DE60107903T2

DE60107903T2 - Lenkeinrichtung, insbesondere für Ackerschlepper und ähnliche Nutzfahrzeuge

Info

Publication number: DE60107903T2
Application number: DE60107903T
Authority: DE
Inventors: Robert Honzek
Original assignee: AGCO GmbH and Co
Current assignee: AGCO GmbH and Co
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2021-05-29
Also published as: GB0015302D0; GB2363767A; US20010054525A1; US6386310B2; EP1167160A3; ATE285353T1; GB2363767B; DE60107903D1; EP1167160A2; EP1167160B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung, insbesondere für Ackerschlepper und dergleichen. Nutzfahrzeuge mit einer starren Lenkachse, die um eine im wesentlichen horizontale Achse schwenkbar ist, dessen Räder über eine zwischen der Lenkachse und einem mit Abstand hinter der Lenkachse befindlichen Fahrzeugantrieb angeordnete Gelenkwelle antreibbar sind, mit einem vom Lenkrad über eine Lenkgelenkwelle antreibbaren Servolenkgetriebe, dessen Abtriebsritzel mit einem Lenkgestänge der Lenkachse verbunden ist, und mit einem in das Lenkgestänge integrierten Lenkzylinder, der über das Servolenkgetriebe druckbeaufschlagbar ist. Eine solche Lenkeinrichtung ist z. B. aus der EP 0 499 333 A bekannt.
Für Nutzfahrzeuge mit einer bauartbedingten Höchstgeschwindigkeit von mehr als 62 km/h sind Lenkeinrichtungen vorgeschrieben, bei denen eine durchgehende mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern besteht. Eine solche Lenkeinrichtung, die mit hydraulischer Hilfskraft arbeitet, aber im Fall eines Ausfalls der hydraulischen Hilfskraft eine Notlenkung mit erhöhtem Kraftbedarf gestattet, geht aus der DE-AS 1 288 930 hervor.
Ackerschlepper, deren Höchstgeschwindigkeit den angegebenen Grenzwert nicht erreichen, werden derzeit mit rein hydraulischen Lenkeinrichtungen ausgerüstet. Der Grund hierfür war, dass es zunehmend Platzprobleme bereitete, ein mechanisches Lenkgestänge, wie es vordem benutzt wurde, vom Lenkrad zur relativ weit vor diesem befindlichen Lenkachse zu führen. Hierfür stand lediglich der Weg seitlich neben dem im Wesentlichen oberhalb des Bereiches zwischen der Lenkachse und dem Fahrzeugantrieb angeordneten Antriebsmotor zur Verfügung, bei dessen Benutzung jedoch der Lenkeinschlagwinkel stark eingeschränkt war. Hydraulische Lenkeinrichtungen weisen ein lenkradgesteuertes Servolenkgetriebe auf, das im Falle einer Betätigung des Lenkrades einen Hydraulikflüssigkeitsstrom zur Verfügung stellt. Dieser wird einem Lenkzylinder zugeführt, der, wie aus der DE-AS 2 121 724 ersichtlich ist, parallel zu diesem am Körper der Lenkachse angebracht und mit dem Lenkgestänge der Lenkachse verbunden ist. Bei dieser Anordnung und seinen beachtlichen Abmessungen hat der Lenkzylinder im Bereich der Lenkachse einen erheblichen Platzbedarf, der den Fahrzeugentwickler hinsichtlich der Unterbringung anderer wichtiger Fahrzeugkomponenten, wie z. B. Frontzapfwelle, Frontkraftheber, Achsaufhängungselemente, behindert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lenkeinrichtung bereitzustellen, die an Ackerschlepper und dergleichen Nutzfahrzeuge mit zulässigen Fahrgeschwindigkeiten von mehr als 50 km/h angepasst ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Durch den Einsatz eines Lenkzylinders mit zwei Kammern gleich großer Querschnittsfläche und dessen Verlegung in den Bereich zwischen Lenkachse und Fahrantrieb beansprucht der Lenkzylinder lediglich einen Bauraum, der schon bisher bei Fahrzeugen mit angetriebener Lenkachse für die antreibende Gelenkwelle genutzt wurde. Demzufolge wird dieser Bauraum jetzt für zwei Zwecke genutzt. Die Erfindung ermöglicht auch eine Mehrfachnutzung der Kolbenstange, indem die Kolbenstange zum einen die vom druckbeaufschlagten Kolben aufgebrachte Hilfskraft zum Lenkgestänge der Lenkachse leitet und zum anderen eine ständige mechanische Verbindung vom Servolenkgetriebe zum Lenkgestänge zur Verfügung stellt. Weiterhin ergibt sich mehr Bauraum, der zur Unterbringung anderer wesentlicher Elemente, der Frontzapfwelle, des Frontkrafthebers, von Achsfederelementen in der unmittelbaren Umgebung der Lenkachse nunmehr für die Nutzung zur Verfügung steht. Empfindliche Bauteile des Lenkzylinders, wie die Kolbenstange und Lenkrohrleitungen, können im Innern angeordnet werden und sind damit keiner Beschädigungsgefahr ausgesetzt.
