DE3819446A1 - Vorrichtung zur umschaltung von lenkgetrieben - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Umschaltung von Lenkgetrieben bei Fahrzeugen, insbesondere bei Kettenfahrzeugen, bei der die Übertragungsrichtung der Lenkbewegung einer Lenkradwelle auf wenigstens ein Lenkgestänge bei Fahrtrichtungswechsel umkehrbar ist.

Wenn bei Fahrzeugen nach einem Lenkradeinschlag eine Umkehr der Fahrtrichtung vorgenommen wird, bewegt sich das Fahrzeug in der neuen Fahrtrichtung in einer zum Lenkradeinschlag entgegengesetzten Richtung. So wird beispielsweise ein Rechtseinschlag am Lenkrad bei Vorwärtsfahrt zu einer Rechtskurve, bei Rückwärtsfahrt jedoch zu einer Linkskurve. Es besteht also das Problem der Aufrechterhaltung einer Zuordnung zwischen Lenkrad­ einschlag und Kurvenfahrt bei Wechsel von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt.

Vorrichtungen dieser Art sind bereits bekannt, indem Umschaltungen entweder im Lenkgetriebe selbst oder durch an dem Lenkgestänge angreifende zusätzliche fernbetätigbare Umschalthebel vorgenommen werden. Aus Funktions- und Aufbaugründen ist jedoch eine betriebs­ interne Umschaltung nicht in jedem Lenkgetriebe mög­ lich. Die Verwendung von zusätzlichen Umschalthebeln führt andererseits zu einer häufig zu großen und baulich nicht ohne weiteres zu verwirklichenden Gestal­ tung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute kompakte und funktionssichere Vorrichtung in der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die eine Aufrecht­ erhaltung der Zuordnung zwischen Lenkumschlag und Kurvenfahrt beim Wechsel der Fahrtrichtung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patent­ anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft ausgestalten, sind in den nachgeordneten Patentan­ sprüchen enthalten.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorteilhaft eine für den Bereich des Lenkrades vorgesehene Lenkumschaltung erreicht, bei der das Lenkgestänge eine örtlich zugeordnete Anlenkung an das Lenkrad hat und somit die Lenkumschaltung ohne große Schwenkräume ausgebildet werden kann. Hierzu ist in günstiger Weise die Lenkradwelle mit einem Zahnrad verbunden, das seinerseits ständig mit einem Vorwärts­ und mit einem Rückwärtsfahrtritzel kämmt, wobei die Ritzel fahrtrichtungsabhängig mit einer jeweils zuge­ ordneten Verzahnung eines Steuerorganes für das Lenkge­ triebe in Eingriff bringbar sind. Damit wird nicht nur eine äußerst funktionssichere sondern auch eine aus einfachen Elementen bestehende und problemlos herzu­ stellende Vorrichtung geschaffen, die aufgrund der funktionellen Konzeption äußerst kompakt ausgebildet werden kann.

Vorzugsweise ist für die Vorrichtung wenigstens eine Umschaltstellung vorgesehen, in der das Lenkgestänge blockiert ist, wobei bevorzugt eine Umschaltstellung für die Geradeausfahrtstellung des Lenkbetriebes vorhanden ist. Dies trägt zur sicheren Funktion der Vorrichtung bei und ermöglicht einen problemlosen Eingriff der Ritzel in die jeweilige Verzahnung des Steuerorganes beim Umschalten der Vorrichtung. Wenn eine Umschaltung in jeder Stellung des Lenkrades vorgesehen ist, besteht die Möglichkeit, bei anderen Lenkradeinschlägen eine Fahrtrichtungsumkehr, wobei die Umschaltung selbst jedoch erst beim nächstfolgenden Nulldurchgang des Lenkrades automatisch vorgenommen werden kann.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Ritzel über eine Schubbewegung in Eingriff mit der jeweils zugeordneten Verzahnung des Steuerorganes für das Lenkgetriebe bringbar, wobei die Ritzel vorzugs­ weise über ein schwenkbares Betätigungsorgan achsial verschiebbar sind und die Verzahnungen des Steuer­ organes bevorzugt entweder aus Zahnstangen bestehen oder an einem mit dem Steuerorgan verbundenen Zahn­ radsegment mit einer Außen- und einer Innenverzahnung gebildet sind.

Nach einer alternativen Ausgestaltung sind die Ritzel über eine Schwenkbewegung in Eingriff mit der jeweils zugeordneten Verzahnung des Steuerorganes für das Lenkgetriebe bringbar, wobei die Verzahnungen bevorzugt aus Zahnstangen bestehen.

