DE102015209841A1

DE102015209841A1 - steering device

Info

Publication number: DE102015209841A1
Application number: DE102015209841.9A
Authority: DE
Inventors: Daniel Wolf; Detlef Baasch; Andreas Knoll
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2016-12-01

Abstract

Es wird eine Lenkvorrichtung zum Lenken von beidseitig an einer Achse angeordneten Rädern eines Fahrzeuges über eine Lenkwelle (1), mit zumindest einer ersten Betätigungsstange (2) zum Einstellen eines Lenkwinkels an zumindest einem ersten Rad der Achse und mit zumindest einer zweiten Betätigungsstange (3) zum Einstellen eines Lenkwinkels an zumindest einem zweiten gegenüberliegenden Rad der Achse vorgeschlagen, wobei die Wirkverbindung zwischen der Lenkwelle (1) und den Betätigungsstangen (2, 3) zum Umschalten zwischen gleichsinnigem oder gegensinnigem Lenken der Räder derart veränderbar ist, dass zum gleichsinnigen Lenken die Betätigungsstangen (2, 3) in die gleiche Richtung und zum gegensinnigen Lenken in unterschiedliche Richtungen bewegbar sind.The invention relates to a steering device for steering wheels of a vehicle arranged on both sides on an axle via a steering shaft (1), with at least one first actuating rod (2) for setting a steering angle on at least one first wheel of the axle and with at least one second actuating rod (3). proposed for setting a steering angle on at least one second opposing wheel of the axle, wherein the operative connection between the steering shaft (1) and the actuating rods (2, 3) for switching between the same direction or gegensinnigem steering of the wheels is variable such that the same direction steering the actuating rods (2, 3) are movable in the same direction and for opposite directions in different directions.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung zum Lenken von beidseitig an einer Achse angeordneten Rädern eines Fahrzeuges. The present invention relates to a steering device for steering wheels arranged on both sides on an axle of a vehicle.

Aus der Druckschrift DE 28 07 005 A1 ist ein Zahnstangenlenkgetriebe als Lenkvorrichtung bekannt, bei der eine über ein Lenkrad angetriebene Lenkwelle mit einem Lenkritzel versehen ist, wobei eine Drehung des Lenkritzels eine Querverschiebung einer Zahnstange bewirkt, deren Enden jeweils mit Spurstangen und Spurarmen zum gleichsinnigen Lenken des linken und rechten Rades an einer Achse gekoppelt sind. From the publication DE 28 07 005 A1 a rack and pinion steering gear is known as a steering device in which a driven steering wheel via a steering shaft is provided with a steering pinion, wherein a rotation of the steering pinion causes a transverse displacement of a rack whose ends each with tie rods and track arms for the same direction steering the left and right wheels on an axis are coupled.

Mit der bekannten Lenkvorrichtung ist ausschließlich eine gleichsinnige bzw. parallel Lenkung von gegenüberliegenden Rädern an einer Achse möglich. With the known steering device is only a co-directional or parallel steering of opposite wheels on an axle possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine möglichst konstruktiv einfach aufgebaute Lenkvorrichtung vorzuschlagen, bei der sowohl eine gleichsinnige als auch eine gegensinnige Lenkung von gegenüberliegenden Rädern einer Achse ermöglicht wird. The present invention is based on the object to propose a structurally simple design possible steering device, in which both a co-directional and an opposite direction steering of opposite wheels of an axle is made possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen. This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description and the drawings.

Es wird eine Lenkvorrichtung zum Lenken von gegenüberliegenden, genauer beidseitig an einer Achse eines Fahrzeuges angeordneten, z. B. linken und rechten Rädern über eine Lenkwelle vorgeschlagen. Die Lenkvorrichtung umfasst zumindest eine erste Betätigungsstange oder dergleichen zum Einstellen eines Lenkwinkels an zumindest einem ersten, zum Beispiel linken Rad der Achse und zumindest eine zweite Betätigungsstange oder dergleichen zum Einstellen eines Lenkwinkels an zumindest einem gegenüberliegenden, zum Beispiel rechten Rad der Achse. Zum Umschalten zwischen gleichsinnigem oder gegensinnigem Lenken der gegenüberliegenden linken und rechten Räder ist die Wirkverbindung zwischen der Lenkwelle und den Betätigungsstangen veränderbar ausgeführt. It is a steering device for steering from opposite, more precisely arranged on both sides of an axle of a vehicle, z. B. left and right wheels proposed via a steering shaft. The steering apparatus includes at least a first operating rod or the like for adjusting a steering angle on at least a first, for example, left wheel of the axle and at least a second actuating rod or the like for adjusting a steering angle on at least one opposite, for example, right wheel of the axle. To switch between the same direction or opposite directions steering the opposite left and right wheels, the operative connection between the steering shaft and the actuating rods is made changeable.

