DE69200865T2

DE69200865T2 - Lenkachse für Kraftfahrzeuge.

Info

Publication number: DE69200865T2
Application number: DE69200865T
Authority: DE
Inventors: Timante Carraro; Armando Fabris; Gianni Massaccesi; Santino Pirotta
Original assignee: Carraro SpA
Current assignee: Carraro SpA
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2012-02-13
Also published as: US5308095A; EP0499333A1; JPH0558333A; ATE115480T1; DE69200865D1; BR9200509A; EP0499333B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkachse für Fahrzeuge der Ausführung mit:
einem Träger, der zur herkömmlichen Befestigung am tragenden Aufbau eines Fahrzeuges ausgebildet ist;
je einer Fahrzeug-Radnabe, die drehbar an jedem der zwei in Längsrichtung einander abgewandten Enden des Trägers gelagert ist;
einem Lenk-Stellantrieb, der so ausgebildet ist, daß er auf wenigstens eine der Fahrzeug-Radnaben wirkt; und
einem Lenkgetriebe, das die zwei Fahrzeug-Radnaben miteinander zwecks Synchronisation ihrer relativen Winkelbewegungen in Übereinstimmung mit vorgegebenen Fahrparametern verbindet, welches Lenkgetriebe zwei Wellen umfaßt, die relativ zueinander synchron gegenläufig drehbar sind und über je eine Verteiler-Winkelgetriebe-Einrichtung mit der entsprechenden Nabe in Drehverbindung stehen, welche Verteiler-Einrichtungen erste und zweite Zahnräder umfassen, die auf das der entsprechenden Nabe zugewandte Ende der Welle aufgekeilt und drehfest mit dieser Nabe verbunden sind.
Eine Achse mit den vorerwähnten Merkmalen ist aus der JP-A-60-1075 bekannt.
Die in dieser Druckschrift gezeigte Achse ist mit einem Lenksystem in Getriebe-Ausführung versehen, das mittels eines Lenk-Stellantriebs zum Verschwenken der an den einander abgewandten Enden des Trägers befestigten Fahrzeug-Radnaben betätigt wird.
Der Stellantrieb ist an dem tragenden Aufbau des Fahrzeugs befestigt und umfaßt eine Ausgangswelle, die ein auf ihr freies Ende aufgekeiltes Zahnrad des Lenksystems trägt. Die Welle erstreckt sich durch eine Bohrung im tragenden Aufbau des Fahrzeuges und einen entsprechenden rohrförmigen Durchgang, der in der jeweiligen Lagereinrichtung des Trägers geformt ist.
Eine Lenkachse in dieser Ausführung weist eine Anzahl von Nachteilen auf.
Erstens ist der Stellantrieb an einer Stelle angeordnet, an der er Erschütterungen ausgesetzt ist und beschädigt werden kann. Dies tritt mit höherer Wahrscheinlichkeit auf, wenn die Achse an Geländefahrzeugen wie etwa Ackerschleppern verwendet wird, wo die Wahrscheinlichkeit von Erschütterungen relativ hoch ist.
Zweitens kann mit der vorerwähnten Konstruktion eine relative Drehung sowohl zwischen der Stellantriebs-Welle und der entsprechenden Lagereinrichtung als auch zwischen der letzteren und dem tragenden Aufbau des Schleppers auftreten, an welchem der Stellantrieb seinerseits befestigt ist. Die entsprechende Lagereinrichtung des Trägers liegt deshalb zwischen der Stellantriebs-Welle und dem tragenden Aufbau des Fahrzeugs, wobei sie so montiert ist, daß sie relativ zu beiden Schwenkbewegungen durchführen kann. Dementsprechend addieren sich die Bearbeitungstoleranzen für die verschiedenen Bauteile algebraisch, wodurch Arbeitsbedingungen geschaffen werden, die es erschweren, die erforderlichen öldichten Passungen zwischen dem Achsträger und der Stellantriebs-Welle zu erzielen. Dieser Nachteil ist umso schwerwiegender, als die genormten zulässigen Toleranzen für Lagereinrichtungen in der Ackerschlepper-Industrie relativ groß sind. Ferner neigt mit dieser Ausführung die Achse jedesmal, wenn sie Schwenkbewegungen relativ zum Fahrzeugaufbau durchführt, selbst bei festgehaltenem Lenkrad dazu, zu lenken, und dies deshalb, weil die Zahnräder des Lenksystems gezwungen werden, um das Stellantriebs-Zahnrad zu rollen, wenn eine solche Situation relativer Schwenkbewegungen auftritt. Deshalb ist die in der Druckschrift vorgeschlagene Konstruktion nicht für derartige Anwendungen geeignet.
Es ist ferner festzustellen, daß bei der Achse gemäß dem japanischen Patent der Antrieb, der die Achswelle mit der Fahrzeug-Radnabe verbindet, um letztere anzutreiben, von einer Ausführung ist, die ein Kegelrad-Paar enthält. Diese Antriebsausführung vergrößert die vertikale Abmessung der Achse im Bereich der Schwenkverbindung zu den Fahrzeug- Radnaben.
