DE3205979C2

DE3205979C2 - Lenkachse mit Hilfskraftunterstützung

Info

Publication number: DE3205979C2
Application number: DE3205979A
Authority: DE
Inventors: Peter 7770 Überlingen Dziuba; Dieter Maurer; Jürgen 7990 Friedrichshafen Rauter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1989-12-14
Also published as: US4536003A; BR8300791A; DE3205979A1

Abstract

Diese Lenkachse (1) mit Hilfskraftunterstützung gemäß Fig. 3 mit in einem Arbeitszylinder (4) geführter Kolbenstange (5) vermeidet die Nachteile der bisher üblichen, undefinierten Anschlageinstellungen über Stellschrauben (13) im Bereich des Gelenkgehäuses (3) mit Hilfe eines kurz vor dem Arbeitszylinder (4) quer über die Kolbenstange (5) in deren Stellweg bei axialem Formschluß einschiebbaren Distanzbügels (18). Eine zu dessen Halterung entweder in der Kolbenstange (5) oder deren Gelenkkopf (11) eingearbeitete Einrastung (20) nimmt dabei den Bügel (18) mit dessen Radialsteg (27) auf. Bei unterschiedlichen Abständen (21, 22) der Einrastung (20) zu den Stirnflächen (23, 24) des Bügels (18) lassen sich sodann, je nach Einbaulage des Bügels (18), auf der Einrastung (20) (z.B. um 180 ° gedreht) verschiedene, eindeutig definierte Stellwegverkürzungen ohne eine Demontage des Lenkgestänges zuverlässig, mühelos und schnell eindeutig vorgeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkachse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Lenkachse ist beispielsweise bekannt aus der DE-OS 30 15 016, die leicht montierbare Anschlagelemente an den Enden von Kolbenstangen für Hubbegrenzungen zeigt.

Diese Ausführung weist indessen keine Einstellbarkeit für unterschiedliche Maximalhübe auf, wie sie z. B. erforderlich werden, wenn eine vorhandene Lenkachse eines Ackerschleppers für Wendefelgen zwecks Spurweitenänderung eingesetzt werden soll.

Auch hat die bekannte Lenkachse den Nachteil, daß die Anschläge individuell auf das im Lenkachs-System integrierte Vierwegeventil abgestimmt sein müssen.

Ein weitere Möglichkeit zur mechanischen Begrenzung des Einschlagwinkels und ihrer Einstellbarkeit wird z. B. bei Schlepper-Lenkachsen genutzt, deren Räder mit der jeweiligen Gegenseite ihres Felgenflansches montiert werden. Durch Ijleueinstellung von Anschlags-Konterschrauben, welche i. d. R. an einem dem Achskörper nächstgelegenen Punkt des Gelenkgehäuses oder der Spurstange bzw. eines Lenkhebels gegenüber

einer speziell angeformten Anschlag-Warze angeordnet sind, lassen sich Einstdländerungen erreichen (siehe »Werkstatthandbuch für ZF-Achsen«, Zahnradfabrik Passau GmbH, 2. Auflage Januar 1976, Abschnitt A, Lenkeinschlag mittels Meßvorrichtung einstellen, gemaß Bild 1, 2 und 3), jedoch müssen dabei zur Vermeidung von Unfällen und Beschädigungen mit Hilfe von SpezialWerkzeugen sehr genaue Neu-Einstellungen bei einem Rädertausch usw. erfolgen. Die Anschlag-Stellschrauben müssen sorgfältig gegen unbemerktes Verstellen bi.w. gegen Verlieren gesichert werden. Die Zugänglichkeit zu ihnen ist aufgrund enger Platzverhältnisse beschränkt und die Verschmutzungsgefahr wegen der unmittelbaren Nähe des Bodens besonders groß. Solche Einstellirbeiten sind daher nicht nur mühsam und zeitraubend, sondern erfordern auch gewisse Ge- ■ schicklichkeits- und Zuverlässigkeits-Qualitäten bei den Ausführenden. Da letztere oft, gerade bei Landwirtschaftsfahrzeugen, nicht vorliegen, ergeben sich aufgrund fehlender oder falscher Einschlagwinkel-Begrenzungen immer wieder erhebliche Fahrzeugschäden oder -Unfälle. Dabei sind hilfskraftbetätigte Lenkungen wegen ihrer höheren Stellkräfte besonders deutlich gefährdet. Nachteilig sind auch die umständlichen Fertigungsmaßnahmen zur Herstellung der schrägen radialen Gewindebohrungen im Gelenkgehäuse und zum Anformen der Anschlag-Warzen unter wechselnden Winkeln und Positionen.