Auf diese Weise wird eine veränderbare oder umschaltbare Lenkvorrichtung zum gleichsinnigen und auch gegensinnigen oder wechselseitigen Lenken realisiert, wobei die linke und rechte Spurstange, die ein Verdrehen des am Radträger befestigten Rades bewirken, mit getrennten Betätigungsstangen oder dergleichen in Verbindung stehen. Durch die Veränderung der Wirkverbindung zwischen der Lenkwelle und den Betätigungsstangen kann dann eine Bewegung der Betätigungsstangen in die gleiche Richtung zum gleichsinnigen Lenken oder in unterschiedliche bzw. entgegengesetzte Richtungen zum gegensinnigen Lenken erzeugt werden. Demzufolge wird eine konstruktiv einfach aufgebaute Lenkvorrichtung erfindungsgemäß modifiziert, sodass eine einfache Umschaltung zwischen gleichsinnigem und gegensinnigem Lenken beispielsweise beim Rangieren oder Einparken auf einfachste Weise durch den Fahrer ermöglicht werden kann. In this way, a variable or reversible steering device is realized for the same direction and also opposing or reciprocal steering, the left and right tie rod, which cause a twisting of the wheel mounted on the wheel, with separate actuating rods or the like in connection. By changing the operative connection between the steering shaft and the actuating rods then a movement of the actuating rods in the same direction for the same direction steering or in different or opposite directions for opposing steering can be generated. Accordingly, a structurally simple steering device is modified according to the invention, so that a simple switch between the same direction and opposing steering, for example when maneuvering or parking in the simplest way by the driver can be made possible.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind beispielsweise an der ersten Betätigungsstange zumindest ein Verzahnungsabschnitt und einer zweiten Betätigungsstangen zumindest zwei Verzahnungsabschnitte vorgesehen, wobei die Lenkwelle als Wirkverbindung über zumindest ein Lenkritzel mit jeweils einem der Verzahnungsabschnitte oder dergleichen jeder Betätigungsstange in Eingriff steht. Beispielsweise können als Betätigungsstangen z. B. Zahnstangen oder dergleichen Elemente vorzugsweise mit Verzahnungsabschnitten vorgesehen sein. Um sowohl das gleichsinnige als auch das gegensinnigen Lenken zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass der Verzahnungsabschnitt der ersten Betätigungsstange und die Verzahnungsabschnitte der zweiten Betätigungsstange in einer vorbestimmten Art und Weise räumlich zueinander angeordnet sind. Beispielsweise können der Verzahnungsabschnitt der ersten Betätigungsstange und der erste Verzahnungsabschnitt der zweiten Betätigungsstange derart nebeneinander bzw. parallel zueinander angeordnet sein, dass die Betätigungsstangen durch das Lenkritzel zum Lenken in die gleiche Richtung bewegbar sind, um eine gleichsinnige Lenkung zu realisieren. Wenn jedoch eine gegensinnige Lenkung gewünscht wird, steht beispielsweise der Verzahnungsabschnitt der ersten Betätigungsstange und der zweite Verzahnungsabschnitt der zweiten Betätigungsstange in Eingriff, die derart gegenüberliegend angeordnet sind, dass die Betätigungsstangen durch das Lenkritzel zum Lenken in unterschiedliche Richtungen bewegt werden. Demzufolge werden das linke und das rechte Rad der Achse nicht parallel, sondern eben gegensinnig zueinander bewegt. Infolgedessen ist die zweite Betätigungsstange, genauer die Zahnstange mit den zwei Verzahnungsabschnitten derart geometrisch ausgeführt, dass die beiden Verzahnungsabschnitte räumlich zueinander versetzt angeordnet sind, wobei die verzahnten Flächen sich abgesehen vom räumlichen Versatz gegenüberliegen und durch eine geeignete Tragstruktur oder dergleichen miteinander verbunden sind. Der Versatz der beiden Verzahnungsabschnitte an der zweiten Betätigungsstange entlang der Drehachse des Lenkritzels beträgt mindestens die Verzahnungsbreite des Verzahnungsabschnittes der ersten Betätigungsstange. According to an advantageous embodiment of the invention, at least one toothed portion and a second actuating rods at least two toothed portions are provided for example on the first actuating rod, wherein the steering shaft is operatively connected via at least one steering pinion with one of the toothed portions or the like of each actuating rod. For example, as actuation rods z. B. racks or the like elements may be provided preferably with toothing sections. In order to enable both the same-direction and the counter-directional steering, it is necessary that the toothed portion of the first actuating rod and the toothed portions of the second actuating rod are arranged in a predetermined manner spatially to each other. For example, the toothed portion of the first actuating rod and the first toothed portion of the second actuating rod can be arranged side by side or parallel to each other, that the actuating rods are movable by the steering pinion for steering in the same direction to realize a same direction steering. However, if an opposing steering is desired, for example, the toothed portion of the first actuating rod and the second toothed portion of the second actuating rod are engaged, which are arranged opposite one another, that the actuating rods are moved by the steering pinion for steering in different directions. As a result, the left and right wheels of the axle are not moved in parallel but just in opposite directions. As a result, the second actuating rod, more precisely, the toothed rack with the two toothed portions is made geometrically such that the two toothed portions are arranged spatially offset from one another, wherein the toothed surfaces are opposite apart from the spatial offset and are interconnected by a suitable support structure or the like. The offset of the two toothed portions on the second actuating rod along the axis of rotation of the steering pinion is at least the tooth width of the toothed portion of the first actuating rod.

Eine mögliche Ausführungsvariante der Erfindung kann vorsehen, dass nur ein mit der Lenkwelle drehfest verbundenes und axialbewegbares Lenkritzel vorgesehen ist, welches zum Beispiel über eine Schaltgabel oder dergleichen zum Umschalten zwischen gleichsinnigem Lenken und gegensinnigen Lenken axial verschiebbar ist. Bei dieser Ausführung steht das Lenkritzel in jeder Schaltposition mit jeweils einem Verzahnungsabschnitt jeder Betätigungsstange, genauer mit jeder Zahnstange in Eingriff. Die Verzahnungsbreite des Lenkritzels sollte jedenfalls größer als die Verzahnungsbreite der Verzahnungsabschnitte sein. Bevorzugt beträgt die Breite der Verzahnung des Lenkritzels das Doppelte der Verzahnungsbreite jedes Verzahnungsabschnittes. Der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Verzahnungsabschnitten von Zahnkopf zu Zahnkopf ist größer oder gleich dem Wert des Fußkreisdurchmessers des Lenkritzels. Der axiale Verstellbereich des Lenkritzels durch die Schaltgabel beträgt mindestens eine halbe Breite der Verzahnung des Lenkritzels. Maximal jedoch beträgt der axiale Verstellbereich des Lenkritzels der Verzahnungsbreite des Verzahnungsabschnittes der Betätigungsstangen. Damit ist sichergestellt, dass im umgeschalteten Zustand das Lenkritzel jeweils nur mit einem Verzahnungsabschnitt jeder Betätigungsstange in Eingriff bzw. in Wirkverbindung steht und ein Sicherheitsabstand zu dem nicht verwendeten Verzahnungsabschnitt verbleibt. A possible embodiment of the invention may provide that only one with the steering shaft rotatably connected and axiallybewegbares steering pinion is provided, which is axially displaceable, for example via a shift fork or the like for switching between the same direction steering and counter-directional steering. In this embodiment, the steering pinion is in each switching position with a respective toothed portion of each operating rod, more precisely with each rack engaged. The tooth width of the steering pinion should in any case be greater than the tooth width of the toothed sections. Preferably, the width of the toothing of the steering pinion is twice the tooth width of each toothed section. The distance between the opposite tooth sections from tooth head to tooth head is greater than or equal to the value of the root diameter of the steering pinion. The axial adjustment of the steering pinion through the shift fork is at least half the width of the teeth of the steering pinion. However, the maximum axial adjustment range of the steering pinion is the toothing width of the toothed section of the actuating rods. This ensures that in the switched state, the steering pinion engages only with one toothed portion of each actuating rod in engagement or in operative connection and a safety distance to the unused toothed portion remains.

