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Dokumentenidentifikation DE3205979C3 14.12.1989
Titel Lenkachse mit Hilfskraftunterstützung
Anmelder Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, 7990 Friedrichshafen, DE
Erfinder Maurer, Dieter;
Rauter, Jürgen, 7990 Friedrichshafen, DE;
Dziuba, Peter, 7770 Überlingen, DE
DE-Anmeldedatum 19.02.1982
DE-Aktenzeichen 3205979
Offenlegungstag 08.09.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.06.1985
Date of publication of amended patent 14.12.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.12.1989
IPC-Hauptklasse B62D 7/06
IPC-Nebenklasse B62D 7/20   B62D 5/06   
Zusammenfassung 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.

Beschreibung[de]

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 Anschlagselemente 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.

Eine 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 Neueinstellung von Anschlags- Konterschrauben, welche i. d. R. an einem dem Achsenkörper nächstgelegenen Punkt des Gelenkgehäuses oder der Spurstange bzw. eines Lenkhebels gegenüber einer speziell angeformten Anschlag-Warze angeordnet sind, lassen sich Einstelländerungen erreichen (siehe "Werkstattbuch für ZF-Achsen", Zahnradfabrik Passau GmbH, 2. Auflage Januar 1976, Abschnitt A, Lenkeinschlag mittels Meßvorrichtung einstellen, gemäß 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 bzw. 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 Einstellarbeiten sind daher nicht nur mühsam und zeitraubend, sondern erfordern auch gewisse Geschicklichkeits- 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 radikalen 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 Achsgeometrie 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 Einstelbarkeit nur auf einen Bestwert und nicht mehr in weiteren Bereichen beliebig und auch für beide Lenkhälften ungleich ausführbar ist.


Es sind hydraulische Stellzylinder für landwirtschaftliche Geräte an Schleppern bekannt (US-PS 33 09 116), die einen einstellbaren Anschlag zur Begrenzung der Rückstellbewegung des Hydraulikkolbens aufweisen. Der Anschlag wird von einem mehrteiligen längenverstellbaren Distanzstück gebildet, das zwischen dem Zylindergehäuse und einem Gelenkauge eine nach außen ragende Kolbenstange umfaßt. Dabei wird eine innere mit äußeren Umfangsnuten versehene, längsgeteilte Hülse von einer äußeren ebenfalls längsgeteilten Hülse umfaßt, die mit einem Ringbund in eine der Umfangsnuten der inneren Hülse eingreift. Die beiden Teile der äußeren Hülse werden durch Klemmschrauben zusammengehalten, die beide Hülsen gegen die Kolbenstange festklemmen. Die äußere Hülse wirkt mit einem Kragen kurz vor Erreichen der inneren Endlage auf ein hydraulisches Abschaltventil.

Bei der Montage des Distanzstückes ist darauf zu achten, daß dieses fest am Gelenkkopf anliegt. Wird es versehentlich mit einem Abstand von diesem auf der Kolbenstange festgeklemmt, kann das Distanzstück während des Betriebes unter dem Einfluß der Kräfte auf der Kolbenstange wandern, wodurch sich der Endschlag in unzulässiger Weise verändert. Dies kann zu Beschädigungen der Geräte führen.

Ferner ist bei einem Hydraulikzylinder allgemeiner Art ein ähnliches längenveränderbares Distanzstück zwischen einem Gelenkauge und einem zylinderseitigen Anschlag vorgesehen (US-PS 31 77 976). Hierbei sind die innere und äußere Hülse zylindrische ungeteilte Werkstücke, die stirnseitig über die Kolbenstange geschoben werden, bevor diese mit einem Gelenkauge verschweißt wird. Die äußere Hülse weist eine glatte innere Zylinderfläche auf. An ihrem äußeren Umfang ist im Bereich der zylinderseitigen Stirnfläche ein Bügel angeschraubt, der in die Umfangsnuten der inneren Hülse eingreift und diese axial zur äußeren Hülse fixiert, wodurch die Länge des gesamten Distanzstückes bestimmt wird.