Wegen ungünstiger Bauteilebeanspruchungen und hoher Funktionsgefährdung bei Fehlern war es auch nötig, an die Ausbildung des eingesetzten Personals erhebliche Anforderungen zu stellen, um eine Anpassung an unterschiedliche Rad- und Achsgeometrien vornehmen lassen zu können.

Eine fehlervermeidende Einstellbarkeit ist aus diesem Stand der Technik nicht bekannt

Aufgabe der im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Merkmale ist es daher, den in der DE-OS 30 15 016 genannten gattungsgemäßen Stand der Technik durch eine gefahrenmindernde Einstellbarkeit zu verbessern.

Vorteilhaft ist dabei.

daß nun, ohne eine Demontage oder Verstellung von Lenkungsteilen zu erfordern, fest vorgebbare und unveränderbare Anschlag-Paßstücke für verschiedene Hubbegrenzungen in den Stellweg ohne Meßprobleme und mit einfachsten Mitteln einschiebbar sind,

und daß nun, bei Wegfall von gesondert zu bohrenden Gewindelöchern (z. B. für die Stellschrauben), lediglich durch einfache, während der normalen Fertigung nebenbei und ohne Zusatzmaterial (z. B. Warzen am Achskörper) herstellbare Einrastungen Anschläge für verschiedenerlei Einschlagwinkel bei sonst gleichbleibender Gelenk- bzw. Achsenausführung erreichbar sind,

daß also nicht mehr erhöhte Rüstkosten (wegen ungleichmäßiger Lage der Anschläge bezüglich der Anbauteile bei wechselnden Achsentypen) oder zusätzliche Fertigungszeiten (z. B. wegen umständlicher Gewindebohrarbeiten) in Kauf genommen werden müssen;

und daß nun die Umrüstung auf andere Lenkwinkel an gut zugänglicher und einer Verschmutzung und Bodenberührung sehr wenig ausgesetzter Stelle auch von weniger geübten Hilfskräften leicht ausführbar ist.

— daß also auch nicht mehr das Fahrzeug zur Umrüstung lange stillgesetzt bzw. vorher noch besonders gereinigt werden muß;

— und daß nun die Einstellbarkeit nur auf einen Bestwert und nicht mehr in weiten Bereichen beliebig und auch für beide Lenkhälften ungleich; ausführbar ist

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben:

— Nach Anspruch 2 wird erreicht, daß keine Abgfeichung beider Anschläge auf gleiche Werte nötig ist. Nach Anspruch 3 wird erreicht, daß die Einrastungen an leicht auswechselbaren Bauteilen (z. B. Gelenkköpfen) liegen und dort ggf. auch noch mit einer Abdeckmanschette für das benachbarte Gelenk verbunden sein können.

Nach Anspruch 4, wird erreicht, daß die Einrastungen an einem besonders kräftigen Teil der Lenkung besonders ruhig zu Hegen kommen und Abnützungsgefahren noch weniger ausgesetzt sind als z. B. am ständig mitzubewegenden Gelenkkopf.
Nach Anspruch 5 wird erreicht, daß immer ein Bügel den Anschlag festlegt und es nicht einmal auch ungewollt zum Anschlagen vor dem Erreichen des zwischengelegten Bügels kommen kann.
Nach Anspruch 6 wird erreicht, daß die Einrastung als Teil einer ohnehin stattfindenden Drehbearbeitung eingebracht werden kann und daß der Bügel in ihr rüttelfest liegt.

Nach Anspruch 7 wird erreicht, daß auch mehr als zwei verschiedene Einbaulagen mit entsprechend verschiedenen Stellwegverkürzungen mit den gleichen Einrastungen vorgesehen werden können.
Nach Ansprüche wird errekht, daß verschiedene wirksame Axialabstände auch ohne seitenverkehrten Einbau der Bügel möglich sind.
Nach Anspruch 9 wird erreicht, daß der Bügel durch eine gleichzeitig als Fixierungselement genutzte Innenrippe trotz geringer eigener Materialstärke sehr beul- bzw. knicksteif ausführbar und auf einfache Weise zuverlässig axial festlegbar ist.
Nach Anspruch 10 wird erreicht, daß der Bügel mittels eines außen vorgebauten Schließkeiles gegen Lockern gesichert ist, ohne daß er bzw. sein Gegenstück durch Bohrungen oder dergleichen geschwächt würde.