Eine weitere Folge dieser bekannten Konstruktion ist das Auftreten von radialen Schubkräften zwischen den Kegelrädern beim Übertragen eines Drehmomentes zwischen der Achswelle und der Radnabe. Der radiale Schub wird auf Seiten der Achswelle von einer speziell vorgesehenen Abstützung aufgenommen, die an einer Stelle nahe dem entsprechenden Zahnrad die Achswelle und die entsprechende koaxiale Hohlwelle vom Achs-Lenkgetriebe trägt. Die dargestellte Konstruktion umfaßt ein erstes Lager zwischen der Achswelle und der Hohlwelle des Lenkgetriebes und ein zweites Lager zwischen der Hohlwelle und einem mit dem Achsträger starr verbundenen Abstützflansch. Daraus folgt, daß der vorgenannte Radialschub über die zwei Lager und die Hohlwelle von der Abstützung aufgenommen wird. Aufgrund der sich unvermeidlicherweise aus den vorgenannten Verhältnissen der radialen Belastung ergebenden Reibungswiderstände hat das zwischen der Achswelle und der Radnabe übertragene Drehmoment einen unerwünschten Effekt, der sich im Lenkgetriebe bemerkbar macht. Dieser Effekt ist umso offensichtlicher, je höher das über die Achswelle übertragene Drehmoment ist.
Andere bekannte Achsen herkömmlicherer Ausführung sind mit einem Lenkgetriebe ausgerüstet, das ein Viereck-Gestänge umfaßt, welches beim Lenken bewirkt, daß die Drehachsen der Lenkachs-Räder auf der Kurveninnenseite und -außenseite koinzident sind. Diese Anordnung hat im wesentlichen die Form eines gleichschenkligen Trapezes, dessen größere Grundlinie durch den Achsabschnitt zwischen den zwei Achsschenkeln für die Radnaben gebildet ist, während die schrägen Seiten die mit den jeweiligen Naben starr verbundenen Lenkarme sind und die kleinere Grundlinie ein die Lenkarme miteinander verbindende Stange ist.
Mit dieser Viereck-Gestänge-Konfiguration werden die Drehachsen zur Koinzidenz gebracht, wenn sich die Verlängerungen der Lenkarme etwa auf der Mittellinie der Hinterachse schneiden. Es ergibt sich daraus, daß diese Ausrichtung von verschiedenen Faktoren abhängt, wie etwa dem Fahrzeug- Radstand, der Spurweite (als eine Funktion des Achsschenkel-Abstandes) etc. In vielen Fällen jedoch wird eine Achse hergestellt, ohne daß sämtliche Parameter ihrer letztendlichen Verwendung bekannt sind, oder sie ist für den Einbau in Fahrzeuge mit unterschiedlichen Parametern vorgesehen, oder sie ist von einstellbarer Ausführung, deren Einstellungen die Lenkgeometrie beeinflussen. Derartige Achsen können deshalb keine geeignete Lenkgeometrie für jeden Einbau und/oder jede Einstellung, z.B. für jede Spurweiten-Einstellung, gewährleisten.
Außerdem sind Achsen dieser Art aufgrund der Lenkarme sowie der Spurstangen von vergleichsweise sperriger Konstruktion. Die eindringenden Lenkarme können durch Beeinträchtigung von Bauteilen des Fahrzeugs zu einem einschränkenden Faktor für den maximalen Lenkwinkel werden, der möglich ist. Ferner sind die Lenkarme und die Spurstange Erschütterungen und den Einwirkungen von Umwelteinflüssen wie Schmutz, Schlamm und Staub ausgesetzt, durch die sie mit der Zeit verschleißen.
Um die sich durch die räumlichen Erfordernisse ergebenden Nachteile teilweise zu überwinden, werden Achsen mit Lenk-Stellantrieben der doppeltwirkenden Doppelkolbenstangen-Hydraulikzylinder-Ausführung verwendet, die nahe der kastenförmigen Konstruktion der Achse befestigt sind. Die Zylinderkolbenstangen sind den jeweiligen Lenkarmen durch Streben schwenkbar zugeordnet. Diese Konstruktion verursacht jedoch eine ungenaue Lenkgeometrie, die bei Kurvenfahrt häufig zu geringem, jedoch bemerkbarem Reifenschlupf in radialer Richtung führt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Servo-Lenkachse zu schaffen, deren Konstruktion die Nachteile der vorerwähnten bekannten Achsen überwinden kann.
Diese Aufgabe wird in einer ersten Ausführung der Erfindung durch eine Achse gemäß dem Oberbegriff gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Stellantrieb einen ortsfesten Teil, der starr mit dem Träger ausgebildet und unabhängig vom tragenden Aufbau des Fahrzeugs ist, und einen relativ zum ortsfesten Teil bewegbaren Teil umfaßt, der über das Lenkgetriebe mit den Fahrzeug-Radnaben verbunden ist.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele, die zur Erläuterung und nicht zur Beschränkung in der beigefügten Zeichnung gezeigt sind, in der:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung ist, die schematisch eine Servo-Lenkachse zeigt, die die Erfindung verwirklicht;
Figur 2 ein Teil-Längsschnitt der in Figur 1 gezeigten Achse ist;
Figur 3 ein Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 2 ist;
Figur 4 ein Teil-Längsschnitt einer Fahrzeug-Radnabe der Achse nach Figur 1 ist;
Figur 5 eine perspektivische Darstellung einer Verteiler-Winkelgetriebe-Einrichtung in der Achse der vorhergehenden Figuren ist;