Wenn die Ritzel über eine Schwenkbewegung in Eingriff gebracht werden, ist es besonders günstig, wenn die Ritzel an einer Kipphebelanordnung gelagert sind, die mittels eines Betätigungsorganes für die Fahrtrich­ tungsumkehr schwenkbar sind.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das Betätigungs­ organ für die Fahrtrichtungsumkehr als elektrisches oder druckmittelgesteuertes (hydraulisch oder pneuma­ tisch) Stellelement ausgebildet.

Weitere Einzelheiten der Vorrichtung sind dem Beschrei­ bungsteil zu entnehmen, in dem Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich­ nungen näher erläutert wird. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang einer Schnittlinie II-II der Fig. 1 im Bereich der Ritzel;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang einer Schnittlinie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt entlang einer Schnitt­ linie IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer alterna­ tiven Ausbildungsform der Vorrichtung mit einem Zahnrad;

Fig. 6 einen Schnitt entlang einer Schnitt­ linie VI-VI der Fig. 5;

Fig. 7 eine ausschnittsweise Seitenansicht einer Vorrichtung mit schwenkbaren Ritzeln und

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Schnitt­ linie VIII-VIII der Fig. 7.

Bei einer in Fig. 1 bis 4 gezeigten ersten Ausbildungs­ form einer Vorrichtung 10 zur Umschaltung von Lenkge­ trieben, die für Kettenfahrzeuge vorgesehen ist, weist die Vorrichtung 10 ein Gehäuse 11 auf, in das eine Lenkradwelle 12 eingreift, die an ihrem Ende im Gehäuse 11 mit einem Zahnrad 13 drehfest verbunden ist, vergl. Fig. 3.

Das Zahnrad 13 kämmt gleichzeitig mit einem Vorwärts­ fahrritzel 14 und einem Rückwärtsfahrritzel 15. Das Vorwärtsfahrritzel 14 ist in dem Gehäuse 11 auf einer gehäusefesten Achse 16 dreh- und verschiebbar gelagert. Das Rückwärtsfahrtritzel 15 ist an einer gehäusefesten Achse 17 dreh- und verschiebbar gelagert.

Die Achsen 16 und 17 verlaufen parallel zueinander und sind in dem Gehäuse übereinanderliegend angeordnet. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, kämmt das Vorwärtsfahr­ ritzel 14 mit einem Zahnstangenprofil 18, das an der Oberseite einer Schubstange 19 angeformt ist. Die Schubstange 19 besitzt ferner an der dem Zahnstangen­ profil 18 gegenüberliegender Seite ein Zahnstangen­ profil 20, das für den Eingriff durch das Rückwärts­ fahrtritzel 15 vorgesehen ist. Für die Verschiebe­ bewegung der Ritzel 14 und 15 ist ein in Fig. 1 nur teilweise erkennbarer und in Fig. 3 teilweise geschnitten dargestellter Betätigungshebel 21 für die Fahrtrichtungsumkehr dargestellt, der drehfest auf einer Schaltwelle 22 befestigt ist. Die Schaltwelle 22 erstreckt sich parallel zu der Schubstange 19 und ist in einem Gehäuseabschnitt 23 des Gehäuses 11 drehbar gelagert. Am äußeren Ende des Betätigungshebels 21 befindet sich ein Auge 24, an das eine nicht darge­ stellte Stelleinrichtung angelenkt ist. Im Inneren des Gehäuses 11 ist an der Schaltwelle 22 ein Umschalthebel 25 drehfest angebracht, der im Bereich der Achse 16 einen Eingriffzapfen 26 und im Bereich der Achse 17 einen Eingriffszapfen 27 aufweist. Der Eingriffszapfen 26 greift in eine nutförmige Ausnehmung 28 des Vor­ wärtsfahrtritzels 14 ein, während der Eingriffszapfen 27 in eine nutförmige Ausnehmung 29 des Rückwärtsfahrt­ ritzel 15 eingreift. Durch Verschwenken des Betäti­ gungshebels 21 können die Ritzel 14 und 15 gegenläufig verschoben werden, wobei es eine Mittelstellung gibt, in der beide Ritzel sich im Eingriff mit den soge­ nannten Zahnstangenprofilen 18 bzw. 20 befinden.

Die Schubstange 19 besitzt an ihrer dem Betätigungs­ hebel 21 abgewandten Seite eine Kulissenführung 30, in die ein zweimal abgeknöpfter Hebel 31 mit einem Zapfen 32 eingreift. Der Hebel 31 mündet in einem Wellenab­ schnitt 33, an dessen außerhalb des Gehäuses 14 liegen­ den Ende ein äußerer Lenkhebel 34 mit einem Lenkauge 35 drehfest und unverschiebbar montiert ist. Das Anlenk­ auge 35 ist für die Verbindung mit einem nicht darge­ stellten Lenkgestänge eines Lenkgetriebes vorgesehen.

