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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft allgemein eine Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung
und insbesondere eine Vorderachsen- und Lenkgetriebebaugruppe, welche
vorzugsweise bei einer Nutzfahrzeug-Radaufhängungsanordnung verwendbar
ist.
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Ein
Nutzfahrzeug im Sinne der vorliegenden Beschreibung ist typischerweise
ein schweres Fahrzeug wie ein Lastkraftwagen oder Bus oder ein ähnliches
Fracht- oder Nutzfahrzeug. Solche Fahrzeuge sind typischerweise
als Fahrzeuge der Klasse 2 (oder höher) bekannt und eine derartige
Klassifikation basiert auf dem Bruttofahrzeuggewicht (Gross Vehicle Weight – GVW).
Fahrzeuge können
starr (z. B. eine Zugmaschine) oder ein Zug sein (z. B. eine Zugmaschine
mit Anhänger).
Das GVW eines Fahrzeugs ist das reine Gesamtgewicht (Gross Laden
Weight – GLW)
oder das kombinierte Gesamtgewicht (Gross Combined Weight – GCW),
wenn es ein Zug ist. Das Bruttofahrzeuggewicht (GVW) bedeutet das
Gewicht eines starren Fahrzeugs oder eines Zuges zusammen mit jeglicher
Last, welche mitgeführt
wird (einschließlich
Ausstattung und Zubehör).
Derartige Fahrzeuge haben gemäß einer
herkömmlichen
Technologie typischerweise ein langgestrecktes Chassis-Element in
Form zweier seitlicher Rahmenteile, welche durch eine Anzahl von
Querträgern
miteinander verbunden sind. Die seitlichen Rahmenbauteile erstrecken
sich im Wesentlichen parallel zueinander entlang im Wesentlichen
der gesamten Länge
des Fahrzeugs und tragen Fahrzeugkomponenten, wie den Motor, die
Fahrerkabine und eine Ladefläche, welche
die Form beispielsweise einer Lastplattform oder eines Aufbaus hat.
Zusätzlich
sind die Vorder- und Hinterachsen des Fahrzeugs an den seitlichen Rahmenbauteilen
aufgehängt.
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Bei
Schwerlastfahrzeugen wirken die seitlichen Rahmenbauteile und die
Querträger
als die Hauptlastaufnahmeelemente des Fahrzeugs, um diesem Festigkeit
und Steifigkeit zu verleihen. Bei Schwerlastfahrzeugen trägt der Karosserieaufbau ebenfalls
zur Fahrzeugsteifigkeit und -festigkeit bei. Herkömmlich gestaltete
tragende Teile sind nichtsdestoweniger so gebaut, dass sie eine
geringe Biegung und Torsion erlauben, um mit schweren Lasten und
sich ändernden
Fahrbahnzuständen
fertig werden zu können.
Ein relativ niedriger Biege- und Torsionswiderstand bringt jedoch
bestimmte Probleme hinsichtlich Fahrkomfort und Fahrzeugfahreigenschaften
mit sich.
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Die
Verwendung eines Chassis-Elements mit relativ niedrigem Torsionswiderstand
(wobei die Radachsen aus Stahl sind), kann zu unbefriedigendem Fahrkomfort
führen.
Der Fahrkomfort ist ein zunehmend wichtiger Faktor aufgrund der
Anzahl von Schwerlastfahrzeugen, die auf glatten Fahrbahnen ebenso
wie unter Off-Road-Bedingungen
fahren. Zusätzlich
zur Wichtigkeit des Fahrkomforts für den Fahrzeugfahrer und die
Passagiere ist er auch wichtig, um das Maß an Frachtschäden zu verringern,
insbesondere wenn Waren transportiert werden, die leicht beschädigt werden
können. Übliche seitliche Rahmenbauteile
und Radachsen aus Stahl führen dazu,
dass jegliche Fahrbahnunebenheit auf tragende Teile übertragen
werden und nachteilige Auswirkungen auf praktisch das gesamte Fahrzeug
haben.
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Der übliche Aufbau
eines Schwerlastfahrzeugs hat auch den Nachteil, dass seine Herstellung relativ
aufwändig
ist, da eine solche Gestaltung viele unterschiedliche Bauelemente
umfasst, welche für unterschiedliche
Fahrzeugvarianten nicht standardisiert werden können. Beispielsweise können die
Vorder- und Hinterachsanordnungen des Fahrzeugs viele unterschiedliche
Bauteile umfassen, abhängig
davon, ob die jeweiligen Räder
lenkbar sind oder nicht, angetrieben sind oder nicht, wie viele
Hinterachsen das Fahrzeug haben soll, der Radaufhängungsart etc.
