WO2019115152A1 - Lenkbare fahrzeugachse - Google Patents

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WO2019115152A1
WO2019115152A1 PCT/EP2018/081600 EP2018081600W WO2019115152A1 WO 2019115152 A1 WO2019115152 A1 WO 2019115152A1 EP 2018081600 W EP2018081600 W EP 2018081600W WO 2019115152 A1 WO2019115152 A1 WO 2019115152A1
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Christian Stammberger
Peter Streipardt
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ZF Friedrichshafen AG
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    • B62D7/10—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in a single plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle with single-output steering gear
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    • B60G2200/40—Indexing codes relating to the wheels in the suspensions
    • B60G2200/44—Indexing codes relating to the wheels in the suspensions steerable

Definitions

  • the invention relates to a steerable vehicle axle for a vehicle frame having a vehicle, having a steering mechanism which has an axle body extending transversely to the longitudinal extent of the vehicle, at the two ends of which a steering knuckle is pivotably mounted about a vertical axle pivot axis.
  • a steerable vehicle axle for a vehicle frame having a vehicle, having a steering mechanism which has an axle body extending transversely to the longitudinal extent of the vehicle, at the two ends of which a steering knuckle is pivotably mounted about a vertical axle pivot axis.
  • the steering drive with the motor drive and possibly other components such. to arrange a gear on the axle body.
  • the steering drive also moves together with the axle body. This loads the connecting cables for the power supply of the motor drive and signal cables.
  • the object of the invention is therefore to provide a steerable vehicle axle of the type mentioned, which enables mechanical relief of components of the steering axle and a high efficiency of the motor drive with a simple structure.
  • This object is achieved in that the steering drive is fixed to the vehicle frame.
  • both the motor drive and possibly other components such as a transmission and the connecting lines for the power supply of the motor drive and signal lines of mechanical loads due to the pendulum movements of the steering mechanism and shocks during driving isolated.
  • no such loads of the motor drive and possibly the other components and the connecting cables for the power supply which can be carried out easier.
  • the space above the axis can be used for these components, so that more space for the steering axle is available.
  • the motor drive is an electric motor drive.
  • This electromechanical steering has a much higher efficiency than e.g. hydromechanical steering, since only energy is needed when actually steering. Furthermore, a vehicle can be operated with electromechanical steering longer without charging a battery or without battery replacement than in a vehicle with hydromechanical steering. In addition, additional functions can be realized very easily.
  • the vehicle may be a four-wheel vehicle, with the steering geometry meeting the conditions of the field.
  • axle of the non-steered vehicle axle, the axis of the right wheel of the steerable vehicle axle and the axle of the left wheel of the steerable vehicle axle intersect at the instantaneous pole of the vehicle.
  • the instantaneous pole is the point around which the vehicle drives when cornering.
  • the steering drive may have a steering gear.
  • the output shaft of the steering drive and the steering mechanism can be connected to each other via an angularly elastic but torsionally rigid coupling in order to transmit the steering movement from the steering drive to the steering mechanism even with pendulum deflections of the steering mechanism.
  • An easily trained and thus defect-susceptible training possibility for this purpose is that the output shaft has at its end facing the steering mechanism a crowned tooth profile which is in operative connection with a straight tooth profile of a component of the steering mechanism which extends along the pendulum axis.
  • a steering lever of the steering mechanism pivotably mounted on the axle body about a vertical axis can be driven in a pivotable manner by the output shaft, by means of which the tie rod can be driven to move transversely to the longitudinal extension of the vehicle directly at a distance from the vertical axis or indirectly via a steering rod.