Der Verschiebevorgang der beiden Ritzel 14 und 15 und somit der Umschaltvorgang ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur möglich, wenn die Lenkung sich in Geradeausstellung befindet. Um dies zu gewähr­ leisten, ist gemäß Fig. 3 und 4 eine Verblockung 36 gewährleisten, ist gemäß Fig. 3 und 4 eine Verblockung 36 zwischen dem Betätigungshebel 21 und der Schubstange 19 vorgesehen, die einen Sperrstift 37 aufweist, der in dem Gehäuse 11 gelagert ist und mit seinen kegel­ förmigen Enden in der Geradeausstellung des Lenkge­ triebes in eine kegelförmige Ausnehmung 38 einzugreifen vermag, die in der Schubstange 19 gebildet ist. An den Betätigungshebel 21 sind zwei Kerben bzw. zylinder­ förmige Ausnehmungen 39 und 40 gebildet, in die der Sperrstift 37 mit seinem unteren Ende einzutauchen vermag, wobei er die zylindrische Ausnehmung 38 so freigibt, daß sich die Schubstange 19 ohne Blockierung zu bewegen vermag.

Durch die Verblockung 36 wird erreicht, daß eine Umschaltung mit Hilfe des Betätigungshebels 21 nur dann möglich ist, wenn der Sperrstift 37 in die zylindrische Ausnehmung 38 der in Geradeausfahrt stehenden Schub­ stange 19 eingreift. Andererseits ist ein Umschalten von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt nicht möglich, wenn die Schubstange 19 ausgelenkt ist und der Sperrstift 37 in einer der beiden Kerben bzw. zylindrischen Aus­ nehmung 39 oder 40 eingetaucht ist. Die Lage der zylindrischen Ausnehmung 38 an der Schubstange 19 ist so bestimmt, daß bei der damit festgelegten Geradeaus­ fahrtstellung die jeweils identischen Verzahnungen der Ritzel 14 und 15 in die entsprechend dazu passenden Verzahnungen an dem Zahnstangenprofil 18 bzw. 20 eingeschoben werden können.

In Fig. 2 ist zur weiteren Erläuterung die Drehrichtung des mit der Lenkradwelle 12 verbundenen Zahnrades 13 durch einen Pfeil 41 angegeben. Die Drehrichtung des Vorwärtsfahrtritzels 14, das mit dem Zahnrad 13 kämmt, ist durch den Pfeil 42 angegeben. Der Pfeil 43 kenn­ zeichnet die Drehrichtung des Rückwärtsfahrtritzels 15, das ebenfalls stets mit dem Zahnrad 13 kämmt. In der in Fig. 1 dargestellten Stellung, in der das Vorwärts­ fahrtritzel 14 in das Zahnstangenprofil 18 eingeschoben ist, bewegt sich die Schubstange 19 in Richtung des pfeiles 44. Wenn nach der Umschaltung das Rückwärts­ fahrtritzels 15 in das Zahnstangenprofil 20 einge­ schoben ist, befindet sich das Vorwärtsfahrtritzel 14 außer Eingriff mit dem Zahnstangenprofil 18 und die Schubstange 19 bewegt sich in der durch den Pfeil 45 angegebenen Richtung bei Drehung des Zahnrades 13 gemäß Pfeil 41.

In den Fig. 5 und 6 ist eine alternative Ausbildung in der Vorrichtung 47 dargestellt, wobei mit dem ersten Ausführungsbeispiel funktionsgleiche Teile dieselbe Bezugszahl tragen.

In dem modifizierten Gehäuse 48 sind das Vorwärtsfahrt­ ritzel 14 auf einer gehäusefesten Achse 16 und das Rückwärtsfahrtritzel 15 auf einer gehäusefesten Achse 17 dreh- und verschiebbar gelagert, wobei die gegen­ läufige Verschiebung der Ritzel 14, 15 durch einen Umschalthebel 25 mit Zapfen 26 und 27 erfolgt, die in nutförmige Ausnehmungen 28, 29 der betreffenden Ritzel 14 bzw. 15 eingreifen. Die Schwenkbewegung des Um­ schalthebels 25 wird über einen nicht dargestellten Betätigungshebel und die Schaltwelle 22 übertragen.

In Fig. 5 kämmt das Rückwärtsfahrritzel 15 mit einer Außenverzahnung 49, die an einem Zahnradsegment 50 gebildet ist. An der der Außenverzahnung gegenüber­ liegenden Seite des Zahnradsegmentes ist eine Innen­ verzahnung 51 vorgesehen, in die das Vorwärtsfahrt­ ritzel beim Umschalten eingeschoben werden kann. In dem Zahnradsegment 50 ist weiterhin eine bogenförmige Ausnehmung 52 gebildet, die von der Achse 16 durchsetzt wird. Das Zahnradsegment 50 ist auf einer Welle 33 drehfest befestigt. Die Welle 33 ist in dem Gehäuse 48 gelagert und an ihrem aus dem Gehäuse herausragenden Ende mit einem äußeren Lenkhebel 34 versehen, der die Schwenkbewegung der Welle 33 an ein nicht dargestelltes Lenkgestänge zu übertragen vermag.