Ein solches üblich
konstruiertes Schwerlastfahrzeug benötigt auch relativ viel Zusammenbauzeit.
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Um
die Lenkung eines solchen Schwerlastfahrzeugs zu betätigen, weisen
die Fahrzeuge typischerweise eine Kugelumlauflenkanordnung auf.
Kugelumlauflenkanordnungen weisen typischerweise Lenker auf, welche
die Fahrzeugräder
auf eine Weise einschlagen, die verschieden von derjenigen eines Zahnstangensystems
ist. Die meisten Kugelumlauflenkgetriebe enthalten ein Schneckenrad.
Das Schneckenrad weist zwei Teile auf, einen Block mit einer Gewindeöffnung mit
einer Verzahnung an einer äußeren Oberfläche derselben,
welche in Eingriff mit einem Zahnrad ist, das einen Lenkstockhebel
bewegt. Das Lenkrad ist mit einem Gewindestab ähnlich einem Bolzen verbunden,
der in die Gewindeöffnung
des Blocks passt. Wenn das Lenkrad gedreht wird, dreht es den Bolzen.
Der Bolzen wird festgehalten, so dass er, wenn er sich dreht, den
Block bewegt, der wiederum das Zahnrad bewegt, welches die Räder einschlägt. Anstelle
eines unmittelbaren Eingriffs des Bolzens mit der Verzahnung des
Blocks sind alle Verzahnungen mit Lagerkugeln gefüllt, welche
durch das Getriebe umlaufen, wenn sich dieses dreht. Die Kugeln
dienen somit zwei Zwecken. Erstens verringern sie die Reibung und
Abnutzung im Getriebe und zweitens verringern sie Klemmbewegungen
oder Spiel innerhalb des Getriebes. Das Spiel oder das Klemmen könnte gefühlt werden, wenn
die Drehrichtung des Lenkrads geändert
wird. Ohne die Verwendung der Kugeln würden die Zähne für einen Moment außer Eingriff
miteinander gelangen, was das Gefühl eines Spiels im Lenkrad
erzeugen würde.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Nutzfahrzeug-Radaufhängungsanordnung, welche eine
Achse, eine Zahnstangenlenkanordnung und eine Gelenklageranordnung
zur Verbindung der Zahnstangenlenkanordnung mit der Achse des Fahrzeugs
aufweist. Die Gelenklageranordnung steuert eine Schwenkbewegung
der Achse relativ zur Zahnstangenlenkanordnung. Die Gelenklageranordnung
weist einen Klemmabschnitt und einen Befestigungsabschnitt auf.
Der Klemmabschnitt ist dafür
ausgelegt, die Zahnstange der Zahnstangenlenkanordnung zu lagern.
Der Befestigungsabschnitt ist dafür ausgelegt, die Zahnstangenlenkanordnung
an der Achse zu befestigen.
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Diese
Erfindung betrifft auch eine übliche Nutzfahrzeug-Radaufhängungsanordnung
mit einer Achse, einer Zahnstangenlenkanordnung und einer Gelenklageranordnung
zur Verbindung der Zahnstangenlenkanordnung mit der Achse des Fahrzeugs.
Die Gelenklageranordnung steuert eine Schwenkbewegung der Achse
relativ zur Zahnstangenlenkanordnung. Die Gelenklageranordnung weist einen
Klemmabschnitt, einen Befestigungsabschnitt und ein Befestigungsmittel
auf, das den Klemmabschnitt mit dem Befestigungsabschnitt verbindet.
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Weitere
Vorteile dieser Erfindung ergeben sich dem Fachmann auf dem Gebiet
aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
in Zusammenschau mit der beigefügten Zeichnung.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Vorderansicht auf eine Fahrzeug-Zahnstangenlenkanordnung und
eine Achsanordnung für
ein Nutzfahrzeug mit einer Gelenklageranordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Verbindung der Bauteile miteinander.
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2 ist
eine Draufsicht auf die Fahrzeug-Zahnstangenlenkanordnung und die
in 1 gezeigte Achsanordnung.
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3 ist
eine Rückansicht
auf die Fahrzeug-Zahnstangenlenkanordnung und eine Achsanordnung
aus 1, die die erfindungsgemäße Gelenklageranordnung zeigt.
