DE3720273A1 - Hydraulische lenkvorrichtung fuer mehrachsige fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Lenkvorrichtung für mehrachse Fahrzeuge, mit vorderachsseitigem Geberzylinder und zusatzlenkachsenseitigem Nehmerzylinder, die zur Lenkbewe­ gungsübertragung von der Vorderachse auf die Zusatzlenkachse über Hydraulikleitungen miteinander verbunden sind.

Solche Zusatzachsen bieten den Vorteil erhöhter Nutzlast und werden, um die Wendigkeit nicht einzuschränken, als Lenkachse ausgebildet. Die Differenz der Lenkeinschlagwinkel der Einzel­ räder der Vorderachse zu denen der Zusatzlenkachse wird durch Wahl eines bestimmten Übersetzungsverhältnisses kompensiert. Ein gängiges Mittel in dieser Richtung geht beispielsweise aus der DE-PS 8 94 208 hervor, indem man zur Erzielung des ange­ passten Radeinschlages den Querschnitt des jeweiligen Nehmer­ zylinders entsprechend vergrößert wählt. Der Kurvenmittelpunkt ist auf die ungelenkte, in der Regel angetriebene Hinterradachse bezogen. Von dort aus werden die Einzelräder der Vorlaufachse einen geringeren Lenkeinschlagwinkel aufweisen als beispiels­ weise die Einzelräder der Vorderachse. Die Einzelräder­ stellungen je einer Achse sind überdies auch noch individuell unterschiedlich bezogen auf den genannten Radiuspunkt. Nach­ teilig an der bekannten hydraulischen Lenkvorrichtung ist der erhebliche Aggregataufwand: Dort sitzen im Geberbereich der Vorderachse, mit von einer Schwinge gesteuerten Kolben zwei in Fahrtrichtung sich erstreckende Doppelzylinder. Deren vordere Kammer speist den Einzelrädern der Vorderradachse individuell zugeordnete Arbeitszylinder. Die hintere Kammer der Doppel­ zylinder geht über Hydraulikleitungen an zwei wiederum in Längsrichtung des Fahrzeuges ausgerichtete Doppelzylinder, die ihrerseits, ebenfalls über eine kolbensteuernde Schwinge verbunden, im in Vorwärts-Fahrtrichtung liegenden Kammerteil als Nehmer fungieren und im anschließenden Teil als Geber wiederum Arbeitszylinder der Einzelräder speisen. Solche Einrichtungen müssen vor allem auch kräftemäßig hoch ausgelegt sein. Neben entsprechendem Energieaufwand ergibt sich ein schon im Sonderbau liegender Bau- und Wartungsaufwand.

Ferner sind hydraulisch/elektronisch arbeitende Lenkvor­ richtungen bekannt, bei denen eine von der Lenkbewegung beeinflußte Elektronik eine Hydraulikpumpe steuert. Letztere wiederum versorgt Hydraulikzylinder, die Zusatzachsen lenken. Dieser Aufbau ist störungsanfällig und kompliziert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße hydraulische Lenkvorrichtung ohne Funktionsnachteil baulich zu vereinfachen.