Während des Umschaltens zwischen den beiden Schaltpositionen steht das Lenkritzel mit sämtlichen Verzahnungsabschnitten kurzzeitig in Wirkverbindung, wodurch die Lenkung blockiert wird. Wenn das Umschalten manuell eingeleitet wird, kann eine Entriegelung vorgesehen sein, die nur bei betätigter Bremse oder eingelegter Parksperre oder durch eine zusätzliche Kupplung im Antrieb freigegeben wird. Damit werden unerwünschte Fahrsituationen verhindert. During the switching between the two shift positions, the steering pinion is in operative connection with all gear sections for a short time, whereby the steering is blocked. If the switching is initiated manually, an unlocking can be provided, which is released only when the brake is engaged or engaged parking brake or by an additional clutch in the drive. This prevents unwanted driving situations.

Es ist auch denkbar, dass zur automatischen Umschaltung ein Aktuator vorgesehen ist, der signaltechnisch mit dem Fahrzeugbussystem in Verbindung steht, sodass die Umschaltung nur vorgenommen wird, wenn die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt sind. Beispielsweise kann die axiale Verschiebung des Lenkritzels zum Beispiel durch eine Bewegungsschraube oder ein beliebiges weiteres axial wirkendes Wandlungselement erfolgen. Das Lenkritzel kann zum Beispiel mit der Lenkwelle formschlüssig jedoch axial beweglich, zum Beispiel über eine Keilwelle oder dergleichen verbunden werden, um die Lenkwelle von der Axialverschiebung zu entkoppeln. Vor der axialen Verschiebung des Lenkritzels kann die Bewegung des Aktuators zur Betätigung eines Entriegelungsmechanismus benutzt werden. Hierfür kann ein Leerweg in axialer Verstellrichtung vorgesehen werden, zum Beispiel in Form eines Kurvenscheibengetriebes oder dergleichen, welches die Verriegelung öffnet und in der jeweils neuen Position die Verriegelung wieder einlegt. It is also conceivable that an actuator is provided for automatic switching, which is technically in communication with the vehicle bus system, so that the switching is made only if the conditions described above are met. For example, the axial displacement of the steering pinion can be done for example by a motion screw or any other axially acting conversion element. The steering pinion may, for example, be positively connected to the steering shaft but axially movable, for example via a splined shaft or the like, to decouple the steering shaft from the axial displacement. Before the axial displacement of the steering pinion, the movement of the actuator can be used to actuate a release mechanism. For this purpose, a free travel can be provided in the axial adjustment, for example in the form of a cam gear or the like, which opens the lock and reinserts the lock in the new position.

Der Aktuator zum Umschalten zwischen gleich- und wechselseitigem Lenken kann durch den Fahrer betätigt werden oder mit einem Steuergerät energie- und signaltechnisch in Verbindung stehen, welches einen Regel- und Steueralgorithmus zum Unterstützen oder autonomen Einparken, zum Fahren oder zum Durchführen beliebiger Fahrmanöver beinhaltet. Die axiale Verschiebung des Lenkritzels kann auch durch ein elastisches Element oder dergleichen unterstützt werden oder mit einem elastischen Element in einer aus Sicherheitsgründen bevorzugten Position gehalten werden. The actuator for switching between equal and reciprocal steering can be actuated by the driver or be in communication with a control unit energy and signal technology, which includes a control and control algorithm for supporting or autonomous parking, driving or performing any driving maneuvers. The axial displacement of the steering pinion can also be assisted by an elastic element or the like or held with a resilient element in a preferred position for safety reasons.

Für das manuelle oder automatische Umschalten zwischen gleichsinnigem Lenken und gegensinnigem Lenken kann eine Synchronisierungsvorrichtung analog einer Synchronisierung im Getriebe vorgesehen sein. Im einfachsten Fall sind die Zähne der Verzahnungsabschnitte und/oder des Lenkritzels stirnseitig geschrägt, sodass die Zähne beim Aufeinandertreffen in die jeweiligen Lücken finden. Für das automatische Umschalten kann auf Bauelemente zur Synchronisierung verzichtet werden, wenn das Umschalten dann erfolgt, wenn der Lenkwinkel eine synchrone Umschaltposition erreicht hat, d.h. das Lenkritzel derart angeordnet ist, dass eine Verschiebung ohne Kollision mit den Zähnen der Verzahnungsabschnitte bzw. der Zahnstangen möglich ist. For the manual or automatic switching between the same direction steering and opposing steering a synchronization device may be provided in analogy to a synchronization in the transmission. In the simplest case, the teeth of the toothed sections and / or the steering pinion are chamfered on the front side, so that the teeth find each other in the respective gaps when they meet. For automatic switching, components for synchronization may be dispensed with if the switching occurs when the steering angle has reached a synchronous switching position, i. the steering pinion is arranged such that a displacement without collision with the teeth of the toothed portions or the racks is possible.

