zu beeinträchtigen und ausgehend von jeder beliebigen Ausgangsstcllung der Räder deren völlige Querstellung und ebenso deren Rückstellung zu bewirken.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1. Wie

man ohne weiteres ersieht, werden dabei die doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder derart geschaltet, daß sie kraftlos sind und die nun durch den Steuermechanismus bewirkte Steuerung der Achsen nicht behindern.

Während also bei der bekannten Anordnung die Möglichkeit einer gewissen Querstellung der Räder erkauft wird mit einem beträchtlichen konstruktiven Aufwand bei der Ausgestaltung der Steuermechanismen selbst, ergibt sicn gemäß der Erfindung der folgende, für _]0 die Lösung der genannten Aufgabe entscheidende Sachverhalt:

Wenn das Fahrgestell steht, dann müssen nicht unbedingt alle Achsen zugieich orientiert werden. Man kann nämlich davon ausgehen, daß sich die Achsen nacheinander der Reihe nach orientieren lassen, wobei sich diejenigen Achsen, die am geringsten belastet sind oder bei ihrer Verdrehung den geringsten Widerstand finden, als erste orientieren. Daher genügt es, zu ihrer Verstellung hydraulische Zylinder heranzuziehen, die nicht untereinander synchronisiert und lediglich in ihren beiden Grenzstellungen (»Ein« bzw. »Aus«) wirksam sind. Ferner genügen zur Eingrenzung der Wirkungsweise der hydraulischen Zylinder einfache Anschläge innen oder außen für die Querstellung sowie ein einfaches Verriegelungssystem mit automatischer Einschaltung zur Zurückführung der Achsen in ihre Normalstellung, in der sie mit dem für die Längsfahrt zuständigen Steuermechanismus gekoppelt sind.

Die Querstellung der Räder — und zwar eine völlige _J0 Querstellung — kann von jeder beliebigen Ausgangsstellung aus vorgenommen werden. Ferner erfolgt die Rückstellung automatisch. Schließlich kann das erforderliche hydraulische Verstellsystem konstruktiv sehr einfach ausgestaltet werden und benötigt nur einen _J5 verhältnismäßig geringen Leistungsbedarf, weil die Radachsen jeweils nacheinander verstellt und zurückverstellt werden.

Die Erfindung gestattet im übrigen eine Reihe besonders vorteilhafter Formen der weiteren Ausge- _w staltung, deren kennzeichnende Besonderheiten in den Unteransprüchen niedergelegt sind.

Im Folgenden wird die Erfindung an bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung des Näheren erläutert In der Zeichnung ist

F i g. 1 ein Prinzipschema bekannter Anordnungen, bei dem die Ausrichtung der Achsen des Fahrgestells während einer Längsfahrt dargestellt ist, wobei die Achsen von einem Steuermechanismus ausgerichtet sind,

F i g. 2 ein Prinzipschema ähnlich dem der F i g. 1, bei dem die Achsen in bekannter Weise um 90° gegenüber der Mittelstellung verdreht sind, so daß eine Querbewegung des Fahrzeugs ermöglicht wird,

F i g. 3 ein Schema, in dem die jeweils zwischen zwei hintereinander angeordneten Achsen derselben Achsenreihe in bekannter Weise angeordneten Verbindungslenker dargestellt sind, mittels derer die in der Fig. 1 wiedergegebene Achsenausrichtung herbeigeführt werden kann,

F i g. 4 eine schematisch vereinfachte Draufsicht der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung im Schnitt entlang derLinieiV-iVinFig.5,

F i g. 5 die Schnittansicht nach der Linie V-V in F i g. 4 und _b-j

Fi g. 6 eine Draufsicht nach Fi g. 4 um 90" verdreht

Das in der Fig. 1 schematisch dargestellte, prinzipiell bekannte selbststeuernde Fahrgestell hat vier Reihen

