DE2759094A1

DE2759094A1 - Lenkmechanismus fuer ein fahrzeug mit lenkbaren vorder- und hinterraedern

Info

Publication number: DE2759094A1
Application number: DE19772759094
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Edward Ernest Tapp
Original assignee: County Commercial Cars Ltd
Current assignee: County Tractors Ltd Fleet Hampshire Gb
Priority date: 1976-12-31
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1978-07-06
Also published as: GB1581556A; IT1090914B; US4163566A

Description

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"Lenkmechanismus für ein Fahrzeug mit lenkbaren Vorder-

und Hinterrädern".

Die Erfindung betrifft Lenkmechanismen für mit Rädern versehene Fahrzeuge , insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, zur Verwendung an Fahrzeugen mit Vierradantrieb.

Sowohl bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen als auch bei Fahrzeugen für die Industrie ist es erwünscht, mit einem kleinen Wendekreis fahren zu können. Es kann schwierig sein, einen erwünschten Wendekreis alleine mit Vorderradsteuerung zu erreichen, da der Winkel, über welchem sich die Vorderräder drehen lassen, begrenzt ist. Ein kleinerer Wendekreis kann durch die Lenkung aller vier Räder erreicht werden.

Die Vierradlenkung bzw. Allradlenkung besitzt jedoch unerwünschte, auf die erzeugte Instabilität zurückzuführende Auswirkungen bei Fahrt mit Geschwindigkeit; wenn mit Geschwindigkeit gefahren wird, dann sind im allgemeinen nur kleine Auslenkungen gegenüber denjenigen Fällen erforderlich, wenn ein voller Einschlag erforderlich ist, so beispielsweise, wenn eine Zugmaschine bzw. ein Traktor eine scharfe Kurve fährt.

Gemäß der Erfindung wurde ein Lenkmechanismus für ein Fahrzeug mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern geschaffen; dieser Mechanismus weist Lenkgestänge zur Verbindung beider Rädersätze auf, wobei das zu einem Radsatz führende Lenkgestänge einen längenveränderlichen Hebel und Mittel aufweist, welche die Länge des Hebels in Abhängigkeit von der Größe der Lenkbewegung verändern, die über die Verbindung auf den anderen Radsatz ausgeübt wird. Der Ausdruck "längenveränderlicher Hebel" umfaßt jeden Hebel, welcher um einen Schwenkzapfen drehbar ist und entlang seiner Baulänge Schwenkverbindungen auf-

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weist, wobei eine Schwenkverbindung mit einem Eingang und die andere Schwenkverbindung mit einem Ausgang verbunden ist. Die effektive Länge des Hebels wird durch Veränderung der Position eines oder mehrerer dieser drei Schwenkpunkte bzw. Schwenkzapfen vergrößert.

Die längenveränderliche Hebelanordnung kann einen schwenkbar an einem Zapfen gelagerten Hebel aufweisen, ferner eine Einrichtung, welche auf den Hebel eine Kraft ausübt, um diesen zu drehen, als auch eine Einrichtung, welche verschiebbar am Hebel gehaltert ist, um eine Lenkkraft auf den einen Radsatz entsprechend Drehbewegung des Hebels zu übertragen.

Die die Länge des Hebels verändernden Mittel können einen Gestänge- oder Gliedermechanismus aufweisen, welcher die Position der verschiebbar gehalterten, auf den Hebel Kraft übertragenden Anordnung gemäß Drehung des Hebels steuert.

Die Achse, um welche sich der Hebel schwenken läßt, verläuft vorzugsweise durch die verschiebbare kraftübertragende Anordnung, wenn sich der Lenkmechanismus in der Geradeaus-Position befindet. Der Hebel kann ein Hebel erster, zweiter oder dritter Ordnung sein.