  • the angularly elastic but torsionally stiff coupling via which the output shaft of the steering drive and the steering mechanism are connected to each other, can also be formed in that the steering lever is connected at a distance to the vertical axis by means of a ball joint directly or via a steering rod by means of two ball joints with the tie rod ,
  • an angularly movable coupling may be diaphragm couplings, metal bellows couplings or universal joints.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a first chassis configuration in
  • Figure 2 is a schematic plan view of the chassis configuration of Figure 1 in steering position
  • FIG. 3 is an enlarged view of a steering drive, a first embodiment of an embodiment of an angularly elastic but torsionally rigid coupling and a steering lever of the chassis configuration according to FIG. 1 in cross section
  • Figure 4 shows the enlarged view of the steering drive, the first embodiment of the angularly elastic but torsionally stiff coupling and the steering lever of the chassis configuration of Figure 1 in longitudinal section
  • Figure 5 is a schematic plan view of a second suspension configuration in
  • Figure 6 is a schematic plan view of the chassis configuration of Figure 5 in steering position
  • FIG. 7 is an enlarged view of a steering drive, a first embodiment of an embodiment of an angularly elastic but torsionally rigid coupling and a steering pinion of the chassis configuration according to FIG. 5
  • Figure 8 is an enlarged view of a steering drive, with steering lever of a third suspension configuration
  • FIG. 9 shows a steering rod with toggle lever and steering lever of the chassis configuration according to FIG. 8.
  • the chassis configurations of a vehicle shown in the figures have a front axle 1 formed as a rigid axle with non-steerable front wheels 3, which are rotatable about a common axis of rotation 19.
  • a rear axle 2 is designed as a steering axle, which is shown in Figures 1 and 5 in a straight ahead position and in Figures 2 and 6 in a steering rash.
  • the rear wheels 5 and 18 having rear wheel axle 2 has a steering knuckle steering with a tie rod 9 and a handlebar 13 on.
  • the axle stems 6 and 17 of the steering knuckle steering rotatably mounted in an axle body 23 are firmly connected to track levers 7 and 16.
  • the rear wheels 5 and 18 are rotatably mounted on the stub axles 6 and 17 about axes of rotation 21 and 20.
  • the toggle levers 7 and 16 are pivotably connected to the tie rod 9 via toggle joints 8 and 14.
  • the Spurhebelgesch 8 is located on a straight line that connects the bearing of the steering knuckle 6 with the center 4 of the front axle 1.
  • the toggle joint 14 is located on a straight line connecting the bearing of the steering knuckle 17 with the center 4 of the front axle 1.
  • the distance from the bearing of the steering knuckle 6 to the toggle joint 8 is equal to the distance from the bearing of the steering knuckle 17 to the toggle joint 14. This configuration is required to meet the steering geometry of the Ackermann condition.
  • a steering rod 13 is pivotally mounted on the track lever 16 at one end with a second handlebar joint 15.
  • a steering lever 10 is pivotally mounted by means of a first handlebar joint 12.
  • the steering lever 10 is rotatably supported on the axle body 23 via a bearing 11.
  • the pivoting movement of the steering lever 10 is transmitted by means of the handlebar 13 on the track lever 16 and from this to the tie rod 9 and the steering knuckle 17.
  • the tie rod 9 also transmits the steering movement to the track lever 7 and this on the steering knuckle 6.
  • the steering geometry of the rear axle 2 satisfies the Ackermann condition, whereupon the common axle 19 of the front wheels 3, a rotation axis 20 of the right rear wheel 18 and a rotation axis 21 of the left rear wheel 5 become in an instantaneous pole 25 of the vehicle.
  • the instantaneous pole 25 is the point around which the vehicle travels during turns.
  • the steering angle of the left rear wheel 5 must be different from the steering angle of the right rear wheel 18.
  • the rear axle 2 is further designed as a pendulum axle, which is connected via a self-aligning bearing 24 with a vehicle frame 26 of the vehicle.
  • the self-aligning bearing 24 with an axis 22 extending in the longitudinal direction of the vehicle makes it possible for the rear axle 2 to oscillate about this oscillating axle 22 so that all wheels 3, 5 and 18 always have contact with the ground, even on uneven ground. This is necessary because the front wheels 3 are unsprung and vertically connected to the vehicle frame 26, while the rear wheels 5 and 18 are unsprung and immovably connected to the axle body 23 in the vertical direction.
  • a steering drive which has an electric motor 28 and a steering gear 27, which are fixedly connected to the vehicle frame 26.
  • the steering drive thus does not oscillate together with the axle body 23 but remains stationary on the vehicle frame 23.