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4 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht
einer erfindungsgemäßen Gelenklageranordnung.
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5 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
der Gelenklageranordnung aus 4 entlang
der Linie 5-5.
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6 ist
ein Aufriss einer Fahrzeug-Zahnstangenlenkanordnung und einer Achsanordnung
für ein
Fahrzeug mit einer Blattfeder, welche mit der erfindungsgemäßen Gelenklageranordnung
verbunden ist.
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7 ist
ein schematischer Aufriss einer erfindungsgemäßen Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezugnehmend
nunmehr auf die Zeichnung ist in 1 eine erfindungsgemäße, insgesamt
mit 10 bezeichnete Achsanordnung für ein Nutzfahrzeug und eine
insgesamt mit 12 bezeichnete Zahnstangenlenkanordnung gezeigt.
Ebenfalls gezeigt sind ein Satz Aufhängungsfedern 13 und
ein Abschnitt von Fahrzeugrahmenbauteilen 54. Die Zahnstangenlenkanordnung 12 hat
eine allgemein übliche
Arbeitsweise insofern, als eine typische servounterstützte Zahnstangenlenkvorrichtung
zur Verwendung in einem Fahrzeugservolenksystem eine Zahnstange 14, welche
betrieblich mit lenkbaren Fahrzeugrädern 27 und 29 verbunden
ist, und ein Ritzel 16 aufweist, welches betrieblich mit
einem Fahrzeuglenkrad (nicht gezeigt) verbunden ist. Zähne an einem
Ende des Ritzels 16 sind in Eingriff mit einer Verzahnung
auf der Zahnstange 14 derart, dass eine Drehung des Ritzels 16 eine
Linearbewegung der Zahnstange 14 erzeugt, welche wiederum
bewirkt, dass die lenkbaren Räder
bezüglich
des Fahrzeugs seitlich einschlagen. Das Ritzel 16 ist am
anderen Ende mit dem Fahrzeuglenkrad über eine Eingangswelle (nicht
gezeigt) und einen Torsionsstab (nicht gezeigt) verbunden. Es versteht
sich, dass zur Verwendung bei einem Schwerlastfahrzeug, beispielsweise
einem Lastkraftwagen oder einem Bus, die Größe (z. B. der Durchmesser)
der Zahnstangenlenkanordnung 12 größer als diejenige einer Zahnstangenlenkanordnung
für ein
kleineres Fahrzeug (beispielsweise ein Passagierfahrzeug oder ein
leichter oder mittlerer Lastkraftwagen) ist. Ferner versteht es
sich, obgleich ein Teil des Zahnstangengehäuses 20 geschnitten gezeigt
ist, um die Zahnstange 14 und das Ritzel 16 in 1 sichtbar
zu machen, dass es in der zusammengebauten Achsanordnung 10 keine Öffnung gibt.
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Die
Zahnstangenlenkanordnung 12 gemäß der vorliegenden Erfindung
kann eine servounterstützte
Zahnstangenlenkanordnung sein, die einen Hydraulikventilabschnitt 18 enthält, der
Hydraulikleistung verwendet, um den Lenkvorgang des Fahrzeugs zu
unterstützen.
Eine Ventilanordnung (nicht gezeigt) ist innerhalb des Ventilabschnitts 18 angeordnet
und enthält
die Eingangswelle, den Torsionsstab, eine Ventilhülse (nicht
gezeigt) und das Ritzel 16. Wenn die Zahnstangenlenkanordnung
in ein Fahrzeug eingebaut wird, wird die Eingangswelle mit einem
Lenkrad verbunden. Eine Drehung des Lenkrads führt zu einer Drehung der Eingangswelle.
Die Eingangswelle ist relativ zu dem Ende des Torsionsstabes festgelegt,
so dass eine Drehung der Eingangswelle zu einer Drehung des Endes
des Torsionsstabes führt.
Eine Torsion in dem Torsionsstab bewirkt, dass ein Ventilkern sich
relativ zu einer Ventilhülse
bewegt. Der Betrieb einer jeglichen Zahnstangenlenkanordnung (welche
geeignet ausgelegt ist, um zusammen mit einem Schwerlastfahrzeug
zu arbeiten) ist im Stand der Technik allgemein bekannt und wird
daher nicht genauer beschrieben, als zum Verständnis der vorliegenden Erfindung
notwendig ist. Die Zahnstangenlenkanordnung, wie sie in der US-PS
6,684,727 (Krause) gezeigt und beschrieben ist, ist eine derartige
Zahnstangenlenkanordnung, und es wird explizit auf den dortigen
Offenbarungsgehalt verwiesen.