45

50 mit je zwei Achsen 10. In den folgenden Darstellungen wird angenommen, daß diese Achsen alle selbststeuernd sind, obwohl das nicht unbedingt der Fall sein muß. Jede dieser Radachsen kann sich um eine senkrechte Drehachse 11 drehen, die in der Mitte zwischen den beiden Rädern angeordnet ist Es sei darauf hingewiesen, daß es durch die Art der Achsenmontage ermöglicht wird, die Räder an Ort und Stelle auszurichten, was bei der Verwendung von Drehgestellen nicht möglich wäre. In Fig. 1 sind die Achsen 10 in einer Stellung wiedergegeben, in der sie die Fortbewegung der von ihnen getragenen Plattform 12 auf einem Kreisbogen mit dem Radius 13 ermöglichen.

Es gibt bereits Steuermechanismen, mit denen eine Selbststeuerung jeder von mehreren Achsen einer Plattform ausführbar ist, wobei dann der betreffenden Achse eine entsprechende Stellung bezüglich der anderen Achsen gegeben wird. Beispielsweise macht es (vgl. F i g. 3} eine Kopplung von zwei Achsen 10 und 14 einer und derselben Reihe möglich, den Einschlagwinkel der beiden Achsen aufeinander ab^-stimmen. Dieser vorbekannte Mechanismus weist für jede Achsreihe eine Platte 15 bzw. 16 auf, die über einen Lenker 17 bzw. 18 an ein Gestänge 19 bzw. 20, das mit der Achse drehfest verbunden ist, angeschlossen ist Die Platten 15 und 16 ,!nd untereinander durch Übertragungsplatten 21 bzw. 22 und einen in Längsrichtung verlaufenden Lenker 23 verbunden. Es genügt daher, die erste Achsreihe mit Steuerzylindern oder Steuerventilen auszustatten, um zugieich auch alle anderen Achsen anzutreiben.

Der vorbeschriebene Steuermechanismus hat wie alle bisher bekannten Mechanismen zur Selbststeuerung von Fahrgestellen den Nachteil, daß er für die zu beiden Seiten der Mittelebene außen liegenden Achsen nur einen Einschlagwinkel von höchstens etwa 55° zuläßt. Einschlagwinkel von so begrenzter Größe sind aber auf überfülltem Arbeitsgelände oft unzureichend.

Die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung, wie die in Fig.4 bis 6 dargestellt ist, vermeidet nun diesen Nachteil, denn sie ermöglicht ein Verschwenken der Achsen um 90° gegenüber der Mittelstellung, wie in F i g. 2 dargestellt also eine ausgesprochene Querfahrt, wie dies durch den Pfeil / angedeutet ist. Die Antriebsorgane bleiben sowohl für die Querfahrt wie auch für die Längsfahrt die gleichen. Es kann sich dabei insbesondere um Elektromotoren oder hydraulische Motoren handeln, die zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Die F i g. 4 bis 6 zeigen eine mit der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung ausgestattete Achse 26, die zwei Räder 24 und 25 trägt. Die Achse könnte auch mit Zwillingsrädern verseher, sein, wie dies beispielsweise in F'g. ' dargestellt ist. Sie ist mit dem Chassis 27 über eine senkrechte Zylinderaufhängung verbunden (vgl. F ι g. 5), aber es kö.inte auch jede andere Aufhängung angewandt werden. Die Aufhängung weist einen Führungsschaft 23 auf, der z. B. durch eine Verschweißung 29 an eine.n mit dem Chassis 27 verschraubten Sockel 30 befestigt ist. In dem Führungsschaft 28 gleitet ein rohrförmiger Kolben 31, der an der Achse 26 befestigt ist Der Aiifhängüngszylinder 32 ist zwischen der Achse 26 und dem Rohrboden des Führungsschaftes 28 angeordnet. Zwischen dem Aufhängungszylinder 32 einerseits Und seiner Abstützung andererseits sind Kugeln, Kugelgelenke oder sphärische Lagerschalen angeordnet, um schädliche Spannungen zu vermeiden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der

Kopf des Aufhängungszylinders 32 als konvexe Lagerfläche ausgebildet und liegt gegen einen auf den Fiihrungsschaft 28 aufgeschraubten Deckel 33 an. Eine Kugel 33a ist zwischen dem Aufhängungszylinder 32 und der Achse 26 angeordnet.

