DE102010035270A1 - Lenkvorrichtung für eine selbstfahrende Bau- oder Nutzmaschine sowie Bau- oder Nutzmaschine mit einer derartigen Lenkvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung (200) für eine selbstfahrende Bau- oder Nutzmaschine, wobei diese Bau- oder Nutzmaschine einen Fahrstand mit einem quer zur Fahrrichtung (F) verstellbaren Schlitten (160) für Bedien- und/oder Betätigungselemente aufweist, an dem zumindest ein Lenkrad (120) zum Lenken der Bau- oder Nutzmaschine angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass das Lenkrad (120) über eine am verstellbaren Schlitten (160) gehalterte und beim Verstellen (V) mitgeführte Lenkantriebswelle (121) mit einer ortsfest an der Bau- oder Nutzmaschine angeordneten und quer zur Lenkantriebswelle (121) verlaufenden Lenkabtriebswelle (180) gekoppelt ist und die am Lenkrad (120) aufgebrachten Lenkbewegungen mittels eines ebenfalls am Schlitten (160) gehalterten Richtungswechselgetriebes (220) von der Lenkantriebswelle (121) auf die quer verlaufende Lenkabtriebswelle (180) übertragen werden, wobei das Richtungswechselgetriebe (220) beim Verstellen (V) des Schlittens (160) ebenso mitgeführt wird und hierzu axialverschieblich zur Lenkabtriebswelle (180) angeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für eine selbstfahrende Bau- oder Nutzmaschine, wie insbesondere eine Bodenverdichtungsmaschine oder eine Bodenfräsmaschine, welche einen Fahrerstand mit einem quer zur Fahrrichtung verstellbaren Schlitten mit einem Fahrersitz und Bedien- und Betätigungselementen einschließlich eines Lenkrades aufweist.
- Mit dem Schlitten kann der Sitz zusammen mit den Bedien- und Betätigungselementen situationserforderlich in einer Position zwischen der linken und rechten Seite des Fahrerstands angeordnet werden, um dem Fahrer eine möglichst gute Sicht zu ermöglichen., den Fahrerstand mit einem quer zur Fahrrichtung verschiebbaren Schlitten auszustatten, an dem ein Fahrersitz und Bedien- und Betätigungselemente angeordnet sind. Hierdurch.
- Eine derartige Lenkvorrichtung ist aus
DE 19813474 A1 bekannt. Die Fahrzeugräder werden übe ein hydraulisches Lenksystem angesteuert, wobei die Lenkraddrehung über ein hydraulisches Lenkventil am Schlitten erfasst wird, welches über flexible Hydraulikleitungen mit dem ortsfesten Teil des Lenksystems verbunden ist. Damit die Hydraulikleitungen beim Verschieben des Schlittens mitgeführt werden können, müssen sie in einer Schleife angeordnet werden, für welche relativ aufwändige, abgedeckte Leitungsführungen vorgesehen werden müssen, um sie gegen Beschädigung zu schützen. Bei einer Bewegung des Schlittens unterliegen die Leitungen einer unerwünschten mechanischen Beanspruchung. Außerdem beschränkt die Leitungsführung die für den Fahrer zur Verfügung stehende freie Bodenfläche im Fahrerstand. - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lenkvorrichtung der eingangs genannten Art und eine Bau- oder Nutzmaschine mit einer derartigen Lenkanordnung anzugeben, bei welchen die Leitungsführung des hydraulischen Lenksystems vereinfacht ist.
- Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass das Lenkrad über eine am beweglichen Schlitten gehalterte und beim Verstellen mitgeführte Lenkantriebswelle (Lenksäule) mit einer ortsfest an der Bau- oder Nutzmaschine angeordneten und quer zur Lenkantriebswelle verlaufenden Lenkabtriebswelle derart gekoppelt ist, dass die am Lenkrad aufgebrachten Lenkbewegungen mittels eines ebenfalls am Schlitten gehalterten Richtungswechselgetriebes von der Lenkantriebswelle auf die quer verlaufende Lenkabtriebswelle übertragen werden (und umgekehrt), wobei das Richtungswechselgetriebe beim Verstellen des Schlittens ebenso wie die Lenkantriebswelle mitgeführt wird und hierzu axialverschieblich zur Lenkabtriebswelle angeordnet bzw. gelagert ist. Bevorzugt sind die Lenkantriebswelle und die Lenkabtriebswelle senkrecht zueinander ausgerichtet.