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Während einer
Bewegung der Zahnstange 14 relativ zu dem Zahnstangengehäuse 20 dreht
eine Wechselwirkung der Verzahnung der Zahnstange 14 mit
Zähnen
des Verzahnungsabschnittes am Ritzel 16 das Ritzel 16.
Eine Drehung des Ritzels 16 dreht die Ventilhülse relativ
zum Ventilkern. Im Ergebnis dreht eine Bewegung der Zahnstange 14 die
Ventilanordnung 18 zurück
in die Neutrallage. Wenn die Ventilanordnung 18 in der
Neutrallage ist, wird Fluid wieder von den Ventilhülsendurchlässen zurück zu einem
Reservoir geleitet.
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Zahnstangentypen
von Lenkeinheiten wären für Anwendungen
bei großen
Fahrzeugen wünschenswert,
da sie geringeres Gewicht haben, weniger kosten und größere Lenkpräzision und
ein besseres Lenkgefühl
liefern können
als Kugelumlauftypen von Lenkeinheiten, welche typischerweise für große Fahrzeuge
verwendet werden, beispielsweise bei Schwerlastfahrzeugen (Lastkraftwagen).
Es versteht sich jedoch, dass jeder Typ von Lenksystem mit der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann.
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Wie
in 1 gezeigt, ist die Fahrzeugachsanordnung 10 eine
Vorderachsanordnung und enthält eine
sich seitlich erstreckende Vorderachse oder Rahmenteil 22,
welches sich entlang einer Fahrachse 25 zwischen dem linken
Vorderrad 27 und dem rechten Vorderrad 29 des
Fahrzeugs erstreckt. Eine Antriebswelle (nicht gezeigt) erstreckt
sich aus einem Differentialgetriebegehäuse (nicht gezeigt) zu der Fahrzeugantriebsquelle
(nicht gezeigt) nach hinten. Das Differential überträgt eine Drehkraft von der Antriebswelle
auf die Vorderräder,
um die Vorderräder anzutreiben,
so dass eine Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung
des Fahrzeugs über
Grund bewirkt wird. Es versteht sich, dass das Fahrzeug auch eine
Hinterachse mit einem sich seitlich erstreckenden Rahmenteil enthält, welches
sich entlang einer Fahrachse zwischen den linken und rechten Hinterrädern des Fahrzeugs
erstreckt. In der bevorzugten Ausführungsform verbinden Spurstangen 31,
die in 1 schematisch gezeigt sind, die Fahrzeugräder 27 und 29 mit
der Zahnstangenlenkanordnung 12 und verwenden eine sogenannte "Mittenabgriffs-Ausgestaltung" (center take-off
design). Aus Gründen
der Klarheit sind in 2 die Spurstangen 31 und
die Fahrzeugachsanordnung 10 in einer Draufsicht gezeigt, um
es zu ermöglichen,
dass die Relativstellungen der Zahnstange 14, der Vorderachse 22,
der Räder 27 und 29 und
der Spurstangen 31 erkennbar sind. Es versteht sich, dass
gemäß der vorliegenden
Erfindung das Fahrzeug eine sogenannte "Endabgriffs-Ausgestaltung" (end take-off-design)
verwenden kann, falls dies gewünscht
ist. Sowohl "Mittenabgriff" als auch "Endabgriff" sind Begriffe, welche
dem Fachmann auf dem Gebiet geläufig
sind und daher nicht näher
erläutert
werden.
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Wie
in 1 gezeigt, ist die Zahnstangenlenkanordnung 12 an
der Vorderachse 22 unter Verwendung einer allgemein mit 24 bezeichneten
Gelenklageranordnung angebracht. Die Gelenklageranordnung 24 weist
einen Klemmabschnitt 26 und einen Befestigungsabschnitt 28 auf.
Wie in den 2 bis 5 gezeigt,
enthält
der Klemmabschnitt 26 einen Rohrabschnitt 30 und
ein Paar sich davon erstreckender Arme 32. Der Rohrabschnitt 30 ist
dazu ausgestaltet, das rohrförmige
Zahnstangengehäuse 20 aufzunehmen
und ist vorzugsweise so bemessen, einen Teil der äußeren Oberfläche des
Zahnstangengehäuses 20 zu
umfassen. Die Arme 32 erstrecken sich von den Enden des
Rohrabschnitts 30. Der Aufbau und die Arbeitsweise der
Gelenklageranordnung 24 werden nachfolgend noch näher erläutert. Die
Gelenklageranordnung 24 ist vorzugsweise aus einem Stahlgussmaterial
gefertigt. Es versteht sich jedoch, dass die Anordnung 24 aus
Aluminium oder irgendeinem anderen Metall oder einem nichtmetallischen Material
hergestellt sein kann, falls dies gewünscht ist.
