DE20218453U1

DE20218453U1 - Lenkachse

Info

Publication number: DE20218453U1
Application number: DE20218453U
Authority: DE
Original assignee: SAUER ACHSENFAB; Otto Sauer Achsenfabrik Keilberg KG
Current assignee: SAF Holland GmbH
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2012-11-29
Also published as: CN1692051A; DE20304107U1; DE50310945D1; CN100439179C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkachse, insbesondere Nachlauflenkachse, für Fahrzeuge, wie Zugfahrzeuge, Anhänger, Sattelauflieger oder dgl., an deren Achskörper die Räder mittels einer Spurstange miteinander verbundenen Lenkgabeln angelenkt sind, mit einer zwischen dem Achskörper und den Rädern wirksamen Stabilisierungseinrichtung.

Derartige Lenkachsen sind an sich bekannt (vgl. DE 19 45 589 A1, DE 44 05 325 C1 und DE 197 16 150 A1). Die dabei vorgesehenen Stabilisierungssysteme sollen Flatterbewegungen der Räder bei Geradeausfahrt verhindern, über einen Nachlaufeffekt lenken, die Lenkbewegungen bei Kurvenfahrt dämpfen und die Rücklenkkraft unterstützen. Die Funktionen "Stabilisieren" und "Dämpfen" werden bei den bekannten Nachlauflenkachsen nur mit erheblichem technischem Aufwand erfüllt. Das Stabilisieren und Dämpfen von Auslenk- bzw. Lenkbewegungen erfolgt praktisch ausschließlich über hydraulische Lenkungsdämpfer oder Gasdruckdämpfer, welche meist einerseits am Achskörper und andererseits an der Spurstange befestigt sind und somit während der Lenkbewegungen aus- und einfahren. Derartige Stabilisierungssysteme genügen zwar im Allgemeinen den Anforderungen an die allgemeine Fahrpraxis. Insbesondere aufgrund des hohen technischen Aufwandes können sich jedoch systembedingte Auffälligkeiten zeigen, welche sich bspw. in einem zu späten oder gar nicht stattfindenden Einlenken der Achse bei leichten und unbeladenen Fahrzeugen oder in unerwünschten Ausschwenkungen des Fahrzeughinterteils bei voll beladenen kurzbauenden Fahrzeugen in kurvenreichen Strecken und bei scharfer Fahrweise äußern.

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KBL&SCHAAFHAUSEN

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Lenkachsen, insbesondere Kraftfahrzeug-Vorderachsen oder zwangsgelenkte Achsen in Sattelaufliegern müssen sich möglichst ohne großen Widerstand lenken lassen. Hierfür wird mitunter ein großer technischer Aufwand bis hin zu nadelgelagerten Lenkbolzen betrieben. Auch bei Nachlauflenkachsen bisheriger Konstruktion wird mindestens über den Aufwand von Lagerbuchsen, welche auf gehärteten Lenkschenkelbolzen laufen, eine Leichtgängigkeit der Lenkbewegung erreicht. Da Lenkbewegungen an Nachlauflenkachsen nur aufgrund von Querkräften in Verbindung mit mindestens einer starren Führungsachse hervorgerufen werden und keine führenden Lenkgestänge etc. zur Verfügung stehen, müssen diese mit Hilfe von erheblichem zusätzlichem Aufwand, nämlich mit Dämpfungs- und Stabilisierungseinrichtungen wieder gewissermaßen "kontrolliert schwergängig" gemacht werden, um die beschriebenen Funktionen zu erfüllen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der anhand des Standes der Technik geschilderten Nachteile eine Lenkachse vorzuschlagen, welche mit geringem technischem, gewichts- und kostenmäßigem Aufwand alle Funktionen des Stabilisierens und Dämpfens, welche an eine derartige Lenkachse gestellt werden, in dauerhaft zuverlässiger Weise erfüllt.

Diese Aufgabe wird bei einer Lenkachse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß z. B. dadurch gelöst, dass die Stabilisierungseinrichtung in der jeweiligen Gelenkverbindung zwischen Achskörper und der jeweiligen Lenkgabel ausgebildet ist und wenigstens ein die Drehachse der Gelenkverbindung umschließendes Lagerelement aus elastischem Material aufweist, welches in einer Lageröffnung der Lenkgabel aufgenommen und mittels einer zu der Drehachse koaxialen Schraubverbindung radial gegen die Innenfläche der Lageröffnung und axial gegen eine Stirnfläche der Achsfaust verspannt ist.

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patentanwälte

Mit einem derartigen Stabilisierungssystem wird ein gutes und sicheres Fahrverhalten, geringem Fertigungs- und Kostenaufwand erreicht.

