-
Achsschenkel-Lenkung für Fährzeuge Die Erfindung betrifft eine Achsschenkel-Lenkung
für Kraftfahrzeuge mit zwei oder mehr gelenkten Rädern, bei der die Lenkbewegung
zwischen den gelenkten Rädern durch Spurhebel, geteilte Spurstangen und Lenkhebel
übertragen wird.
-
Es ist bekannt, die gelenkten Räder über eine an den Spurhebeln angreifende
ungeteilte Spurstange zu verbinden, so daß ein Gelenkviereck entsteht (Fig.1). Weiterhin
ist es bekannt und besonders bei unabhängig aufgehängten Rädern üblich, die Spurstange
geteilt auszuführen und die nicht an den Spurhebeln angreifenden Enden der beiden
Spurstangenteile an einem Lenkhebel drehbar zu befestigen, der seinerseits am Fahrzeug
drehbar gelagert ist, so daß zwei Gelenkvierecke entstehen (Fig. 2). Schließlich
ist eine Ausgestaltung dieser Anordnung bekannt, bei der jedes dieser Gelenkvierecke
einen gesonderten Lenkhebel hat, wobei dann beide Lenkhebel z. B. durch eine Verbindungsstange
miteinander verbunden sind (Fig. 3). Darüber hinaus sind Anordnungen bekannt, bei
denen in Abwandlung von Fig. 2 und 3 die Spurstangen vor der Vorderachse liegen
oder bei denen die Spurhebel und Lenkhebel auf verschiedenen Seiten der Spurstange
liegen, so daß sich beide Hebel gegenläufig bewegen.
-
Die Auslegung einer solchen Lenkung soll möglichst so erfolgen, daß
der Lenkfehler 0 (Fig.4) im ganzen Einschlagwinkelbereich möglichst klein bleibt,
d. h., zu jedem Außenrad-Einschlagwinkel a soll sich ein Innenrad-Einschlagwinkel
ß ergeben, der von dem angestrebten Wert ßsoll möglichst wenig abweicht. Dieser
Sollwert ist durch die bekannte Bedingung für fehlerfreie Lenkung ctg ßsoll
= etg a - geä geben, wobei ä das Verhältnis vom Abstand der Lenkzapfen b
zum Radstand a des Fahrzeuges bedeutet. Als Nebenbedingung ist zu berücksichtigen,
daß der Übertragungswinkel #t (Fig. 4) sich nicht zu weit der Endlage 0 oder 180°
nähert.
-
Bei den bekannten Lenkungsanordnungen ergeben sich die in den Fig.5
bis 7 zusammengestellten Kurven für die kennzeichnenden Werte. In Fig. 5 ist die
Winkeldifferenz der eingeschlagenen Vorderräder in Abhängigkeit vom Einschlagwinkel
a des Außenrades in der voll ausgezeichneten Kurve dargestellt. Die unterbrochen
gezeichnete Kurve stellt zum Ausgleich den angestrebten Verlauf (Sollkurve) dar.
Die Differenz zwischen beiden Kurven ist der LenkfehIer 0, der in Fig.6 zur Verdeutlichung
gesondert dargestelt ist. Fig.7 zeigt den Verlauf des kritischen Übertragungswinkels
[t, der sich mit größer werdendem Einschlagwinkel immer mehr dem Wert 0 bzw. 180°
nähert.
-
Alle diese Lenkungen haben mehr oder weniger stark ausgeprägt folgende
Nachteile: 1. Der größtmögliche Einschlagwinkel ist praktisch durch den Übertragungswinkel
#t am kurveninneren Rad begrenzt, der mit größer werdendem Einschlag seiner Endlage
zustrebt. Dieser Nachteil macht sich besonders bemerkbar, wenn ein kleiner Spurkreisdurchmesser
gewünscht wird.
-
2. Das Voreilen des kurveninneren Rades gegenüber der Sollstellung
beim Größteinschlag bedingt vorzeitiges Erreichen einer etwa durch das Fahrgestell
gegebenen Einschlagwinkelbegrenzung. Das kurvenäußere Rad kann somit die zugeordnete
Stellung nicht erreichen, wodurch auch der dem vorgegebenen größten Innenrad-Einschlagwinkel
entsprechende Drehkreisdurchmesser nicht erreicht werden kann.