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Die
Gelenklageranordnung 24 der 1 ist besser
aus den 2–5 ersichtlich.
Was den in den 2–5 gezeigten
Teil der Zahnstange und das Zahnstangengehäuse 20 betrifft, versteht
es sich, dass innerhalb des Zahnstangengehäuses 20 noch andere
Bauteile gemäß Zahnstangenlenkanordnungs-Ausgestaltungen
angeordnet sein können, wie
sie auf diesem Gebiet bekannt sind. Aus Gründen der Klarheit sind hier
nur die Zahnstange 14 und das Zahnstangengehäuse 20 gezeigt.
Wie in 5 gezeigt, enthält jeder Arm 32 eine
durch ihn ausgebildete Bohrung 33, sodass ein Befestigungsmittel 34 darin
aufgenommen werden kann. Da das Rohr 30 vorzugsweise ein
Teilrohr ist, sind die Arme 30 abhängig von der Größe des Rohrs 30 voneinander
beabstandet. Es ist festzuhalten, dass das Rohr 30 ein vollständiges Rohr
oder ein Teilrohr (wie gezeigt) sein kann, und dass sich daher die
Ausgestaltung des Arms 32 abhängig von der Ausgestaltung
des Rohrs ändert.
Da die Arme 32 voneinander beabstandet sind, wie klar in
den 4 und 5 erkennbar, ist zwischen den
Armen 32 ein Abstandshalter 36 angeordnet, um
die Arme 32 so zu halten, dass sie aufgrund des Drucks
nicht zu sehr aufeinander zu gepresst werden, der von dem Befestigungsmittel 34 oder
während
des Betriebs des Fahrzeugs aufgebracht werden könnte.
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Der
Abstandshalter 36 enthält
bevorzugt auch eine durch ihn ausgebildete Bohrung 37,
welche einen Teil des Befestigungsmittels 34 aufnehmen kann,
so dass das Befestigungsmittel 34 den Abstandshalter 36 zwischen
den Armen 32 halten kann. Der Abstandshalter 36 enthält auch
einen unteren Abschnitt 38, der vorzugsweise komplementär zur Form
der äußeren Oberfläche des
Zahnstangengehäuses 20 ausgebildet
ist, um in direkter Anlage damit zu sein. In der bevorzugten Ausführungsform
ist der Abstandshalter 36 an der Grenzfläche zu dem Zahnstangengehäuse 20 angeschweißt, um für zusätzliche
Steifigkeit zu sorgen. Obgleich der Abstandshalter 36 vorzugsweise
aus einem festen Stahlmaterial hergestellt ist, da ein derartiges
Material Eigenschaften hat, welche seine merkliche Kompression verhindern,
versteht sich, dass der Abstandshalter 36 auch aus einem
anderen geeigneten Material hergestellt sein kann, falls dies gewünscht ist.
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Die
Gelenklageranordnung 24 enthält ferner ein Paar von Buchsen,
nämlich
eine erste oder mit einem nach innen weisenden Flansch versehene Buchse 40 und
eine zweite oder mit einem nach außen weisenden Flansch versehene
Buchse 42, die zwischen dem Befestigungsmittel 34 und
den Armen 32 und dem Abstandshalter 36 des Klemmabschnittes 26 angeordnet
sind. Jede Buchse 40 bzw. 42 enthält einen
Flanschabschnitt 41 bzw. 43, welcher sich von
der Bohrung 33 des Klemmabschnittes 26 aus weg
erstreckt. Die Buchsen 40 und 42 sind innerhalb der
zugehörigen
Bohrungen 33 und 37 der Arme 32 bzw.