  • the steering gear 27 has an output shaft 29, which transmits the steering torque by means of a spherical tooth profile 30 on the steering lever 10, which has a straight tooth profile 31, in which engages the spherical tooth profile of the output shaft 29.
  • the crowned tooth profile 30 and the straight tooth profile 31 form a toothed coupling which permits an angular deviation of the axes of spherical tooth profile 30 and straight tooth profile 31 as well as an axial displacement of crowned tooth profile 30 and straight tooth profile 31 relative to one another.
  • the possible axial displacement of ballistic like tooth profile 30 and straight tooth profile 31 relative to each other also facilitates the assembly of the steering and ensures a tolerance compensation.
  • the steering lever 10 with the straight tooth profile 31 is also pivoted about the pendulum axis 22.
  • the spherical tooth profile 30 of the output shaft 29 of the steering gear 27 is formed so that it allows the pivotal movement of the steering lever 10 about the pendulum axis 22 without the output shaft 29 must be pivoted about the axis 22 or forced forces in the tooth profiles 30 and 31st comes.
  • FIGS. 5 to 7 show a steering designed as a rack and pinion steering system.
  • a steering pinion 33 is rotatably mounted in the axle body 23 about a steering pinion axis 34, which is in a tooth engagement 35 with the toothed rack formed as a tie rod 9 '.
  • the tie rod 9 ' is mounted axially displaceably in the axle body 23.
  • the ends of the tie rod 9 ' are articulated by means of steering lever joints 36 and 37 at the one ends of steering levers 39 and 38.
  • the steering levers 39 and 38 are connected at their other ends by means of track joints 8 and 14 with lugs 7 and 16 articulated.
  • FIGS. 8 and 9 show an alternative to the angularly movable coupling of FIGS. 3 and 4.
  • the output shaft 29 of the steering gear 27 is directly connected to the steering lever 10.
  • the steering lever 10 thus performs no pendulum motion together with the axle 23 about the pendulum axis 22.
  • the steering rod 13 connects the steering lever 10 with the track lever 16, which can commute together with the axle body 23 about the pend- delachse 22.
  • the steering rod 13 is fastened to the steering lever 10 with a ball joint 43 and to the track lever 16 with a ball joint 44.
  • the ball joints 43 and 44 limit all linear degrees of freedom, but allow, to some degree, rotational movements in all directions. As a result, the steering rod 13 can take over the compensation of the pendulum movement of the axle body 23.
  • other suitable joints or elastic elements can be used.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine lenkbare Fahrzeugachse für ein einen Fahrzeugrahmen aufweisendes Fahrzeug, mit einem Lenkmechanismus, der einen quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs sich erstreckenden Achskörper (23) aufweist, an dessen beiden Enden jeweils ein Achsschenkel (6, 17) um eine vertikale Achsschenkelachse schwenkbar gelagert ist. Dabei sind an den Achsschenkeln (6, 17) Räder (5, 18) drehbar gelagert. Mit einer sich parallel zum Achskörper (23) erstreckenden Spurstange (9, 9'), die von einem einen Motorantrieb aufweisenden Lenkantrieb mittels einer Abtriebswelle (29) quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs bewegbar antreibbar ist und wobei der Lenkmechanismus mit Achskörper (23) und Achsschenkeln (6, 17) sowie den Rädern (5, 18) um eine sich in Längserstreckung des Fahrzeugs sich erstreckende Pendelachse (22) schwenkbar gelagert ist. Der Lenkantrieb ist an dem Fahrzeugrahmen (26) fest angeordnet ist.

Description

Lenkbare Fahrzeuaachse
Die Erfindung bezieht sich auf eine lenkbare Fahrzeugachse für ein einen Fahrzeug- rahmen aufweisendes Fahrzeug, mit einem Lenkmechanismus, der einen quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs sich erstreckenden Achskörper aufweist, an des- sen beiden Enden jeweils ein Achsschenkel um eine vertikale Achsschenkelachse schwenkbar gelagert ist, wobei an den Achsschenkeln Räder drehbar gelagert sind und mit einer sich parallel zum Achskörper erstreckenden Spurstange, die von einem einen Motorantrieb aufweisenden Lenkantrieb mittels einer Abtriebswelle quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs bewegbar antreibbar ist und wobei der Lenkmechanismus mit Achskörper und Achsschenkeln sowie den Rädern um eine sich in Längserstreckung des Fahrzeugs sich erstreckende Pendelachse schwenkbar gelagert ist.