Das Distanzstück kann auf der Kolbenstange gleiten, wodurch unter Schmutzeinwirkung die Gleitfläche der Kolbenstange zerstört wird. Dies führt weiter zur Zerstörung der Zylinderdichtung und möglicherweise zum Ausfall der Hydraulikanlage. Ferner ist das Distanzstück nach der Verschweißung des Gelenkauges nicht mehr demontierbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die linke Hälfte einer Lenkachse mit dem größten Einschlagwinkel und somit aktivem Anschlag.

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

Fig. 1a zeigt das Kräftediagramm aus der bisher üblichen Anordnung einer Anschlagschraube am Gelenkgehäuse.

Fig. 1b 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.

Fig. 2b zeigt das Detail und die Lage einer bevorzugten Anschlagausgestaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 3 und 3a zeigen diese Anschlagausgestaltung im Längsschnitt, Seitenschnitt und Querschnitt.

Fig. 4 und 4a zeigen entsprechende weitere Anschlagsversionen 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 Fig. 1 zeigt die linke Achshälfte in Anschlagstellung und die Fig. 2 die rechte Achshälfte außer Anschlag. Die Kolbenstange 5 wirkt hier gerade nach rechts. In Fig. 1a 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. 1b 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 zwichen 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.

Fig. 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 das den Übergang 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 21 (oder 22) wird durch die Entfernung der Einrastung 20 zur gewählten Stirnfläche 23 (oder 24) des Bügels 18 bestimmt.

Mit einer Seitenöffnung 25 ist derselbe quer zur Kolbenstange 5 hier in die Einrastung 20 eingeschoben und durch eine Sicherungsschraube 26 festgehalten. Soll 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, welche 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.

Fig. 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 sich von derselben gegen die Kontur 29 der Einrastung 20 abstützt.

Fig. 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 hockant gestelltem Querschnitt in die Einrastung 20 einschiebbar ist. Die wirksamen Abstände 21 (22) werder hier mittels von ihm in Achsrichtung je zur Hälfte nach einer der beiden Frontseiten abgebogenem 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 auch Fig. 3, so daß sich eine weitere Erklärung erübrigt.

Sollen mehr als drei verschiedene Einstellungen der wirksamen Abstände 21 und 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 Abständer verwendet werden.

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


Anspruch[de]
  1. 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 Einschlagwinkel der Räder begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement als halbrundförmig gebogener Bügel (18) gestaltet ist, der mit einem Radialweg (27) in eine Einrastung (20) axial formschlüssig und gegen selbsttätiges lösen festlegbar ist, daß der Radialsteg (27) zu den Stirnflächen (23, 24) des Bügels (18) unterschiedliche Axialabstände (21, 22) aufweist, wodurch durch Drehung des Bügels (18) um 180° zwei Anschlagabstände durch die Stirnflächen (23, 24) des Bügels (18) verwirklichbar sind, und die Einrastung (20) an den freien Enden der Kolbenstange (5) bzw. an einem Kolbenstangengelenk (11) derselben oder an beiden Enden des Arbeitszylinders (4) eingearbeitet ist.
  2. 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. 3. 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.
  4. 4. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (23, 24) axiale Stufungen haben, welche bestimmten Einbaulagen der Bügel (18) zugeordnet sind.
  5. 5. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Bügel (18) ein seine Seitenöffnung (25) im Einbauzustand übergreifendes Schließblech (28) lösbar befestig ist.
  6. 6. Lenkachse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Bügel (18) als auch Schließblech (28) im Einbauzustand mit der jeweiligen Einrastung (20) axialen Formschluß haben.
  7. 7. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenöffnung (25) des Bügels (18) in der Einrastung (20) unter einer Federvorspannung radial festgehalten ist.
  8. 8. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließblech (28) im Einbauzustand in eine Ringnut der Einrastung (20) axialfest eingreift und radial durch eine Seitenöffnung (25) überbrückende Sicherungsschraube (26) am Bügel (18) festgelegt ist.
  9. 9. Lenkachse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Axialabstände (21 und 22) zwischen Einrastung (20) und jeweils genutzter Anschlagstirnfläche (23 bzw. 24) einen jeweils solchen Rest-Stellweg entsprechen, daß diese bei einer Spurweitenveränderung der Lenkachse mittels Seitentausch von Radbefestigungsverbindungen steht einen entsprechenden maximalen, noch zulässigen Einschlagwinkel (16) ermöglichen.






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