-
Lenkbare Nachlaufachse
-
für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine lenkbare Nachlaufachse
für Fahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
-
Bei Straßenfahrzeugen, z. B. Lastkraftfahrzeugen, Anhängern oder Sattelschlepperanhängern,
mit mindestens zwei Hinterachsen ist es erforderlich, wenigstens eine der Achsen
lenkbar auszuführen, unter anderm deshalb, weil sonst ein zu starkes Reifengleiten
und damit ein zu großer Reifenverschleiß auftreten würde. Im allgemeinen wird die
Lenkbarkeit dieser Achse durch Verwendung einer selbstlenkenden nacMaufenden Achse
hergestellt. Beim Rückwärtsfahren muß bei solchen Achsen dafür gesorgt werden, daß
die selbstlenkende Nachlaufachse keinen falschen Lenkeinschlag durchführt.
-
Zu diesem Zwecke ist es bekannt (DE-GM 1 817 724), die an sich selbstlenkende
Nachlaufachse bei Rückwärts fahrt zu blockieren.
-
Das hat allerdings den Nachteil, daß wegen der nun wieder fehlenden
Lenkbarkeit der Achse - die Räder werden hierbei in der Regel geradeaus gestellt
- bei Rückwärts-Kurvenfahrt ein starkes Reifengleiten mit einem entsprechenden Reifenverschleiß
eintritt. Bekanntlich sind aber gerade bei Rückwärts-Eurvenfahrt, z. B. beim Rückwärts
einordnen, große Lenkbewegungen erforderlich.
-
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es auch bereits bekannt (z. B.
DE-PS 851 601, DE-OS 1 655 636) den bei Vorwärtsfahrt vorliegenden Nachlauf der
selbstlenkenden Nachlaufachse für Rückwärtsfahrt mittels einer auf die Achsaufhängung
wirkenden Rilfskrafteinrichtung in einen entgegengerichteten Rückwärtsnachlauf umzuschalten.
-
Der mit der Einstellung eines Nachlaufs jeweils erzielbare Lenkeffekt
ist vergleichsweise klein und in manchen Fällen nicht zufriedenstellend. Darüber
hinaus wird mit der Nachlaufumschaltung auch der Radsturz der selbstlenkenden Nachlaufachse
beim Lenken geändert, was insbesondere bei großen Lasten ungünstig ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lenkbare Nachlaufachse
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art unter Beibehaltung ihrer
bei Umkehrung der Lewegungsrichtung des Fahrzeuges umkehrbaren Selbstlenkung weiterzuverbessern
und insbesondere so auszubilden, daß bei der Umschaltung störende Radsturzänderungen
nicht auftreten und der Lenkeffekt der selbstlenkenden Nachlaufachse verbessert
wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Im wesentlichen wird also. die beim Kurvenfahren regelmäßig
auftretende Querverschiebung zwischen Fahrzeugaufbau und Rädern dazu genutzt, die
von schwenkbaren Achsschenkeln getragenen Räder mittels eines Lenkhebels, der von
dieser Querbewegung gesteuert wird, in die erforderliche Richtung aus zur lenken,
wobei der Lenkhebel bei Umkehrung der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges um zumindest
annähernd 1800 gekippt werden kann, so daß auch bei Rückwärtsfahrt der jeweils erforderliche
Lenkeinschlag der Räder der selbstlenkenden Nachlaufachse eingestellt wird.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
-
Anhand einiger Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im einzelnen
erläutert.
-
In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1a und Fig.
1b die Drauf- sowie Seitenansicht einer lenkbaren Nachlaufachse gemäß der Erfindung
im nichtausgelenkten Zustand, Fig. 2a und Fig. 2b Drauf- und Seitenansicht der in
Fig. 1 gezeigten Nachlaufachse bei Vorwärtsfahrt und eingeschlagenen Rädern, Fig.
3a und Fig. 3b Drauf- und Seitenansicht der gleichen Achse bei Rückwärtsfahrt und
eingeschlagenen Rädern, Fig. 4a und Fig. 4b Drauf- und Seitenansicht einer anderen
Nachlaufachse gemäß der Erfindung mit nichtausgelenkten Rädern und Fig. 5 Die Draufsicht
einer weiteren Nachlaufachse gemäß der Erfindung bei Vorwärtsfahrt und mit eingeschlagenen
Rädern.