Die Gestaltung des Umfeldes des Lenkrades in der Fahrerkabine wird einfacher und ökonomischer, weil das Servolenkgetriebe nicht wie bisher in diesem Bereich angeordnet werden muss.
Die in Anspruch 3 beschriebene Weiterbildung ermöglicht den Einsatz der Erfindung auch bei Fahrzeugen mit gefederter Lenkachse.
In den Ansprüchen 4 bis 8 sind nützliche Weiterbildungen der Erfindung hinsichtlich der Anordnung des Servolenkzylinders in das Lenkgestänge der Lenkachse wiedergegeben.
Die in Anspruch 9 enthaltene Ausgestaltung der Erfindung ist anwendbar auf Fahrzeuge, bei der die Räder der Lenkachse durch eine Gelenkwelle angetrieben sind. Durch die sie aufnehmende Kolbenstange ist die Gelenkwelle vor Beschädigung und Verschmutzung geschützt untergebracht.
Ein besonders einfacher Aufbau der Lenkeinrichtung ergibt sich bei Berücksichtigung der Merkmale des Anspruches 10.
Ist das Servolenkgetriebe gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11 ausgebildet, so kann die Lenkeinrichtung mit bedeutend kürzeren Hydraulikleitungen realisiert werden.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand von Zeichnungen hervor. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines mit einer Lenkeinrichtung ausgerüsteten Ackerschleppers mit angetriebener Lenkachse,
2 die Lenkeinrichtung gemäß 1 für eine Lenkachse mit einer geteilten Spurstange in einer Ansicht von oben, und
3 eine Lenkeinrichtung für eine Lenkachse mit zwei Spurstangenhälften.
Der in 1 gezeigte Ackerschlepper weist einen in einem Gehäuse 1 untergebrachten Fahrantrieb 2 auf. Der Fahrantrieb 2 besitzt ein stufenlos verstellbares Fahrzeuggetriebe, von dem aus die hinteren Räder 3 und über eine im Gehäuse 1 untergebrachte Allradkupplung sowie eine Gelenkwelle 4 auch die vorderen Räder 5 angetrieben sind. Am Gehäuse 1 sind zwei sich in Längsrichtung des Ackerschleppers nach vorn erstreckende Rahmen 6 angeschraubt. Die Rahmen 6 tragen den Antriebsmotor 7 des Ackerschleppers tragen. Im hinteren Bereich der Rahmen 6 sind Lagerstellen 8 vorgesehen. Die Lagerstellen 8 dienen dazu, eine sich nach vor erstreckende Lenkerarmanordnung 9 aufzunehmen. Die Lenkerarmanordnung 9 weist zwei seitlich beabstandete, vorn miteinander verbundene Lenkerarme auf. Die Lenkerarme sind fluchtend mit dem Gelenk 4a der Gelenkwelle 4 angeordnet. Im vorderen Endbereich der Lenkerarmanordnung 9 sind Pendelbolzen 10, 11 der Lenkachse 12 gelagert. Die Lenkerarmanordnung 9 weist elastische Elemente (nicht dargestellt) auf und dient zur Abfederung der Lenkachse 12 gegenüber dem Rahmen 6. Hinter dem Antriebsmotor 7, getragen vom Gehäuse 1, befindet sich eine Fahrerkabine 13 mit einem Lenkrad 14.
Wie aus 2 hervorgeht, ist die Gelenkwelle 4 getrieblich mit einem mittig in einem Körper 15 der Lenkachse 12 untergebrachten Differentialgetriebe 16 verbunden. Zwei Halbwellen 17, 18 führen von dem Differentialgetriebe 16 zu den die vorderen Räder 5 tragenden Radnaben 19 bzw. 20.