Das Steuergerät zum Umschalten der Lenkvorrichtung kann beispielsweise mit einer elektrisch ausgeführten Lenkkraftverstärkung in Verbindung stehen. Sind fahrzeugseitig alle Bedingungen zum Umschalten erfüllt, kann über die Vorrichtung zur Lenkverstärkung ein minimaler Drehwinkel am Lenkritzel oder ein Verschieben der Betätigungsstange bzw. der Verzahnungsabschnitte bewirkt werden, so dass die nächstgelegene oder eine beliebige Schaltposition erreicht wird. The control device for switching over the steering device can be connected, for example, to an electrically executed steering-force boost. If all conditions for switching are met on the vehicle side, a minimum angle of rotation on the steering pinion or a displacement of the actuating rod or of the gear sections can be effected via the device for steering amplification, so that the closest or any shift position is reached.

Das Lenkritzel kann variable Durchmesser aufweisen und es kann zum Beispiel konisch ausgeführt sein oder gestuft aus Zahnrädern unterschiedlichen Durchmessers aufgebaut sein, um unterschiedliche Übersetzung für gleichsinniges und gegensinniges Lenken zu gewährleisten. Die Verzahnungsabschnitte können dafür in einem Winkel zueinander verschränkt sein oder unterschiedliche Abstände aufweisen. Es ist auch denkbar, dass zum Realisieren unterschiedlicher Übersetzungen die erste Betätigungsstange ebenfalls mehrere Verzahnungsabschnitte aufweist, so dass für gleichsinniges und gegensinniges Lenken unterschiedliche Übersetzungen genutzt werden können. The steering pinion may have variable diameters and it may for example be conical or stepped constructed of gears of different diameters to ensure different translation for the same direction and opposite directions. The toothed sections can for this purpose be interlaced at an angle or have different distances. It is also conceivable that for realizing different translations, the first actuating rod also has a plurality of toothing sections, so that different translations can be used for the same direction and opposite directions.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass mehrere getrennte Lenkritzel für gleichseitiges und wechselseitiges bzw. gleichsinniges und gegensinniges Lenken auf der Lenkwelle vorgesehen sind, die zum Beispiel permanent mit den jeweiligen Verzahnungsabschnitten der Betätigungsstangen im Eingriff stehen, wobei jedoch nur eines der Lenkritzel permanent mit der Lenkwelle drehfest verbunden ist. Zum Umschalten in die andere Schaltposition werden dann die anderen Ritzel wechselseitig drehfest mit der Lenkwelle verbunden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein erstes Lenkritzel drehfest mit der Lenkwelle verbunden ist und mit dem Verzahnungsabschnitt der ersten Betätigungsstange in Eingriff steht. Ein zweites Lenkritzel ist drehbar auf der Lenkwelle gelagert und steht mit dem ersten Verzahnungsabschnitt der zweiten Betätigungsstange in Eingriff. Schließlich ist ein drittes Lenkritzel drehbar auf der Lenkwelle gelagert und steht mit dem zweiten Verzahnungsabschnitt der zweiten Betätigungsstange in Eingriff, wobei zum Umschalten zwischen gleichsinnigem und gegensinnigem Lenken eine axial auf der Lenkwelle verschiebbare und drehfest mit der Lenkwelle verbundene Schaltmuffe oder dergleichen vorgesehen ist, die je nach Schaltposition das zweite oder das dritte Lenkritzel zeitweise drehfest mit der Lenkwelle verbindet. As part of a preferred embodiment, it can be provided that a plurality of separate steering pinions are provided for gleichseitiges and mutual or same direction and opposing steering on the steering shaft, for example, are permanently engaged with the respective toothed portions of the actuating rods, but only one of the steering pinion permanent is rotatably connected to the steering shaft. To switch to the other switching position then the other pinion are mutually rotatably connected to the steering shaft. For example, it can be provided that a first steering pinion is rotatably connected to the steering shaft and is in engagement with the toothed portion of the first actuating rod. A second steering pinion is rotatably supported on the steering shaft and is engaged with the first gear portion of the second operating rod. Finally, a third steering pinion is rotatably mounted on the steering shaft and is engaged with the second toothed portion of the second actuating rod, wherein an axially on the steering shaft and slidably connected to the steering shaft shift sleeve or the like is provided for switching between the same direction and opposing steering, depending after switching position, the second or the third steering pinion temporarily rotatably connected to the steering shaft.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert, in denen zwei Ausführungsvarianten der Erfindung beispielhaft dargestellt sind. The present invention will be further explained with reference to the drawings, in which two embodiments of the invention are shown by way of example.

1 eine dreidimensionale schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung in einem Schaltzustand zum gleichsinnigen Lenken; 1 a three-dimensional schematic view of a first embodiment of a steering device according to the invention in a switching state for the same direction steering;

1A eine dreidimensionale schematische Ansicht der ersten Ausführungsvariante der Lenkvorrichtung im Schaltzustand zum gegensinnigen Lenken; 1A a three-dimensional schematic view of the first embodiment of the steering device in the switching state for opposing steering;

2 eine schematische Seitenansicht der ersten Ausführungsvariante der Lenkvorrichtung im Schaltzustand zum gleichsinnigen Lenken; 2 a schematic side view of the first embodiment of the steering device in the switching state for the same direction steering;

2A eine schematische Seitenansicht der ersten Ausführungsvariante der Lenkvorrichtung im Schaltzustand zum gegensinnigen Lenken; 2A a schematic side view of the first embodiment of the steering device in the switching state for opposing steering;

3 eine schematische Draufsicht auf die erste Ausführungsvariante der Lenkvorrichtung im Schaltzustand zum gleichsinnigen Lenken; 3 a schematic plan view of the first embodiment of the steering device in the switching state for the same direction steering;

3A eine schematische Draufsicht auf die erste Ausführungsvariante der Lenkvorrichtung und Schaltzustand zum gegensinnigen Lenken; 3A a schematic plan view of the first embodiment of the steering device and switching state for opposing steering;

4 eine teilgeschnittene schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsvariante der Lenkvorrichtung im Schaltzustand zum gleichsinnigen Lenken. 4 a partially sectioned schematic side view of a second embodiment of the steering device in the switching state for the same direction steering.