Dabei kann das elastische Element bspw. in einer Außenumfangsnut einer Innenhülse der Lageröffnung aufgenommen sein.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass zwischen einer Stirnfläche der Achsfaust und einer Abstützfläche einer die Achsfaust aufnehmenden Aussparung der Lagergabel ein Paar von unter axialer Spannung miteinander zugekehrten welligen Anlageflächen aneinander gehaltenen Wellenscheiben angeordnet ist, wobei die eine Wellenscheibe drehfest mit der Achsfaust und die andere Wellenscheibe drehfest mit der Lenkgabel verbunden sind und wobei bei Geradeausfahrt die beiden Wellenscheiben, vorzugsweise ganzflächig oder im Wesentlichen ganzflächig, aneinander liegen und eine Raststellung bilden und bei Verdrehen der Wellenscheiben gegeneinander bereichsweise zwischen ihnen Spalten entstehen und sich die aneinander liegenden Flächenbereiche der welligen Anlageflächen mit ansteigendem Lenkwinkel verkleinern. In der Raststellung der Wellscheiben werden so bei schneller Geradeausfahrt Flatterbewegungen der Räder, welche durch Unwuchten und/oder Straßenunebenheiten auftreten können, verhindert. Während des Lenkvorganges verdrehen sich beide Wellscheiben gegeneinander derart, dass sich die Berührungsbereiche der Anlageflächen je nach Lenkwinkel verkleinern oder vergrößern. Mit zunehmendem Lenkwinkel wird das Fahrzeug den schrägen Ebenen der Wellscheiben entsprechend angehoben und gleichzeitig das elastische Material in dem wenigstens einen Lagerelement sowohl axial als auch radial verformt. Durch die Federraten des elastischen Materials erfolgt eine Unterstützung der Rücklenkkraft, welche um so größer ist, je größer der Lenkwinkel ist. Der Einsatz von Wellscheiben ist an sich bekannt (vgl. DE 36 16 998 A1). Dort ist jedoch lediglich beabsichtigt, die Wellenscheiben als Druckscheiben in Verbindung mit je einer Schraubenfeder zur Stabilisierung der Geradeausfahrt einzu-

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setzen. Es erfolgt keine lenkwinkelabhängige Rücklenkkraft und der übliche Aufwand buchsengelagerter und gehärteter Lenkschenkelbolzen ist zwingend erforderlich.

Ergänzend kann bei der erfindungsgemäßen Lenkachse vorgesehen sein, dass in der jeweiligen Gelenkverbindung der Spurstangenenden mit der Lenkgabel eine zusätzliche Dämpfungseinrichtung ausgebildet ist, welche wenigstens ein die Drehachse dieser Gelenkverbindung umschließendes Lagerelement aus elastischem Material aufweist, welches in einer Lageröffnung der Lenkgabel aufgenommen und mittels einer zu der Drehachse koaxialen Schraubverbindung radial gegen die Innenfläche der Lageröffnung und axial gegeneinander gegenüberliegende Abstützflächen einer Aussparung der Lenkgabel verspannt ist. Diese Dämpfungseinrichtungen unterstützen die Stabilisierungseinrichtung in der Gelenkverbindung zwischen Achskörper und Lenkgabel. Die Summe aller an der Verdrehung beteiligten Federraten führen zu dem gewünschten Rücklenkeffekt.

Die Lagerelemente können als Buchsen ausgebildet sein und/oder eine Gummi-Metall-Verbindung aufweisen bzw. aus einer solchen bestehen.

Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine die Erfindung aufweisende Nachlauflenkachse mit Führungslenkern für Luftfederung in Draufsicht bei Geradeausfahrt,
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Fig. 2 die Nachlauflenkachse gemäß Fig. 1 in Draufsicht bei eingelenkten Rädern,

Fig. 3 ein Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Lenkschenkellagerung und Spurstangenlagerung,

Fig. 3a eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 3,

Fig. 4a ein erfindungsgemäßes Wellscheibenpaar in Geradeausfahrtposition und

Fig. 4b das Wellenscheibenpaar gemäß Fig. 4a bei eingelenktem Zustand der Räder.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte, als Nachlauflenkachse ausgebildete Lenkachse hat einen an zwei im Abstand voneinander angeordneten, an ihrem jeweiligen Vorderende am Fahrzeugchassis angelenkten Führungslenkern 12 z. B. festgespannten Achskörper 2, an dessen äußeren zurückgeschwungenen Enden je eine Lenkgabel 10 angelenkt ist. Die Drehachsen 14 der Gelenkverbindungen liegen im Abstand A hinter der Achsmitte. Eine Spurstange 3 sorgt für die Spurtreue der Räder 4, indem die den Rädern 4 gegenüberliegenden Seiten der Lenkgabel 10 über Gelenke mit dem äußeren Ende der Spurstange 3 verbunden sind. Die Nachlauflenkachse hat keine mechanischen Lenkübertragungen, wie Gestänge, Seilzüge, Hydraulikzylinder etc.. Die Lenkwirkung erfolgt ausschließlich über die bei Kurvenfahrt auftretenden Seitenkräfte K zwischen

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Reifen und Straße. Sie müssen deshalb mit mindestens einer starren Führungsachse, welche davor oder dahinter angeordnet sein kann, gemeinsam laufen.