Nach Anspruch 11 wird erreicht, daß auch das Schließteil sich noch in der Einrastung abstützt und diese zudem ebenfalls vor Verschmutzung sichert.

— Nach Anspruch 12 wird erreicht, daß der Bügel auch durch Federwirkung allein festhaltbar bzw. gegen Rütteln sicherbar ist.

— Nach Anspruch 13 wird erreicht, daß das Schließblech des Bügels leicht zu entfernen und ggf. auch gegen eines z. B. mit anderen Innenkoiituren auswechselbar ist, so daß an sich gleiche Bügel für Einrastungen verschiedenen Durchmessers verwendbar sind, welche auf fertigungsgünstigste Weise herstellbar und montierbar sind.

— Nach Anspruch 14 wird eine besonders günstige Ausgestaltung für Fahrzeuge mit häufigem Spurweitenwechsel erreicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

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F i g. 1 zeigt die linke Hälfte einer Lenkachse mit de·« größten Einschlagwinkel t'nd somit aktivem Anschlag.

F i g. 2 zeigt die rechte Seite dieser Lenkachse, bei der die Kolbenstange nach rechts drückend um den gesamten zulässigen Stellweg ausgefahren ist.

Fig. la zeigt das Kräftediagramm aus der bisher üblichen Anordnung einer Anschlagschraube am Gelenkgehäuse.

Fig. Ib zeigt das Detail zu Fig. 1 mit der auf eine angeformte Warze des Achsgehäuses pressenden Anschlag-Stellschraube nach dem Stand der Technik.

Fig. 2a zeigt das Kräftediagramm mit dem erfindungsgemäßen Anschlag am Arbeitszylinder.

F i g. 2b zeigt das Detail und die Lage einer bevorzugten Anschlagausgestaltung gemäß der Erfindung.

F i g. 3 und 3a zeigen diese Anschlagausgestaltung im Längsschnitt, Seitenansicht und Querschnitt.

F i g. 4 und 4a zeigen entsprechende weitere Λη-schlagsversionen gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 (bzw. auch 2) ist die Lenkachse 1 mit ihrem Achsgehäuse 2 sowie dem Gelenkgehäuse 3 so in der Draufsicht gezeigt, daß die Endstellungen der im Arbeitszylinder 4 geführten Kolbenstange 5 mit angelenkter Spurstange 6 erkennbar sind. Am Arbeitszylinder 4 befindet sich hier ein Zylinderkopf 7 mit einem stangenseitig vorkragenden Bund 8. Die Spurstange 6 greift am Lenkhebel 9 an, der am Gelenkgehäuse 3 fest ist, dessen Gelenk 10 in der Zeichnung verdeckt ist

Die Darstellung von F i g. 1 zeigt die linke Achshälfte in Anschlagstellung und die F i g. 2 die rechte Achshälfte außer Anschlag. Die Kolbenstange 5 wirkt hier gerade nach rechts. In Fig. la deutet das dabei mit bisher üblichem Anschlag entstehende Kräftediagramm zwischen Kolbenstangengelenk 11 und Lenkhebelgelenk 12 an, inwiefern eine erhebliche Querkraft die Spurstange 6 bzw. die Gelenke mitbeansprucht.

In Fig. Ib ist im Detail der bisher übliche Anschlag mit einer konterbaren Anschlag-Stellschraube 13 in einer im Gelenkgehäuse 3 eingelassenen, etwa radialen Gewindebohrung 14 und die zugehörige Kontermutter gezeigt. Der Anschlag erfolgt zwischen dem Kopf 15 der Schraube 13 und einer dem Einschlagwinkel 16 entsprechend angeschrägten Anschlag-Warze 17. Für stärkere Änderungen der Einstellung müssen relativ lange Schrauben 13 vorgesehen werden. Bei weiteren Änderungen der Lenkgeometrie muß auch die Lage der Gewindebohrung 14 und der Warze 17 jeweils neu bestimmt und in der Fertigung geändert werden. Die Lage der Schraube 13 im Winkel zwischen dem Achs- und dem Lenkgehäuse 2,3 ist sehr schwer zugänglich.

F i g. 2a zeigt demgegenüber das Kräftediagramm für die erfindungsgemäße Anordnung des Anschlages unmittelbar vor dem Arbeitszylinder 4 mit reiner Zugbeanspruchung ohne vom Anschlag her kommende Seitenkomponenten auf die Kolbenstange.

Fig.2b illustriert das Detail und die Lage des Anschlages des Bügels 18 zwischen Kolbenstangengelenk 11 und Zylinderkopf gemäß diesem Beispiel.