Der Steuermechanismus weist für die Längsfahrt neben der für beide Achsen der gleichen Reihe (vgl. Fig.4 und 6) gemeinsamen Platte 34 einen Lenker 35 auf, der an einem mit dem Sockel 30 drehbar Verbundenen plattenförmigen Lenker 36 angelenkt ist, der seinerseits von dem Sockel 30 z. B. durch ein Kugellager 37 oder ein Gleitlager getrennt ist. Jedoch bewegt dieser plattenförmige Lenker 36 die Achse 26 nicht unmittelbar; er bewegt vielmehr einen plattenförmigen Lenker 38, der seinerseits mit der Achse 26 über mindestens ein Hebelgelenk 39 verbunden ist. In der Fig.5 ist nur ein einziges solches Hebelgelenk 39 darEestellt aber man könnte ebensogut deren zwei um einen Winkel von 180° gegeneinander versetzt anordnen, wobei diese letztere Variante den Vorteil einer ausgeglicheneren Steuerung bietet. Zwischen den beiden plattenförmigen Lenkern 36 und 38 ist ein Kugellager 40 angeordnet, das wie das Kugellager 37 auch durch ein Gleitlager ersetzt werden könnte. Um die Kugellager 37 und 40 herum können Dichtungen angeordnet sein, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Ein Haltering 41, der von einer Mutter 42 angepreßt wird, hält den plattenförmigen Lenker 38 auf seinem Sitz. Hülsen aus selbstschmierendem Material können zwischen den sich gegeneinander drehenden Teilen angeordnet sein.

Während der Längsfahrt verbindet ein Verriegelungsmechanismus die plattenförmigen Lenker 36 und 38 drehfest miteinander. Der in Fig.5 dargestellte Verriegelungsmechanismus besteht aus einem Finger 43, der in einer vertikalen Aussparung gleitet, die in einem Flansch des plattenförmigen Lenkers 38 angeordnet ist. Ein hydraulischer Betätigungszylinder 44 übt über einen Kipphebel 45 eine Kraft aus, die den Finger 43 normalerweise nach oben drückt und sein Ende in einer Bohrung 46 hält, die in dem plattenförmigen Lenker 36 vorgesehen ist Wenn der Finger 43 in die Bohrung 46 eingeführt ist, schließt er einen elektrischen Kontakt, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist und dessen Bedeutung weiter unten noch erklärt werden soll. Aus Sicherheitsgründen wird es bevorzugt, daß die auf den Finger 43 einwirkende und ihn in der Bohrung 46 haltende Kraft dauernd von einer Feder ausgeübt wird und daß der hydraulische Betätigungszylinder 44 bei seiner Betätigung eine Gegenkraft ausübt, die dem Ausrücken des Fingers entgegenwirkt

Die Einrichtung, die dazu dient, die Achse 26 in eine in F i g. 2 wiedergegebene Ausrichtung zu bringen, weist einen doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder 47 auf, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Chassis 27 des Fahrzeuges und dem plattenförmigen Lenker 38 angeordnet ist, obwohl er auch zwischen diesem und dem plattenförmigen Lenker 36 angeordnet sein könnte. Alle doppelt wirkenden Zylinder 47 des Fahrzeugs werden von einem gemeinsamen Satz von Elektroventilen gesteuert, die es bei Längsfahrt ermöglichen, alle Teile der Zylinder zusammenzuschließen. Druckverluste in den Leitungen sind von untergeordneter Bedeutung, weil bei der Verwendung eines selbststeuerr.dsr. Fahrgestells die Geschwindigkeiten gering und die Einschlagbewegungen sehr progressiv sind. Die Elektroventile gestatten es ferner, an den Hochdruckteil eine Sammelleitung 48 anzu-

schließen, die alle innen liegenden Räume der doppelt wirkenden Zylinder 47 über Zweigleitungen 49 speist, sowie gleichzeitig an den Entlastungsteil eine Sammelleitung 50, die alle äußeren Teile mit Zweigleitungen 51 verbindet. Schließlich gestattet der Elektroventilsatz auch einen Austausch der Verbindungen der Sammelleitungen 48 und 50.

