DE69309581T2 - Vorrichtung zum Lenken der Hinterräder mit einem neutralen Federeffekt - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lenken eines lenkbaren Fahrzeugrades, das derart federnd aufgehangt ist, daß die Federbewegung des Rades einem Kreisbogen folgt, der in einer Längs- und Vertikalebene des Fahrzeugs liegt, umfassend ein aktives Bewegungsübertragungsgelenk- und Schwenkarmsystem zwischen dem Lenkgetriebe des Fahrzeuges und einem mit einem Achsschenkel verbundenen Lenkhebel, das einen ersten, in einer Längs- und Vertikalebene schwenkbaren Schwenkarm und einen ersten Gelenkarm aufweist, der mit dem ersten Schwenkarm und dem Lenkhebel drehbar verbunden ist, welcher, auf das Verschwenken des ersten Schwenkarms hin schwenkbewegungen zum Lenkausschlag des Achsschenkels überträgt.
• Derartige lenkbare Räder können beispielsweise die Räder einer sogenannten Schiebeachse (pusher axle) sein, die manchmal verwendet wird, um die Nutzlast von Lastkraftwagen zu erhöhen. Die Schiebeachse ist vor der Antriebsachse plaziert und besitzt steuerbare Räder, deren Lenkausschlag von dem Lenkausschlag der Vorderräder abhängt, um unter anderem den Reifenverschleiß zu vermindern und hierdurch die Manövrierbarkeit zu verbessern.
• Es ist unter anderem aus Platzgründen zweckmäßig, Räder der Schiebeachse an Schwenkarmen aufzuhängen, die ein Parallelogramm bilden und die ihre Schwenkverbindungen mit dem Fahrzeugchassis hinter den Rädern haben, wodurch die Federbewegung entlang eines kreisförmigen Bogens erzielt wird, wie es in der Einleitung definiert ist, wobei der Kreisbogen seinen Mittelpunkt hinter den Rädem plaziert aufweist. Die auftretende Versetzung der Räder in Fahrzeuglängsrichtung muß möglichst kompensiert werden, so daß sich die Federbewegungen nicht in das Gelenk- und Schwenkarmsystem des Lenkgetriebes in solch einer Weise fortpflanzen, daß sie Lenkbewegungen im System bewirken.
• Dies kann prinzipiell leicht erreicht werden, wenn der mit dem Lenkhebel verbundene Gelenkarm seinen Drehmittelpunkt auf der gleichen Seite der Radachse aufweist wie der Drehmittelpunkt für die Aufhängung und so angeordnet ist, daß die Federung der Radachse und die Lenkverbindung des Lenkhebels auf konzentrischen Kreisen stattfinden. Es besteht jedoch das Problem, daß es bei vielen praktischen Anwendungen sehr schwer ist, eine konstruktive Lösung zu erzielen, die es erlaubt, sowohl die Schwenkarme der Aufhängung und das Gelenk- und Schwenkarmsystem des Lenksystems in dem Zwischenraum zu plazieren, der zwischen den Rädern der Schiebeachse und der hinter diesen plazierten Antriebsrädern vorhanden ist.
• Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs definierten Gattung bereitzustellen, die die Plazierung des Gelenk- und Schwenkarmsystems in einem Zwischenraum zuläßt, wo es normalerweise nicht mit dem Aufhängungssystem in Konflikt gerät, und gleichzeitig vollständig die Gefahr eliminiert, daß die Federbewegungen Lenkbewegungen im Lenksystem bewirken.
• Dies wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der erste Schwenkarm auf der Seite der Radachse positioniert ist, die dem Drehmittelpunkt der Aufhängungsbewegung gegenüberliegt, daß ein zweiter Schwenkarm - vom Lenkhebel aus gesehen - hinter dem ersten Schwenkarm positioniert und mit dem ersten Gelenkarm drehbar verbunden ist, und daß der erste Schwenkarm mit dem ersten Gelenkarm mittels eines zweiten Gelenkarms verbunden ist, dessen auf dem ersten Schwenkarm befindliche Lagerdrehpunkt am Mittelpunkt des Kreisbogens positioniert ist, auf dem entlang sich dessen auf dem ersten Gelenkarm befindliche Lagerdrehpunkt bewegt, wenn sich während der Federbewegung der auf dem Lenkhebel befindliche Drehpunkt entlang des Kreisbogens bewegt.