Figur 6 ein Teil-Längsschnitt ist, der demjenigen nach Figur 4 entspricht und eine modifizierte Ausführung der Erfindung zeigt;
Figur 7 schematisch abgewickelte Wälzlinien für ein Ausführungsbeispiel der Zahnräder darstellt, welche die Verteiler-Winkelgetriebe-Einrichtung in den in den vorhergehenden Figuren gezeigten Achsen bilden;
Figur 8 ein Teil-Längsschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels einer Lenkachse gemäß der Erfindung ist; und
Figur 9 ein Schnitt längs der Linie IX-IX der in Figur 8 gezeigten, an einem tragenden Aufbau eines Fahrzeugs angebauten Achse ist, wobei dieser Aufbau lediglich teilweise gezeigt ist.
In Figur 1 ist eine Achse 10 gezeigt, die die Fahrzeug-Antriebsräder 11 eines Schleppers miteinander verbindet.
Diese Achse 10 umfaßt einen allgemein mit 12 gezeigten Träger in geschlossener Kastenkonstruktion, die aus einem mittleren Teil 13, zwei rohrförmigen Teilen 14, die sich vom mittleren Teil 13 aus in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, und zwei schal enförmi gen Körpern 15 bestehen, die an den Enden der jeweiligen rohrförmigen Teile 14 angeordnet sind. In Abhängigkeit von der Art des Einbaus, für den die Achse vorgesehen ist, kann der Träger 12 mit herkömmlichen, nicht gezeigten Lagereinrichtungen zur Schwenklagerung an dem tragenden Aufbau eines Fahrzeugs (nicht gezeigt), wie sie beispielsweise typisch für eine vordere Lenkachse eines Ackerschleppers ist, versehen oder in herkömmlicher Weise an diesem tragenden Aufbau befestigt sein.
Jeder schalenförmige Körper 15 ist in herkömmlicher Weise mit einem entsprechenden, mit der Nabe 17 eines Fahrzeugrades 11 starr ausgebildeten becherförmigen Körper 16 um eine Drehachse X-X (Figur 4) drehbar verbunden. Die Verbindung ist mit Hilfe eines Lagers 22a zwischen den becherförmigen Körpern 15, 16 drehbar ausgebildet.
Die geschlossene Kasten-Konstruktion des Trägers 12 enthält Transmissionselemente wie ein Differentialgetriebe 18, zwei Achswellen 19 und zwei Gleichgeschwindigkeits-Kupplungen 20, von denen lediglich eine in Figur 4 gezeigt ist. Das Differentialgetriebe 19 ist im mittleren Teil 13 der Kasten-Konstruktion 12 aufgenommen, die zwei Achswellen 19 sind in den beiden rohrförmigen Teilen 14 enthalten und die zwei Gleichgeschwindigkeits-Kupplungen 20 befinden sich im Inneren der zwei becherförmigen Körperpaare 15 und 16. Die Kupplungen 20 sind zwecks besserer Darstellung aus Figur 1 weggelassen. Das Differentialgetriebe 18 erhält seinen Antrieb von einer Antriebswelle 21 und verteilt diesen auf die zwei Achswellen 19; die Achswellen 19 übertragen sodann die Bewegung in an sich bekannter Weise auf die Fahrzeugräder 11 über die Gleichgeschwindigkeits-Kupplungen 20.
Die geschlossene Kasten-Konstruktion 12 enthält weiterhin eine Lenkanordnung, die auf die becherförmigen Körper-Paare 15 und 16 einwirkt, um die zwei becherförmigen Körper 15 und 16 jedes Paares relativ zueinander zu drehen.
Diese Lenkanordnung umfaßt einen allgemein mit 22 bezeichneten hydraulischen Stellantrieb, der starr mit dem mittleren Teil 13 ausgebildet ist und zwei zylindrische Hohlräume 23, 24 aufweist, die parallel und mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind, wobei in jedem Hohlraum ein entsprechender Kolben 29, 30 straff verschiebbar aufgenommen ist, der in jedem Hohlraum zwei Vorratskammern 25, 26 bzw. 27, 28 für ein Druckmittel, typischerweise ein Drucköl, definiert. Die Kammern 25 und 28, einander gegenüberliegend angeordnet, sowie die Kammern 26 und 27 sind miteinander über nicht gezeigte Verbindungsleitungen verbunden und über Öffnungen 23a, 24a versorgt. Je ein Gewindebolzen 31, 32 ragt verstellbar (und ist mittels einer Mutter 33 gesichert) in die zwei Kammern 26 und 28 hinein, um einen Hubbegrenzer für den jeweiligen Kolben 29, 30 und somit einen Lenkanschlag für die Achse zu bilden, wie nachstehend erläutert wird.
Die zwei Kolben 29, 30 weisen jeweilige Ausschnitte auf, die einander zugewandt und in Art einer Zahnstange 34 mit Zähnen ausgebildet sind. Zwischen diesen Zahnstangen ist ein mit diesen im Eingriff befindliches Zahnrad 35 angeordnet, das auf eine Welle 36 aufgekeilt oder mit dieser einteilig ausgebildet ist, welche drehbar am Achskörper 13 gelagert ist und in diesen hineinragt. Auf die Welle 36 ist ein Kegelzahnrad 37, das nachstehend als zentrales Zahnrad bezeichnet wird, aufgekeilt. Es ist festzustellen, daß dieses Zahnrad 37 drehfest mit der Welle 36 ist, aber eine begrenzte Gleitbewegung entlang derselben ausführen kann und elastisch mittels einer Tellerfeder oder anderer Federmittel 39 in Richtung einer Anschlagscheibe 38 beaufschlagt ist.