-
In der Zeichnung sind nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen
Bauteile und Elemente des Straßenfahrzeuges in stark vereinfachter Form dargestellt.
-
Das in Fig. 1 dargestellte Achsaggregat besteht aus einer selbstlenkenden
Nachlaufachse 1 sowie mehreren nur angedeuteten Achsen 2 ohne Lenkung. Die Räder
der Nachlaufachse sind mit 3 beziffert. Die zur Abfederung und Abstützung des Fahrzeugaufbaus
notwendigen Federn und Stabilisatoren sowie die für die Puhrung der nichtgelenkten
Achsen notwendigen Lenker etc. sind - wie auch der Fahrzeugaufbau selbst - nicht
weiter dargestellt. Die lenkbare Nachlaufachse 1 weist ein starres Achsglied1.1auf,
an dessen Enden die die beiden Räder 3 tragenden und nur sehr vereinfacht angedeuteten
Achsschenkel 4 befestigt sind. Die beiden Achsschenkel sind um zumindest annähernd
vertikale Achsen schwenkbar und tragen Spurhebel 5, welche durch eine Spurstange
miteinander verbunden sind. Diese ist im gezeigten Ausführungsbeispiel geteilt und
besteht aus zwei Teilspurstangen 6.1 sowie 6.2.
-
Das starre Achsglied 1.1 ist über an ihm angelenkte Längsstäbe 1.2
in aufbauseitigen Lagern 11 derart am Fahrzeugaufbau angelenkt, daß Querbewegungen
zwischen Fahrzeugaufbau und Achsglied 1.1 möglich sind. In der in Pig. 1b gezeigten
Seitenansicht ist angedeutet, daß Kippbewegungen o. ä. des Achsgliedes 1.1 in üblicher
Weise durch im Abstand zu den vorerwähnten Längsstäben 1.2 angreifende Stützstreben
1.3 o. ä. verhindert werden.
-
Um die Räder 3 der lenkbaren Nachlaufachse 1 bei Kurvenfahrt in der
gewünschten Weise auszulenken, ist ein an den Teilspurstangen 6.1 bzw. 6.2 angreifender
Lenkhebel 7 vorgesehen, der die Spurstangen bei auftretenden Querbewegungen zwischen
Fahrzeugaufbau und Rädern 3 auslenkt. Dieser Lenkhebel ist mit seinem einen Ende
am starren Achsglied 1.1 - an einer nicht weiter bezifferten Konsole dieses Achsgliedes
- gelagert, und zwar derart, daß er um eine durch diese achsseitige
Lagerung
8 verlaufende, zumindest annähernd vertikale Achse geschwenkt werden kann. Zu diesem
Zweck ist er an einem vertikalen Zapfen 7.1 o. ä. gelagert, der seinerseits um seine
Längsachse drehbar ist. Mit seinem freien Ende ist der Lenkhebel 7 an den beiden
Teilspurstangen 6.1 und 6.2 angelenkt. Am vertikalen Zapfen 7.1 ist starr ein Schwenkhebel
9 befestigt, an dessen freiem Ende ein Zug- und Druckkräfteübertragender Stab 10
gelenkig angreift. Das andere Ende dieses Stabes ist ebenfalls gelenkig an einem
der beiden Lenkstäbe 1.2 befestigt, und zwar zwischen dem aufbauseitigen Lager 11
und dem achsseitigen Lager 12 dieses Längsstabes.
-
Bei seitlicher Verschiebung der Nachlaufachse 1 relativ zum Fahrzeugaufbau,
wie sie beim Durchfahren von Kurven auftritt, werden die Längsstäbe 1.2 relativ
zur Fahrzeuglängsrichtung um die aufbauseitigen Lager 11 geschwenkt. Diese Situation
ist z. B. in den Figuren 2 und 3 dargestellt, wobei Fig. 2 die Situation bei Vorwärtsfahrt
durch eine Linkskurve wiedergibt. Man erkennt, daß die Schwenkbewegung der Längsstäbe
1.2 über den Stab 10 auf den Schwenkhebel 9 übertragen wird, wodurch der Lenkhebel
in entsprechender die Rader 3 Weise ausgelenkt und/über die Teilspurstangen 6.1
und 6.2 in die gezeigte, die Kurvenfahrt unterstützende Richtung ausgelenkt werden.
