B E S C H R E I B U N G

Vorrichtung zum Umschalten des Lenkgetriebes eines Kettenfahrzeuges

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umschalten des Lenkgetriebes eines Kettenfahrzeuges, bei dem die übertragungsrichtung der Lenkbewegung einer Lenksäule auf ein Lenkgestänge bei einem Fahrtrichtungswechsel umkehrbar ist.

Das Lenken von Gleiskettenfahrzeugen erfolgt in der Regel durch ein hydrodynamisches Lenkgetriebe, das als Teil des Fahrzeugantriebes ausgebildet ist. Durch dieses Lenkgetriebe werden die Antriebsräder der Gleisketten jeder Fahrzeugseite entsprechend der auszuführenden Kurvenbewegung des Fahrzeuges bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt angetrieben. Das Lenkgetriebe wird vom Lenkrad aus über eine Lenksäule und ein Betätigungsgestänge, das auf Steuerventile des Getriebes einwirkt, betätigt. Hierdurch wird es entsprechend der zu fahrenden Kurve beeinflusst, indem die Ketten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit über die Kettenräder angetrieben werden. Durch die Ausbildung des Lenkgetriebes ist es zum Fahren einer Kurve, z.B. einer Rechtskurve, bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt erforderlich, dass das Lenkrad bei Rückwärtsfahrt entgegen der Lenkbewegung bei Vorwärtsfahrt gedreht wird. Diese ungleichsinnige Lenkbewegung kann leicht zu einer Fehlbedienung und damit zu Unfällen führen, weil die Fahrzeuglenkung von Radfahrzeugen und der meisten mechanisch gelenkten Kettenfahrzeugen für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt gleichsinnig sind.

Um für die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt auch bei Kettenfahrzeugen mit hydrodynamischen Lenkgetriebe eine gleichsinnige Lenkbewegung durchführen zu können, sind aus der DE-29 48 214 A1 , der DE 42 10 728 A1 und der DE 196 14 723 A1 Fahr- und Lenkbe- tätigungseinrichtungen für Gleiskettenfahrzeuge bekannt, bei denen jeweils eine Vorrichtung zum Umschalten des Lenkgetriebes vorgesehen ist, mittels welcher die übertragungsrichtung der Lenkbewegung der Lenksäule auf ein Lenkgestänge bei einem Fahrtrichtungswechsel umkehrbar ist. Hierzu ist jeweils ein Umlenkelement drehbar mit der Lenksäule verbunden, welches um eine Schwenkachse in einem Lagerbock der Lenksäule in eine Lage oberhalb oder unterhalb der Lenksäulendrehachse verschwenkbar ist,

wobei das Umlenkelement mit einem auf Stellventile des Fahrzeuggetriebes einwirkendes Steuergestänge verbunden ist. Das Umlenkelement wird dabei entweder von einem Hydraulikzylinder (DE-29 48 214 A1 und DE 196 14 723 A1) oder einem Elektromotor (DE 42 10 728 A1) angesteuert. Dabei arbeitet bei der hydraulischen Lösung ein Zylinder gegen eine Zugfeder oder gegen eine oder mehrere Gasdruckfedern.

Nachteilig ist bei den bekannten Vorrichtungen unter anderem, dass sie relativ platzaufwendig sind und, bedingt durch den möglichen Druckverlust der Gasfedern, dem möglichen Bruch der Zugfedern sowie der Forderung nach Redundanz bei elektrisch angesteuerter Mechanik, den heute geforderten Sicherheitsstandards nicht genügen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, die möglichst wenig sicherheitskritische Bauelemente enthält, platzsparend aufgebaut ist und mit der in Betrieb befindliche Fahrzeuge nachrüstbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Lenksinn-Umschaltvorrichtung umfasst zwei axial hintereinander und hinsichtlich ihrer axialen Lage fest an der Lenksäule angeordnete Zahnräder, welche jeweils mittels einer schaltbaren Kupplung mit der Lenksäule drehfest verbindbar oder gegenüber der Lenksäule entkuppelbar sind, wobei die beiden Zahnräder in je eine Zahnstange eingreifen, die in Bezug auf die Drehachse der Lenksäule auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet und an einer radial zur Lenksäule verschiebbaren und mit dem Lenkgestänge verbindbaren Trägerteil befestigt sind.

Mit dieser Vorrichtung ist es auf einfache Weise möglich, neben den Schaltstellungen „Vorwärts" und „Rückwärts", bei denen jeweils eine schaltbare Zahnrad-Zahnstangen- Anordnung zum Einsatz kommt, auch eine Schaltstellung „Neutral" zu realisieren, bei welcher beide Zahnräder mit der Lenksäule drehfest verbunden sind, so dass die gesamte Vorrichtung blockiert ist.