In den 1 bis 4 sind beispielhaft zwei Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung zum Lenken von beidseitig an einer Achse eines Fahrzeuges angeordneten, zum Beispiel linken und rechten Rädern anhand verschiedener Ansichten dargestellt. In the 1 to 4 are exemplified two embodiments of a steering device according to the invention for steering arranged on both sides of an axle of a vehicle, for example, left and right wheels represented by different views.

Unabhängig von den verschiedenen Ausführungsvarianten umfasst die Lenkvorrichtung eine Lenkwelle 1 und zumindest eine erste Betätigungsstange 2 zum Einstellen eines Lenkwinkels an zumindest einem ersten, zum Beispiel linken Rad der Achse und zumindest eine zweite Betätigungsstange 3 zum Einstellen eines Lenkwinkels an zumindest einem gegenüberliegenden, rechten Rad der Achse. Die mit den Rädern befestigten Spurstangen 10, 11 sind in 1, 1A lediglich angedeutet. Zur Übertragung der Lenkbewegung von der Lenkwelle 1 auf die den jeweiligen linken und rechten Rädern zugeordneten Spurstangen 10, 11 bzw. Achsschenkel, stehen die Lenkwelle 1 und die Betätigungsstangen 2, 3 in Wirkverbindung, wobei an jeder Betätigungsstange 2, 3 eine entsprechende Verbindung zu den lediglich angedeuteten Spurstangen 10, 11 vorgesehen ist. Die Wirkverbindung zwischen der Lenkwelle 1 und den Betätigungsstangen 2, 3 zum Umschalten zwischen gleichsinnigem oder gegensinnigen Lenken der gegenüberliegenden Räder wird derart verändert, dass die Betätigungsstangen 2, 3 zum gleichsinnigem Lenken in die gleiche Richtung und zum gegensinnigen Lenken in unterschiedliche bzw. entgegengesetzte Richtungen bewegt werden. Regardless of the various embodiments, the steering device comprises a steering shaft 1 and at least a first actuating rod 2 for adjusting a steering angle on at least a first, for example, left wheel of the axle and at least a second actuating rod 3 for adjusting a steering angle on at least one opposite, right wheel of the axle. The tie rods attached to the wheels 10 . 11 are in 1 . 1A merely hinted. To transmit the steering movement of the steering shaft 1 on the respective left and right wheels associated tie rods 10 . 11 or steering knuckle, are the steering shaft 1 and the actuating rods 2 . 3 in operative connection, wherein on each operating rod 2 . 3 a corresponding connection to the merely indicated tie rods 10 . 11 is provided. The operative connection between the steering shaft 1 and the actuating rods 2 . 3 to switch between the same direction or opposite directions steering the opposite wheels is changed so that the actuating rods 2 . 3 for the same direction steering in the same direction and for opposing steering in different or opposite directions are moved.

Wie aus den 1 bis 4 ersichtlich ist, weisen die erste Betätigungsstange 2, welche auch als Zahnstange oder dergleichen ausgeführt sein kann, einen Verzahnungsabschnitt 4 und die zweite Betätigungsstange 3, welche ebenfalls als Zahnstange oder dergleichen ausgeführt sein kann, zwei Verzahnungsabschnitte 5, 6 auf, wobei die beiden Verzahnungsabschnitte 5, 6 an der zweiten Betätigungsstange 3 über eine entsprechende Tragstruktur 12 miteinander verbunden sind. Als Wirkverbindung steht die Lenkwelle 1 über zumindest ein Lenkritzel 7, 7A, 7B, 7C mit jeweils einem der Verzahnungsabschnitte 4, 5, 6 jeder Betätigungsstange 2, 3 in Eingriff. Like from the 1 to 4 it can be seen, the first actuating rod 2 , which may also be designed as a rack or the like, a toothed section 4 and the second operating rod 3 , which may also be designed as a rack or the like, two toothing sections 5 . 6 on, with the two toothed sections 5 . 6 on the second operating rod 3 via a corresponding support structure 12 connected to each other. The active connection is the steering shaft 1 over at least one steering pinion 7 . 7A . 7B . 7C each with one of the toothing sections 4 . 5 . 6 every operating rod 2 . 3 engaged.

Die Lenkwelle 1 ist zum gleichsinnigen Lenken über zumindest ein Lenkritzel 7, 7A, 7B, 7C je nach Ausführungsvariante mit dem Verzahnungsabschnitt 4 der ersten Betätigungsstange 2 und mit dem ersten Verzahnungsabschnitt 5 der zweiten Betätigungsstange gekoppelt. Zum gegensinnigen Lenken ist die Lenkwelle 1 über zumindest ein Lenkritzel 7, 7A, 7B, 7C mit dem Verzahnungsabschnitt 4 der ersten Betätigungsstange 2 und mit dem zweiten Verzahnungsabschnitt 6 der zweiten Betätigungsstange gekoppelt. Der Verzahnungsabschnitt 4 der ersten Betätigungsstange 2 und der erste Verzahnungsabschnitt 5 der zweiten Betätigungsstange 3 sind derart nebeneinander angeordnet, dass die Betätigungsstangen 2, 3 durch das Lenkritzel 7, 7A, 7B, 7C zum Lenken in die gleiche Richtung bewegbar sind, während der Verzahnungsabschnitt 4 der ersten Betätigungsstange 2 und der zweite Verzahnungsabschnitt 6 der zweiten Betätigungsstange 3 derart gegenüber liegend angeordnet sind, dass die Betätigungsstangen 2, 3 durch das Lenkritzel 7, 7A, 7B, 7C zum Lenken in die unterschiedlichen Richtung bewegbar sind. The steering shaft 1 is for the same direction steering over at least one steering pinion 7 . 7A . 7B . 7C depending on the variant with the toothing section 4 the first operating rod 2 and with the first gear section 5 coupled to the second actuating rod. For opposing steering is the steering shaft 1 over at least one steering pinion 7 . 7A . 7B . 7C with the toothing section 4 the first operating rod 2 and with the second gear portion 6 coupled to the second actuating rod. The toothing section 4 the first operating rod 2 and the first gear section 5 the second operating rod 3 are arranged side by side so that the actuating rods 2 . 3 through the steering pinion 7 . 7A . 7B . 7C for steering in the same direction are movable while the toothed portion 4 the first operating rod 2 and the second gear portion 6 the second operating rod 3 are arranged opposite to each other so that the actuating rods 2 . 3 through the steering pinion 7 . 7A . 7B . 7C for steering in the different direction are movable.