In den Figuren 3 und 3a ist das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Lenkachse verdeutlicht. Anstelle von sonst üblichen gehärteten Lenkschenkelbolzen, welche büchsen- oder nadelgelagert sind, sind in der jeweiligen Gelenkverbindung zwischen Achskörper 2 und der jeweiligen Lenkgabel 10 zur Ausbildung einer Stabilisierungseinrichtung 6 die jeweilige Drehachse 14 der Gelenkverbindung umschließende Lagerelemente 5 aus elastischem Material vorgesehen und zwar innerhalb von Lageröffnungen 17 der Lenkgabel 10 oberhalb und unterhalb der Achsfaust 9 des Achskörpers 2. Die Lagerelemente 5 sind mittels einer Schraubverbindung 6, welche koaxial zu der Drehachse 14 sowohl die Lageröffnungen 17 der Lenkgabel 10 als auch die Achsfaust 9 durchgreifen, sowohl radial gegen die Innenfläche der jeweiligen Lageröffnung 17 als auch axial gegen eine Stirnfläche 8 der Achsfaust 9 verspannt. Dabei ist das buchsenartige Lagerelement 5, welches aus einer Gummi-Metall-Verbindung gebildet sein kann, in einer Außenumfangsnut 21 einer Innenhülse 7 aufgenommen, welche auf den Gewindebolzen der Schraubverbindung 6 passt. Die Lagerelemente 5 erfüllen so die Funktion sowohl der gelenkigen Lagerung zwischen Achskörper 2 und Lenkgabel 10, Dämpfen der Lenkbewegung und Unterstützen der Rücklenkkraft. Sie bildet somit einen wesentlichen Bestandteil einer Stabilisierungseinrichtung 1.

Die Achsfaust 9 ist in einer Aussparung 19 der Lenkergabel 10 aufgenommen. Zwischen einer unteren Stirnfläche 8 der Achsfaust 9 und einer dieser gegenüber liegenden Abstützfläche 20 der Aussparung 19 ist ein Paar von Wellscheiben 11, 11' positioniert. Die untere Wellscheibe 11' ist über mindestens ein Sicherungselement 13 an der Lenkgabel 10 verdrehsicher befestigt. Die obere Wellscheibe 11 ist zwischen der Innenhülse 7 des Lagerelementes 5 und der

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Stirnfläche 8 der Achsfaust 9 positioniert und verdrehsicher an der Achsfaust 9 gehalten.

Wie insbesondere aus den Figuren 4a und 4b ersichtlich, haben die Wellscheiben 11, 11' einander zugekehrte wellige Anlageflächen 15, 15', welche in Geradeausfahrtposition möglichst großflächig aneinander liegen und eine Raststellung bilden. Die Raststellung verhindert bei schneller Geradeausfahrt Flatterbewegungen der Räder, welche durch Unwuchten und/oder Straßenunebenheiten auftreten können. Während des Lenkvorganges drehen sich die Wellscheiben 11,11" gegeneinander, so dass bereichsweise Spalte 16 entstehen und sich die Flächenbereiche, in welchen die welligen Anlageflächen 15, 15' aneinander liegen, mit zunehmendem Lenkwinkel verkleinern. Auf diese Weise wird mit zunehmendem Lenkwinkel das Fahrzeug den zusammenwirkenden Schrägflächen der welligen Anlageflächen 15, 15' entsprechend angehoben und gleichzeitig das elastische Lagerelement 5 sowohl axial als auch radial verformt. Durch die Federrate der Lagerelemente 5 wird eine Rücklenkunterstützung erzeugt, welche um so größer ist, je größer der Lenkwinkel ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Lenkverbindungen der Spurstangenenden 18 mit der Lenkgabel 10 als zusätzliche Dämpfungseinrichtung 1' ausgebildet. Zu diesem Zweck ist wenigstens eine die zugehörige Drehachse 14' dieser Gelenkverbindung umschließendes Lagerelement 5" aus elastischem Material vorgesehen, welches in einer Lageröffnung 17' der Lenkgabel 10 aufgenommen und mittels einer zu der Drehachse 14' koaxialen Schraubverbindung 16' radial gegen die Innenfläche der Lageröffnung 17' und axial gegeneinander gegenüberliegende Abstützflächen 20' eine Aussparung 19' der Lenkgabel 10 verspannt ist. Das Lagerelement 5' sitzt auf einer Innenhülse T, in welche der Gewindebolzen der Schraubverbindung 6' eingepasst ist. Auch das buchsenartig ausgebildete Lagerelement 5' ist von einer Gummi-Metall-Verbindung gebildet. Diese Dämpfungseinrichtung 1' unterstützt die Wirkung der