Die Anordnung ist vorzugsweise so gewählt, daß die Veränderung der Hebellänge bei einer bestimmten Lenkbewegung der Vorderräder größer ist₃ wenn sich die Vorderräder dem vollständigen Einschlag nähern als wenn die Vorderräder aus der geradlinigen Position heraus bewegt werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

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Pig. 1 ist eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Lenkmechanismus;

Fig. 2 ist eine Draufsicht des in Pig. I wiedergegebenen Mechanismus;

Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht des längenveränderlichen Hebels nach den Figuren 1 und 2;

Fig. 4 ist eine gemäß Fig.3 von links gesehene Ansicht;

Fig. 5 stellt den längenveränderlichen Hebel nach Fig. 3 und 4 in einer Position maximalen Ausschlages dar;

Fig. 6 stellt den längenveränderlichen Hebel nach Fig. 3 und 4 in der anderen Position maximalen Ausschlages dar;

Fig. 7 ist eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines längenveränderlichen Hebels;

Fig. 8 gibt in schematischer Form eine Position des längenveränderlichen Hebels nach Fig.7 während der Lenkbewegung in einer Richtung wieder; und

Fig. 9 gibt in schematischer Form eine Position des längenveränderlichen Hebels nach Fig. 7 während des Lenkens in der gegenüber Fig. 8 entgegengesetzten Richtung wieder.

In Fig. 1 und 2 ist schematisch ein Fahrzeug dargestellt, welches an der Vorder- und Rückseite jeweils eine herkömmliche Achsschenkellenkung 10 bzw. 11 aufweist.

Ein herkömmliches Lenkgetriebe 12 setzt die Drehbewegung

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der Lenkwelle 13 in eine Drehbewegung des Arms Ik um den Schwenkpunkt 15 um. Am Ende des Arms lH ist schwenkbar eine vordere Zug- bzw. Lenkstange 16 angebracht, derart, daß die Linearbewegung der vorderen Lenkstange 16 über die Achsschenkellenkung 10 eine direkte Lenkbewegung der Vorderräder 17 hervorruft. Am Arm lH ist ferner eine Zwischen-Lenkstange 18 schwenkbar angebracht; an ihrem anderen Ende 20 ist die Lenkstange 18 mit einer Seite eines in der Länge variablen Hebelmechanismus 19 schwenkbar verbunden. Die andere Seite des längenveränderlichen Hebelmechanismus ist mit einem Ende 21 einer rückwärtigen Lenkstange 22 verbunden, welche über die Achsschenkellenkung 11 eine direkte Lenkbewegung der Hinterräder 23 herbeiführt.

In den Figuren 3 und H ist eine Ausführungsform eines längenveränderlichen Hebelmechanismus dargestellt. Ein zwei Enden aufweisender Hebel 25 dreht sich um einen oberen, feststehenden Schwenkzapfen 26. Ein Ende des Hebels 25 ist mittels eines Kugelgelenks 27 mit der mittleren Lenkstange 18 verbunden, die ihrerseits mit dem Lenkgetriebe 12 in Verbindung ist. Das andere Ende des Hebels 25 besitzt einen geschlitzten Teil 28, in welchem ein Zapfen 29 und eine Rolle 30 geführt sind. Der Zapfen 29 und die Rolle 30 können sich entlang des geschlitzten Teils 28 von einem Ende, d.h. in koaxialer Fluchtung mit dem Zapfen 26, zum anderen Ende des geschlitzten Teils 28 bewegen. Muttern 35 und 36 sind auf den Gewindeenden des Zapfens 29 aufgeschraubt, um die Glieder 25 und 32 und das Kugelgelenk 31 zusammenzuhalten. Ein weiteres Kugelgelenk 31 ist am Zapfen 29 und an dem einen Ende 21 der rückwärtigen Lenkstange 22 angebracht. Diese Zug- oder Lenkstange bestimmt die Bewegung der Hinterräder und ist an das Kugelgelenk bzw. die Kugelverbindung 31 angeschlossen.