Die Arbeitsweise der vorbeschriebenen erfiridungsgemäßen Lenkeinrichtung soll nur kurz erörtert werden: Wenn z. B. der Fahrer aus der Längsfalir« (in der alle Achsen die in den Fig.4 und 5 angegebene Richtung einnehmen) in die Querfahrt wechseln will, beginnt er damit, alle hydraulischen Betätigungszylinder 44 derart zu bedienen, daß die Finger 43 sich aus den ihnen zugeordneten Bohrungen 46 herausbewegen. Dann steuert er den Elektroventilsatz derart, daß alle inneren Räume der doppelt wirkenden hydraulischer Zylinder 47 mit Hochdruck ver\orgt werden. Diese Zylinder drehen dann die plattenförmigen Lenker 38, bis diese an ihren Hubenden angekommen sind. Diese Hubenden können entweder in den Innenräumen der Zylinder oder auch am Chassis liegen. Wie aus der Fig.5 zu erkennen ist, machen die plattenförmigen Lenker 36 die Winkelbewegungen der Achsen nicht mit.

Die sich dabei ergebende Verdrehung führt zu einer Auslenkung der Räder 24 und 25, wie dies durch die Pfeile /' Tingedeutet ist Auf diese Weise wird die ursprüngliche Radstellung gewissermaßen gespeichert Die Achsen kommen nicht alle zugleich in der in F i g. 6 wiedergegebenen Ausrichtung an, in der sie verharren, aber das bedeutet keinen Nachteil.

Auf jeder Achse isi vorteilhafterweise ein Taster vorgesehen, der anzeigt wenn die jeweilige Achse die in der Fig.6 dargestellte Position erreicht hat Dieser Taster kann in den Zylindern untergebracht sein, wenn die Querlage dem maximalen Hub dieser Zylinder entspricht Wenn alle diese Taster elektrisch funktionieren und in einem Signalkreis in Reihe geschaltet sind, dann kann dieser Kreis am Armaturenbrett eine Lampe aufleuchten lassen, wenn die Auslenkung aller Achsen beendet ist Es genügt dann, daß der Fahrer die Motoren in eine entsprechende Richtung steuert, um die Querfahrt der Plattform zu bewirken.
Es ist dabei nicht unbedingt notwendig, von einer Mittelstellung auszugehen, um die Achsen in Querstellung zu bringen. Es genügt vielmehr, wenn die Ausgangsstellung nicht von solcher Art ist, daß eine Verklemmung des einen oder anderen hydraulischen Zylinders 47 auftritt — was praktisch bedeutet daß man eine Quersteuerung nur dann vornehmen kann, w nn der Einschlagwinkel der Räder nicht einen bestirnten Wert von der einen oder der anderen Seite bezüglich der Mittelstellung überschreitet Es sei daraufhingewiesen, daß diese Abhängigkeit praktisch ohne Konsequenz ist; denn alle selbststeuernden Fahrgestelle haben zur Erleichterung der Steuerung in der Fahrerkabine einen Winkelmesser für den Lenkungseinschlag.