Zusätzlich zum Lenk-Stellantrieb umfaßt die Lenkanordnung ein Lenkgetriebe, das die zwei Radnaben 17 miteinander verbindet, um deren Winkelbewegungen relativ zur Kasten-Konstruktion der Achse in Übereinstimmung mit vorgegebenen Fahrparametern zu synchronisieren.
Dieses Lenkgetriebe umfaßt zusätzlich zum Kegelzahnrad 37 zwei Hohlwellen 40, eine für jede Nabe 17, die sich koaxial zu den Achswellen 19 erstrecken und um diese drehbar gelagert sind, wobei an den gegenüberliegenden Enden jeder Hohlwelle ein erstes und ein drittes Zahnrad 41 und 42 aufgekeilt ist.
An ihren Enden, an denen das Zahnrad 42 aufgekeilt ist, sind die Hohlwellen 40 durch Lager 40a an den gleichen Halterungen 40b gelagert, die das Differentialgetriebe 18 drehbar innerhalb des Trägers 12 halten. Sie sind am gegenüberliegenden Ende in einem entsprechenden Sitz im Träger 12 durch ein Lager 40c gelagert. Es ist festzustellen, daß ein weiteres Lager 40d zwischen jeder Hohlwelle 40 und der entsprechenen Achswelle 19 an dem Ende mit dem aufgekeilten Zahnrad 41 angeordnet ist, wodurch die Achswelle im gleichen Sitz des Trägers 12 durch das Lager 40d, das Lager 40c und dem sich dazwischen erstreckenden Abschnitt der Hohlwelle 40 gehalten ist. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß trotz dieser Anordnung der Lagerung des Lenkgetriebes und der Achswelle am Zahnrad 41 das Lenkgetriebe durch das über die Achswelle übertragene Drehmoment im wesentlichen unbeeinflußt ist, weil durch die Gleichgeschwindigkeits-Kupplung 20 zur Bewegungsübertragung auf die Nabe 17 die infolge des Drehmoments auftretenden radialen Belastungen an den Lagern 40c, d beträchtlich reduziert sind.
Das erste Zahnrad 41 befindet sich im Eingriff mit einem zweiten Zahnrad 43, das innerhalb des becherförmigen Körpers 16 für die entsprechende Nabe 17 befestigt ist. Die ersten und zweiten Zahnräder sind Kegelräder und bilden gemeinsam ei ne Verteiler-Winkel getriebe-Einrichtung. Das zweite Zahnrad 42 ist innerhalb des becherförmigen Körpers 16 durch einen Stift 44 und eine einen Schlitz 46 durchsetzende Schraube 45 gehalten. Dieses Zahnrad kann somit relativ zur Nabe 17 gedreht werden, so daß die Größe der Vorspur der Fahrzeugräder 11 durch Lösen der Schraube 45 eingestellt werden kann.
Erstes und zweites Zahnrad 41, 43 weisen vorzugsweise eine Wälzlinie 41a, 43a (Figur 7) auf, die so gewählt ist, daß sie eine sich mit dem Lenkwinkel ändernde Antriebsübersetzung erzeugt. Das Gesetz für eine derartige Änderung kann durch mathematische Berechnungen auf der Basis der geometrischen Parameter der Achse wie etwa dem Radstand und dem Abstand zwischen den Drehachsen der Naben 17 ermittelt werden. Auf diese Weise können die Drehungen des Rades auf der Kurveninnenseite und auf der Kurvenaußenseite ausgeglichen werden, um den Lenkwinkeln zu entsprechen.
Änderungen des Radstandes des Fahrzeugs können in vergleichsweise einfacher und wirtschaftlicher Weise durch Auswechseln von erstem und zweitem Zahnrad gegen andere Zahnräder mit anderer Wälzlinie ausgeglichen werden. Praktische Beobachtungen haben gezeigt, daß die optimale Wälzlinie einem Muster folgt, das entweder oval oder nahezu elliptisch ist (Figur 7).
Das dritte Zahnrad 42 jeder Welle 40 befindet sich im Eingriff mit dem zentralen Zahnrad 37 an dessen diametral gegenüberliegenden Seiten, so daß die Wellen 40 gegenläufig zueinander drehen, wodurch ein entsprechender Lenkimpuls auf die zwei Naben 17 übertragen werden kann. Die Zahnräder 42 sind ebenfalls Kegelräder. Erstes, zweites und drittes Zahnrad 41 bis 43 weisen die Form von Zahnradsegmenten auf.
Zur Lenkung der Achse 10 wird Öl unter Druck mittels eines herkömmlichen, durch ein nicht gezeigtes Lenkrad betätigten Steuerventils einem der Kammer-Paare 25, 28 oder 26, 27 des Lenk-Stellantriebs 22 zugeführt, während das andere Paar mit dem Auslaßende verbunden wird.
Als Ergebnis der Bewegung der Kolben 29 und 30 in einander entgegengesetzten Richtungen werden das Zahnrad 35 und das zentrale Zahnrad 37 gedreht. Es ist ferner festzustellen, daß die Tellerfeder 39 das zentrale Zahnrad 37 gegen die dritten Zahnräder 42 beaufschlagt, um jegliches Spiel zwischen diesen auszugleichen. Diese Feder erzeugt außerdem aufgrund der Kegelform des zentralen Zahnrades 37 und der dritten Zahnräder 42 eine Axialkraft an den Wellen 40, die zum Ausgleich jeglichen Spiels zwischen den ersten und zweiten Zahnrädern 41, 43 führt.