des Abstandshalters 36 angeordnet. Die Buchsen 40 und 42 dienen
dazu, eine Oberfläche
zu schaffen, um welche die Vorderachse 22 und der Befestigungsabschnitt 28 schwenken
können,
wenn die Vorderachse 22 durch eine Fahrzeugbelastung ausgelenkt
wird, wie nachfolgend noch im Detail be schrieben wird. Die Buchsen 40 und 42 bestehen
vorzugsweise aus einem Stahlmaterial, da dieses Material gute Druckfestigkeitseigenschaften
hat; es versteht sich jedoch, dass die Buchsen 40 und 42 auch aus
Aluminium oder einem anderen Metall oder nichtmetallischen Materialien
hergestellt sein können, falls
dies gewünscht
ist. Da weiterhin die innenseitige Buchse 40 diejenige
Buchse ist, gegenüber
der die Achse 22 schwenken wird, versteht sich, dass die Buchse 40 durch
ein Rollenlager (nicht gezeigt) oder ein ähnliches Bauteil ersetzt werden
kann, welches eine Schwenkbewegung zwischen der Achse 22 und dem
Zahnstangengehäuse 20 erleichtert
(wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die 6 und 7 gezeigt
und beschrieben).
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Der
Befestigungsabschnitt 28 ist mit dem Klemmabschnitt 26 verbunden.
Der Befestigungsabschnitt 28 enthält einen Flansch 44 und
einen Halter 46. Der Flansch 44 weist eine Bohrung 48 auf,
welche so gestaltet ist, dass sie koaxial mit den Bohrungen 33 des
Klemmabschnittes 26 liegt, damit das Befestigungsmittel 34 sich
durch die Bohrungen 33 und 48 erstrecken kann,
so dass die beiden Bauteile aneinander befestigt sind. In der in 5 gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
kann die Bohrung 48 des Befestigungsabschnittes 28 mit
einem Gewinde versehen sein, so dass das Befestigungsmittel 34 in Gewindeeingriff
mit dem Befestigungsabschnitt 28 ist; alternativ kann gemäß 3 das
Befestigungsmittel 34 so bemessen sein, dass es durch eine
gewindelose Bohrung 48 läuft, so dass eine Mutter 49 dazu
verwendet werden kann, um den Befestigungsabschnitt 28 an
dem Klemmabschnitt 26 zu halten. Die hier verwendete Anordnung
zur Erleichterung der Verbindung zwischen dem Befestigungsabschnitt 28 und
dem Klemmabschnitt 26 ist das Befestigungsmittel 34.
Eine derartige Gestaltung wird als "Dornbefestigungs-Ausgestaltung" bezeichnet. Der "Dorn" der Dornbefestigungs-Ausgestaltung
ist das Befestigungsmittel 34. Die Dornbefestigungs-Ausgestaltung erlaubt
eine Auslenkung der Achse 22, während gleichzeitig ermöglicht ist,
dass das Zahnstangengehäuse 20 (und
damit die Zahnstange 14) in einer im Wesentlichen horizontalen
Position verbleibt. Dies wird möglich,
da die Dornbefestigungs-Ausgestaltung einen Schwenkpunkt zwischen
dem Zahnstangengehäuse 20 und
der Achse 22 erzeugt. Durch den Schwenkpunkt kann die Achse 22 Fahrzeugkräfte aufnehmen
und sich auslenken, während
das Zahnstangengehäuse 20 in
der Fahrzeugachsanordnung 10 als eine keine Last aufnehmende
Struktur verbleibt.
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Da
die innenseitige Buchse 40 den Flanschabschnitt 41 aufweist,
der sich von der Bohrung 33 des Klemmabschnittes 26 weg
erstreckt, liegt ein Teil einer Innenfläche 45 des Flansches 44 an
dem Flanschabschnitt 41 der innenseitigen Buchse 40 an.
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Aufgrund
der Dicke der innenseitigen Buchse 40 ist der Flansch 44 des
Befestigungsabschnittes 28 von einem der Arme 32 des
Klemmabschnittes 26 beabstandet. Der Betrag dieses Abstandes ändert sich
abhängig
von der Dicke der innenseitigen Buchse 40. Der Abstand
zwischen dem Klemmabschnitt 26 und dem Befestigungsabschnitt 28 erlaubt
eine gewisse Auslenkung zwischen den Bauteilen, wenn auf die Achse 22 eine
Kraft aufgebracht wird. Der Halter 46 des Befestigungsabschnittes
erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zum Flansch 44.
Der Flansch 44 und der Halter 46 können jedoch
so gebildet sein, dass sie zueinander in jeder geeigneten Ausrichtung
liegen. Der Halter 46 ist so ausgestaltet, dass er mit
einem Fahrzeugrahmenteil, beispielsweise der Achse 22 verbindbar
ist. Daher kann der Halter 46 eine Mehrzahl von Bohrungen
(nur eine Bohrung 51 ist in 4 gezeigt)
oder andere Anbringmechanismen aufweisen, welche verwendet werden können, um
den Halter 46 mit der Achse 22 zu verbinden.
