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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gelenkanordnung bei
einem Fahrzeug mit einer Achsschenkellenkung, bei der eine Lenkkinematik
jeweils im Bereich zwischen der Hauptlenkzylindereinrichtung und
einem Radträger
bzw. Achskopf mit einem um einen festen Drehpunkt an der Achsbrücke drehbaren
Hebelelement gelenkig in Wirkverbindung steht, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus
dem Stand der Technik sind Fahrzeuge mit zumindest einer lenkbaren
Fahrzeugachse bekannt. Hierbei werden Lenkbewegungen des Fahrers über ein
Lenkrad, eine Lenksäule,
ein Lenkgetriebe und eine mehrere Bauteile umfassende Verschwenkkinematik
auf die Räder
der lenkbaren Achse übertragen.
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Die
Lenkung kann nach dem Stand der Technik als Drehschemellenkung oder
als Achsschenkellenkung ausgeführt
sein. Bei der Drehschemellenkung werden die Räder der Achse in Abhängigkeit vom
angeforderten Lenkwinkel zusammen mit einer zwischen den Rädern in
Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Achse um einen gemeinsamen Drehpunkt verschwenkt.
Die Drehschemellenkung gewährleistet eine
hohe Rangierfähigkeit;
sie weist jedoch den Nachteil auf, dass die Standfläche des
Fahrzeugs verkleinert wird, was in einer Erhöhung der Kippneigung resultiert.
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Bei
einer Achsschenkellenkung wird jedes Rad der lenkbaren Fahrzeugachse
um eine eigene Lenkdrehachse verschwenkt, wobei die Lenkdrehachsen
durch die Verbindungen der Lenkpunkte der Radaufhängung oder
durch die Achsen der Achsschenkelbolzen gebildet werden. Eine Achsschenkellenkung
weist den Vorteil auf, dass die Standfläche des Fahrzeugs annähernd gleich
groß bleibt. Achsschenkellenkungen
werden üblicherweise
bei Baumaschinen eingesetzt, wobei die Lenkbewegungen des Fahrers über einen
als Gleichlaufzylinder mit durchgehender Kolbenstange ausgeführten Hauptlenkzylinder
aufgebracht werden. Die Kraftübertragung
zwischen den Rädern
und der Stange des Hauptlenkzylinders erfolgt über eine Spurstange, welche
mit einem mit dem Rad wirkverbundenen Radkopf verbunden ist, der
gemeinsam mit dem Rad verschwenkt wird.
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Um
eine zusätzlich
zur Rollbewegung der Räder
auftretende unerwünschte
Gleitbewegung zu vermeiden, soll bei Achsschenkellenkungen der Einschlagwinkel
des kurveninneren Rades größer als der
Einschlagwinkel des kurvenäußeren Rades
sein. Des weiteren müssen
sich nach dem Ackermann-Prinzip
die verlängerten
Mittellinien der Achsschenkel der eingeschlagenen Räder für einen
möglichst
verschleißarmen
Betrieb des Fahrzeugs auf der verlängerten Mittellinie einer zweiten
nicht lenkbaren Fahrzeugachse treffen oder sich mit den verlängerten
Mittellinien der Achsschenkel der Räder einer zweiten lenkbaren
Fahrzeugachse in genau einem Punkt schneiden. Dadurch weisen die
von den Rädern
der beiden Fahrzeugachsen durchfahrenen Kreisbahnen einen gemeinsamen
Mittelpunkt auf, wodurch die Gleitbewegungen der Räder erheblich reduziert
werden. Wenn sich die Verlängerungen
der Mittellinien der Achsschenkel der Räder nicht in einem Punkt treffen,
liegt ein Lenkwinkelfehler vor, wobei die Reifenbelastung mit steigendem
Lenkwinkelfehler steigt.