-
Radsturzänderungen treten hierbei nicht zwangsläufig auf. Das Maß
der Radauslenkung kann durch Wahl des Anlenkpunktes des Stabes 10 am Längsstab 1.2
bestimmt werden. Je näher die Anlenkung des Stabes am aufbauseitigen Lager 11 des
Längsstabes erfolgt, desto größer ist der Lenkeffekt und folglich desto kleiner
die für einen bestimmten erforderlichen Lenkwinkel erforderliche Seitenverschiebung
der Achse bei Kurvenfahrt. Eine Anlenkung des Stabes in der Nähe des aufbauseitigen
Lagers 11 bietet somit gewisse Vorteile. Da zur Erzielung eines ganz bestimmten
Lenkwinkels nur eine vergleichsweise geringe Seitenverschiebung des Fahrzeugaufbaus
relativ zur Achse erforderlich ist, müssen die zwischen dem Achsglied und dem Fahrzeugaufbau
wirkenden Lauelemente, z. B. Federdämpfer, Blattfedern oder Luftfederwege etc.,
ebenfalls nur vergleichsweise geringe
Seitenverschiebungen durchführen
können.
-
Bei Umkehrung der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges kann die Selbstlenkung
der Nachlaufachse 1 ebenfalls umgekehrt werden, um die Vorteile der Achse zu erhalten.
Zu diesem Zweck kann der Lenkhebel 7 bei Umkehrung der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges
um eine durch seine achsseitige Lagerung 8 und zumindest annähernd quer zur Fahrzeuglängsachse
verlaufende, zumindest annähernd horizontale Achse aus einer ersten räumlichen Lage
in eine zweite räumliche Lage gekippt werden. Dadurch wird erreicht, daß die Achsschenkel
4 der Räder der Nachlaufachse bei gleicher Auerbewegung zwischen Fahrzeugaufbau
und Rädern 3 je nach Bewegungsrichtung des Fahrzeuges in die eine oder in die entgegengesetzte
Richtung ausgeschwenkt werden. In den Figuren 3a und 3b sind die bei rückwärtiger
Kurvenfahrt herrschenden Verhältnisse dargestellt. Man erkennt, daß der bei Vorwärtsfahrt
nach hinten weisende Lenkhebel 7 - Fig. 2a und Fig. 2b -bei Rückwärtsfahrt - Fig.
3a und Fig. 3b - nach vorne weist, mit der Folge, daß die Räder trotz gleicher Querbewegung
des Fahrzeugaufbaus in die entgegengesetzte Richtung aus gelenkt werden.
-
Das Kippen des Lenkhebels 7 kann mit Vorteil automatisch geschehen,
z. B. mit Hilfe pneumatischer, hydraulischer oder ähnlicher Stellglieder, wie sie
zu ähnlichen Zwecken bekannt sind.
-
Die Lagerung des Lenkhebels am Achsglied ist räumlich so gewählt,
daß die vertikale Schwenkachse des Lenkhebels 7 eine fiktive Gerade ab zumindest
annähernd schneidet, welche durch die Anlenkpunkte der beiden Teilspurstangen 6.1
und 6.2 an den Achsschenkeln 4 bzw. den daran befestigten Spurhebeln 5 verläuft.
Die horizontale Schwenkachse des Lenkhebels 7, um welche dieser in seine beiden
räumlichen Lagen gekippt wird, verläuft dabei bei nichteingeschlagenen Rädern -
Fig. 1a - zumindest annähernd in dieser fiktiven Geraden ab . Durch diese räumliche
Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß mit dem Kippen des Lenkhebels 7 aus der einen
räumlichen Lage in
die andere räumliche Lage keine Vorspuränderung
der Räder 3 verbunden ist. Von Vorteil ist es auch, wenn - wie in Fig. 1 gezeigt
- der Stab 10 am Schwenkhebel 9 derart angelenkt ist, daß dieser Anlenkpunkt zumindest
annähernd auf einer fiktiven Geraden cd liegt, welche durch die beiden Anlenkpunkte
der Längsstäbe 1.2 am starren Achsglied 1.1 verläuft. Hierdurch wird sichergestellt,
daß beim Ein- und Ausfedern der Achse durch den Stab 10 keine unerwünschten Lenkbewegungen
der Räder verursacht werden.