-
3. Der Lenkfehler nimmt im mittleren und insbesondere im oberen Einschlagwinkelbereich
Absolutwerte von mehreren Winkelgraden an, wodurch zusätzlicher Reifenverschleiß
und vergrößerte Rutschneigung entstehen.
-
4. Der unter 3 angeführte Nachteil wird durch entsprechende Bemessung
oft dadurch gemildert, daß der zweite Nullpunkt der Lenkfehlerkurve in die Nähe
des größten Einschlagwinkels verlegt wird. Dadurch wird jedoch der Lenkfehler in
dem häufig benutzten mittleren Bereich entsprechend vergrößert.
-
Es sind weiterhin Lenkausführungen bekannt, bei denen durch entsprechende
Bemessung jeweils einer der genannten Nachteile vermieden wird, wobei jedoch ein
anderer verstärkt in Kauf genommen werden muß. Zur Vermeidung dieser Nachteile sind
Lenkanordnungen
bekannt, die andere Bauelemente, wie Gleitführungen,
Zahnräder u. a., mit größerem konstruktivem Aufwand vorsehen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile sämtlich gleichzeitig
zu vermeiden und darüber hinaus Bestwerte für alle kennzeichnenden Größen der Lenkung
ohne zusätzlichen Bauaufwand, d. h. nur mit den üblichen Konstruktionselementen,
zu erreichen.
-
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Kombination folgender
Merkmale, die gleichzeitig vorhanden sein müssen, erreicht: a) Die beiden festen
Drehpunkte der aus Spurhebel, geteilter Spurstange und Lenkhebel gebildeten zwei
Gelenkvierecke liegen in an sich bekannter Weise auf verschiedenen Seiten der Spurstangen.
-
b) Das von der ungelenkten Fahrzeugachse aus gesehen links liegende
Gelenkviereck hat in an sich bekannter Weise die Form eines Z.
-
c) Die Winkel, welche die Spurstange in der Geradeausstellung mit
dem Spurhebel und dem Lenkhebel bildet, sind untereinander gleich groß und kleiner
als 90°, wie es an sich bekannt ist, und sind um so kleiner, je größer das Verhältnis
Drehzapfenabstand zu Radabstand des Fahrzeuges ist.
-
d) Die Winkel, welche die Verbindungslinie der beiden festen Drehpunkte
mit dem Spurhebel und dem Lenkhebel in der Geradeausstellung bilden, sind in an
sich bekannter Weise untereinander gleich und kleiner als die Winkel zwischen Spurstange
und Spurhebel bzw. Lenkhebel und sind ebenfalls um so kleiner, je größer das Verhältnis
Drehzapfenabstand zu Radstand des Fahrzeuges ist.
-
e) Die Spurstange ist kürzer als der Abstand der beiden festen Drehpunkte
und ist um so kürzer, je größer das Verhältnis Drehzapfenabstand zu Radstand des
Fahrzeuges ist.
-
Soll aus konstruktiven Gründen die Länge von Spurhebel und Lenkhebel
ungleich ausgeführt werden, so werden ähnliche Ergebnisse wie bei der eben beschriebenen
Ausführung mit gleicher Hebellänge dann erreicht, wenn die Spurhebellänge etwa unverändert
bleibt, während mit der Vergrößerung des Lenkhebels der Winkel zwischen Lenkhebel
und Spurstange in der Geradeausstellung größer und der Winkel zwischen Spurhebel
und Spurstange etwa um den gleichen Betrag kleiner ist, wobei die Spurstange verkürzt
wird, und umgekehrt.
-
Ausführungsbeispiele von Lenkanordnungen nach der Erfindung sind in
den Fig. 8 bis 12 dargestellt. Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines der zwei
Gelenkvierecke gemäß der Ausführung nach Fig.10 für ein Verhältnis Drehzapfenabstand
b zu Radstand a = 0,3325. Dabei ist der Winkel zwischen der Verbindungslinie der
festen Drehpunkte 1, deren Länge =1 gesetzt werden kann, und dem Spurhebel 2 bzw.