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Im
Rahmen der
DE
10 2004 053 722 A1 der Anmelderin ist ein Fahrzeug mit
wenigstens einer über
eine Achsschenkellenkung lenkbaren Fahrzeugachse beschrieben. Hierbei
ist die Achsschenkellenkung mit einer Hauptlenkzylindereinrichtung ausgeführt, welche
mit Spurstangen gelenkig verbunden ist, die jeweils mit einem Radträger in Wirkverbindung
stehen. Bei der Achsschenkellenkung ist vorgesehen, dass eine Lenkkinematik
der Achsschenkellenkung jeweils im Bereich zwischen der Hauptlenkzylindereinrichtung
und einem Radträger mit
einem um einen festen Drehpunkt drehbaren Hebelelement derart gelenkig
in Wirkverbindung steht, dass in Abhängigkeit einer Lage des Drehpunktes und
einer Länge
des Hebelelements ein mit einem angeforderten Lenkwinkel korrespondierender
Lenkwinkelfehler im Wesentlichen durch eine Verkleinerung des Einschlagwinkels
des jeweils kurvenäußeren Rades
im Verhältnis
zum Einschlagwinkel des jeweils kurveninneren Rades minimiert ist.
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Des
weiteren ist gemäß der
DE 10 2004 053 722
A1 vorgesehen, dass die Spurstangen und die Radträger bzw.
die Achsköpfe
der Räder
jeweils über ein
Spurstangengelenk und eine Koppel verbunden sind; die Spurstangen
und die Hauptlenkzylindereinrichtung sind jeweils über ein
Kolbenstangengelenk verbunden. Das Hebelelement ist mit der Spurstange über ein
weiteres Spurstangengelenk verbunden, wobei das Spurstangengelenk
als Doppelgelenk ausgebildet sein kann, welches zum einen die Spurstange über die
Koppel mit dem Radträger
bzw. mit dem Achskopf und zum anderen die Spurstange mit dem Hebelelement
verbindet. Des weiteren ist der Anlenkpunkt des Hebelelementes fest
mit einer im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Rädern der
Fahrzeugachse verlaufenden starren Achse bzw. mit der Achsbrücke verbunden.
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Hierbei
entsteht das Problem, eine kinematisch stabile bzw. eindeutige Gelenkanordnung,
umfassend fünf
Gelenke zu finden, bei der Toleranzen ausgeglichen werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von
dem genannten Stand der Technik, eine Gelenkanordnung bei einem
Fahrzeug mit einer Achsschenkellenkung, bei der das Lenkgestänge eine
mit dem Lenkzylinder über
ein Gelenk gelenkig verbundene Spurstange, ein mit der Spurstange
und der Achsbrücke über Gelenke
gelenkig verbundenes Hebelelement und eine mit dem Achskopf und
der Spurstange über
Gelenke gelenkig verbundene Koppel umfasst, wobei das Hebelelement und
die Koppel mit der Spurstange über
ein Doppelgelenk verbunden sind, anzugeben, welche kinematisch stabil
ist und die auftretenden Toleranzen weitgehend ausgleicht.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere
erfindungsgemäße Ausgestaltungen
und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Demnach
wird eine Gelenkanordnung bei einem Fahrzeug mit einer Achsschenkellenkung
vorgeschlagen, bei der das Lenkgestänge eine mit dem Lenkzylinder über ein
Gelenk gelenkig verbundene Spurstange, ein mit der Spurstange und
der Achsbrücke über ein
zwischen der Spurstange und dem Hebelelement vorgesehenes Gelenk
und ein zwischen dem Hebelelement und der Achsbrücke vorgesehenes Gelenk gelenkig
verbundenes Hebelelement und eine über ein zwischen der Koppel
und dem Achskopf vorgesehenes Gelenk und ein zwischen der Koppel
und der Spurstange vorgesehenes Gelenk mit dem Achskopf und der
Spurstange gelenkig verbundene Koppel umfasst, wobei das Hebelelement und
die Koppel mit der Spurstange über
ein Doppelgelenk verbunden sind, bei der zumindest ein Gelenk als
Radialgelenk und die weiteren Gelenke als Kugelgelenke ausgebildet
sind.