Die Drehung des zentralen Zahnrades bewirkt, daß jede Welle 40 und das entsprechende erste Zahnrad 41 der Verteiler-Winkelgetriebe-Einrichtung eine gleiche, jedoch entgegengesetzt gerichtete Drehung an der Nabe durchführt. Aufgrund der speziellen Wälzlinie der ersten und zweiten Zahnräder ist der Drehwinkel um die Achse X-X der Nabe an der Kurven-Innenseite anders (größer) als der entsprechende Winkel, um den sich die äußere Nabe dreht, wodurch ein Ausgleich der unterschiedlichen Wegstrecken der zwei Fahrzeugräder 11 stattfindet. Es ist festzustellen, daß statt der Verwendung einer nicht-kreisrunden Wälzlinie für die Verteiler-Winkelgetriebe-Einrichtung an den Radnaben 17 diese Wälzlinie in ziemlich ähnlicher Weise für die dritten Zahnräder 42 und die mit diesen im Eingriff stehenden entsprechenden Zahnradsegmente am zentralen Zahnrad 37 verwendet werden können.
In Figur 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Achse 50 gezeigt. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel bezeichnet.
In dieser Abänderung weist die Achse eine Gabelkonstruktion 51 (lediglich teilweise gezeigt, da der weggelassene Teil an sich bekannt ist) an ihren entgegengesetzten Enden auf, mit denen ein ähnlicher Gabelteil 53 der Nabe 17 mit Hilfe von Stiften 52 drehbar befestigt ist.
In der Gabelkonstruktion 51 ist eine über eine entfernbare Abdeckung 55 zugängliche Kammer 54 ausgebildet, in der die ersten und zweiten Zahnräder 41, 43, vor Staub und Wettereinflüssen geschützt, aufgenommen sind. Dichtungen 57 verhindern den Eintritt von Staub in die und Austritt von Schmiermittel aus der Kammer 54.
Das zweite Zahnrad 43 ist zwecks Drehung auf dem Stift 52 auf einem mit Keilnuten versehenen Abschnitt 56 desselben angebracht; dieser Stift ist seinerseits drehfest mit der Nabe 17 oder vorzugsweise an der Nabe anbringbar, wobei er außerdem in relativer Winkeleinstellung mit Hilfe herkömmlicher Anordnungen wie beispielsweise durch Schlitzausbildung der Löcher, die die Schrauben zur Befestigung am Gabelteil 53 durchsetzen, einstellbar ist, so daß die Größe der Rad-Vorspur eingestellt werden kann.
Die Durchführung dieser Einstellung ist im wesentlichen gleich derjenigen im vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Das Bezugszeichen 100 bezeichnet in den Figuren 8 und 9 eine Servo-Lenkachse wie etwa die Vorderachse eines allradgetriebenen Ackerschleppers, dessen tragender Aufbau lediglich teilweise in Figur 9 gezeigt ist. Diese Achse 100 umfaßt einen Träger 102 in Kastenform, in dem ein Lenkmechanismus 103 und eine Transmission 104 untergebracht sind.
Die Transmission 104 umfaßt ein Differentialgetriebe 105, das ein Ritzel 106 und eine entsprechende Welle 107 sowie einen Zahnkranz 8 aufweist; das Differentialgetriebe 105 ist so ausgebildet, daß es die Antriebsbewegung des Ritzels 106 ausgleichend auf zwei Achswellen 110a, b aufteilt, die jeweils einem Fahrzeugrad zugeordnet sind.
Das Differentialgetriebe 105 ist innerhalb des Trägers 102 von Halterungen 109 und herkömmlichen Lagern 109a gehalten.
Der Lenkmechanismus 103 umfaßt einen allgemein mit dem Bezugszeichen 111 bezeichneten Lenk-Stellantrieb zur Betätigung von zwei Hohlwellen 112a, b, eine für jedes Fahrzeugrad, die innerhalb des Trägers 102 koaxial zu den Achswellen 110a, b angeordnet sind.
Auf der Seite des Differentialgetriebes 105 sind die Wellen 112a, b drehbar an den gleichen Halterungen 109 wie das Differentialgetriebe 105 mittels dazwischen angeordneter geeigneter Lager 113 gelagert und halten jeweils ein Lenk-Zahnrad 114a, b ab, welches Zahnrad drehfest mit ihnen mit Hilfe einer Keilnutverbindung 115 ausgebildet ist. Auf der entfernten Seite sind die Wellen und die Achse insgesamt in gleicher Weise wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ausgebildet.
Die Zahnräder 114a, b sind beide im Eingriff mit einem Haupt-Zahnrad 116, das auf einen Schaft oder eine Welle 118 des Stellantriebs 111 aufgekeilt ist, wobei es längs derselben mittels einer Keilnut-Verbindung 117 verschiebbar ist.
Der Stellantrieb 111 ist im Inneren in typischer Weise als ein herkömmlicher Hydraulikmotor ausgebildet und ist lediglich schematisch dargestellt, wobei es sich von selbst versteht, daß er - hinsichtlich der nicht gezeigten Teile - von herkömmlicher, dem Fachmann bekannter Konstruktion ist, in der die Welle 118 um ihre Achse in jeder Richtung drehangetrieben werden kann, wenn ein geeignetes Medium wie etwa ein Drucköl zugeführt wird. Er umfaßt ein allgemein mit 119 bezeichnetes Gehäuse mit