-
Während die selbstlenkende Nachlaufachse gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Figuren 1 bis 3 ein starres Achsglied aufweist, zeigt das in den Figuren 4a
und 4b dargestellte Ausführungsbeispiel eine Nachlaufachse,bei der die die Räder
3 tragenden schwenkbaren Achsschenkel 4 an starren, d. h. biege- und torsionssteifen
Längslenkern 1.4 gelagert sind. In Höhe der Radzapfen der Räder sind die beiden
Längslenker durch eine tordierbare und um ihre Hochachse biegeweiche Querstrebe
13 formsteif miteinander verbunden. Am Fahrzeugaufbau sind sie über aufbauseitige
Lager 11 wiederum derart angelenkt, daß Querbewegungen zwischen Fahrzeugaufbau und
Rädern möglich sind. Derartige Achsen sind bekannt und zeichnen sich insbesondere
durch ihr vergleichsweise geringes Gewicht aus. Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß
den Figuren 1 bis 3 -wird auch bei dieser Nachlaufachse 1 die beim Kurvenfahren
auftretende Querbewegung zwischen Fahrzeugaufbau und Rädern dazu benutzt, über einen
schwenkbaren Lenkhebel eine gezielte Auslenkung der Achsschenkel zu erzeugen. In
diesem Falle ist der kippbare Lenkhebel 7 an einem der beiden Längslenker 1.4 befestigt,
und zwar nicht an einem drehbaren Zapfen o. ä., sondern derart, daß er den seitlichen
Schwenkbewegungen dieses Längslenkers folgt, so daß sein freies Ende eine entsprechende
Schwenkbewegung ausführt. Das freie Ende des Lenkhebels 7 ist über einen Zwischenhebel
14, der die Schwenkbewegungen des Lenkhebels 7 überträgt, mit dem Achsschenkel 4
des anderen Längslenkers verbunden. Eine Schwenkbewegung des Lenkhebels 7 hat somit
ein Schwenken dieses Achsschenkels
zur Folge. Die beiden Achsschenkel
4 der beiden Räder sind über eine ungeteilte Spurstange 6, die an Spurhebeln 5 der
Achsschenkel angreift, miteinander verbunden. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß den
Figuren 1 bis 3 ist der Lenkhebel um eine durch seine achsseitige Lagerung 8 und
zumindest annähernd quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufende, zumindest annähernd
horizontale Achse aus einer ersten räumlichen Lage, die in Fig. 4a voll ausgezogen
dargestellt ist, in eine zweite räumliche Lage, die in Fig. 4a gestrichelt dargestellt
ist, kippbar, so daß der Zwischenhebel 14 in der ersten räumlichen Lage des Lenkhebels
7 die vollausgezogene Position und in der zweiten räumlichen Lage des Lenkhebels
die gestrichelt dargestellte Lage einnimmt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel greift
der Zwischenhebel 14 an einem besonderen zusätzlichen Spurhebel 15 des zugeordneten
Achsschenkels an.
-
Die Funktionsweise dieser Achsausführung stimmt bezüglich ihrer umkehrbaren
Selbstlenkung mit der der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführung überein. Bei
Vorwärtsfahrt in einer Linkskurve werden die Räder 3 somit wie in Fig. 2a nach rechts
ausgelenkt und bei Rückwärtsfahrt werden sie - gleiche Querbewegung des Fahrzeugaufbaus
zur Achse vorausgesetzt - entsprechend Fig. 3a ausgelenkt.
-
Die gewünschten Lenkeffekte mit unkehrbarer Selbstlenkung sind bei
einer Nachlaufachse der in Fig. 4a gezeigten art/mlt anders angeordneten Spurstangen
und Zwischenhebeln möglich. So können die Spurhebel 5 statt nach hinten auch nach
vorne weisen und die Spurstange entsprechend vor der Querstrebe 13 verlaufen. In
diesem Falle müßte der Zwischenhebel 14 nicht an einem besondere Spurhebel 15, sondern
er könnte unmittelbar am Spurhebel 5 des zugeordneten Achsschenkels angreifen. Auch
sonstige kinematische Umkehrungen bezüglich der Gestängeübertragung sind denkbar.