Unabhängig von den Ausführungsvarianten sind die Verzahnungsabschnitte 4, 5, 6 der Betätigungsstangen 2, 3 zueinander räumlich um etwa eine Verzahnungsbreite versetzt zueinander angeordnet sind, wobei der Verzahnungsabschnitt 4 der ersten Betätigungsstange 2 räumlich unmittelbar neben dem ersten Verzahnungsabschnitt 5 und dem zweiten Verzahnungsabschnitt 6 der zweiten Betätigungsstange 3 angeordnet ist. Regardless of the design variants are the toothing sections 4 . 5 . 6 the actuating rods 2 . 3 spatially offset from each other by about one tooth width, wherein the toothing section 4 the first operating rod 2 spatially immediately adjacent to the first gear section 5 and the second gear portion 6 the second operating rod 3 is arranged.

Im Rahmen der ersten Ausführungsvariante der Erfindung ist lediglich ein mit der Lenkwelle 1 drehfest verbundenes und axialbewegbares Lenkritzel 7 vorgesehen, welches über eine Schaltgabel 8 oder dergleichen zum Umschalten zwischen gleichsinnigem Lenken und gegensinnigen Lenken axial verschiebbar ist. Auf diese Weise kann die Schaltgabel 8 in einer ersten axialen Schaltposition bzw. in einem ersten axialen Schaltzustand zum gleichsinnigen Lenken das Lenkritzel 7 derart positionieren, dass das Lenkritzel 7 sowohl mit dem Verzahnungsabschnitt 4 der ersten Betätigungsstange 2 als auch mit dem ersten Verzahnungsabschnitt 5 der zweiten Betätigungsstange 3 in Eingriff steht. Zum gegensinnigen Lenken positioniert die Schaltgabel 8 in einer zweiten axialen Schaltposition das Lenkritzel 7 derart, dass das Lenkritzel 7 mit dem Verzahnungsabschnitt 4 der ersten Betätigungsstange 2 und mit dem zweiten Verzahnungsabschnitt 6 der zweiten Betätigungsstange 3 in Eingriff steht. In the context of the first embodiment of the invention is only one with the steering shaft 1 rotatably connected and axially movable steering pinion 7 provided, which via a shift fork 8th or the like for switching between the same direction steering and counter-directional steering is axially displaceable. In this way, the shift fork 8th in a first axial shift position or in a first axial shift state for the same direction steering the steering pinion 7 position so that the steering pinion 7 both with the toothed section 4 the first operating rod 2 as well as with the first gear section 5 the second operating rod 3 engaged. The shift fork is positioned for opposing steering 8th in a second axial shift position, the steering pinion 7 such that the steering pinion 7 with the toothing section 4 the first operating rod 2 and with the second gear portion 6 the second operating rod 3 engaged.

In 4 ist eine zweite Ausführungsvariante beispielhaft dargestellt bei der mehrere Lenkritzel 7A, 7B, 7C vorgesehen sind, wobei die Lenkritzel 7A, 7B, 7C permanent mit den ihnen jeweils zugeordneten Verzahnungsabschnitte 4, 5, 6 in Eingriff stehen. Um ein Umschalten zwischen gleichsinnigem und gegensinnigen Lenken bei der zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung zu ermöglichen, ist das erste Lenkritzel 7A drehfest mit der Lenkwelle 1 verbunden und steht mit dem Verzahnungsabschnitt 4 der ersten Betätigungsstange 2 in Eingriff. Das zweite Lenkritzel 7B ist drehbar auf der Lenkwelle 1 gelagert und steht mit dem ersten Verzahnungsabschnitt 5 der zweiten Betätigungsstange 3 in Eingriff. Das dritte Lenkritzel 7C ist drehbar auf der Lenkwelle gelagert und steht mit dem zweiten Verzahnungsabschnitt 6 der zweiten Betätigungsstange 3 in Eingriff, wobei zum Umschalten zwischen gleichsinnigem Lenken und gegensinnigen Lenken eine axial auf der Lenkwelle 1 verschiebbare drehfest mit der Lenkwelle 1 verbundene Schaltmuffe 9 vorgesehen ist. Durch die Schaltmuffe 9 werden das zweite Lenkritzel 7B und das dritte Lenkritzel 7C jeweils zeitweise drehfest mit der Lenkwelle 1 verbunden. Die Schaltmuffe 9 verbindet zum gleichsinnigen Lenken in einer ersten axialen Schaltposition das zweite Lenkritzel 7B drehfest mit der Lenkwelle 1, während die Schaltmuffe 9 zum gegensinnigen Lenken in einer zweiten axialen Schaltpositionen das dritte Lenkritzel 7C drehfest mit der Lenkwelle 1 verbindet. In 4 is a second embodiment shown by way of example in the multiple steering pinion 7A . 7B . 7C are provided, wherein the steering pinion 7A . 7B . 7C permanently with their respective associated toothed sections 4 . 5 . 6 engage. In order to enable switching between the same direction and opposite directions steering in the second embodiment of the steering device according to the invention, the first steering pinion 7A rotatably with the steering shaft 1 connected and stands with the toothing section 4 the first operating rod 2 engaged. The second steering pinion 7B is rotatable on the steering shaft 1 stored and stands with the first gear section 5 the second operating rod 3 engaged. The third steering pinion 7C is rotatably mounted on the steering shaft and communicates with the second gear portion 6 the second operating rod 3 in engagement, wherein for switching between the same direction steering and opposing steering an axially on the steering shaft 1 sliding rotatably with the steering shaft 1 connected shift sleeve 9 is provided. Through the sliding sleeve 9 become the second steering pinion 7B and the third steering pinion 7C each time temporarily rotatably with the steering shaft 1 connected. The sliding sleeve 9 connects to the same direction steering in a first axial shift position, the second steering pinion 7B rotatably with the steering shaft 1 while the shift sleeve 9 for opposing steering in a second axial shift positions, the third steering pinion 7C rotatably with the steering shaft 1 combines.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Lenkwelle steering shaft
2 2: erste Betätigungsstange bzw. Zahnstange first actuating rod or rack
3 3: zweite Betätigungsstange bzw. Zahnstange second actuating rod or rack
4 4: Verzahnungsabschnitt der ersten Betätigungsstange Gear portion of the first actuating rod
5 5: erster Verzahnungsabschnitt der zweiten Betätigungsstange first gear portion of the second actuating rod
6 6: zweiter Verzahnungsabschnitt der zweiten Betätigungsstange second gear portion of the second actuating rod
7 7: Lenkritzel steering pinion
7A 7A: erstes Lenkritzel drehfest mit der Lenkwelle first steering pinion rotatably with the steering shaft
7B 7B: zweites Lenkritzel drehbar auf der Lenkwelle second steering pinion rotatably mounted on the steering shaft
7C 7C: drittes Lenkritzel drehbar auf der Lenkwelle third steering pinion rotatable on the steering shaft
8 8th: Schaltgabel shift fork
9 9: Schaltmuffe shift sleeve
10 10: Spurstange tie rod
11 11: Spurstange tie rod
12 12: Tragstruktur supporting structure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 2807005 A1 [0002] DE 2807005 A1 [0002]