Lenkhebel 4 = 72° und die Länge der Spurstange 3 = 0,965.
-
Eine Lenkanordnung unter spiegelbildlicher Verwendung der in Fig.8
dargestellten Gelenkvierecke zeigt Fig.9. Hier ist der Lenkhebel 4 mit seinem festen
Drehpunkt 1 gemeinsamer Bestandteil beider Gelenkvierecke.
-
Eine weitere Ausgestaltung, bei der der Drehpunkt 1 der Lenkhebel
weiter nach hinten gerückt ist, so daß die geteilten Spurstangen 3 sich mehr der
Fahrzeuglängsrichtung nähern, ist in Fig.11 dargestellt. Im Extremfall können die
Spurstangen auch etwa parallel zur Fahrzeuglängsachse liegen unter Beibehaltung
der Ähnlichkeit der verwendeten Gelenkvierecke 6 (d. h. unter Beibehaltung der Winkel
und Längenverhältnisse).
-
Fig.12 zeigt schließlich ebenfalls unter Verwendung des in Fig. 8
dargestellten Gelenkvierecks eine Anordnung, bei der die festen Drehpunkte 1 der
Lenkhebel 4 nicht zusammenfallen. In diesem Falle ist zum Übertragen der Drehbewegung
zwischen den beiden Drehpunkten ein Parallelogrammgestänge vorgesehen.
-
Der Verlauf der kennzeichnenden Kurven für Lenkanordnungen mit erfindungsgemäß
ausgebildeten Gelenkvierecken 6 ist in Fig.13 dargestellt. Aufgetragen ist die Einschlagwinkeldifferenz
,8 - a (Fig. 4) über dem Außenradeinschlagwinkel a. Während der anzustrebende Sollverlauf
mit 7 bezeichnet ist, zeigt die Kurve 8 den aus einer ausgeführten Lenkung üblicher
Art ermittelten Verlauf. Der durch Anwenden der erfindungsgemäß ausgebildeten Lenkvierecke
erreichbare optimale Verlauf ist mit 9 bezeichnet. Dadurch, daß die Kurve 9 sich
sehr eng an die Kurve 7 schmiegt und erst im oberen Einschlagwinkelbereich nach
unten abweicht, erklären sich die obengenannten Verbesserungen gegenüber üblichen
Lenkungsanordnungen: 1. Der Übertragungswinkel R, strebt hier nicht gegen Null (Fig.7),
sondern unterschreitet an keiner Stelle einen zulässigen Mindestwert, so daß der
Einschlagwinkel niemals durch Erreichen der Endlage im Gelenkviereck (@.-@0) begrenzt
wird.
-
2. Das kurveninnere Rad eilt in seiner Einschlagbewegung gegenüber
dem Sollwert an keiner Stelle, insbesondere beim Größteinschlag, vor, d. h., wenn
der Einschlagwinkel des kurveninneren Rades z. B. durch das Fahrgestell begrenzt
ist, ist das kurvenäußere Rad nicht weniger, sondern etwas mehr eingeschlagen, als
es seinem Sollwert entspricht. Der Drehkreisdurchmesser ist damit kleiner als bei
den bekannten Lenkanordnungen, bei denen das kurveninnere Rad gegenüber dem Sollwert
nacheilt.
-
3. Der Lenkfehler kann in dem normalerweise benutzten Einschlagwinkelbereich
vernachlässigt werden und erreicht selbst im Bereich größter Einschlagwinkel erst
Werte, die, verglichen mit denen bekannter Lenkungen, unbedeutend sind.
-
Die Erfindung ist verwendbar für alle Fahrzeuge mit Achsschenkellenkung
und ist insbesondere in den Fällen vorteilhaft, in denen besonders gute Lenkkinematik
bzw. geringer Reifenverschleiß oder besonders großer Einschlagwinkel und große Wendigkeit
des Fahrzeuges angestrebt wird.