• Die Erfindung basiert darauf, daß, wenn sich der Lenkhebel während der Federbewegungen des Rades entlang eines Kreisbogens bewegt, sich jeder Punkt am ersten Gelenkarm entlang eines Kreisbogens bewegen wird, dessen Radius in einer Richtung zum zweiten Schwenkarm hin abnimmt, am Drehpunkt auf dem zweiten Schwenkarm schlußendlich Null erreicht. Da alle Kreise einen Mittelpunkt haben, d.h., daß dort Punkte im Raum vorhanden sind, die trotz Federbewegungen fixiert sind, und, durch Auswählen solch eines Punktes für die Verbindung des zweiten Gelenkarme mit dem ersten Lenkhebel, wird ein Gelenk- und Schwenkarmsystem erhalten, in dem der erste Schwenkarm vollständig von der Aufhängungsbewegung unbeeinflußt ist.
• Die Erfindung wird nun in mehr Einzelheiten unter Bezugnahme zu den in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Ausführungsform beschrieben, in denen:
• Fig. 1 ein Umriß eines Lastkraftwagen-Chassis mit einer schematischen Darstellung einer Lenkvorrichtung gemäß der Erfindung ist,
• Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Gelenk- und Schwenkarmsystems der Lenkvorrichtung ist, die dessen Bewegungsablauf darstellt, und
• Fig. 3 und 4 eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Gelenk- und Schwenkarmsystems sind.
• In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Vorderachse mit lenkbaren Vorderrädem 2 und das Bezugszeichen 3 eine Hinterachse mit Antriebsrädern 4. Die Radaufhängung (nicht gezeigt) eines Paares einzeln aufgehängter und gefederter Räder 5 vor den Antriebsrädern bildet eine sogenannte "Schiebeachse (pusher axle)". Die Vorderräder sind über ein herkömmliches Gelenksystem 6 mit einem Lenkgetriebe mit einem Servomotor 7 gekoppelt, der an einen Hydraulikkreis 8 mit einer Pumpe 9 und einem Reservoir 10 angeschlossen ist. Das Gelenksystern 6 ist über ein generell durch das Bezugszeichen 11 bezeichnetes Gelenk- und Schwenkarmsystem mit einem Lenkhebel 12 an der Achse 13 eines der Räder 5 angekoppelt, so daß die Räder 5 ihre Lenkausschläge in Abhängigkeit von dem Lenkausschlag der Vorderräder 2 haben.
• Das Gelenk- und Schwenkarmsystem 11, das in mehr Einzelheiten in der Fig. 3 und der Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt eine Stange 16, die zwischen einem Lenkhebel 6a an einem Vorderrad 2 und einem an einem Chassisteil 14 schwenkbar getragenen Arm 15 drehbar verbundenen ist. Eine zweite Stange oder ein Gelenkarm 17 ist schwenkbar zwischen dem Arm 15 und einem zusätzlichen Arm 18 verbunden, der an dem Chassis-Teil 14 schwenkbar gehalten ist. Ein Gelenkarm 19 ist an einem seiner Enden mit dem Lenkhebel 12 schwenkbar verbunden und an seinem anderen Ende mit einem dritten Arm 20, der an dem Chassis- Teil 14 verschwenkbar gehalten ist. Der Gelenkarm 19 ist zwischen seinen Ende mit einem Ende eines zweiten kürzeren Gelenkarms 21 gelenkig verbunden, dessen zweites Ende mit einem rückwärtig zeigenden Teil 22, das am Arm 18 ausgebildet ist, drehbar verbunden ist.
• In der Fig. 2, die den Bewegungsablauf des Lenksystems gemäß der Erfindung darstellt, bezeichnet das Bezugszeichen "b" den Mittelpunkt des Kreisbogens "c", entlang dem sich der Mittelpunkt "h" der Drehverbindung 23 zwischen dem Gelenkarm 19 und dem Lenkhebel 12 als Folge der Federbewegungen des Rades 5 in Vertikalrichtung bewegt, wenn das Rad in einer an sich bekannten, aber nicht dargestellten Parallelogramm-Aufhängung mit Schwenkarmen aufgehängt ist, die parallel zu den Chassis-Teilen 14 angeordnet sind.
• Diese Bewegung sollte, wenn der Drehpunkt "a" auf dem Arm 18 angeordnet sein würde, ein Verschwenken des Arms 18 und ein begleitende Längsversetzung der Stange 17 zur Folge haben, so daß sich die Aufhängungsbewegung in das Lenksystem des Fahrzeugs fortpflanzt. Dies deswegen, da der Mittelpunkt "b" der Aufhängbewegung und die Drehverbindung 24 des Gelenkarms 19 mit dem Arm 20 auf gegenüberliegenden Seiten der Raddrehachse "d" bzw. der Lenkachse "e" positioniert sind.