zwei Flanschen 120, 121, die mittels Spannbolzen 123 auf einer Hülse 122 zusammengespannt sind. Der Flansch 120 ist am Umfang mit mehreren Löchern für Schrauben 124 und Stifte 125 ausgebildet, so daß der Stellantrieb in einer Öffnung 126 im Träger 102 dichtend befestigt werden kann.
Die Welle 118 ist mittels jeweiliger Lager 127, 128 an den Flanschen 120, 121 gelagert und weist Dichtungen 129, 130 auf, die das Auslaufen von Drucköl aus dem Gehäuse 119 oder das Einsickern von Verunreinigungen in den Stellantrieb verhindern. Zwischen dem Lager 127 und dem Haupt-Zahnrad 116 ist ein elastisches Element wie etwa eine Tellerfeder 131 angeordnet, die das Zahnrad 116 im Eingriff mit den Lenkzahnrädern 114a, b hält. Ein Sprengring 132 ist am entsprechenden freien Ende der Welle 118 angeordnet, um ein Abrutschen des Zahnrades 116 zu verhindern. Der Ring 132 ist so angeordnet, daß er eine axiale Bewegung des Zahnrades 116 erlaubt, wodurch die Feder 131 ihre Funktion als eine Spielausgleichseinrichtung zwischen den Zahnrädern des Lenkmechanismus erfüllen kann, wie dies im Detail unter Bezugnahme auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele erläutert wurde. Als Alternative oder zusätzlich zur Feder 131 können andere elastische Mittel zum Spielausgleich verwendet werden, wie etwa Schraubenfedern 131a oder Tellerfedern, die zwischen jedem Zahnrad 114a, b und einer Schulter an der entsprechenden Hohlwelle 112a, b, wie z.B. einem Sprengring 131b, wirken.
Im Flansch 121 sind zwei Kanäle 133a, b für die Zufuhr bzw. Abfuhr des Arbeitsmittels zum/vom Stellantrieb 111 ausgebildet. Es ist ferner in Erwägung gezogen, daß zum verbesserten Schutz der Zufuhrleitungen zum Stellantrieb die Kanäle 133a, b, wie mit gestrichelten Linien in Figur 9 dargestellt, radi al im Flansch 120 ausgebildet sein können, um eine Verbindung beispielsweise nahe dem Trägerabschnitt herzustellen, der die Welle 107 umgibt und lagert. Die letztgenannte Möglichkeit ist nicht gezeigt, da sie aufgrund der vorstehend gemachten Angaben innerhalb der Fähigkeiten eines Durchschnittsfachmannes liegt.
Das Stellantriebs-Gehäuse 119 weist eine zylindrische Außenfläche 134 auf, auf der an der Hülse 122 und einem Teil des Flansches 120 eine erste und eine zweite Scheibe 135, 136 von rohrförmiger bzw. kreisringförmiger Ausbildung für ein radi al es und ein axial es Lager angeordnet sind, die herkömmlicherweise an einer Halterung 138 vorgesehen sind, die zum tragenden Aufbau eines mit der Achse 100 ausgerüsteten Fahrzeugs gehört.
Auf diese Weise stellt das Gehäuse 119 eine der zwei Lagereinrichtungen dar, um welche die Achse 100 schwenken kann. Die andere, mit 140 bezeichnete Lagereinrichtung ist an der Außenseite eines Bundes 141 definiert, der sich vom Träger 102 an der dem Gehäuse 119 in Querrichtung entfernten Seite koaxial mit demselben erstreckt. Die zweite Lagereinrichtung umgibt die Welle 107, stützt dieselbe ab und umfaßt außerdem Scheiben 142, 143, die die gleiche Funktion wie die jeweiligen Scheiben 135, 136 für ein entsprechendes Lager an einer Halterung 144 erfüllen, die auch zum tragenden Aufbau eines mit der Achse 100 ausgerüsteten Fahrzeugs gehört.
Einer der Vorteile der Erfindung mit besonderer Bezugnahme auf das letzte dargestellte Ausführungsbeispiel besteht im optimalen Schutz für den Lenk-Stellantrieb bei gleichzeitig beträchtlicher Reduzierung des Platzbedarfes. Ferner sind die genormten Bearbeitungstoleranzen für das Gehäuse des den Stellantrieb darstellenden Hydraulikmotors allein ausreichend, um die Anforderungen an die Genauigkeit des Sitzes zwischen den Lagereinrichtungen am Träger und den Halterungen am tragenden Aufbau des Fahrzeugs zu erfüllen.
Ferner kann die Achse frei um die Lagereinrichtungen ohne Beeinträchtigung des Betriebes des Lenksystems schwenken. Durch die Anordnung der Zufuhrkanäle derart, daß sie eine Verbindung vom Stellantrieb oder vom Träger zu einem Bereich zwischen den Halterungen am tragenden Aufbau des Fahrzeugs herstellen, können die Zufuhrleitungen zum Stellantrieb gut geschützt werden.
Zusätzlich können sämtliche äußeren Gestä.nge von der Kasten-Konstruktion der Achse weggelassen werden, was grdßere Lenkwinkel aufgrund reduzierter Störungen von tragenden Teilen des Fahrzeugs, Beseitigung von Platzbedarf außerhalb der Achse und eine kompaktere Konstruktion der letzteren ermöglicht, nicht zu vergessen einen verbesserten Schutz des Lenksystems.