Gelöst ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß Geberzylinder und Nehmerzylinder als jeweils einer Achse zuge­ höriger, mit den beidseitigen Rädern der Achse zusammenwirkender Gleichgangzylinder ausgebildet sind. Zufolge solcher Ausge­ staltung ist eine gattungsgemäße hydraulische Lenkvorrichtung von erhöhtem Gebrauchswert erzielt. Die entsprechende Zwangslenkung benötigt nur zwei Gleichgangzylinder, wobei der die mechanische Lenkbewegung aufnehmende Geberzylinder der Vorderachse zugeordnet ist und der andere der Zusatzlenkachse. Entsprechende Gleichgangzylinder erlauben auch den direkten Lenkhebel-Angriff am Einzelrad, indem die vom Kolben des Gleichgangzylinders ausgehenden Kolbenschäfte zur entsprechenden Anbindung herangezogen sind. In Geradeaus-Stellung befindet sich der Kolben in einer Mittelstellung des Gleichgang­ zylinders. In den Endbereichen des Gleichgangzylinders setzen dagegen die Hydraulikleitungen an, welche zum zusatzlenkachsen­ seitigen Nehmerzylinder führen. Dieser ist entsprechend gestaltet. Es genügt jeweils eine Leitung. Die Installation fällt daher kostengünstig schon aus. Auch ist man frei in der Führung entsprechender Leitungen und Schläuche im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Lenkgestänge-Lösungen. Die Lenkkräfte werden durch das Verhältnis zwischen den unter­ schiedlich großen Kolbenflächen der Gleichgangzylinder bestimmt, woraus sich ein exakter Lenkeinschlagwinkel individuell bestim­ men läßt. Bezüglich der Zusatzlenkachse, kann es sich um eine Vorlauf und/oder Nachlaufachse handeln. Vor allem bei der maxi­ malen Ausgestaltung erweist sich die günstige Verlegbarkeit der Verbindungsleitungen als besonders vorteilhaft. Dies sogar zu einer Achse eines Sattelauflegers oder einer zweiten Vorder­ achse. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Steuermittel zum jeweiligen Achskörper ergibt sich durch eine Weiterbildung dahingehend, daß die gegenläufig ausgerichteten Kolbenstangen des Gleichgangzylinders die Spurstange der zugehörigen Achse bilden. Die klassische Spurstange wird dabei verzichtbar, respektive die Kolbenstangen des Gleichgangzylinders übernehmen deren Funktion. Dies bedeutet gegenüber den bekannten separaten Zuordnungen der Steuermittel folglich sogar eine wesentliche Gewichtseinsparung. Um dabei weiter den überlagernden Bewegungen einer solchen "Spurstange" Rechnung zu tragen, bringt die Erfindung weiter in Vorschlag, daß der Gleichgangzylinder in einer in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Kulisse verschieblich geführt und um eine Vertikalachse schwenkbeweglich gelagert ist. Der eigentliche Festpunkt des Geberzylinders und des Nehmerzylinders wird demzufolge so gestaltet, daß die Gleichgangzylinder sich praktisch mit einer Schwenkzapfenlagerung in der Zylindermitte in einer mit dem Achskörper der Vorderachse respektive Zusatzlenkachse verbundenen Führungsbahn in Fahrzeuglängsrichtung bewegen können und in Fahrzeugquerrichtung fixiert sind. Um hier eine möglichst stabile und auch gleitfreudige Ausgestaltung zu schaffen, wird weiter vorgeschlagen, daß die Vertikalachse von zwei diametral gegenüberliegenden, vom Zylindergehäuse ausgehenden rollenbestückten Zapfen gebildet ist. Dabei ist es von Vorteil, daß jede Kulisse von parallel beabstandeten Vertikalschenkeln gebildet ist. Hieraus resultiert nicht nur eine hohe Gesamtstabilität für den so auskragenden Führungsabschnitt des Achsenkörpers, sondern auch eine relativ großflächige Laufflanke. Beispielsweise die Verwendung von Winkelschienen wäre, auch im Hinblick auf eine anzustrebende Gewichtsreduzierung, günstig. Durch entsprechende ober- und/oder unterseitige Schienenzuordnung am Achskörper gewinnt man zugleich einen vertikalen Abstand der rollengeführten Zapfen und damit auch eine hebelgünstigere Anlenkung. Schließlich bringt die Erfindung noch in Vorschlag, daß bei Ausbildungen der Zusatzlenkachse als Vorlaufachse die beiden Kolben von Geberzylinder und Nehmerzylinder durch das Hydraulikmedium gegenläufig beaufschlagt sind. Bei entsprechend parallel ausgerichteter Querlage der Gleichgangzylinder sind bei Aus­ bildung der Zusatzlenkachse als Nachlaufachse hingegen die beiden Kolben von Geberzylinder und Nehmerzylinder durch das Hydraulikmedium gleichläufig beaufschlagt. Die Hydraulikleitung nimmt also einen kreuzenden Verlauf, d.h. sie wechselt von der einen Längsseite auf die andere Längsseite des Fahrzeuges.