• Gemäß der Erfindung kann das Verschwenken des Arms 18 jedoch eliminiert werden, wenn sich das Rad während seiner Aufhängungsbewegung entlang des Kreisbogens "c" bewegt, indem der Gelenkarm 19 mit dem Arm 18 über einen zweiten Gelenkarm 21 verbunden ist, und dadurch, daß der Mittelpunkt "f" seiner Drehverbindung 25 mit dem Arm 18 im Mittelpunkt des Kreisbogens "g" angeordnet ist, entlang dem sich der Mittelpunkt "a" seiner Drehverbindung 26 mit dem Gelenkarm 19 bewegt. Während des Bewegens des Drehpunktes "h" entlang des Kreisbogens "c" wird sich jeder Punkt auf dem Gelenkarm 19 entlang eines Kreisbogens bewegen, dessen Radius in Richtung zur Verbindung 24 hin abnimmt. Bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist ein Punkt "a" ausgewählt, der direkt hinter der Mitte des Gelenkarms 19 liegt, was dem System im Hinblick auf den Raumbedarf und Dimensionierung einen vorteilhaften Aufbau verleiht.
• Obwohl die Vorrichtung gemäß der Erfindung zuvor bezüglich der Anwendung an einer sogenannten "Schiebeachse" beschrieben wurde, ist es offensichtlich, daß sie auch an anderen Radachsen mit lenkbaren Rädem verwendet werden kann, die so gehaltert sind, daß die Federbewegung einem Kreisbogen folgt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Lenken eines lenkbaren Fahrzeugrads, das derart federnd aufgehängt ist, daß die Federbewegungen des Rads einem Kreisbogen folgen, der in einer Längs- und Vertikalebene des Fahrzeugs liegt, umfassend ein aktives Bewegungsübertragungsgelenk- und Schwenkarm- System zwischen dem Lenkgetriebe des Fahrzeugs und einem mit einem Achsschenkel verbundenen Lenkhebel, das einen ersten, in einer Längs- und Vertikalebene schwenkbaren Schwenkarm (18) und einen ersten Gelenkarm (19) aufweist, der mit dem ersten Schwenkarm (18) und mit dem Lenkhebel (12) drehbar verbunden ist, welcher, auf das Verschwenken des ersten Schwenkarms (18) hin Schwenkbewegungen zum Lenkausschlag des Achsschenkels überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwenkarm (18) auf der Seite der Radachse (d) positioniert ist, die dem Drehmittelpunkt (b) der Aufhängungsbewegung gegenüberliegt, daß ein zweiter Schwenkarm (20) - vom Lenkhebel (12) aus gesehen - hinter dem ersten Schwenkarm positioniert und mit dem ersten Gelenkarm (19) drehbar verbunden ist, und daß der erste Schwenkarm mit dem ersten Gelenkarm mittels eines zweiten Gelenkarms (21) verbunden ist, dessen auf dem ersten Schwenkarm befindliche Lagerdrehpunkt (f) am Mittelpunkt des Kreisbogens (g) positioniert ist, auf dem entlang sich dessen auf dem ersten Gelenkarm befindliche Lagerdrehpunkt (a) bewegt, wenn sich während der Federbewegung der auf dem Lenkhebel(12) befindliche Drehpunkt (23) entlang des Kreisbogens (c) bewegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk- und Schwenkarmsystem (11) das Lenkgetriebe (6,7) für ein: lenkbares Vorderrad (2) mit einem lenkbaren Hinterrad (5) verbindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt für die Federbewegung des Hinterrads hinter dem Rad (5) liegt, und daß der erste und zweite Schwenkarm (18 bzw. 20) in einem Abstand zueinander vor dem Rad angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gelenkarm (19) an jedem seiner Enden mit dem Lenkhebel (12) bzw. mit dem zweiten Schwenkarm (20) über eine erste (23) bzw. zweite Gelenkverbindung drehbar verbunden ist, und daß der auf dem ersten Gelenkarm befindliche Lagerdrehpunkt (a) des zweiten Gelenkarms (21) in einem Mittelbereich zwischen den ersten und zweiten Gelenkverbindungen (23,24) positioniert ist, vorzugsweise etwas näher zur Gelenkverbindung (23) mit dem Lenkhebel (12) hin.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Gelenkarm (19, 21) in zumindest im wesentlichen horizontaler Ebene zueinander parallel ausgerichtet sind, wenn das Fahrzeugrad (5) in Fahrzeuglängsrichtung zeigt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwenkarm (18) an dessen äußeren Ende mit einem der in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbaren Lenkgestänge (17) des Fahrzeugslenkgetriebes drehbar verbunden ist, und daß die Lagerdrehverbindung (25) des ersten Schwenkarms mit dem zweiten Gelenkarm (21) in einem zur Drehverbindung (23) mit dem Lenkhebel (12) hin verschobenen Teilstück (22) des Arms positioniert ist.