Bei einer derartigen lenkbaren Fahrzeugachse ist es bekannt den Lenkantrieb mit dem Motorantrieb und ggf. weiterer Komponenten wie z.B. einem Getriebe an dem Achskörper anzuordnen. Wenn der Achskörper im Fährbetrieb Pendelbewegungen ausführt, bewegt sich gemeinsam mit dem Achskörper auch der Lenkantrieb. Das belastet die Anschlussleitungen für die Energieversorgung des Motorantriebs und Signalleitungen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine lenkbare Fahrzeugachse der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau mechanische Entlastungen von Bauteilen der Lenkachse sowie einen hohen Wirkungsgrad des Motorantriebs ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lenkantrieb an dem Fahrzeugrahmen fest angeordnet ist.
Durch diese Ausbildung werden sowohl der Motorantrieb und ggf. weitere Komponenten wie z.B. ein Getriebe sowie die Anschlussleitungen für die Energieversorgung des Motorantriebs und Signalleitungen von mechanischen Belastungen durch die Pendelbewegungen des Lenkmechanismus sowie durch Stöße während des Fahrbe- triebs getrennt. Damit erfolgen keine derartigen Belastungen des Motorantriebs und ggf. der weiteren Komponenten sowie der Anschlussleitungen für die Energieversorgung, die dadurch einfacher ausgeführt werden können.
Da der Motorantrieb und ggf. weitere Komponenten wie z.B. ein Getriebe und eine Lenksteuerung von der Fahrzeugachse entkoppelt sind, kann der Bauraum über der Achse für diese Komponenten genutzt werden, so dass mehr Bauraum für die Lenk- achse vorhanden ist.
Vorzugsweise ist dabei der Motorantrieb ein Elektromotorantrieb.
Diese elektromechanische Lenkung weist einen wesentlich höheren Wirkungsgrad als z.B. eine hydromechanische Lenkung auf, da nur Energie benötigt wird, wenn tatsächlich gelenkt wird. Weiterhin kann ein Fahrzeug mit elektromechanischer Lenkung länger ohne Laden eines Akkumulators oder ohne Batterietausch betrieben werden als bei einem Fahrzeug mit hydromechanischer Lenkung. Darüber hinaus können sehr einfach Zusatzfunktionen realisiert werden.
Das Fahrzeug kann ein Vierradfahrzeug sein, wobei die Lenkgeometrie die Acker- mannbedingungen erfüllt.
Dies bedeutet, dass die Achse der nicht gelenkten Fahrzeugachse, die Achse des rechten Rades der lenkbaren Fahrzeugachse und die Achse des linken Rades der lenkbaren Fahrzeugachse sich im Momentanpol des Fahrzeugs schneiden. Der Mo- mentanpol ist der Punkt, um den das Fahrzeug bei Kurvenfahrt fährt.
Der Lenkantrieb kann ein Lenkgetriebe aufweisen.
Die Abtriebswelle des Lenkantriebs und der Lenkmechanismus können über eine winkelelastische aber drehsteife Kupplung miteinander verbunden sein, um auch bei Pendelauslenkungen des Lenkmechanismus die Lenkbewegung vom Lenkantrieb auf den Lenkmechanismus übertragen zu können. Eine einfach ausgebildete und damit defektunanfällige Ausbildungsmöglichkeit dazu besteht darin, dass die Abtriebswelle an ihrem dem Lenkmechanismus zugewandten Ende ein balliges Zahnprofil aufweist, das mit einem geraden Zahnprofil eines Bau- teils des Lenkmechanismus in Wirkverbindung ist, das sich entlang der Pendelachse erstreckt.