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Zwei
Gelenklageranordnungen gemäß der vorliegenden
Erfindung, welche schematisch in 6 dargestellt
und allgemein mit 24A und 24B bezeichnet sind,
werden verwendet, um die Zahnstangenlenkanordnung 12 mit
der Achsanordnung 10 zu verbinden. Die Gelenklageranordnungen 24A und 24B sind
im Wesentlichen ähnlich
denjenigen, die in den 1–5 gezeigt
sind. Es versteht sich, dass die erste Gelenklageranordnung 24A,
die nahe dem Ventilabschnitt 18 der Zahnstangenlenkanordnung 12 liegt,
im Wesentlichen die gleiche wie die andere Gelenklageranordnung 24B ist.
In der bevorzugten Ausführungsform
ist jedoch die erste Gelenklageranordnung 24A einstückig mit
einem Abschnitt des Zahnstangengehäuses 20 der Zahnstangenlenkanordnung 12 ausgebildet
oder fest hiermit verbunden. Angesichts dessen ist die erste Gelenklageranordnung 24A vorzugsweise
aus einem Stahlgussmaterial oder aus dem gleichen Material wie das
Zahnstangengehäuse 20 hergestellt.
Die zweite Gelenklageranordnung 24B kann ebenfalls aus
dem gleichen Material hergestellt sein. Es ist jedoch bevorzugt,
dass die zweite Gelenklageranordnung 24B aus einem Aluminium
oder einem ähnlichen
Material hergestellt ist, da die Belastung, die von der zweiten
Gelenklageranordnung 24B aufgenommen werden muss, geringer
ist. Da die zweite Gelenklageranordnung 24B nicht einstückig mit
den anderen Bauteilen der Zahnstangenlenkanordnung ausgebildet ist
oder mit ihnen fest verbunden ist, ist es bevorzugt, dass die zweite Gelenklageranordnung 24B an
dem Zahnstangengehäuse 20 angeschweißt ist,
um die Bauteile aneinander zu befestigen und dadurch der Gesamtanordnung
zusätzliche
Steifigkeit zu verleihen.
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Weiterhin
ist in 6 eine Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung 50 gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt, mit Rädern 52,
einem Teil des Fahrzeugrahmens 54, der Achse 22,
der ersten Gelenklageranordnung 24A und der zweiten Gelenklageranordnung 24B.
Wie in 6 gezeigt und gemäß der bevorzugten Ausführungsform
enthält
die Fahrzeug-Radaufhängungsanordnung 50 ein
Paar Blattfedern 56, um das Gewicht einer aufgehängten Anordnung,
beispielsweise des Fahrzeugrahmens 54, abzustützen. Es
versteht sich jedoch, dass der Fahrzeugrahmen 54 auf jede
geeignete Weise abgestützt werden
kann. Die Blattfedern 56 sind langgestreckte Bauteile,
welche als flexible Träger
verwendet werden, um das Gewicht des Fahrzeugrahmens 54 zu
lagern. Jede Blattfeder 56 der Radaufhängungsanordnung 50 des
Fahrzeugs ist dafür
ausgelegt, mit den Gelenklageranordnungen 24A und 24B verbunden zu
werden. Ein Teil der Befestigungsstruktur, die dazu verwendet wird,
jede Blattfeder 56 mit jeder Gelenklageranordnung 24 zu
verbinden, ist eine Lagerungsbefestigung 57, welche mit
wenigstens einem Teil des Gewichts des Fahrzeugrahmens 54 in
Verbindung ist und diesen lagert. In der bevorzugten Ausführungsform
ist die Lagerungsbefestigung 57 für die Blattfeder 56 mit
der Achse 22 an der gleichen Stelle verbunden wie die Gelenklageranordnung 24 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist die Lagerungsbefestigung 57 der Blattfeder 56 dazu
ausgestaltet, mit der oben beschriebenen Gelenklageranordnung 24 verbunden
zu werden. Die Abschnitte einer jeden Blattfeder 56, welche
zwischen jeder Lagerbefestigung 57 liegen, dienen als Träger, um
die auf die Lagerbefestigung 57 aufgebrachten Lasten zu
lagern. Wenn sich die an jeder Lagerbefestigung 57 anliegenden
Lasten ändern, ändert sich
die Größe der Ausbiegung
des Abschnittes der Blattfeder 56 zwischen den Lagerbefestigungen 57 proportional zur Änderung
der Belastung an der Lagerbefestigung 57. Blattfedern 56 können in
dem Radaufhängungssystem 50 des
Fahrzeugs verwendet werden, um ein einfaches, kosteneffizientes
und leicht zu gestaltendes Radaufhängungssystem im Vergleich zu
Radaufhängungssystemen
zu schaffen, welche nur andere Federarten als Blattfedern enthalten,
um das Gewicht der aufgehängten
Struktur zu lagern.