Die Zusatzlenkachse, sei sie nun eine Vorlaufachse oder eine Nachlaufachse, kann als adhäsionsgelenkte Achse in Vorwärtsfahrt ausgebildet sein. In Rückwärtsfahrt unterliegt sie der hydraulischen Lenkung mittels des Gleichgangzylinders. Insbesondere im Falle neutral gelagerter Achsschenkelbolzen ist es jedoch auch möglich, unabhängig von der Fahrtrichtung eine erfindungsgemäße Lenkung der Räder vorzunehmen.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines zeichnerisch veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die hydraulische Lenkvorrichtung an einem schematisch dargestellten mehrachsigen Fahrzeug, bei dem die Zusatzlenkachse als Vorlaufachse ausgebildet ist,

Fig. 2 eine entsprechende Ansicht, bei welcher die Zusatzlenkachse als Nachlaufachse ausgebildet ist,

Fig. 3 die Draufsicht auf eine adhäsionsgelenkte Zusatzachse nebst erfindungsgemäßer Lenkvorrichtung in naturalistischer Darstellung,

Fig. 4 den Schnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 die Gleichgangzylinder-Lagerung gesehen aus Pfeilrichtung A in Fig. 3,

Fig. 6 den Schnitt gemäß Linie VI-VI in Fig. 5 und

Fig. 7 die Draufsicht auf Fig. 6.

Das in den Fig. 1 und 2 in rein schematischer Wiedergabe dargestellte Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, besitzt eine Vorderachse I und eine starre Hinterachse II. Bei der letzteren handelt es sich um die sogenannte Antriebsachse mit Differential­ getriebe.

Die Vorderachse I besitzt lenkbare Einzelräder 1.

Zur Vergrößerung der Nutzlast weist das dargestellte Fahrzeug eine Zusatzlenkachse III auf. Diese trägt ebenfalls lenkbare Einzelräder, bezeichnet mit 2.

Die Zusatzlenkachse III ist bei der Zuordnungsvariante gemäß Fig. 1 als sogenannte Vorlaufachse VA installiert und gemäß Variante nach Fig. 2 als sogenannte Nachlaufachse NA.

Die nicht lenkbaren Einzelräder der starren Hinterachse II sind mit 3 bezeichnet.

Die auf die Vorderachse I übertragene mechanische Lenkrad- Steuerung wird bezüglich der Vorderachse I und der Zusatz­ lenkachse III des mehrachsigen Fahrzeuges über je eine hydrau­ lische Lenkvorrichtung in eine entsprechend hydraulische Zwangs­ lenkung umgesetzt. Hierzu dient ein vorderachsenseitiger Geberzylinder G und ein zusatzlenkachsenseitiger Nehmerzylinder N.

Geberzylinder G und Nehmerzylinder N sind als jeweils einer Achse zugehöriger Gleichgangzylinder 4 ausgebildet.

Beide Gleichgangzylinder 4 erstrecken sich quergerichtet zur Längsmittelachse x-x des Fahrzeuges und sind in dieser Richtung kulissengeführt bewegt, in Querrichtung zur genannten Achse jedoch fixiert.

Der Zylinderraum beider Gleichgangzylinder, nämlich Geber­ zylinder G und Nehmerzylinder N, stehen über Hydraulikleitungen 5, 6 in Verbindung; es handelt sich um flexible und/oder starre Leitungen. Die Anschlüsse liegen jeweils im Endbereich des Zylinderraumes. Es handelt sich um ein in sich geschlossenes System. Zum Ein- oder Nachfüllen sind nicht dargestellte Stutzen, ferner Justiereinrichtungen vorgesehen.