Nach Fig.3 ist die Kolbenstange 5 bzw. das den Obergang zur Spurstange 6 bildende Kolbenstangengelenk 11 auf erfindungsgemäße Weise mit einer Einrastung 20 versehen, in welcher der Bügel 18 axial formschlüssig zwischen Zylinderkopf 7 und Kolbenstange 5 mit einem vorgebbaren und veränderlichen, wirksamen Axialabstand 21 (oder 22) abstützbar ist

Dieser, den an sich maximal möglichen Stellweg der Kolbenstange 5 entsprechend vermindernde Abstand (oder 22) wird durch die Entfernung der Einrastung

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65 20 zur gewählten Stirnfläche 23 (oder 24) des Bügels 18 bestimmt.

Mit seiner Seitenöffnung 25 ist derselbe quer zur Kolbenstange 5 hier in die Einrastung 20 eingeschoben und durch eine Sicherungsschraube 26 festgehalten. Soli der andere Abstand 22 eingestellt werden, so braucht nur der Bügel 18, etwa bei Mittelstellung der Lenkung um 180°, seitenverdreht neu eingeschoben und wieder gesichert werden. Weiterer Nachmessungen oder der Verwendung von Einstellschablonen bedarf es hier nicht.

In beiden Einstellungen legt sich der Bügel 18 mit seiner Innenkontur, die hier durch einen Radialsteg 27 gebildet wird, axial formschlüssig in die Einrastung 20, weiche hier aus einer Ringnut im Kolbenstangengelenk 11 besteht, jedoch z. B. auch als angedrehter Absatz auf dem Gelenk 11 oder auch auf dem Zylinderkopf 7 ausgebildet sein kann, ohne daß sich am Prinzip der Abstützung und Einstellbarkeit Wesentliches ändern würde.

F i g. 3a zeigt in Seitenansicht den Bügel 18 mit dem ebenfalls so weit wie die Einrastung 20 auf der Seite offenen Radialsteg 27, der in der als Einrastung 20 dienenden Ringnut axial festgehalten ist. Als radiale Arretierung ist hier noch ein Schließblech 28 für die Seitenöffnung 25 des Bügels 18 vorgesehen, welches mit einem Scharnier an die Sicherungsschraube 26 angelenkt wird und s'ch von derselben gegen die Kontur 29 der Einrastung 20 abstützt.

F i g. 4 zeigt eine im Prinzip wirkungsgleiche Ausgestaltung der Erfindung, bei der jedoch der Bügel 18 anstelle eines gesonderten Radialsteges 27 mit vom ganzen Bügel 18 gebildeter Anschlagfläche selbst quer zur Kolbenstange 5 mit hochkant gestelltem Querschnitt in die Einrastung 20 einschiebbar ist. Die wirksamen Abstände 21 (22) werden hier mittels von ihm in Achsrichtung je zur Hälfte nach einer der beiden Frontseiten abgebogenen Winkelstücken 31, 32 bewirkt. Dadurch sind diese Bügel jeweils nur auf einer Hälfte der jeweiligen Stirnseite als Anschlag wirksam, was aber oft auch schon ausreicht. Anschlageinstellung und Sicherung des Bügels 18 erfolgen hier sinngemäß auf gleiche Weise wie nach F i g. 3. so daß sich eine weitere Erklärung erübrigt

Sollen mehr als drei verschiedene Einstellungen der wirksamen Abstände 21,22 vorgesehen werden können, lassen sich die Einrastungen 20 auch mehrflächig, z. B. mit Rechteck- oder Sechseckquerschnitt, so ausführen, daß mehrere verschiedene Bügel 18 mit unterschiedlichen Seitenöffnungen 25 verwendbar sind, wobei auf jeden der Bügel andere axiale Stufungen der Anschlagflächen angeordnet würden.

Sinngemäß gleichartig wäre natürlich auch eine Mehrfachstufung der Kolbenstange 5 oder des Arbeitszylinders 4 bzw. des Zylinderkopfes 7 oder dessen Bundes 8. Dabei könnte dann ein gleichbleibender Bügel 18 für mehr als drei Abstände verwendet werden.