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Ein
Radaufhängungssystem 50 eines
Fahrzeugs mit den Blattfedern 56, so wie gemäß der vorliegenden
Erfindung, kann solche Vorteile liefern, da viele Ausgestaltungen
von Blattfedern 56 in allen Richtungen stark genug sind – sowohl
senkrecht zu ihrer Längsachse
als auch entlang ihrer Längsachse – um eine
volle Unterstützung
der aufgehängten Struktur
zu bieten. Beispielsweise kann der aufgehängte Fahrzeugrahmen 54 im
Wesentlichen vollständig
von den Blattfedern 56 getragen werden. Mit anderen Worten,
zusätzlich
zur Bereitstellung einer vollen Lagerung des Fahrzeugrahmens 54 in
vertikalen Richtungen sind die Blattfedern 56 des Radaufhängungssystems 50 in
der Lage, eine volle Unterstützung
des Fahrzeugrahmens 54 in seitlichen Richtungen und Längsrichtungen
zu bieten. Da die Blattfedern 56 so gestaltet sind, dass
sie die Lasten tragen, welche auf die Räder 52 und den Fahrzeugrahmen 54 aufgebracht
werden, wenn eine Last auf diese Bauteile aufgebracht wird, verbleibt
das Zahnstangengehäuse 20,
welches von dem Klemmabschnitt 26 der Gelenklageranordnung 24 getragen
wird, in einer im Wesentlichen stabilen Position, so dass es nur zu
kleiner oder gar keiner Auslenkung oder Biegung des Zahnstangengehäuses 20 und
der Zahnstange 14 kommt.
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Eine
ausgelenkte Achse 62 ist in 7 dargestellt,
wobei ein schematisch dargestelltes Zahnstangengehäuse 60 in
einer im Wesentlichen horizontalen Position verbleibt. Wie oben
beschrieben, ist die Gelenklageranordnung, welche in 7 schematisch
dargestellt und insgesamt mit 64 bezeichnet ist, so ausgestaltet,
dass sie das Auftreten einer solchen Auslenkung erlaubt, wobei die
relativ horizontale Position des Zahnstangengehäuses 60 beibehalten
wird. Wie oben unter Bezug auf die 4 und 5 beschrieben,
ist die hier verwendete Struktur zum Erleichtern einer solchen relativen
Auslenkung der Achse 62, während das Zahnstangengehäuse 60 in
einer im Wesentlichen horizontalen Position verbleibt, die "Dornbefestigungs-Ausgestaltung" der Gelenklageranordnung 64.
Der Dorn (das Befestigungsmittel 34) erzeugt einen Schwenkpunkt
an jedem Ende des Zahnstangengehäuses 60 und
der Achse 62. Aufgrund der Dornbefestigungs-Ausgestaltung
ist das Zahnstangengehäuse 60 in
der Achsanordnung 10 kein tragendes Teil und muss somit
keine Kräfte während der
Belastung des Fahrzeuges aufnehmen. Dies verhindert damit, dass
sich das Zahnstangengehäuse 60 verklemmt
oder bricht, sowie irgendwelche anderen Schäden an der Zahnstange 14,
welche die Handhabung des Fahrzeuges beeinflussen könnten. Es
versteht sich, dass das Radaufhängungssystem 50 des
Fahrzeugs auch Blattfederpakete (nicht gezeigt) enthalten kann,
welche eine Mehrzahl von Blattfedern 56 übereinander
gestapelt enthalten, um die benötigten
Lastaufnahmefähigkeiten
zu erreichen.
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Gemäß den Vorschriften
der Patentstatuten wurden Wesen und Arbeitsweise dieser Erfindung
in ihren bevorzugten Ausführungsformen
erläutert
und dargestellt. Es sei jedoch festgehalten, dass die Erfindung
anders als konkret erläutert
und dargestellt umgesetzt werden kann, ohne von ihrem Wesen oder Umfang
abzuweichen.