In einfacher Ausbildung kann dabei von der Abtriebswelle ein am Achskörper um eine vertikale Achse schwenkbar gelagerter Lenkhebel des Lenkmechanismus schwenkbar antreibbar sein, durch den in einem Abstand zur vertikalen Achse unmit- telbar oder über eine Lenkstange die Spurstange quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs bewegbar antreibbar ist.
Die winkelelastische aber drehsteife Kupplung, über die die Abtriebswelle des Lenkantriebs und der Lenkmechanismus miteinander verbunden sind, kann auch dadurch gebildet sein, dass der Lenkhebel in einem Abstand zur vertikalen Achse mittels eines Kugelgelenks unmittelbar oder über eine Lenkstange mittels zweier Kugelgelenke mit der Spurstange verbunden ist.
Andere vorteilhafte Bauformen einer winkelbeweglichen Kupplung können Membrankupplungen, Metallbalgkupplungen oder Kreuzgelenke sein.
Eine weitere einfach aufgebaute und damit defektunanfällige Ausbildungsmöglichkeit besteht darin, dass von der Abtriebswelle ein am Achskörper um eine vertikale Achse drehbar gelagertes Lenkritzel drehbar antreibbar ist, das in Zahnung der als Zahnstange ausgebildeten Spurstange eingreift, wobei die Spurstange quer zur Längser- streckung des Fahrzeugs bewegbar antreibbar ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Draufsicht einer ersten Fahrwerkskonfiguration in
Geradeausstellung Figur 2 eine schematische Draufsicht der Fahrwerkskonfiguration nach Figur 1 in Lenkeinschlagstellung
Figur 3 eine vergrößerte Darstellung eines Lenkantriebs, eines ersten Ausfüh- rungsbeispiels einer winkelelastischen aber drehsteifen Kupplung und einem Lenkhebel der Fahrwerkskonfiguration nach Figur 1 im Quer- schnitt
Figur 4 die vergrößerte Darstellung des Lenkantriebs, des ersten Ausführungsbeispiels der winkelelastischen aber drehsteifen Kupplung und dem Lenkhebel der Fahrwerkskonfiguration nach Figur 1 im Längsschnitt
Figur 5 eine schematische Draufsicht einer zweiten Fahrwerkskonfiguration in
Geradeausstellung
Figur 6 eine schematische Draufsicht der Fahrwerkskonfiguration nach Figur 5 in Lenkeinschlagstellung
Figur 7 eine vergrößerte Darstellung eines Lenkantriebs, eines ersten Ausfüh- rungsbeispiels einer winkelelastischen aber drehsteifen Kupplung und einem Lenkritzel der Fahrwerkskonfiguration nach Figur 5
Figur 8 eine vergrößerte Darstellung eines Lenkantriebs, mit Lenkhebel einer dritten Fahrwerkskonfiguration
Figur 9 eine Lenkstange mit Spurhebel und Lenkhebel der Fahrwerkskonfigura- tion nach Figur 8.
Die in den Figuren dargestellten Fahrwerkskonfigurationen eines Fahrzeugs weisen eine als starre Achse ausgebildete Vorderachse 1 mit nicht lenkbaren Vorderrädern 3 auf, die um eine gemeinsame Drehachse 19 drehbar sind. Eine Hinterachse 2 ist als Lenkachse ausgeführt, die in den Figuren 1 und 5 in Geradeausstellung und in den Figuren 2 und 6 in einem Lenkausschlag dargestellt ist.
Die Hinterräder 5 und 18 aufweisende Hinterradachse 2 besitzt eine Achsschenkel- lenkung mit einer Spurstange 9 und einer Lenkstange 13 auf. Die in einem Achskörper 23 drehbar gelagerten Achsschenkel 6 und 17 der Achsschenkellenkung sind mit Spurhebeln 7 und 16 fest verbunden. Die Hinterräder 5 und 18 sind auf den Achsschenkeln 6 und 17 um Drehachsen 21 und 20 drehbar gelagert. Die Spurhebel 7 und 16 sind mit der Spurstange 9 über Spurhebelgelenke 8 und 14 schwenkbar ver- bunden.