Claims

1. Lenkachse für Fahrzeuge, mit:

einem Träger (12; 102), der zur herkömmlichen Befestigung am tragenden Aufbau eines Fahrzeuges ausgebildet ist;

je einer Fahrzeug-Radnabe (17), die drehbar an jedem der zwei in Längsrichtung einander abgewandten Enden des Trägers gelagert ist;

einem Lenk-Stellantrieb (22; 111), der so ausgebildet ist, daß er auf wenigstens eine der Fahrzeug-Radnaben wirkt; und

einem Lenkgetriebe (37, 40-43; 114-116), das die zwei Fahrzeug- Radnaben miteinander zwecks Synchronisation ihrer relativen Winkelbewegungen in Übereinstimmung mit vorgegebenen Fahrparametern verbindet, welches Lenkgetriebe zwei Wellen (40; 115) umfaßt, die relativ zueinander synchron gegenläufig drehbar sind und über je eine Verteiler-Winkelgetriebe-Einrichtung (41, 43) mit der entsprechenden Nabe in Drehverbindung stehen, welche Verteiler-Einrichtungen erste und zweite Zahnräder umfassen, die auf das der entsprechenden Nabe zugewandte Ende der Welle aufgekeilt bzw. drehfest mit dieser Nabe verbunden sind;

dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (22; 111) vollständig am Träger gehalten ist und einen ortsfesten Teil, der starr mit dem Träger ausgebildet und unabhängig vom tragenden Aufbau des Fahrzeugs ist, und einen relativ zum ortsfesten Teil bewegbaren Teil umfaßt, der über das Lenkgetriebe mit den Fahrzeug-Radnaben verbunden ist.

2. Achse nach Anspruch 1, welche ferner eine Transmission umfaßt, die ein Differentialgetriebe (18; 105) und zwei Achswellen (19; 110a,b) aufweist, deren jede in Antriebsverbindung mit der entsprechenden Fahrzeug-Radnabe zwecks deren Bewegungsantriebes steht, wobei die gegenläufig drehbaren Wellen koaxial zu den einzelnen Achswellen angeordnet sind und jede Welle nahe der entsprechenden Verteiler-Winkelgetriebe-Einrichtung koaxial zur entsprechenden Achswelle drehbar gelagert und die Wellen/Achswellen-Kombination drehbar am Achsträger gelagert ist, wobei die Transmission eine Gleichgeschwindigkeits-Kupplung (20) aufweist, die die Achswelle und die entsprechende Nabe miteinander verbindet.