Zur Veränderung der Fahrtrichtung sind die Räder 5 mittels einer Lenkeinrichtung verschwenkbar. Die Lenkeinrichtung weist einen Lenkzylinder 21 mit zwei Kammern gleich großer Querschnittsfläche, ein Servolenkgetriebe 22, das Lenkrad 14 und eine das Lenkrad 14 mit dem Servolenkgetriebe 22 verbindende Lenkgelenkwelle 23 auf.
Der Lenkzylinder 21 erstreckt sich wie die Gelenkwelle 4 mittig in Längsrichtung des Ackerschleppers. Der Lenkzylinder 21 und die Gelenkwelle 4 sind zwischen dem Gehäuse 1 des Fahrantriebes 2 und der Lenkachse 12 angeordnet. Der Pendelbolzen 11 weist eine Verlängerung 11a auf, auf der ein rohrförmiges Pendelbolzenstück 24 befestigt ist. Der Lenkzylinder 21 ist über das Pendelbolzensstück 24 mit der Lenkachse 12 verbunden.
Die vom Servolenkgetriebe 22 beim Verdrehen des Lenkrades 14 zur Verfügung gestellte Druckflüssigkeit wird über die Leitung 25 bzw. 26 dem Lenkzylinder 21 zugeführt. Bei einem Ackerschlepper mit einem sich relativ weit nach vorn erstreckenden Gehäuse 1 kann das Servolenkgetriebe 22 im Inneren eines als Behälter für Hydraulikflüssigkeit genutzten Teiles des Gehäuses 1 eingesetzt werden, wodurch die Leitungen geschützt verlaufen und eine nur geringe Länge aufweisen.
Zwischen den Einmündungen der Leitungen 25, 26 in den Lenkzylinder 21 befindet sich ein Kolben 27, der auf einer zu beiden Seiten aus dem Lenkzylinder 21 herausragenden Kolbenstange 28 befestigt ist. Die Kolbenstange 28 ist mit einer Längsbohrung 28a versehen, durch die die Gelenkwelle 4 vom Gehäuse 1 zum Differentialgetriebe 16 verläuft.
Der dem Gehäuse 1 zugewandte Endbereich der Kolbenstange 28 ist mit einer Verzahnung 29 versehen, in die das Abtriebsritzel 30 des Servolenkgetriebes 22 eingreift. Das Servolenkgetriebe 22 ist auf dem Lenkzylinder 21 gelagert, damit unabhängig von den Bewegungen des Lenkzylinders 21 ein ordnungsgemäßes Zusammenarbeiten des Abtriebsritzels 30 des Servolenkgetriebes 22 mit der Verzahnung 29 der Kolbenstange 28 gewährleistet ist. Die aus der Ein- und Ausfederung sowie der Pendelung der Lenkachse 12 resultierende Relativbewegung des Servolenkgetriebes zum Lenkrad 14 wird von der zu diesem Zweck teleskopartig längenveränderlichen Lenkgelenkwelle 23 aufgenommen. Das Servolenkgetriebe 22 und mit diesem der Lenkzylinder 21 ist mittels eines Lagers 31 auf der Gelenkwelle 4 abgestützt.
Der zur Lenkachse 12 weisende Endbereich der Kolbenstange 28 taucht in das Pendelbolzensstück 24 ein und trägt seinerseits ein Pendelbolzensstück 32 mit zwei um 180° versetzten Fingern 33, 34, die in einer Längsnut (nicht dargestellt) der Verlängerung 11a des Pendelbolzens 11 geführt sind. Der Finger 33 ist mit einer Verzahnung 35 versehen. In dem Pendelbolzensstück 24 ist ein Ritzel 36 gelagert, das mit der Verzahnung 35 kämmt. Das Ritzel 36 ist mit einem Hebel 37 verbunden, an dessen freiem Ende zwei Spurstangenteile 38, 39 angelenkt sind, die an den Lenkhebeln 40, 41 der Lenkachse 12 gelenkig angeschlossen sind.
Bei einer Betätigung des Lenkrades 14 wird das Servolenkgetriebe 22 über die Lenkgelenkwelle 23 angetrieben. Innerhalb des Servolenkgetriebes 22 wird die Drehbewegung der Lenkgelenkwelle 23 mechanisch auf das Abtriebsritzel 30 übertragen, das über die Verzahnung 29 die Kolbenstange 28 in eine von der Drehrichtung des Lenkrades 14 abhängige Richtung verschiebt. Gleichzeitig stellt das Servolenkgetriebe 22 als Hilfskraft in einer der Leitungen 25 bzw. 26 Druckflüssigkeit zur Verfügung, die den Kolben 27 und mit diesem die Verzahnung 29 in die gleiche Richtung verschiebt wie das Abtriebsritzel 30. Über das Ritzel 36, den Hebel 37 und die Spurstangenteile 38, 39 wird diese Bewegung auf die mit den Radnaben 19, 20 verbundenen Lenkhebel 40, 41 und somit auf die vorderen Räder 5 übertragen.
Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorbeschriebenen lediglich dadurch, dass auch der andere Finger 34 mit einer Verzahnung 42 versehen ist, die mit einem ebenfalls im Pendelbolzensstück 24 gelagerten Ritzel 43 zusammenwirkt. Jedes Ritzel 36, 43 ist mit einem Hebel 44, 45 verbunden, an dem ein an einem Lenkhebel 40, 41 angreifender Spurstangenteil 46, 47 angelenkt ist.

Claims

Eine Lenkeinrichtung für einen Ackerschlepper, mit einer starren Lenkachse (12), die um eine im wesentlichen horizontale Achse schwenkbar ist, dessen Räder (5) über eine zwischen der Lenkachse und einem mit Abstand hinter der Lenkachse befindlichen Fahrzeugantrieb (2) angeordnete Gelenkwelle (4) antreibbar sind, mit einem vom Lenkrad (14) über eine Lenkgelenkwelle (23) antreibbaren Servolenkgetriebe (22), dessen Abtriebsritzel (30) mit einem Lenkgestänge der Lenkachse verbunden ist, und mit einem in das Lenkgestänge integrierten Lenkzylinder (21), der über das Servolenkgetriebe druckbeaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkzylinder (21) koaxial zu der Gelenkwelle (4) angeordnet ist, mit der Lenkachse (12) verbunden ist und eine zur Aufnahme der Gelenkwelle (4) hohle Kolbenstange (28) aufweist, und dass eine erste Verzahnung (29) der Kolbenstange des Lenkzylinders mit dem Abtriebsritzel (30) des Servolenkgetriebes (22) und eine zweite Verzahnung (35, 42) der Kolbenstange des Lenkzylinders mit dem Lenkgestänge (37, 37, 35 39, 40, 41) der Lenkachse (12) in trieblicher Verbindung stehen.
Die Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Servolenkgetriebe (22) mit dem Lenkzylinder (21) fest verbunden ist und auf der Gelenkwelle (4) mittels eines Lagers (31) abgestützt ist.
Die Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkrad (14) über eine teleskopartig längenveränderbare Lenkgelenkwelle (23) mit dem Servolenkgetriebe (22) in trieblicher Verbindung steht.
Die Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkzylinder (21) über ein rohrförmiges Pendelbolzensstück (24) am Körper (15) der Lenkachse (12) befestigt ist.
Die Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Endbereich der Kolbenstange (28) ein mit der zweiten Verzahnung (35, 42) versehenes Pendelbolzensstück (32) angeordnet ist.
Die Lenkeinrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verzahnung (35, 42) mit einem im Pendelbolzensstück (24) drehbar gelagerten Ritzel (36, 43) zusammenarbeitet.
Die Lenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (36) mit einem Hebel (37) verbunden ist, der schwenkbar mit zwei Spurstangenteilen (38, 39) verbunden ist und gemeinsam mit diesen die Spurstange der Lenkachse (12) bildet.
Die Lenkeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (37) in der Geradeausstellung der gelenkten Räder (5) zumindest annähernd in Längsrichtung des Ackerschleppers weist.
Die Lenkeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkzylinder (21) und die Gelenkwelle (4) zumindest annähernd mittig in Längsrichtung des Ackerschleppers verlaufen, wobei das Pendelbolzensstück (24) auf einer Verlängerung (11a) der Lenkachse (12) gelagert ist.
Die Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Pendelbolzensstück (32) zwei zweite einander gegenüberliegende Verzahnungen (35, 42) ausgebildet sind, von denen jede über je ein im Pendelbolzensstück (24) gelagertes Ritzel (36, 43) und je einen Hebel (44, 45) mit einem Spurstangenteil (46, 47) verbunden ist.
Die Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem in Blockbauweise aufgebauten Ackerschlepper das Servolenkgetriebe in dem Gehäuse einer Kupplung oder des Getriebes untergebracht ist.
Eine Lenkeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkzylinder (21) zwei Kammern gleicher Querschnittsfläche aufweist.
Eine Lenkeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkzylinder (21) den horizontalen Pendelbolzen (11a) aufweist.