Das Spurhebelgelenk 8 befindet sich dabei auf einer Geraden, die das Lager des Achsschenkels 6 mit der Mitte 4 der Vorderachse 1 verbindet.
Das Spurhebelgelenk 14 befindet sich auf einer Geraden, die das Lager des Achsschenkels 17 mit der Mitte 4 der Vorderachse 1 verbindet. Außerdem ist der Abstand vom Lager des Achsschenkels 6 zum Spurhebelgelenk 8 gleich dem Abstand vom Lager des Achsschenkels 17 zum Spurhebelgelenk 14. Diese Konfiguration ist erfor- derlich um die Lenkgeometrie der Ackermann-Bedingung zu erfüllen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4 ist am Spurhebel 16 eine Lenk- stange 13 an einem Ende mit einem zweiten Lenkstangengelenks 15 schwenkbar befestigt. Am entgegengesetzten Ende der Lenkstange 13 ist ein Lenkhebel 10 mit- tels eines ersten Lenkstangengelenks 12 schwenkbar befestigt. Der Lenkhebel 10 ist über ein Lager 1 1 drehbar am Achskörper 23 gelagert.
Wird der Lenkhebel 10 um die Achse des Lagers 11 geschwenkt, so führen die Komponenten der Hinterachse 2 eine Lenkbewegung aus, wie es in den Figuren 2 und 6 dargestellt ist.
Die Schwenkbewegung des Lenkhebels 10 wird mit Hilfe der Lenkstange 13 auf den Spurhebel 16 und von diesem auf die Spurstange 9 und den Achsschenkel 17 übertragen. Die Spurstange 9 überträgt die Lenkbewegung außerdem auf den Spurhebel 7 und dieser auf den Achsschenkel 6. Dadurch nehmen die Hinterräder 5 und 18 gemeinsam mit den Achsschenkeln 6 und 17 eine eingelenkte Position ein. Aufgrund der oben beschriebenen Position der Spurhebelgelenke 8 und 14 erfüllt die Lenkge- ometrie der Hinterachse 2 die Ackermann-Bedingung, wonach die gemeinsame Ach- se 19 der Vorderräder 3, eine Drehachse 20 des rechten Hinterrades 18 und eine Drehachse 21 des linken Hinterrades 5 sich in einem Momentanpol 25 des Fahrzeugs schneiden. Der Momentanpol 25 ist der Punkt, um den das Fahrzeug bei Kur- venfahrten fährt. Wie Figur 2 zeigt, muss dazu der Lenkwinkel des linken Hinterrades 5 verschieden vom Lenkwinkel des rechten Hinterrades 18 sein.
Die Hinterachse 2 ist weiterhin als Pendelachse ausgebildet, die über ein Pendellager 24 mit einem Fahrzeugrahmen 26 des Fahrzeugs verbunden ist. Das Pendellager 24 mit einer sich in Längserstreckung des Fahrzeugs erstreckenden Achse 22 ermöglicht es der Hinterachse 2 um diese Pendelachse 22 zu pendeln, so dass auch bei unebenem Boden immer alle Räder 3, 5 und 18 Bodenkontakt haben. Dies ist erforderlich, weil die Vorderräder 3 ungefedert und in vertikaler Richtung unbeweglich mit dem Fahrzeugrahmen 26 verbunden sind, während die Hinterräder 5 und 18 ungefedert und in vertikaler Richtung unbeweglich mit dem Achskörper 23 verbunden sind.
Weiterhin ist ein Lenkantrieb vorhanden, der einen Elektromotor 28 und ein Lenkgetriebe 27 aufweist, die fest mit dem Fahrzeugrahmen 26 verbunden sind. Der Lenkantrieb pendelt also nicht gemeinsam mit dem Achskörper 23 sondern bleibt ortsfest am Fahrzeugrahmen 23 angeordnet.