3. Achse nach Anspruch 1 oder 2, in welcher sich die Wellen zwecks Dreh-Synchronisierung bis zu diametral gegenüberliegenden Seiten bezüglich eines zentralen Zahnrades (37; 116) erstrecken und auf beide an der von der entsprechenden Nabe entfernten Seite je ein drittes Zahnrad (42; 114a,b) aufgekeilt ist, das sich im kämmenden Eingriff mit dem zentralen Zahnrad befindet.

4. Achse nach Anspruch 3, in welcher der Lenk-Stellantrieb so ausgebildet ist, daß er auf das zentrale Zahnrad wirkt.

5. Achse nach Anspruch 3 oder 4, in welcher die ersten und zweiten Zahnräder und/oder die dritten Zahnräder mit dem zentralen Zahnrad eine Wälzlinie aufweisen, die so gewählt ist, daß sie eine mit dem Lenkwinkel veränderbare Antriebsübersetzung erzeugt.

6. Achse nach Anspruch 5, in welcher die ersten und zweiten Zahnräder Zahnradsegmente mit einer nichtkreisrunden Wälzlinie umfassen.

7. Achse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine geschlossene Kasten-Konstruktion aufweist, wobei das Lenkgetriebe im Inneren dieser Kasten-Konstruktion aufgenommen ist.

8. Achse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Vorrichtung (39; 131; 131a) zum Ausgleichen des Spiels zwischen den ersten und zweiten Zahnrädern und zwischen den dritten Zahnrädern und dem zentralen Zahnrad.

9. Achse nach Anspruch 8, in welcher das zentrale Zahnrad und die dritten Zahnräder im wesentlichen Kegelräder sind und die Spiel-Ausgleichsvorrichtung ein elastisches Element umfaßt, das das zentrale Zahnrad durch Beaufschlagung in kämmenden Eingriff mit den dritten Zahnrädern hält.

10. Achse nach Anspruch 9, in welcher die Spiel-Ausgleichsvorrichtung eine elastische Einrichtung umfaßt, die so angeordnet ist, daß sie zwischen den zwecks Rotation auf jede gegenläufig drehbare Welle aufgekeilten Zahnrädern (114a, b, 41) wirkt, und in welcher wenigstens eines dieser Zahnräder längs der entsprechenden Welle verschiebbar ist.

11. Achse nach Anspruch 10, in welcher die elastische Einrichtung (131a) so angeordnet ist, daß sie zwischen dem verschiebbaren Zahnrad (114a,b) und der entsprechenden Welle (110a,b), auf dem es befestigt ist, wirkt.

12. Achse nach Anspruch 1, in welcher das zweite Zahnrad (43) einstellbar auf der entsprechenden Nabe (17) verschiebbar ist, um die Größe der Vorspur der Fahrzeug-Radnaben zu regulieren.

13. Achse nach Anspruch 1, in welcher der Träger wenigstens eine Lagereinrichtung zur Schwenklagerung der Achse an einem tragenden Aufbau des Fahrzeugs aufweist.

14. Achse nach Anspruch 13, in welcher der Lenk-Stellantrieb ein Gehäuse (111) umfaßt, das an dem Träger befestigt ist und die Lagereinrichtung ermöglicht.

15. Lenkachse nach Anspruch 14, in welcher der Lenk-Stellantrieb ein hydraulischer Motor ist, der einen sich in den Träger hineinerstreckenden Schaft (118) aufweist.

16. Lenkachse nach Anspruch 14, in welcher einzelne Scheiben für ein Gleitlager (135, 136) auf das Gehäuse aufgesetzt sind.

17. Lenkachse nach Anspruch 16, in welcher das Lager eine Radialund Axial-Ausführung ist.

18. Lenkachse nach Anspruch 14, in welcher der Träger zwei Lagereinrichtungen aufweist, von denen eine erste das Gehäuse umfaßt und eine zweite durch eine Hülse (140) definiert ist, die sich vom Träger auf der in Querrichtung vom Gehäuse entfernten Seite aus erstreckt und koaxial zu diesem angeordnet ist.

19. Lenkachse nach Anspruch 18, in welcher Zufuhrleitungen zum Stellantrieb in einem Bereich zwischen den Lagereinrichtungen zur Außenseite des Gehäuses und/oder des Trägers hin offen sind.

20. Lenkachse nach Anspruch 19, in welcher die Leitungen durch einen radialen Flansch (120) ragen, wodurch der Stellantrieb am Träger befestigt ist.

21. Achse nach Anspruch 2, in welcher die gegenläufig drehbaren Wellen rohrförmig und koaxial zur entsprechenden Achswelle und auf der der Differentialeinrichtung zugewandten Seite von den gleichen Lagern (40b; 109) wie das Differential abgestützt sind.