Vorteilhafterweise werden für die Fixierung der Betätigungselemente keine Federelemente benötigt. Außerdem können die Komponenten, die für die Umschaltung benötigt werden, von der Lenkbewegung vollständig entkoppelt werden, d.h., dass keine Komponen-

ten an der Lenkwelle adaptiert sind, welche bei einem Lenkausschlag mitbewegt werden müssen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass jede der beiden schaltbaren Kupplungen eine drehfest mit der Lenksäule verbundene, gegenüber dieser axial entlang eines Keilwellenprofils der Lenksäule verschiebbare Keilnabe um- fasst, welche mittels eines Antriebes von einer ersten Position, bei welcher das Zahnrad und die Keilnabe über eine Formschlussverbindung miteinander verbunden sind, in eine zweite Position verschiebbar ist, bei welcher der Formschluss zwischen der Keilnabe und dem Zahnrad aufgehoben ist.

Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zur formschlüssigen Verbindung zwischen der jeweiligen Keilnabe und dem entsprechenden Zahnrad das Zahnrad auf seiner der Keilnabe zugewandten Seite mindestens einen Vorsprung aufweist, welcher in der ersten Position der Keilnabe formschlüssig in eine Ausnehmung der Keilnabe eingreift.

Der Antrieb zur axialen Verschiebung der jeweiligen Keilnabe kann beispielsweise aus einer Schaltklaue bestehen, die mittels einer Schubstange axial verschiebbar ist, wobei die Schaltklaue die Keilnabe randseitig umfasst.

Zur Vermeidung einer axialen Verschiebung der Zahnräder hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn an dem Trägerteil zwei Führungsleisten befestigt sind, welche jeweils in eine nutenförmige Ausnehmung von mit den Zahnrädern verbundenen Flanschen eingreifen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:

Fig.1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, von der Vorderseite aus gesehen, wobei die Vorrichtung sich in der Schaltstellung „Neutral" befindet;

Fig.2 eine perspektivische Ansicht der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung, schräg von der Rückseite aus gesehen;

Fig.3 einen Längsschnitt der in den Fig.1 und 2 dargestellten Vorrichtung;

Fig.4 eine schematische perspektivische Ansicht der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung, von der Vorderseite aus gesehen, wobei die Vorrichtung sich in der Schaltstellung „Vorwärts" befindet und die mit der Vorrichtung verbundene Lenksäule um einen Lenkwinkel nach links um 90° verdreht wurde;

Fig.5 eine perspektivische Ansicht der in Fig.4 dargestellten Vorrichtung, schräg von der Rückseite aus gesehen;

Fig.6 einen Längsschnitt der in den Fig.4 und 5 dargestellten Vorrichtung;

Fig.7 einen Längsschnitt der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung, wobei die Vorrichtung sich in der Schaltstellung „Rückwärts" befindet.

In den Fig.1-7 ist mit 1 eine an der Lenksäule 3 eines Gleiskettenfahrzeuges angeordnete erfindungsgemäße Vorrichtung zum Umschalten des nicht dargestellten Lenkgetriebes dieses Fahrzeuges bezeichnet.

Die Vorrichtung 1 umfasst zwei, in Richtung der Drehachse 2 der Lenksäule 3 gesehen, hintereinander und hinsichtlich ihrer axialen Lage fest an der Lenksäule 3 angeordnete Zahnräder 4, 5. Die beiden Zahnräder 4, 5 sind jeweils mittels einer schaltbaren Kupplung 6, 7 mit der Lenksäule 3 drehfest verbindbar (kuppelbar) oder gegenüber der Lenksäule 3 entkuppelbar.

Die beiden Zahnräder 4, 5 greifen in je eine Zahnstange 8, 9 ein, die in Bezug auf die Drehachse 2 der Lenksäule 3 auf einander gegenüberliegenden Seiten (d.h. in den Figuren ober- und unterhalb der Drehachse) an einem radial zur Lenksäule 3 verschiebbaren flachen Trägerteil 10 befestigt sind. An diesem Trägerteil 10 wird an einer nur schematisch angedeuteten Befestigungseinrichtung 100 auch das nicht dargestellte Lenkgestänge befestigt, welches die erfindungsgemäße Umschaltvorrichtung 1 mit dem Lenkgetriebe des Kettenfahrzeuges verbindet.

Die beiden schaltbaren Kupplungen 6, 7 umfassen jeweils eine drehfest mit der Lenksäule 3 verbundene und gegenüber dieser axial entlang eines Keilwellenprofils 11 (Fig.3) der

Lenksäule 3 verschiebbare Keilnabe 12, 13. Diese Keilnaben 12, 13 sind jeweils mittels eines Antriebes 14, 15 von einer ersten Position, bei welcher das entsprechende Zahnrad 4, 5 und die zugehörige Keilnabe 12, 13 über eine Formschlussverbindung miteinander verbunden sind, in eine zweite Position verschiebbar, bei welcher der Formschluss zwischen der Keilnabe 12, 13 und dem zugehörigen Zahnrad 4, 5 aufgehoben ist.

Zur formschlüssigen Verbindung zwischen den Keilnaben 12, 13 und den zugehörigen Zahnrädern 4, 5 dienen bei dem in den Fig.1-7 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei umfangsseitig gegenüberliegende Vorsprünge (Knaggen) 16, 17, welche in der jeweils ersten Position der Keilnaben 12, 13 in eine komplementäre Ausnehmung 18, 19 der Keilnaben 12, 13 formschlüssig eingreifen.