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in der Gelenkverbindung zwischen Achskörper 2 und Lenkgabel 10 ausgebildeten Stabilisierungseinrichtung 1. Unabhängig davon, wie die Spurstangenlagerung ausgeführt sind, führt die Summe aller an der Verdrehung beteiligten Federraten zu dem gewünschten Rücklenkeffekt.

Y'lF

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Bezugszeichenliste:

1,1'	Stabilisierungseinrichtung, Dämpfungseinrichtung
2	Achskörper
3	Spurstange
4	Räder
5,5'	Lagerelemente
6,6'	Schraubverbindungen
7,7'	Innenhülsen
8	Stirnflächen
9	Achsfaust
10	Lenkgabeln
11, 11'	Wellscheiben
12	Führungslenker
13	Sicherungselement
14, 14"	Drehachsen
15, 15"	wellige Anlageflächen
16	Spalte
17, 17'	Lageröffnungen
18	Spurstangenenden
19, 19'	Aussparung
20, 20"	Abstützfläche
21	Außenumfangsnut
A	Abstand
K	Seitenkräfte

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Claims

1. Lenkachse, insbesondere Nachlauflenkachse, für Fahrzeuge, wie Zugfahrzeuge, Anhänger, Sattelauflieger oder dgl., an deren Achskörper (2) die Räder (4) mittels einer Spurstange (3) miteinander verbundenen Lenkgabeln (10) angelenkt sind, mit einer zwischen dem Achskörper (2) und den Rädern (4) wirksamen Stabilisierungsvorrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsvorrichtung (6) in der jeweiligen Gelenkverbindung zwischen Achskörper (2) und der jeweiligen Lenkgabel (10) ausgebildet ist und wenigstens ein die Drehachse (14) dieser Gelenkverbindung umschließendes Lagerelement (5) aus elastischem Material aufweist, welches in einer Lageröffnung (17) der Lenkgabel (10) aufgenommen und mittels einer zu der Drehachse (14) koaxialen Schraubverbindung (6) radial gegen die Innenfläche der Lageröffnung (17) und axial gegen eine Stirnfläche (8) der Achsfaust (9) verspannt ist.

2. Lenkachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elastische Lagerelement (5) in einer Außenumfangsnut (19) einer Innenhülse (7) der Lageröffnung (17) aufgenommen ist.

3. Lenkachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Stirnfläche (8) der Achsfaust (9) und einer Abstützfläche (20) einer die Achsfaust (9) aufnehmenden Aussparung (19) der Lenkergabel (10) ein Paar von unter axialer Spannung mit einander zugekehrten welligen Anlageflächen (15, 15') aneinander gehaltenen Wellenscheiben (11, 11') angeordnet ist, wobei die eine Wellenscheibe (11) drehfest mit der Achsfaust (9) und die andere Wellenscheibe (11') drehfest mit der Lenkgabel (10) verbunden sind und wobei bei Geradeausfahrt die beiden Wellenscheiben (11, 11'), vorzugsweise ganzflächig oder im Wesentlichen ganzflächig, aneinander liegen und eine Raststellung bilden und bei Verdrehen der Wellenscheiben (11, 11') gegeneinander bereichsweise zwischen ihnen Spalten (16) entstehen und sich die aneinanderliegenden Flächenbereiche der welligen Anlageflächen (15, 15') mit ansteigendem Lenkwinkel verkleinern.

4. Lenkachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Gelenkverbindung der Spurstangenenden (18) mit der Lenkgabel (10) eine zusätzliche Dämpfungseinrichtung (1') ausgebildet ist, welche wenigstens ein die Drehachse (14') dieser Gelenkverbindung umschließendes Lagerelement (5') aus elastischem Material aufweist, welches in einer Lageröffnung (17') der Lenkgabel (10) aufgenommen und mittels einer zu der Drehachse (14') koaxialen Schraubverbindung (6') radial gegen die Innenfläche der Lageröffnung (17') und axial gegen einander gegenüberliegende Abstützflächen (20') einer Aussparung (19') der Lenkgabel (10) verspannt ist.

5. Lenkachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (5, 5') als Buchsen ausgebildet sind.

6. Lenkachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (5, 5') eine Gummi-Metall-Verbindung aufweisen bzw. aus einer solchen bestehen.