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Durch
die erfindungsgemäße Konzeption werden
die Toleranzen durch die Kugelgelenke ausgeglichen, so dass bei
kinematischer Eindeutigkeit der Verschleiß des zumindest einen Radialgelenks minimiert
wird.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung sind die Gelenke zwischen Spurstange und Lenkzylinder,
zwischen Hebelelement und Achsbrücke
und zwischen Koppel und Achsbrücke
als Kugelgelenke ausgebildet, wobei das Doppelgelenk zwischen dem
Hebelelement bzw. der Koppel und der Spurstange als Doppelradialgelenk ausgebildet
ist.
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Diese
Ausführungsform
ist kinematisch eindeutig, wobei die Toleranzen durch die Kugelgelenke ausgeglichen
werden. Des weiteren weist sie den Vorteil auf, dass der für das Doppelgelenk
erforderliche Bauraum minimiert wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Achsschenkellenkung, bei dem das Lenkgestänge eine
mit dem Lenkzylinder gelenkig verbundene Spurstange, ein mit der
Spurstange und der Achsbrücke
gelenkig verbundenes Hebelelement und eine mit dem Achskopf und
der Spurstange gelenkig verbundene Koppel umfasst, wobei das Hebelelement und
die Koppel mit der Spurstange über
ein Doppelgelenk verbunden sind;
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2 eine
Gelenkanordnung, bei der alle Gelenke als Kugelgelenke ausgebildet
sind;
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3 eine
Gelenkanordnung gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung und
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4 eine
Tabelle zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Gelenkanordnungen.
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In
1 ist
der rechte Teil einer Achsschenkellenkung einer lenkbaren Fahrzeugachse,
welche gemäß der
DE 10 2004 053 722
A1 der Anmelderin ein mit der Spurstange
2 gelenkig
verbundenes Hebelelement
3 umfasst, das über ein
Gelenk
8 an der Achsbrücke
1 angebunden
ist; der Anbindungspunkt an der Achsbrücke ist mit
4 bezeichnet.
Wie der Figur zu entnehmen ist, umfasst das Lenkgestänge neben der
mit einem Lenkzylinder über
ein Gelenk
9 verbundenen Spurstange
2 und dem
Hebelelement
3 eine Koppel
5, welche einerseits über ein
Gelenk
10 mit dem Achskopf
6 und andererseits
mit der Spurstange
2 gelenkig verbunden ist, wobei das
Gelenk
7 als Doppelgelenk zur gelenkigen Verbindung des
Hebelelementes
3 und der Koppel
5 mit der Spurstange
2 ausgebildet
ist.
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Bei
dem in 2 gezeigten Beispiel ist eine Gelenkanordnung
dargestellt, bei der alle Gelenke als Kugelgelenke ausgebildet sind,
welche zwar kinematisch eindeutig aber in vertikaler Richtung instabil ist.
Bei der gezeigten Anordnung ist analog zur Darstellung nach 1 das
Gelenk zwischen Spurstange 2 und Lenkzylinder mit 9,
das Gelenk zwischen Hebelelement 3 und Achsbrücke 1 mit 8,
das Gelenk zwischen Koppel 5 und Achskopf 6 mit 10 und
das Doppelgelenk zwischen dem Hebelelement 3 bzw. der Koppel 5 und
der Spurstange 2 mit 7 bezeichnet. Die Lenkbewegung
des Rades 11 wird durch den Pfeil 12 veranschaulicht.
Durch diese Ausführung kann
das Doppelgelenk 7 in nachteiliger Weise in vertikaler
Richtung ausknicken (Pfeil 13).