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Die Position des Zapfens 29 im Schlitzteil 28 wird durch ein Paar Glieder 22 und 33 bestimmt. Ein Ende des Glieds 32 ist schwenkbar am Zapfen 29 gelagert, während das andere Ende schwenkbar mittels einer Schwenkverbindung 3*» mit einem Ende des Glieds 33 verbunden ist. Muttern 37 und 38 sind auf den Gewindeenden der Welle 39 aufgeschraubt, um die Schwenkverbindung zwischen den Gliedern 32 und 33 zu halten. Das andere Ende des Glieds 33 ist schwenkbar an einem unteren, feststehenden Schwenkzapfen 40 gelagert, um welchen sich das Glied 33 frei drehen kann. Das Glied 33 besitzt einen Zähne aufweisenden Abschnitt 4l, welcher konzentrisch mit dem unteren, feststehenden Schwenkzapfen 40 angeordnet ist. Der Zähne aufweisende Abschnitt 4l greift in einen weiteren, Zähne aufweisenden Abschnitt 42 ein, welcher konzentrisch mit dem oberen feststehenden Zapfen 26 an einer Verländerung 43 des Hebels 25 ausgebildet ist.

Durch Drehung der Lenkwelle 13 wird der Arm 14 um den Schwenkpunkt 15 gedreht, derart, daß sich die vordere Lenkstange 16 bewegt, um die Vorderräder 17 zu lenken, während sich gleichzeitig die Zwischen-Lenkstange l8 bewegt, um den Hebel 25 um den oberen, feststehenden Schwenkzapfen 26 zu drehen. Die Bewegung der kugelförmigen Verbindung bzw. des Kugelgelenks 27 entspricht der Bewegung der vorderen Zugoder Lenkstange 16, die den Vorderrad-Lenkmechanismus betätigt

Wenn die Vorderräder in der Geradeaus-Position sind, dann sind der Zapfen 29 und folglich das Kugelgelenk 31 koaxial mit dem oberen feststehenden Schwenkzapfen 26 ausgerichtet. Wenn eine Lenkbewegung aus der ursprünglich geradlinigen Position der Vorderräder stattfindet, wird eine geringfügige Bewegung des Zapfens 29 und infolgedessen eine geringfügige Lenkbewegung der Hinterräder ausgelöst, da bei dieser Anordnung die Lenkbewegung der Hinterräder von der Position des

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Zapfens 29 im Schlitzteil 28 des Hebels 25 abhängt.

Wenn der Lenkvorgang stattfindet, dann dreht sich der Hebel 25 um den oberen feststehenden Zapfen 26. Diese Drehung des Hebels 25 führt zu einer Drehung des Glieds 23 um den unteren feststehenden Zapfen 40, da der gegenseitige Eingriff der Zähne aufweisenden Abschnitte 42 und 41 am Hebel 25 und am Glied 33 besteht. Die Drehung des Hebels hat zur Folge, daß die Glieder 32 und 33 den Zapfen 29 entlang des Schlitzteils 28 des Hebels 25 bewegen. Bei vollem Anschlag erreicht der Zapfen 29 das Ende des Schlitzteils 28 in vom Zapfen 26 abgewandter Lage, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Auf diese Weise wird die Lenkbewegung der Hinterräder relativ zur Lenkbewegung der Vorderräder progressiv verstärkt, wenn die Lenkbewegung der Vorderräder von Null bis zum vollen Anschlag durchgeführt wird. Durch Veränderung der Länge der Glieder 32 und 33 und des Hebels 25 als auch durch Veränderung des Verhältnisses der Zahnabschnitte 41 und 42 zueinander können die Eigenschaften bzw. Charakteristiken der Vorderrad- und Hinterradlenkbewegungen verändert werden.

In Fig. 7 j 8 und 9 ist eine weitere Ausführungsform eines in der Länge variablen Hebelmechanismus dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird die variable Länge des Hebels anstatt durch die zwei miteinander verbundenen Glieder und durch die Zahnradabschnitte der ersten Ausführungsform durch ein Paar von Gliedern und durch einen Winkelhebel bestimmt. Die anderen Teile des Lenkmechanismus sind die gleichen, wie sie im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 der Zeichnung beschrieben und erläutert wurden.