Das Lenkgetriebe 27 besitzt eine Abtriebswelle 29, die das Lenkmoment mit Hilfe eines balligen Zahnprofils 30 auf den Lenkhebel 10 überträgt, der ein gerades Zahnprofil 31 aufweist, in das das ballige Zahnprofil der Abtriebswelle 29 eingreift. Das ballige Zahnprofil 30 und das gerade Zahnprofil 31 bilden eine Zahnkupplung, die eine Winkelabweichung der Achsen von balligem Zahnprofil 30 und geradem Zahn- profil 31 sowie eine axiale Verschiebung von balligem Zahnprofil 30 und geradem Zahnprofil 31 relativ zueinander zulässt. Die mögliche axiale Verschiebung von balli- gern Zahnprofil 30 und geradem Zahnprofil 31 relativ zueinander erleichtert auch die Montage der Lenkung und sorgt für einen Toleranzausgleich.
Führt der Achskörper 23 eine Pendelbewegung 32 um die Pendelachse 22 des Pen- dellagers 24 aus, so wird auch der Lenkhebel 10 mit dem geraden Zahnprofil 31 um die Pendelachse 22 geschwenkt. Das ballige Zahnprofil 30 der Abtriebswelle 29 des Lenkgetriebes 27 ist so ausgebildet, dass es die Schwenkbewegung des Lenkhebels 10 um die Pendelachse 22 zulässt, ohne dass die Abtriebswelle 29 mit um die Achse 22 geschwenkt werden muss oder es zu Zwangskräften in den Zahnprofilen 30 und 31 kommt.
In den Figuren 5 bis 7 ist eine als Zahnstangenlenkung ausgebildete Lenkung darge- stellt. Dabei ist ein Lenkritzel 33 im Achskörper 23 um eine Lenkritzelachse 34 dreh- bar gelagert, die in einem Zahneingriff 35 mit der als Zahnstange ausgebildeten Spurstange 9‘ steht. Die Spurstange 9' ist im Achskörper 23 axial verschiebbar gela- gert. Die Enden der Spurstange 9‘ sind mittels Lenkhebelgelenken 36 und 37 an den einen Enden von Lenkhebeln 39 und 38 angelenkt. Die Lenkhebel 39 und 38 sind mit ihren anderen Enden mittels Spurgelenken 8 und 14 mit Spurhebeln 7 und 16 gelenkig verbunden.
Wird eine Drehbewegung am Lenkritzel 33 ausgeführt, so führt die als Zahnstange ausgeführte Spurstange 9‘ eine lineare Bewegung 61 aus. Diese wird auf die Lenkhebel 39 und 38 übertragen, die die Spurhebel 7 und 16 und letztlich die Achsschenkel 6 und 17 mit den Rädern 5 und 18 in eine gelenkte Position bringen.
Der Antrieb von dem Elektromotor 28 über das Lenkgetriebe 27, die Abtriebswelle 29 mit ihrem balligen Profil 30 auf das gerade Profil 31 des Lenkritzels 33 entspricht der Ausbildung der Figuren 1 bis 4.
Die Figuren 8 und 9 zeigen eine Alternative zur winkelbeweglichen Kupplung der Figuren 3 und 4. Die Abtriebswelle 29 des Lenkgetriebes 27 ist direkt fest mit dem Lenkhebel 10 verbunden. Der Lenkhebel 10 führt also keine Pendelbewegung gemeinsam mit dem Achskörper 23 um die Pendelachse 22 aus. Die Lenkstange 13 verbindet den Lenkhebel 10 mit dem Spurhebel 16, der gemeinsam mit dem Achskörper 23 um die Pen- delachse 22 pendeln kann. Um einen Ausgleich der Pendelbewegung zu ermögli- chen, wird die Lenkstange 13 am Lenkhebel 10 mit einem Kugelgelenk 43 und am Spurhebel 16 mit einem Kugelgelenk 44 befestigt. Die Kugelgelenke 43 und 44 schränken alle linearen Freiheitsgrade ein, gestatten aber bis zu einem gewissen Grad Drehbewegungen in alle Richtungen. Dadurch kann die Lenkstange 13 den Ausgleich der Pendelbewegung des Achskörpers 23 übernehmen. Anstelle der Kugelgelenke 43 und 44 können auch andere geeignete Gelenke oder elastische Ele- mente verwendet werden.