Der Gleichgangzylinder 4 nimmt einen quer zur Fahrzeuglenkachse x-x verlagerbaren Kolben 7 auf. Beiderseits des Kolbens 7 geht, zentral angeordnet, von diesem ein Kolbenschaft 8, 9 aus. Beide Schäfte durchsetzen abgedichtete Führungsöffnungen der Zylinder­ enden und greifen extern über eine Gelenkstelle an einem Lenk­ schenkel 10 des Einzelrades 1 bzw. 2 an. Die Lenkschenkel gehen von einem Achsschenkelbolzen 11 aus. Dieser erstreckt sich senkrecht zur Standfläche des Fahrzeuges und setzt sich in den sogenannten Achsschenkel 12 fort. Letzterer lagert das Einzelrad 1 bzw. 2. Der Achsschenkelbolzen unterteilt die Achse des Achskörpers 13 der Vorderachse I bzw. Zusatzlenkachse III.

Die vom Kolben 7 ausgehenden, in einer gemeinsamen Achslinie verlaufenden Kolbenschäfte 8, 9 fungieren als Spurstange Sp.

In Geradeausrichtung des Fahrzeugs nimmt der Kolben 7 seine Mittellage ein, d.h. er erstreckt sich in der Fahrzeug- Längsmittelachse x-x.

Bei Ausbildung der Zusatzlenkachse III als Vorlaufachse VA (Fig. 1) ist der Kolben 7 von Geberzylinder G und Nehmerzylinder N durch das Hydraulikmedium gegenläufig beaufschlagt, d.h. eine nach rechts gehende Kolbenverlagerung im Geberzylinder G bewirkt eine nach links gehende Verlagerung des Kolbens 7 im Nehmer­ zylinder N und umgekehrt. Gemäß Variante Fig. 2 ist es dagegen so, daß bei Ausbildung der Zusatzlenkachse III als Nachlaufachse NA die beiden Kolben 7 von Geberzylinder G und Nehmerzylinder N durch das Hydraulikmedium gleichläufig beaufschlagt sind. Der im Gleichgangzylinder 4 der Vorderachse I nach rechts gefahrene Kolben 7 nimmt auch eine solche rechtsseitige Lage zur Fahrzeug­ längsachse x-x ein im Bereich der Nachlaufachse NA. Hierzu wechselt die vom Geberzylinder G im linken Endbereich ausgehende Hydraulikleitung 5 auf die rechte Endseite des Nehmerzylinders N und die vom Geberzylinder G rechtsseitig ausgehende Hydraulik­ leitung 6 auf die linke Endseite des Nehmerzylinders N. Der Kreuzungsbereich ist mit 14 bezeichnet.

Der Stellwinkelausgleich zwischen den Rädern von Vorderachse I und denen der Zusatzlenkachse III ist über den unterschiedlichen Kolbenquerschnitt gelöst. Wie ersichtlich, besitzt der Geber­ kolben einen kleineren Querschnitt als der Nehmerkolben.

Um der oben bereits angedeuteten beweglichen Zuordnung der Gleichgangzylinder 4 mit einfachen Mitteln Rechnung zu tragen, ist der Gleichgangzylinder 4 in einer in Fahrzeuglängsrichtung, beim Ausführungsbeispiel in der Fahrzeug-Längsmittelachse x-x verlaufenden Kulisse 15 verschieblich geführt und um eine Vertikalachse y-y schwenkbeweglich gelagert. Gebildet ist die genannte Vertikalachse von zwei diametral einander gegenüber­ liegenden Zapfen 16. Es handelt sich um dem Zylindergehäuse 17 angeformte Achsstummel, die von einer trapezförmigen, von der Mantelwand des Zylindergehäuses 17 etwas abhebenden kegelstumpf­ förmigen Basis 18 ausgehen, deren Durchmesser größer ist als der der Zapfen 16.