Gemäß Fig 7 ist ein Hebel 50 um einen feststehenden Schwenkpunkt bzw. Zapfen 51 schwenkbar. Der Hebel 50 besitzt drei Arme, einen oberen Arm 52, einen Mittelarm 53 und einen

unteren Arm 5¹J. Das Ende des oberen Arms 52 in vom Schwenkpunkt oder Zapfen 51 abgewandter Lage ist schwenkbar am Punkt 55 mit einer Zug- oder Lenkstange 56 eines herkömmlichen Lenkgetriebes verbunden. Der untere Arm 5^ besitzt einen länglichen Schlitz 57, in welchem sich ein Zapfen und eine Rolle 58 bewegen können. Der Zapfen und die Rolle 58 sind mit einer rückwärtigen Lenkstange 59 verbunden, welche ihrerseits mit dem Hinterradlenkmechanismus in Verbindung steht. Die Anordnung 58 aus Zapfen und Rolle ist auch an einem Ende des Glieds 60 angeschlossen, wobei das andere Ende des Glieds oder Hebels 60 über eine Schwenkverbindung mit einem Arm 61 eines Winkelhebels 62 verbunden ist.

Der Winkelhebel 62 ist um einen feststehenden Zapfen oder Drehpunkt 6¹I schwenkbar. Der andere Arm 65 des Winkelhebels 62 ist mittels eines weiteren Zapfens 66 mit einem zweiten Hebel oder Glied 67 verbunden. Das zweite Glied 67 ist an ihrem vom Winkelhebel 62 abgewandtem Ende mittels einer Schwenkverbindung 68 mit dem Mittelarm 53 ä-^es Hebels verbunden.

Die Bewegung des oberen Arms 52 des Hebels 50 entspricht hinsichtlich der auf den Vorderradlenkmechanismus übertragenen Bewegung der Betätigung des Lenkmechanismus gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

Wenn sich die Vorderräder in der geradlinigen Position befinden, dann trifft die Längsachse der Anordnung 58 aus Zapfen und Rolle mit der Achse des feststehenden Zapfens des Hebels 50 zusammen. So löst eine kleine Bewegung des Lenkmechanismus aus der Geradeaus-Position eine geringe bzw. vernachlässigbare Bewegung der Anordnung 58 aus Zapfen und Rolle aus, infolgedessen besteht nur eine sehr geringe Lenkbewegung der Hinterräder.

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Wenn die Bewegung des oberen Arms 52 des Hebels 50 entsprechend weiterer Lenkbewegung zunimmt, wird die Zapfen- und Rollenanordnung 58 durch die Glieder 60 und 70 und durch den Winkelhebel 27 entlang des Schlitzteils 57 bewegt. Bei vollem Einschlag, welcher schematisch in Fig. 8 und 9 dargestellt ist, befindet sich die Zapfen- und Rollenanordnung 58 am Ende des unteren Arms 5¹^ des Hebels 50.

Auf diese Weise nimmt die Lenkbewegung der Hinterräder progressiv relativ zu derjenigen der Vorderräder zu, wenn die Lenkbewegung der Vorderräder von Null bis zu vollem Anschlag zunimmt. Durch Veränderungen in der Länge der Glieder 60 und 67 und der Arme der Hebel 50 und 62 wird die Beziehung zwischen den Vorderrad- und Hinterradlenkbewegungen verändert.

Gemäß der Erfindung wurde ein Lenkmechanismus geschaffen, welcher die angenäherten Eigenschaften einer Vorderradlenkung nur dann besitzt, wenn das Fahrzeug geradeaus oder nahe dieser Position bewegt wird, während die Eigenschaften der Vorderrad- und gleichzeitigen Hinterradlenkung zutagetreten, wenn die Räder in Richtung vollen Einschlages bewegt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Lenkmechanismus für ein Fahrzeug mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern, unter Verwendung eines beide Radsätze verbindenden Lenkgestänges,dadurch gekennzeichnet, daß das zu einem Radsatz (23) führende Lenkgestänge (18 und 22; 56 und 59) einen längenveränderlichen Hebel (28 und 29; 57 und 58) und eine Einrichtung (32 und 33; 60, 62 und 67) aufweist, welche die Länge des Hebels entsprechend der Größe der Lenkbewegung verändert, welche auf die Verbindung mit dem anderen Radsatz (17) ausgeübt wird.
2. Lenkmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längenveränderliche Hebel einen Hebelkörper (25; 50) aufweist, welcher schwenkbar auf einem Schwenkzapfen (26; 51) gelagert ist, eine Einrichtung (l8 und 27; 56 und 55), welche auf den Hebelkörper (25; 50) eine Kraft ausübt, um diesen zu drehen, und eine am Hebel verschiebbar geführte Einrichtung (29; 58), welche auf den einen Radsatz (23) eine Lenkkraft entsprechend der Drehbewegung des Hebelkörpers überträgt.
3. Lenkmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Länge des Hebelkörpers verändernde Einrichtung (32 und 33; 60, 62 und 67) aus einem Gliedermechanismus besteht,