- Unter einer Welle wird ein stabförmiges Maschinenelement zum Weiterleiten von Drehbewegungen und Drehmomenten verstanden. Unter einem Richtungswechselgetriebe wird ein mechanisches Getriebe verstanden, bei dem die Achse der Eingangsdrehbewegung und die Achse der Ausgangsdrehbewegung zueinander windschief sind.
- Bei der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung können Lenkbewegungen von dem am Schlitten angeordneten Lenkrad mechanisch auf die Bau- oder Nutzmaschine übertragen werden, wobei andererseits die Verstellbarkeit des Schlittens relativ zum Chassis der Baumaschine uneingeschränkt gewährleistet ist. Die Lenkvorrichtung erlaubt somit eine lineare Verschiebung des Schlittens. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung ist darin zu sehen, dass Hydraulikanschlussleitungen nicht erforderlich sind und die eingangs genannten Nachteile daher nicht gegeben sind. Da beim Verstellen des Schlittens somit keine Hydraulikleitungen mitgeschleppt werden müssen, sind auch die in der Regel manuell aufzubringenden Verstell- bzw. Verschiebekräfte verhältnismäßig gering. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Bau- oder Nutzmaschine auch während des Verstellens des Schlittens bzw. beim Verstellvorgang gelenkt werden kann.
- Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Richtungswechselgetriebe ein Schraubradgetriebe ist, wobei ein Ritzel axial fluchtend am vom Lenkrad abgewandten Ende der Lenkantriebswelle angeordnet ist und das getriebene Rad drehfest jedoch axialverschieblich auf der Lenkabtriebswelle gehaltert bzw. gelagert ist. Ein solches Schraubradgetriebe wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Alternativ kann auch ein geeignetes Winkelgetriebe vorgesehen sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Lenkantriebswelle lösbar mit dem Ritzel des Schraubradgetriebes verbunden ist. Dies ist z. B. für Wartungsmaßnahmen vorteilhaft.
- Um das Richtungswechselgetriebe axialverschieblich zur Lenkabtriebswelle anordnen zu können und um insbesondere das getriebene Rad drehfest jedoch axialverschieblich auf der Lenkabtriebswelle lagern zu können, kann die Lenkabtriebswelle zumindest abschnittsweise als Keilwelle oder als Polygonwelle ausgebildet sein. Als Keilwelle wird eine Welle bezeichnet, bei der der Formschluss zu einer Nabe (Welle-Nabe-Verbindung) durch eine Vielzahl verzahnungsartiger Formschlusselemente erfolgt. Bei einer Polygonwelle erfolgt der Formschluss zu einer Nabe durch eine Unrundform. Die Nabe des getriebenen Rades ist jeweils entsprechend auszubilden. Insbesondere ist die Wellen-Naben-Verbindung zwischen Lenkabtriebswelle und getriebenem Rad lösbar, was im Hinblick auf Wartungsmaßnahmen vorteilhaft ist.
- Um einen reibungsarmen Betrieb der Lenkvorrichtung zu ermöglichen ist vorgesehen, dass die Lenkabtriebswelle wälzgelagert ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Lenkabtriebswelle mittels zwei Wälzlager, wobei es sich insbesondere um Kugellager handelt, am Chassis der Bau- oder Nutzmaschine befestigt ist. Bevorzugt befinden sich die Wälzlager an den axialen Enden der Lenkabtriebswelle.
- Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung sieht vor, dass die Lenkabtriebswelle direkt mit einem hydraulischen Lenkventil gekoppelt bzw. direkt an dieses angeflanscht ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Lenkabtriebswelle indirekt mit einem hydraulischen Lenkventil gekoppelt ist, was insbesondere durch einen Kettentrieb oder dergleichen bewerkstelligt werden kann. Hiermit kann eine Anpassung an bestehende Platzverhältnisse erfolgen.
- Bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich bei dem verstellbaren Schlitten um eine linear verschiebbare Lenk-, Sitz- und Bedieneinheit handelt. Hier behält das Lenkrad in vorteilhafter Weise seine ergonomisch gewählte Position zum Fahrersitz und den Bedien- und/oder Betätigungselemente bei. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Richtungswechselgetriebe in einem Sitzträger dieser Lenk-, Sitz- und Bedieneinheit integriert ist.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben. Es zeigen schematisch:
-
1 einen Fahrstand einer Bau- oder Nutzmaschine in einer Draufsicht; -
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lenkvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht; -
3 ein in der Lenkvorrichtung der2 eingesetzte Richtungswechselgetriebe in einer perspektivischen Ansicht; -
4 das Richtungswechselgetriebe der3 in einer anderen perspektivischen Ansicht; -
5 einen Schnitt durch den vorderen Bereich des Sitzträgers gemäß dem in2 angegebenen Schnittverlauf; und -
6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lenkvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht. -
1 zeigt einen Fahrstand100 einer im weiteren nicht dargestellten Bau- oder Nutzmaschine. Der Fahrstand100 verfügt über einen quer zur Fahrrichtung F verschiebbaren bzw. verstellbaren Schlitten110 , an dem ein Lenkrad120 zum Lenken der Bau- oder Nutzmaschine, ein Fahrersitz130 , eine Bedienkonsole140 und eine Armaturentafel150 angeordnet sind. Der Schlitten110 kann somit als verstellbare Lenk-, Sitz- und Bedieneinheit bezeichnet werden. Der Schlitten110 weist einen Sitzträger (bzw. zentrale Traverse)160 auf, der an seinem bezüglich der Fahrrichtung F vorderen Ende und hinteren Ende an jeweils einer quer verlaufenden Schiene (bzw. Holm)10 und20 am Chassis der Bauoder Nutzmaschine linear geführt ist. Mit162 und163 sind Laufrollen bezeichnet. - Der Schlitten
110 mit den daran angeordneten Bedien- und Betätigungselementen sowie dem Sitz130 kann quer zur Fahrrichtung F zwischen der rechten Fahrseite der Bau- oder Nutzmaschine (Position A) und der linken Fahrseite (strichliert dargestellte Position B) verstellt bzw. verschoben und in jeder gewünschten Position arretiert werden. Die Verstellbarkeit ist mit einem Doppelpfeil V angedeutet. Um die Verstellbarkeit des Schlittens110 zu gewährleisten und gleichfalls die Übertragung von Lenkbewegungen bewerkstelligen zu können, ist die nachfolgend näher erläuterte Lenkvorrichtung200 vorgesehen. -
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lenkvorrichtung200 . Die am Lenkrad120 aufgebrachten Lenkbewegungen werden über eine Lenkstange121 auf eine querverlaufende Lenkabtriebswelle180 übertragen. Die Ausrichtung der Lenkabtriebswelle180 entspricht der Verstellrichtung V des Schlittens110 bzw. des Sitzträgers160 . Die Lenkstange121 umfasst eine Lenkantriebswelle123 die sich durch eine Hülse122 erstreckt (siehe5 ). Die gerade Lenksäule121 ist senkrecht zu der Lenkabtriebswelle180 ausgerichtet. Durch Verwendung von Kardangelenken an der Lenkantriebswelle121 ist z. B. auch eine schräge Ausrichtung möglich. Die horizontal und quer zur Fahrrichtung F ausgerichtete Lenkabtriebsstange180 ist ortfest am Chassis der Bau- bzw. Nutzmaschine befestigt und mittels Kugellager181 und182 gelagert. Die Kopplung zwischen der Lenkantriebsstange123 und der Lenkabtriebsstange180 erfolgt mittels eines Richtungswechselgetriebes220 , wie nachfolgend näher erläutert. - Die am Lenkrad
120 aufgebrachten und über die Lenkantriebswelle123 und das Richtungswechselgetriebe220 auf die Lenkabtriebswelle180 übertragenen Lenkbewegungen (siehe Bogenpfeile in3 ) werden an einem axialen Ende der Lenkabtriebswelle180 über einen Kettentrieb240 auf ein ortsfestes hydraulisches Lenkventil230 übertragen, wodurch ein Lenkvorgang eingeleitet wird. Anstelle einer Kette kann im übrigen auch ein Zahnriemen oder dergleichen als Übertragungselement vorgesehen sein. Ausgehend vom Lenkventil230 können Drehbewegungen an das Lenkrad120 Rückübertragen werden, wodurch z. B. die Rückstellung des Lenkrads120 in eine neutrale Position bewerkstelligt werden kann. - Das Lenkrad