Claims

Lenkvorrichtung zum Lenken von beidseitig an einer Achse angeordneten Rädern eines Fahrzeuges über eine Lenkwelle (1), mit zumindest einer ersten Betätigungsstange (2) zum Einstellen eines Lenkwinkels an zumindest einem ersten Rad der Achse und mit zumindest einer zweiten Betätigungsstange (3) zum Einstellen eines Lenkwinkels an zumindest einem zweiten dem ersten Rad gegenüberliegenden Rad der Achse, wobei die Wirkverbindung zwischen der Lenkwelle (1) und den Betätigungsstangen (2, 3) zum Umschalten zwischen gleichsinnigem und gegensinnigem Lenken der Räder derart veränderbar ist, dass zum gleichsinnigen Lenken die Betätigungsstangen (2, 3) in die gleiche Richtung und zum gegensinnigen Lenken in unterschiedliche Richtungen bewegbar sind. Steering device for steering wheels arranged on both sides on an axle of a vehicle via a steering shaft ( 1 ), with at least one first actuating rod ( 2 ) for adjusting a steering angle on at least one first wheel of the axle and with at least one second actuating rod ( 3 ) for setting a steering angle on at least one second wheel of the axle opposite the first wheel, wherein the operative connection between the steering shaft ( 1 ) and the actuating rods ( 2 . 3 ) for switching between the same direction and opposite directions steering of the wheels is changeable such that the same direction steering the actuating rods ( 2 . 3 ) are movable in the same direction and for opposing steering in different directions.

Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Betätigungsstange (2) zumindest einen Verzahnungsabschnitt (4) und die zweite Betätigungsstange (3) zumindest zwei Verzahnungsabschnitte (5, 6) aufweisen, wobei die Lenkwelle (1) als Wirkverbindung über zumindest ein Lenkritzel (7, 7A, 7B, 7C) mit jeweils einem der Verzahnungsabschnitte (4, 5, 6) jeder Betätigungsstange (2, 3) zum Lenken in Eingriff steht. Steering device according to claim 1, characterized in that the first actuating rod ( 2 ) at least one toothing section ( 4 ) and the second actuating rod ( 3 ) at least two toothing sections ( 5 . 6 ), wherein the steering shaft ( 1 ) as an operative connection via at least one steering pinion ( 7 . 7A . 7B . 7C ) each having one of the toothed sections ( 4 . 5 . 6 ) of each actuating rod ( 2 . 3 ) is engaged for steering.

Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle (1) zum gleichsinnigen Lenken über zumindest ein Lenkritzel (7, 7A, 7B, 7C) mit dem Verzahnungsabschnitt (4) der ersten Betätigungsstange (2) und mit dem ersten Verzahnungsabschnitt (5) der zweiten Betätigungsstange (3) in Eingriff steht. Steering device according to claim 2, characterized in that the steering shaft ( 1 ) for the same direction steering over at least one steering pinion ( 7 . 7A . 7B . 7C ) with the toothing section ( 4 ) of the first actuating rod ( 2 ) and with the first toothing section ( 5 ) of the second actuating rod ( 3 ) is engaged.

Lenkvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle (1) zum gegensinnigen Lenken über zumindest ein Lenkritzel (7, 7A, 7B, 7C) mit dem Verzahnungsabschnitt (4) der ersten Betätigungsstange (2) und mit dem zweiten Verzahnungsabschnitt (6) der zweiten Betätigungsstange (3) in Eingriff steht. Steering device according to claim 2 or 3, characterized in that the steering shaft ( 1 ) for opposing steering over at least one steering pinion ( 7 . 7A . 7B . 7C ) with the toothing section ( 4 ) of the first actuating rod ( 2 ) and with the second toothed section ( 6 ) of the second actuating rod ( 3 ) is engaged.

Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzahnungsabschnitt (4) der ersten Betätigungsstange (2) und der erste Verzahnungsabschnitt (5) der zweiten Betätigungsstange (3) derart nebeneinander angeordnet sind, dass die Betätigungsstangen (2, 3) durch das Lenkritzel (7, 7A, 7B, 7C) zum gleichsinnigen Lenken in die gleiche Richtung bewegbar sind, und dass der Verzahnungsabschnitt (4) der ersten Betätigungsstange (2) und der zweite Verzahnungsabschnitt (6) der zweiten Betätigungsstange (3) derart gegenüberliegend angeordnet sind, dass die Betätigungsstangen (2, 3) durch das Lenkritzel (7, 7A, 7B, 7C) zum gegensinnigen Lenken in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind. Steering device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the toothed portion ( 4 ) of the first actuating rod ( 2 ) and the first toothing section ( 5 ) of the second actuating rod ( 3 ) are arranged side by side so that the actuating rods ( 2 . 3 ) through the steering pinion ( 7 . 7A . 7B . 7C ) are movable in the same direction for the same direction steering, and that the toothed portion ( 4 ) of the first actuating rod ( 2 ) and the second toothing section ( 6 ) of the second actuating rod ( 3 ) are arranged opposite one another such that the actuating rods ( 2 . 3 ) through the steering pinion ( 7 . 7A . 7B . 7C ) are movable in opposite directions for opposing steering.

Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungsabschnitte (4, 5, 6) der Betätigungsstangen (2, 3) zueinander räumlich um etwa eine Verzahnungsbreite versetzt zueinander angeordnet sind, wobei der Verzahnungsabschnitt (4) der ersten Betätigungsstange (2) räumlich unmittelbar neben dem ersten Verzahnungsabschnitt (5) und dem zweiten Verzahnungsabschnitt (6) der zweiten Betätigungsstange (3) angeordnet ist. Steering device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the toothed sections ( 4 . 5 . 6 ) of actuating rods ( 2 . 3 ) are mutually spatially offset by approximately one tooth width, the toothed portion ( 4 ) of the first actuating rod ( 2 ) spatially immediately adjacent to the first toothing section ( 5 ) and the second toothing section ( 6 ) of the second actuating rod ( 3 ) is arranged.

Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Lenkwelle (1) drehfest verbundenes und axial bewegbares Lenkritzel (7) vorgesehen ist, welches über eine Schaltgabel (8) zum Umschalten zwischen gleichsinnigem Lenken und gegensinnigem Lenken axial verschiebbar ist. Steering device according to one of claims 2 to 6, characterized in that one with the steering shaft ( 1 ) rotatably connected and axially movable steering pinion ( 7 ) is provided, which via a shift fork ( 8th ) is axially displaceable for switching between the same direction steering and counter-directional steering.

Lenkvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (8) in einer ersten axialen Schaltposition zum gleichsinnigen Lenken das Lenkritzel (7) derart positioniert, dass das Lenkritzel (7) sowohl mit dem Verzahnungsabschnitt (4) der ersten Betätigungsstange (2) als auch mit dem ersten Verzahnungsabschnitt (5) der zweiten Betätigungsstange (3) in Eingriff steht, und dass die Schaltgabel (8) in einer zweiten axialen Schaltposition zum gegensinnigen Lenken das Lenkritzel (7) derart positioniert, dass das Lenkritzel (7) mit dem Verzahnungsabschnitt (4) der ersten Betätigungsstange (2) und mit dem zweiten Verzahnungsabschnitt (6) der zweiten Betätigungsstange (3) in Eingriff steht. Steering device according to claim 7, characterized in that the shift fork ( 8th ) in a first axial shift position for the same direction steering the steering pinion ( 7 ) such that the steering pinion ( 7 ) with both the toothed section ( 4 ) of the first actuating rod ( 2 ) as well as with the first toothing section ( 5 ) of the second actuating rod ( 3 ) and that the shift fork ( 8th ) in a second axial shift position for opposing steering the steering pinion ( 7 ) such that the steering pinion ( 7 ) with the toothing section ( 4 ) of the first actuating rod ( 2 ) and with the second toothed section ( 6 ) of the second actuating rod ( 3 ) is engaged.

Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Lenkritzel (7A) drehfest mit der Lenkwelle (1) verbunden ist und mit dem Verzahnungsabschnitt (4) der ersten Betätigungsstange (2) in Eingriff steht, dass ein zweites Lenkritzel (7B) drehbar auf der Lenkwelle (1) gelagert ist und mit dem ersten Verzahnungsabschnitt (5) der zweiten Betätigungsstange (3) in Eingriff steht und dass ein drittes Lenkritzel (7C) drehbar auf der Lenkwelle (1) gelagert ist und mit dem zweiten Verzahnungsabschnitt (6) der zweiten Betätigungsstange (3) in Eingriff steht, wobei zum Umschalten zwischen gleichsinnigem Lenken und gegensinnigem Lenken eine axial auf der Lenkwelle (1) verschiebbare und drehfest mit der Lenkwelle (1) verbundene Schaltmuffe (9) vorgesehen ist. Steering device according to one of claims 2 to 6, characterized in that a first steering pinion ( 7A ) rotatably with the steering shaft ( 1 ) and with the toothing section ( 4 ) of the first actuating rod ( 2 ) engages that a second steering pinion ( 7B ) rotatable on the steering shaft ( 1 ) is mounted and with the first toothing section ( 5 ) of the second actuating rod ( 3 ) and that a third steering pinion ( 7C ) rotatable on the steering shaft ( 1 ) is mounted and with the second toothing section ( 6 ) of the second actuating rod ( 3 ) is engaged, wherein for switching between the same direction steering and opposing steering an axially on the steering shaft ( 1 ) slidable and rotationally fixed with the steering shaft ( 1 ) connected shift sleeve ( 9 ) is provided.

Lenkvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmuffe (9) zum gleichsinnigen Lenken in einer ersten axialen Schaltposition das zweite Lenkritzel (7B) drehfest mit der Lenkwelle (1) verbindet, und dass die Schaltmuffe (9) zum gegensinnigen Lenken in einer zweiten axialen Schaltposition das dritte Lenkritzel (7C) drehfest mit der Lenkwelle (1) verbindet. Steering device according to claim 9, characterized in that the sliding sleeve ( 9 ) for the same direction steering in a first axial shift position, the second steering pinion ( 7B ) rotatably with the steering shaft ( 1 ) and that the shift sleeve ( 9 ) for opposing steering in a second axial Shift position the third steering pinion ( 7C ) rotatably with the steering shaft ( 1 ) connects.