-
Während die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Nachlaufachsen nicht
in der Lage sind, irgendwelche Seitenkräfte zu übertragen,
kann
die in Fig. 5 dargestellte selbstlenkende Nachlaufachse auch zur Seitenkraftübertragung
mitherangezogen werden, wodurch die übrigen Achsen bezüglich der Seitenkraftübertragung
entsprechend entlastet werden. Im Prinzip stimmt die hier dargestellte Nachlaufachse
mit denen der Figuren 1 bis 4 überein. Während dort jedoch die Längsstäbe bzw. Längslenker
mit ihrem freien Ende. am Fahrzeugaufbau angelenkt sind, stützen sich diese bei
dieser Achsausführung auf dem starren Achsglied 2.1 einer vor oder hinter der Nachlaufachse
1 laufenden Achse 2 ab. Sie sind dort derart gelagert und geführt, daß sie sowohl
einem Ein- und Ausfedern als auch einem seitlichen Ausschwenken dieses Achsgliedes
folgen können. Sie sind als um ihre Hochachse biegesteife Führungsglieder ausgebildet
und zwischen ihrem radseitigen Ende und ihrem freien Ende um eine Vertikalachse
16 schwenkbar am Fahrzeugaufbau 17 angelenkt. Sie können z. B. als Blattfedern oder
als starre Träger ausgebildet sein, wobei bei Verwendung starrer Träger eine Federvorrichtung
entweder zwischen Achsglied 2.1 und Träger oder aber zwischen Träger und Fahrzeugaufbau
zwischengeschaltet sein muß. Die Längsstäbe 1.4 bzw. entsprechende Längslenker können
um ihre aufbauseitige Lagerung 16 sowohl seitliche Schwenkbewegungen als auch in
einer Vertikalebene verlaufende Wippbewegungen durchführen.
-
In Fig. 5 sind die Verhältnisse dargestellt, die bei Vorwärtsfahrt
und Durchfahren einer Linkskurve vorliegen. Hierbei wird die im Ausführungsbeispiel
vor der nachlaufenden Achse 1 angeordnete Achse 2 zum Kurvenäußeren seitlich verschoben,
während das starre Achsglied 1.1 der Nachlaufachse entsprechend zum Kurveninneren
verschoben wird. Gleichzeitig werden die Achsschenkel 4 der Nachlaufachse in zuvor
beschriebener Weise aufgrund der Schwenkbewegung der Längsstäbe 1.4 in eine die
Kurvenfahrt erleichternde Richtung geschwenkt.
-
Da die vordere Achse -2 zum Kurvenäußeren und die hintere Achse 1
zum Kurveninneren bewegt wird, ist die Lastenverteilung bei Kurvenfahrt günstiger
als bei einer völlig selbständigen Nachlaufachse
entsprechend den
Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 4.
-
Bei Verwendung einer Zwillingsbereifung für die nichtlenkende Achse
2 ist es von Vorteil, wenn die Anlenkung der Längsstäbe 1.4 am Fahrzeugaufbau 17
nicht in der Mitte der Stäbe, sondern näher zum starren Achskörper 2.1 hin erfolgt,
weil dann die zwillingsbereifte Achse einen größeren Teil der Seiten- und Aufstandskräfte
übernimmt. Die nichtlenkende Achse 2 kann als nichtangetriebene oder als angetriebene
Achse ausgeführt sein.
-
Für den Fall einer angetriebenen Achse ist ein Differentialachsgetriebe
18 gestrichelt angedeutet. Bei Rückwärtsfahrt wird der Längshebel 7 entsprechend
den Darstellungen der Figuren 1 bis 3 umgekippt, so daß sich Verhältnisse entsprechend
Fig. 3a ergeben.
-
Es versteht sich, daß eine Seitenkräfte übernehmende selbstlenkende
Nachlaufachse in entsprechender Weise auch unter Verwendung der in Fig. 4 dargestellten
Ächsausführung realisiert werden kann.