120 ist mittels der Lenksäule121 starr mit dem Sitzträger160 des Schlittens110 verbunden bzw. an diesem Sitzträger160 befestigt. Dadurch wird beim Verstellen des Schlittens110 das am Sitzträger160 befestigte Lenkrad120 zwangsweise mitbewegt bzw. mitgeführt, was in2 durch die Doppelpfeile V angedeutet ist. Ferner ist das Richtungswechselgetriebe220 einerseits starr mit dem Sitzträger160 verbunden bzw. im Sitzträger160 integriert (siehe5 ) und anderseits axialverschieblich zur Lenkabtriebswelle180 gelagert und wird somit beim Verstellen des Schlittens110 ebenfalls mitbewegt, wie nachfolgend im Zusammenhang mit den3 und4 näher erläutert. Mit161 ist eine Gleitbuchse am vorderen Ende des Sitzträgers160 bezeichnet, die axialverschieblich auf der vorderen Schiene bzw. am vorderen Holm10 (siehe1 ) gelagert ist. -
3 und4 zeigen dasselbe Richtungswechselgetriebe220 in verschiedenen Ansichten, wobei die Perspektive der3 jener der2 entspricht und4 die Rückseite zeigt. Bei dem Richtungswechselgetriebe220 handelt es sich um ein Schraubradgetriebe mit einem Ritzel bzw. Ritzelwelle221 , die starr und axial fluchtend mit der Lenkantriebswelle123 verbunden ist, und einem schrägverzahnten getriebenem Rad225 . Das Ritzel221 und das getriebene Rad225 stehen in der gezeigten Weise miteinander im Eingriff. Das Ritzel221 treibt das getriebene Rad225 an (und umgekehrt), wobei die Drehachsen um 90° versetzt sind. Die Drehbewegungen der Lenkantriebswelle123 und der Lenkabetriebswelle180 sind durch Bogenpfeile angedeutet. - Die Lenkabtriebswelle
180 ist als Keilwelle (alternativ als Polygonwelle) ausgebildet, wobei die Nabe des getriebenen Rads225 mit einem zum Keilwellenprofil korrespondierenden Innenprofil ausgebildet ist. Hierdurch wird sowohl die Übertragung von Drehmomenten zwischen dem getriebenen Rad225 und der Lenkabtriebswelle bzw. Keilwelle180 als auch die axiale Verschiebbarkeit des getriebenen Rads225 (bzw. des gesamten Schraubradgetriebes220 ) auf der Lenkabtriebswelle bzw. Keilwelle180 realisiert. - Beim Verstellen bzw. Verschieben des Schlittens
110 wird über den Sitzträger160 das getriebene Rad225 (bzw. das gesamte Schraubradgetriebe220 ) auf der Lenkabtriebswelle180 axial verschoben. In vorteilhafter Weise wird beim Verstellen bzw. Verschieben des Schlittens110 das Lenkrad120 nicht in Drehung versetzt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Lenksystems200 ist darin zu sehen, dass unabhängig von der jeweiligen Position des Schlittens110 stets dasselbe Lenkübersetzungsverhältnis gegeben ist. - Die
3 und4 zeigen ferner einen Befestigungsflansch190 zur Befestigung der Lenksäule121 bzw. der Hülse122 am Sitzträger160 . Mit222 ,223 ,226 und227 sind Wälzlager und insbesondere Kugellager bezeichnet, die eine rotatorische Entkopplung des Ritzels221 und des getriebenen Rads225 gegenüber dem Sitzträger160 ermöglichen, was zum Teil aus der nachfolgend erläuterten5 ersichtlich ist. Mit224 ,228 und229 sind Sicherungsscheiben zur Befestigung im Sitzträger160 bezeichnet. -
5 zeigt eine Schnittansicht des vorderen Bereichs des zum Schlitten110 gehörenden Sitzträgers160 gemäß dem in2 angegebenen Schnittverlauf II-II. Die Darstellung zeigt die bauliche Integration des Richtungswechselgetriebes bzw. Schraubradgetriebes220 in den Sitzträger160 . Das Ritzel221 ist mittels eines oberen und eines unteren Kugellagers222 und223 im Sitzträger160 gelagert und wird durch die Sicherungsscheibe224 gehalten. Mittels der Kugellager222 und223 ist auch die Lenkantriebswelle123 indirekt wälzgelagert. Analog ist auch das getriebene Rad225 im Sitzträger160 gelagert und gehalten (siehe3 und4 ). Durch die Befestigung im Sitzträger160 sind das Ritzel221 und das getriebene Rad225 des Schraubradgetriebes220 zueinander festgelegt und ausgerichtet. - Das Ritzel
221 ist fluchtend mit dem unteren Ende der Lenkantriebswelle123 verbunden. Die Verbindung erfolgt über eine Keilverzahnung124 . Die die Lenkantriebswelle123 umgebende Hülse122 ist mittels des Flansches190 am Sitzträger160 angeschraubt. Das getriebene Rad225 ist auf der Lenkabtriebswelle180 gelagert, wie obenstehend erläutert. Am vorderen Ende ist der Sitzträger160 mittels der Gleitbuchse161 auf dem vorderen Holm10 gelagert (siehe1 ), wobei über diese Lagerung vorrangig die am Sitzträger160 wirkenden Lastkräfte abgetragen werden. - Beim Verstellen bzw. Verschieben des Schlittens