Bezuaszeichen Vorderachse
Hinterachse
Vorderrad
Mitte
linkes Hinterrad
linker Achsschenkel
linker Spurhebel
Spurhebelgelenk
Spurstange
‘ Spurstange
0 Lenkhebel
1 Lager
2 Lenkhebelgelenk
3 Lenkstange
4 Spurhebelgelenk
5 Lenkhebelgelenk
6 rechter Spurhebel
7 rechter Achsschenkel
8 rechtes Hinterrad
9 Achse
0 Achse rechtes Hinterrad
1 Achse linkes Hinterrad
2 Pendellagerachse
3 Achskörper
4 Pendellager
6 Fahrzeugrahmen
7 Lenkgetriebe
8 Elektromotor
9 Abtriebswelle
0 balliges Profil
1 gerades Profil Pendelbewegung
Lenkritzel
Lenkritzelachse
Zahneingriff
Lenkhebelgelenk
Lenkhebelgelenk
Lenkhebel
Lenkhebel
Drehbewegung
Lager
Kugelgelenk
Kugelgelenk

Claims

Patentansprüche
1. Lenkbare Fahrzeugachse für ein einen Fahrzeugrahmen aufweisendes Fahrzeug, mit einem Lenkmechanismus, der einen quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs sich erstreckenden Achskörper (23) aufweist, an dessen beiden Enden jeweils ein Achsschenkel (6, 17) um eine vertikale Achsschenkelachse schwenkbar gelagert ist, wobei an den Achsschenkeln (6, 17) Räder (5, 18) drehbar gelagert sind und mit einer sich parallel zum Achskörper (23) erstreckenden Spurstange (9, 9‘), die von ei- nem einen Motorantrieb aufweisenden Lenkantrieb mittels einer Abtriebswelle (29) quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs bewegbar antreibbar ist und wobei der Lenkmechanismus mit Achskörper (23) und Achsschenkeln (6, 17) sowie den Rädern (5, 18) um eine sich in Längserstreckung des Fahrzeugs sich erstreckende Pendelachse (22) schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkantrieb an dem Fahrzeugrahmen (26) fest angeordnet ist.
2. Fahrzeugachse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Motorantrieb ein Elektromotorantrieb (28) ist.
3. Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Fahrzeug ein Vierradfahrzeug ist, wobei die Lenkgeometrie die Ackermannbedingungen erfüllt.
4. Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Lenkantrieb ein Lenkgetriebe (27) aufweist.
5. Fahrzeugachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Abtriebswelle (23) des Lenkantriebs und der Lenkmechanismus über eine winkelelastische aber drehsteife Kupplung miteinander verbunden sind.
6. Fahrzeugachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (29) an ihrem dem Lenkmechanismus zugewandten Ende ein balliges Zahnprofil (30) aufweist, das mit einem geraden Zahnprofil (31 ) eines Bauteils des Lenkmechanismus in Wirkverbindung ist, das sich entlang der Pendelachse (22) erstreckt.
7. Fahrzeugachse nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der Abtriebswelle (29) ein am Achskörper (23) um eine vertikale Achse schwenkbar gelagerter Lenkhebel (10, 38, 39) des Lenkmechanismus schwenkbar antreibbar ist, durch den in einem Abstand zur vertikalen Achse unmittelbar oder über eine Lenkstange (13) die Spurstange (9, 9‘) quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs bewegbar antreibbar ist.
8. Fahrzeugachse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkhebel (38, 39) in einem Abstand zur vertikalen Achse mittels eines Kugelgelenks (43, 44) unmittelbar oder über eine Lenkstange mittels zweier Kugelgelenke mit der Spur- stange (9‘) verbunden ist.
9. Fahrzeugachse nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der Abtriebswelle (29) ein am Achskörper (23) um eine vertikale Achse drehbar gelagertes Lenkritzel (33) drehbar antreibbar ist, das in die Zahnung der als Zahnstange ausgebildeten Spurstange (9‘) eingreift, wobei die Spurstange (9‘) quer zur Längserstreckung des Fahrzeugs bewegbar antreibbar ist.
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