Mit Rechteckeinrastungskontur würden sich vier und mit Sechseckeinrastungskontur (bei unterschiedlichen Seitenabständen) würden sich sechs verschiedene Abstände einstellen lassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lenkachse mit Hilfskraftunterstützung, die einen Arbeitszylinder und eine beiderseits aus diesem herausschiebbare Kolbenstange aufweist,

welche über ihre freien Enden beidseitig auf je ein Radnaben-Gelenkgehäuse wirkt,
wobei seitlich des Arbeitszylinders bei unzerlegtem Arbeitszylinder montierbare,
mit einem Anschlag an ihrer einen Stirnfläche versehene und zwischen Arbeitszylinder und Kolbenstange wirkende Anschlagelemente befestigbar sind,
die den Stellweg der Kolbenstange und somit den Einschlag sinket der Räder begrenzen, dadurch gekennzeichnet,

daß das Anschlagelement jeweils als Bügel (18) gestaltet ist, der an seiner anderen'Stirnfläche (23 bzw. 24) ebenfalls einen Anschlag bildet,
daß der Bügel (18) in mehreren Einbaulagen quer zum Steilweg der Kolbenstange (5) in eine Einrastung (20) axial formschlüssig einschiebbar ist,
und daß die Einrastung (20) zu den beiden Stirnflächen (23, 24) des Bügels (18) unterschiedlich große, wirksame Axialabstände (21, 22) aufweist, wodurch je nach Einbaulage entsprechend unterschiedliche maximale Stellwege vorgegeben sind.

2. Lenkachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß identische Bügel (18) und Einrastungen (20) auf beiden Frontseiten des Arbeitszylinders (4) vorhanden sind und für jede der beiden Stellrichtungen bzw. Kolbenstangenhälften einen gleich großen Stellweg begrenzen.

3. Lenkachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrastungen (20) an den freien Enden der Kolbenstange (5) bzw. an einem Kolbenstangengelenk (11) derselben eingearbeitet und die Bügel (18) somit bei allen Einbaulagen durch die Kolbenstange (5) mitnehmbar sind.

4. Lenkachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrastungen (20) an beiden Enden des Arbeitszylinders (4) eingearbeitet bzw. Teil von dessen Zylinderköpfen (7) sind und die Bügel (18) bei allen Einbaulagen auf dem Arbeitszylinder (4) verbleiben.

5. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleinster wirksamer Abstand (22) einen größtzulässigen Stellweg festlegt,

während ein am gleichen Bügel (18) gegenübergelegener größter wirksamer Abstand (21) einen kleinstzulässigen Stellweg der Kolbenstange (5) bewirkt.

6. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrastung (20) eine zylindrische Eindrehung ist und der Bügel (18) eine radial in diese Eindrehung passende Innenkontur aufweist.

7. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrastung (20) eine mehrflächige Kontur (29) ist, für welche verschiedenerlei Bügel (18) mit verschiedenerlei wirksamen Axialabständen (21, 22) nur unter bestimmten Einbauwinkeln passen.

8. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (23, 24) axiale Stufüngen haben, welche bestimmten Einbaulagen der Bügel (18) zugeordnet sind.

9. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Büge! (18) aus einem halbrundförmig gebogenen und auf die Kontur (29) der Einrastung (2ö) übersch'ebbaren Blechstreifen besteht, an dessen Innenseite ein in die Einrastung (20) passender Radialsteg (27) befestigt ist, und daß der Steg (27) zu den Stirnflächen (23,24) des Bügels (18) unterschiedliche Axiaiabstände (21, 22) aufweist

10. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Bügel (18) ein seine Seitenöffnung (25) im Einbauzustand übergreifendes Schließblech (28) lösbar befestigt ist

11. Lenkachse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Bügel (18) als auch Schließblech (28) im Einbauzustand mit der jeweiligen Einrastung (20) axialen Formschluß haben.

12. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenöffnung (25) des Bügsls (18) in der Einrastung (20) unter einer Federvorspannung radial festgehalten ist

13. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließblech (28) im Einbauzustand in eine Ringnut der Einrastung (20) axialfest eingreift und radial durch eine die Seitenöffnung (25) überbrückende Sicherungsschraube (26) am Bügel (18) festgelegt und nur zum Wechseln der Anschlagabstände (21, 22) aus der Seitenöffnung (25) herausziehbar und um 180° gedreht wieder in die gleiche Einrastung (20) erneut einsetzbar ist.

14. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die wirksamen Axialabstände (21 und 22) zwisehen Einrastung (20) und jeweils genutzter Anschlagstirnflächa (23 bzw. 24) einem jeweils solchen Rest-Stellweg entsprechen,

daß diese bei einer Spurweitenveränderung der Lenkachse mittels Seitentausch von Radbefestigungsverbindungen stets einen entsprechenden maximalen, noch zulässigen Einschlagwinkel (16) ermöglichen.