In den Fig. 7 und 8 ist eine Abwandlung einer Vor­ richtung 53 dargestellt, bei der die Umschaltung der Ritzel 14, 15 durch einen Schwenkeingriff mit zugeord­ netem Zahnstangenprofil 18 bzw. 20 erfolgt. Auch hier wurden Funktionsteile, die denen des ersten Ausfüh­ rungsbeispiels ähneln oder identisch mit diesen sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.

In einem modifizierten Gehäuse 54 ist eine Schubstange 19 verschiebbar gelagert, die ein oberes Zahnstangen­ profil für den Eingriff eines oberen Vorwärtsfahrt­ ritzels 14 und ein unteres Zahnstangenprofil 20 für den unterseitigen Eingriff durch ein Rückwärtsfahrtritzel 15 besitzt. Abweichend von den bisher dargestellten Ausführungsbeispielen sind das Vorwärtsfahrt- 14 und das Rückwärtsfahrtritzel 15 in einer Kipphebelanordnung 55 auf eine Achse 56 bzw. eine Achse 57 gelagert. Die Achsen 56 und 57 sind in seitlichen Kipphebelelementen 58 und 59 befestigt, die jeweils eine Winkelhebelaus­ bildung mit einem Winkel von etwa 135° aufweisen, vergl. Fig. 7. Gelagert ist die Kipphebelanordnung 55 über einen Zapfen 60 in dem Gehäuse 54, wobei die Drehachse des Zapfens 60 mit der der Lenkradwelle 12 zusammenfällt.

Vorgenommen wird die Umschaltung über ein Stellelement 61, das mit seinem Stellorgan 62 in eine Bohrung 63 der Kipphebelanordnung 55 eingreift.

An der Kipphebelanordnung 55 ist ferner ein Sperr­ segment 64 befestigt, das Ausnehmungen 65 und 66 aufweist. Eine komplimentäre Kerbe 67 ist an der Schubstange 19 in entsprechender Lagezuordnung vorge­ sehen. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann auch hier eine Lenkumschaltung nur in der Mittel­ stellung des Lenkgestänges erfolgen, in der die Gerade­ ausstellung erreicht ist. Dabei wird die Schubstange 19 so arretiert, daß die Verzahnungen der für den gegen­ seitigen Eingriff bestimmten Ritzel-Zahnstangenprofile lagerichtig für den kämmenden Eingriff einander zuge­ ordnet sind.

Die Vorrichtung läßt sich besonders günstig auch bei Fahrzeugen mit mehreren gelenkten Achsen einsetzen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Umschaltung von Lenkgetrieben bei Fahrzeugen, insbesondere bei Kettenfahrzeugen, bei der die Übertragungsrichtung der Lenkbewegung einer Lenkradwelle auf wenigstens ein Lenkgestänge bei Fahrtrichtungswechsel umkehrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkradwelle (12) mit einem Zahnrad (13) verbunden ist, das mit einem Vorwärts­ fahrritzel (14) und mit einem Rückwärtsfahrtritzel (15) kämmt, wobei die Ritzel (14, 15) fahrtrich­ tungsabhängig mit einer jeweils zugeordneten Verzahnung (18, 20; 49, 51) eines Steuerorganes (19; 50) für das Lenkgetriebe in Eingriff bringbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens eine Umschaltstellung vorge­ sehen ist, in der das Lenkgestänge blockiert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Umschaltstellung für die Gerade­ ausfahrtstellung des Lenkgetriebes vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzel (14, 15) über eine Schubbewegung in Eingriff mit der jeweils zugeordneten Verzahnung (18, 20) des Steuerorganes (19) für das Lenkgetriebe bringbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ritzel (14, 15) über ein schwenkbares Betätigungsorgan (21, 25) achsial verschiebbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen des Steuerorganes (19) aus Zahnstangenprofilen (18, 20) bestehen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen des Steuerorganes (19) an einem mit diesem verbundenen Zahnradsegment (50) mit einer Außenverzahnung (49) und einer Innenverzahnung (51) gebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzel (14, 15) über eine Schwenkbewegung in Eingriff mit der jeweils zugeordneten Verzahnung (18, 20) des Steuerorganes (19) für das Lenkgetriebe bringbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ritzel (14, 15) an einer Kipphebelan­ ordnung (55) gelagert sind, die mittels eines Betätigungsorganes (61) für die Fahrtrichtungsum­ kehr schwenkbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsorgan für die Fahrtrichtungsumkehr als elektrisches oder druckmittelgesteuertes Stellelement ausgebildet ist.