Zur Verbesserung der Führung tragen die Zapfen 16 je eine Rolle 19. Deren Mantelwand stützt sich an parallelen Flanken 20 der Kulisse 15 ab. Gebildet ist die Kulisse 15 von parallel beab­ standeten Vertikalschenkeln 21 zweier am Achskörper 13 befestigter Winkelschienen 22 im oberen Bereich. Die Vertikal­ schenkel 21 sind kürzer bemessen als die Horizontalschenkel der rechtwinkligen Winkelschienen 22. Die ober- und unterseitig des Achsenkörpers paarig angeordneten Vertikalschenkel 21 verlaufen kongruent. Der befestigungsseitige Abschnitt trägt oben wie unten eine Unterfütterungsplatte 23, die auf dem mindestens ober- und unterseitig abgeflachten Achskörper 13 aufliegt und zusammen mit den Winkelschienen 22 oder dergleichen durch nicht näher dargestellte Mittel fixiert sind.

Unten sitzen die Vertikalschenkel 21 auf einer gemeinsamen Bodenplatte 22′. Im Befestigungsbereich können Zwischenstücke eingeschweißt sein, so daß sich auch dort eine verformungsfreie Zuordnung des kulissenbildenden Teilbereichs ergibt.

Um Belastungen von der die Zylinderkammer bildenden Wandung fernzuhalten, können die Zapfen 16 auch von einem auf die Mantelwand des Zylindergehäuses 17 aufgebrachten oder diesem angeformten reifartigen Körper 17′ ausgehen.

Bei einer Nachlaufachse NA ergibt sich bezüglich dieser zur Vorderachse I ein gegenläufiger Lenkeinschlag. Im Falle der Vorlaufachse VA muß dagegen ein gleichgerichteter Lenkeinschlag der Einzelräder 2 zu den Einzelrädern 1 vorliegen.

Die Erfindung ist nicht auf angetriebene Fahrzeuge beschränkt, sondern kann auch bei Anhängern durchgeführt werden. Auch ist eine hydraulische Lenkbewegungsübertragung vom Triebfahrzeug auf einen Anhänger möglich.

Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

Claims (7)

1. Hydraulische Lenkvorrichtung für mehrachsige Fahrzeuge, mit vorderachsenseitigem Geberzylinder und zusatzlenkachsenseitigem Nehmerzylinder, die zur Lenkbewegungsübertragung von der Vorderachse auf die Zusatzlenkachse über Hydraulikleitungen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß Geberzylinder (G) und Nehmerzylinder (N) als jeweils einer Achse zugehöriger, mit den beidseitigen Rädern der Achse zusammenwirkender Gleichgangzylinder (4) ausgebildet sind.

2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenläufig ausgerichteten Kolbenstangen (8,9) des Gleich­ gangzylinders (4) die Spurstange (Sp) der zugehörigen Achse bilden.

3. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichgangzylinder (4) in einer in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Kulisse (15) verschieblich geführt und um eine Vertikalachse (y-y) schwenk­ beweglich gelagert ist.

4. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertikalachse (y-y) von zwei diametral gegenüberliegenden, vom Zylindergehäuse (17) ausgehenden, rollenbestückten Zapfen (16) gebildet ist.

5. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kulisse (15) von parallel beabstandeten Vertikalschenkeln (21) gebildet ist.

6. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Zusatzlenkachse (III) als Vorlaufachse (VA) die beiden Kolben (7) von Geberzylinder (G) und Nehmerzylinder (N) durch das Hydraulikmedium gegenläufig beaufschlagt sind.

7. Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Zusatzlenkachse (III) als Nachlaufachse (NA) die beiden Kolben (7) von Geberzylinder (G) und Nehmerzylinder (N) durch das Hydraulikmedium gleichläufig beaufschlagt sind.