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Deutsche Bank München. Kttx-Nr. 82/08050 (BLZ 7OO7OO1O»

Postscheck München Nr. 163397-802

ORIGINAL INSPECTED

welcher gemäß Drehung des Hebelkörpers die Position der verschiebbaren, auf den Hebelkörper Kraft übertragenden Einrichtung (29; 58) steuert.
4. Lenkmechanismus nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Achse, um welche der Hebelkörper dreht, durch die verschiebbare, kraftübertragende Einrichtung verläuft, wenn sich der Lenkmechanismus in der Geradeaus-Position befindet.
5. Lenkmechanismus nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gliedermechanismus (32 und 33) zur Veränderung der Länge des Hebelkörpers ein erstes Glied (33) aufweist, welches an einem Ende an einem feststehenden Schwenkzapfen (40) gelagert ist, ferner eine Einrichtung (¹Il, 42), welche das erste Glied entsprechend Drehung des Hebelkörpers (25) dreht, und ein zweites Glied (32), von welchem ein Ende schwenkbar am anderen Ende des ersten Glieds (33) angelenkt ist, während das andere Ende des zweiten Glieds (32) verschiebbar am Hebelkörper (25) geführt ist, und daß die eine Lenkkraft an den anderen Radsatz (23) übertragende Einrichtung (29) mit dem anderen Ende des zweiten Glieds (32) verbunden ist.
6. Lenkmechanismus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das erste Glied gemäß Drehung des Hebelkörpers drehende Einrichtung einen Zahnradmechanismus (41, 42) umfaßt.
7. Lenkmechanismus nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hebellänge verändernde Gliedermechanismus einen Verlängerungskörper (53) umfaßt, der sich vom Hebelkörper (50) erstreckt, ferner ein erstes Glied (67), von welchem ein Ende schwenkbar mit dem Verlängerungskörper (53)

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verbunden ist, derart, daß die Schwenkachse der Schwenkverbindung (68) des ersten Glieds und des Verlängerungskörpers als auch die Schwenkachse des Hebelkörpers eine Ebene bilden, daß die Längsachse des Hebelkörpers senkrecht zu dieser Ebene verläuft, daß ein im wesentlichen L-förmiger Körper (62) schwenkbar zwischen seinen Enden an einem feststehenden Lagerzapfen (64) gelagert ist, daß das andere Ende des ersten Glieds (67) schwenkbar mit dem einen Ende des L-förmigen Körpers (62) verbunden ist, daß ein Ende eines zweiten Glieds (60) schwenkbar mit dem anderen Ende des im wesentlichen L-förmigen Körpers (62) verbunden ist, während das andere Ende des zweiten Glieds (60) verschiebbar am Hebelkörper (50) geführt ist, und daß die eine Lenkkraft auf den anderen Radsatz übertragende Einrichtung (58) mit dem anderen Ende des zweiten Glieds (60) verbunden ist.
8. Lenkmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längenveränderliche Hebel ein Hebel erster Ordnung ist.
9. Lenkmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längenveränderliche Hebel ein Hebel zweiter Ordnung ist.
10. Lenkmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längenveränderliche Hebel einen Hebel dritter Ordnung ist.
11. Lenkmechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der längenveränderliche Hebel in dem zum Hinterradsatz führenden Gestänge enthalten ist.
12. Lenkmechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenveränderung des Hebels für ein bestimmtes Ausmaß der Lenkbewegung der Vorderräder (17) größer ist, wenn

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sich die Vorderräder dem vollen Einschlag nähern, als wenn die Vorderräder (17) aus der Geradeaus-Position bewegt werden.

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