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung sind die Gelenke 9, 8, 10 zwischen
Spurstange 2 und Lenkzylinder, zwischen Hebelelement 3 und
Achsbrücke 1 und
zwischen Koppel 5 und Achskopf 6 als Kugelgelenke
ausgebildet; das Doppelgelenk 7 zwischen dem Hebelelement 3 bzw.
der Koppel 5 und der Spurstange 2 ist als Doppelradialgelenk
ausgebildet. Diese Ausführungsform
ist Gegenstand der 3.
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Weitere
kinematisch eindeutige und Toleranzen ausgleichende Gelenkanordnungen
sind der Tabelle gemäß 4 zu
entnehmen. Hierbei entspricht jede Zeile einer erfindungsgemäßen Gelenkanordnung,
wobei jede Spalte der Ausgestaltung eines Gelenks im Rahmen einer
Gelenkanordnung wiedergibt. Die Spalten sind in der Reihenfolge
Gelenk 9 (zwischen Spurstange 2 und Lenkzylinder),
Gelenk 8 (zwischen Hebelelement 3 und Achsbrücke 1),
Gelenk 10 (zwischen Koppel 5 und Achskopf 6)
und Doppelgelenk 7 angeordnet. Die Gelenkanordnung gemäß der ersten
Zeile entspricht der in 3 gezeigten Anordnung.
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Erfindungsgemäß ist also
möglich,
die Gelenke 8, 9 und ein Gelenk des Doppelgelenkes 7 als Kugelgelenke
auszubilden, wobei das Gelenk 10 und ein Gelenk des Doppelgelenkes 7 als
Radialgelenke ausgebildet sind (zweite Zeile der Tabelle nach 4).
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Im
Rahmen einer dritten Ausführungsform der
Erfindung (gemäß der dritten
Zeile der Tabelle nach 4) wird vorgeschlagen, die Gelenke 8, 9 und 10 und
ein Gelenk des Doppelgelenkes 7 als Kugelgelenke und ein
Gelenk des Doppelgelenkes 7 als Radialgelenk auszubilden.
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Es
ist auch möglich
(gemäß der vierten
Zeile der Tabelle nach 4), die Gelenke 9 und 10 und ein
Gelenk des Doppelgelenkes 7 als Kugelgelenke und das Gelenk 8 sowie
ein Gelenk des Doppelgelenkes 7 als Radialgelenke auszubilden.
Wie aus 4 ersichtlich (gemäß der fünften Zeile
der Tabelle), können
die Gelenke 8 und 10 und ein Gelenk des Doppelgelenkes 7 als
Kugelgelenke und das Gelenk 9 sowie ein Gelenk des Doppelgelenkes 7 als
Radialgelenke ausgebildet sein.
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Eine
weitere Möglichkeit
einer Gelenkanordnung besteht darin, dass (gemäß der sechsten Zeile der Tabelle
nach 4) die Gelenke 7 und 10 als
Kugelgelenke und die Gelenke 8 und 9 als Radialgelenke
ausgebildet sind. Alternativ dazu können die Gelenke 7 und 8 als
Kugelgelenke und die Gelenke 9 und 10 als Radialgelenke
ausgebildet sein, wie der siebten Zeile der Tabelle gemäß 4 zu
entnehmen.
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Des
weiteren kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (gemäß der achten
Zeile der Tabelle nach 4) vorgesehen sein, dass die
Gelenke 7 und 9 als Kugelgelenke und die Gelenke 8 und 10 als
Radialgelenke ausgebildet sind.
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- 1
- Achsbrücke
- 2
- Spurstange
- 3
- Hebelelement
- 4
- Anbindungspunkt
- 5
- Koppel
- 6
- Achskopf
- 7
- Doppelgelenk
- 8
- Gelenk
zwischen Hebelelement und Achsbrücke
- 9
- Gelenk
zwischen Spurstange und Lenkzylinder
- 10
- Gelenk
zwischen Koppel und Achskopf
- 11
- Rad
- 12
- Richtung
der Lenkbewegung
- 13
- Bewegungsrichtung
des Doppelgelenks,
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- welche
zum Ausknicken des Gelenks führt