110 wird der Sitzträger160 mit dem darin integrierten Richtungswechselgetriebe220 relativ zur feststehenden Schiene10 und relativ zur feststehenden Lenkabtriebswelle180 bewegt, wobei das Lenkrad120 über die starre Verbindung mittels der Lenksäule121 mitbewegt bzw. mitgeführt wird. In jeder Position des Schlittens110 können die am Lenkrad120 aufgebrachten Lenkbewegungen mechanisch über die Lenkantriebswelle123 und das Richtungswechselgetriebe220 auf die ortsfeste Lenkabtriebswelle180 übertragen werden. -
6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lenkvorrichtung200 . Anstelle des in der2 gezeigten Kettentriebs240 ist die Lenkabtriebswelle180 direkt mit dem hydraulischen Lenkventil230 verbunden. Anstelle einer solchen direkten Verbindung kann auch eine Verbindung mittels eines Getriebes vorgesehen sein. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- DE 19813474 A1 [0003]
Claims (10)
- Lenkvorrichtung (
200 ) für eine selbstfahrende Bau- oder Nutzmaschine, wobei diese Bau- oder Nutzmaschine einen Fahrstand (100 ) mit einem quer zur Fahrrichtung (F) verstellbaren Schlitten (110 ) für Bedien- und/oder Betätigungselemente aufweist, an dem zumindest ein Lenkrad (120 ) zum Lenken der Bau- oder Nutzmaschine angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkrad (120 ) über eine am verstellbaren Schlitten (110 ) gehalterte und beim Verstellen mitgeführte Lenkantriebswelle (123 ) mit einer ortsfest an der Bau- oder Nutzmaschine angeordneten und quer zur Lenkantriebswelle (123 ) verlaufenden Lenkabtriebswelle (180 ) gekoppelt ist und die am Lenkrad (120 ) aufgebrachten Lenkbewegungen mittels eines ebenfalls am Schlitten (110 ) gehalterten Richtungswechselgetriebes (220 ) von der Lenkantriebswelle (123 ) auf die quer verlaufende Lenkabtriebswelle (180 ) übertragen werden, wobei das Richtungswechselgetriebe (220 ) beim Verstellen des Schlittens (110 ) ebenso mitgeführt wird und hierzu axialverschieblich zur Lenkabtriebswelle (180 ) angeordnet ist. - Lenkvorrichtung (
200 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Richtungswechselgetriebe (220 ) ein Schraubradgetriebe ist, wobei ein Ritzel (221 ) axial fluchtend am vom Lenkrad (120 ) abgewandten Ende der Lenkantriebswelle (123 ) angeordnet ist, und ein getriebenes Rad (225 ) drehfest jedoch axialverschieblich auf der Lenkabtriebswelle (180 ) gelagert ist. - Lenkvorrichtung (
200 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkantriebswelle (123 ) lösbar mit dem Ritzel (221 ) des Schraubradgetriebes (220 ) verbunden ist. - Lenkvorrichtung (
200 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkabtriebswelle (180 ) als Keilwelle oder Polygonwelle ausgebildet ist. - Lenkvorrichtung (
200 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkabtriebswelle (180 ) wälzgelagert ist. - Lenkvorrichtung (
200 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkabtriebswelle (180 ) direkt mit einem hydraulischen Lenkventil (230 ) gekoppelt ist. - Lenkvorrichtung (
200 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkabtriebswelle (180 ) indirekt mit einem hydraulischen Lenkventil (230 ) gekoppelt ist, was insbesondere durch einen Kettentrieb (240 ) bewerkstelligt ist. - Lenkvorrichtung (
200 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem verstellbaren Schlitten (110 ) um eine linear verschiebbare Lenk-, Sitz- und Bedieneinheit handelt. - Lenkvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Richtungswechselgetriebe (
220 ) im Sitzträger (160 ) der Lenk-, Sitz- und Bedieneinheit integriert ist. - Bau- oder Nutzmaschine, mit einem Fahrstand (
100 ) der einen quer zur Fahrrichtung (F) verstellbaren Schlitten (110 ) für Bedien- und/oder Betätigungselemente aufweist, an dem zumindest ein Lenkrad (120 ) zum Lenken der Bau- oder Nutzmaschine angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Lenkvorrichtung (200 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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