Wenn der Fahrer die Achsen wieder in die Längsfahrtstellung bringen will, dann braucht er nur die hydraulischen Betätigungszylinder 44 zu entlasten, damit die Federn die Finger 43 wieder nach oben stoßen, und die Steuerung der genannten Zylinder 44 umzuschalten. Die Finger 43 greifen dann in die ihnen zugeordneten Bohrungen 46, sobald sie sich mit diesen in Deckung befinden. Die Achsen kehren so in ihre Ausgangsposition zurück, und die in den Bohrungen 46 angeordneten Signalgeber meiden dem Fahrer die ausgeführte Rückstellung aller Achsen. Natürlich wäre

es auch möglich, eine Ausrichtung aller Achsen auf einen anderen vorbestimmten Winkel als 90° Vorzunehmen. Es genügt für diesen Fall, an den Zylindern geeignete Anschläge vorzusehen, wobei aber darauf zu achen ist, daß diese Zylinder einen ausreichenden Hub ausführen können, damit sie den normalen Einschlag

nicht behindern. Man kann mit Hilfe der Zylinder 47 sogar zwei verschiedene vorbestimmte Einschlagwinkel vorsehen, muß aber dann einen mechanischen, elektrischen oder hydraulischen Mechanismus in Kauf nehmen, der das System wesentlich komplizierter macht.

Hierzu 3 ßlatt Zeichnungen

•09 623/172

Claims

Patentansprüche:

1. Lenkeinrichtung für ein allradgelenktes getriebenes mehrachsiges Fahrzeug, mit einem Steuermechanismus zur Steuerung eines gleichzeitigen, auf einen gemeinsamen Wendekreismittelpunkt bezogenen Einschlags aller Achsen, ferner mit Verriegelungsvorrichtungen zum wahlweisen Kuppeln des Steuermechanismus mit bzw. Lösen von den Achsen, und schließlich mit einer Einrichtung zum Verstellen der Achsen zwischen den Stellungen für Längs- und denen für Querfahrt, die gesonderte, vom Steuermechanismus unabhängige, als doppelt wirkende hydraulische Zylinder ausgebildete Verstellorgane aufweist, die ihrerseits an drehfest mit den Achsen verbundenen Lenkern angelenkt und bis zur einer der Achsenstellung für Querfahrt entsprechenden Lage ausfahrbar sind, wobei der Steuermechanismus über die Verriegelungsvorrichtungen jeweils mit den Lenkern der Achsen kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die gleichgearteten Zylinderkammern der doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder (47) in Parallelschaltung gespeist werden und daß diese Zylinder (47) an den mit den Achsen (10, 14, 26) drehfest verbundenen Lenkern (38) unmittelbar angelenkt sind, wobei bei gekuppeltem Steuermechanismas (34, 35) die Zylinder (47) in Schwimmstellung geschaltet sind.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Achsen (10,14, 26) drehfest verbundenen Lenker (38) als rechtwinklig zur ihrer Drt.iachse angeordnete Platten ausgebildet sind, daß jeder Achre (10, i·', 26) ein weiterer, zu dem plattenförmigen Lrnker (38) paralleler, ihm gegenüber drehbar gelagerter p! Henförmiger Lenker (36) zugeordnet ist, der mit dem Steuermechanismus (34, 35) verbunden ist, und daß als Verriegelungsvorrichtungen jeweils ein in dem ersten plattenförmigen Lenker (38) senkrecht zur Plattenebene verschiebbar gelagerter Finger (43) vorgesehen ist, der in einer Bohrung (46) des zweiten plattenförmigen Lenkers (36) bei einer bestimmten relativen Winkelstellung der beiden plattenförmigen Lenker (36,38) einrastbar ist

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (43) durch Federkraft in ihre kuppelnde Stellung gedrückt werden und mittels hydraulischer Betätigungszylinder (44) gegen die Kraft der Federn entkuppelbar sind.

4. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder (47) jeweils zwischen einem festen Punkt des Fahrgestells und den mit den Achsen (10, 14, 26) drehfest verbundenen ersten plattenförmigen Lenkern (38) angeordnet sind.

5. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß Anschläge vorgesehen sind, die den Winkeleinschlag jeder Achse (10,14, 26) beim Erreichen der Querfahrtstellung begrenzen.