Als Antriebe 14, 15 werden bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel axial mittels Schubstangen 20, 21 verschiebbare Schaltklauen 22, 23 verwendet, welche die Keilnaben 12, 13 jeweils randseitig umfassen.

Zur Vermeidung der axialen Verschiebung der beiden Zahnräder 4, 5 sind an dem Trägerteil 10 zwei Führungsleisten 24, 25 befestigt, die in entsprechende nutenförmige Ausnehmungen 26, 27 der mit den Zahnrädern 4, 5 verbundenen Flansche 28, 29 eingreifen.

Nachfolgend wird auf die einzelnen Schaltstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 eingegangen.

In der in den Fig.1-3 dargestellten Schaltstellung „Neutral" greifen die Knaggen 16, 17 beider Zahnräder 4, 5 in die Ausnehmungen 18, 19 der beiden Keilnaben 12, 13 ein, so dass ein Kraftschluss betreffend des eingeleiteten Drehmomentes über die Lenksäule 3 hergestellt ist. Durch den Eingriff beider mit der Lenksäule 3 drehfest verbundener Zahnräder 4, 5 in die ihnen zugeordneten Zahnstangen 8, 9 ist demnach bei dem Versuch einer Drehung der Lenksäule 3 eine lineare Bewegung des Trägerteiles 10 aufgrund der entgegengesetzt gerichteten Kräfte nicht möglich. Das System ist blockiert.

Soll nun der Lenksinn für Vorwärtsfahrt eingestellt werden (Fig.4-6), wird die Schubstange 21 des Antriebes 15 mit der adaptierten Schaltklaue 23 nach vorne in die Schaltstellung „Vorwärts" verschoben, und die axial verschiebbare Keilnabe gibt das Zahnrad 5 frei, indem der Eingriff der Knaggen 17 in die Ausnehmung 19 der Keilnabe 13 aufgehoben wird.

Das Zahnrad 5 besitzt nun keinen Formschluss mehr mit der Keilnabe 13.

Wird nun eine Lenkbewegung mit dem nicht dargestellten Lenkrad z.B. um einen Lenkwinkel von 90° nach links getätigt, so verschiebt sich aufgrund der Drehung der Lenksäule 3 das Trägerteil 10 mit den Zahnstangen 8, 9 linear nach rechts (Fig.4 und 5) entsprechend der im Eingriff befindlichen Keilnaben-Zahnrad-Kombination 12-4. Das freigeschaltete Zahnrad 5, welches sich im stetigen Eingriff mit der Zahnstange 9 befindet, dreht sich frei um die Keilnabe 13 im entgegengesetzten Drehsinn wie das eingerückte Zahnrad 4.

Für die Einschaltung des Lenksinnes für Rückwärtsfahrt wird die Schubstange 21 wieder zurückgezogen, um den Formschluss zwischen Zahnrad 5 und Keilnabe 13 wieder herzustellen. Das System befindet sich daher zunächst wieder in der Schaltstellung „Neutral". Durch Zurückziehen der Schubstange 20 in die Schaltstellung „Rückwärts" zieht die Schaltklaue 22 die Keilnabe 12 nach vorne und das Zahnrad 4 wird freigeschaltet (Fig.7).

Wird nun wiederum eine Lenkbewegung mit dem nicht dargestellten Lenkrad um einen Lenkwinkel von 90° nach links getätigt, so verschiebt sich aufgrund der Drehung der Lenksäule 3 das Trägerteil 10 mit den Zahnstangen 8, 9 linear nach links entsprechend der im Eingriff befindlichen Keilnaben-Zahnrad-Kombination 13-5. Das freigeschaltete Zahnrad 4, welches sich im stetigen Eingriff mit der Zahnstange 9 befindet, dreht sich nun frei um die Keilnabe 12 im entgegengesetzten Drehsinn wie das eingerückte Zahnrad 5.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können beispielsweise die schaltbaren Kupplungen auch einen anderen Aufbau besitzen, sofern sie Formschluss garantieren und eine Straßenzulassung für ein Fahrzeug nur dann erteilt wird, wenn die Lenkung ein 100% -Formschluss der einzelnen an der Lenkbewegung beteiligten Bauteile garantiert. Ansonsten wären auch schaltbare Reibschlusskupplungen (z.B. Magnetkupplungen) möglich.

Die manuelle Ansteuerung der Schubstangen 20, 21 über eine Schaltwelle ist alternativ auch mit nicht näher dargestellten Aktuatoren (z. B. Pneumatikzylinder, E-Motor etc.) möglich, benötigt aber entsprechende Ventile, Elektronik und Software sowie entsprechende Positionsabfragen.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung, Umschaltvorrichtung

2 Drehachse

3 Lenksäule

4,5 Zahnräder

6,7 Kupplungen

8,9 Zahnstangen

10 Trägerteil

11 Keilwellenprofil

12,13 Keilnaben

14,15 Antriebe

16,17 Knaggen, Vorsprünge

18,19 Ausnehmungen

20,21 Schubstangen

22,23 Schaltklauen

24,25 Führungsleisten

26,27 nutenförmige Ausnehmungen

28.29 Flansche

100 Befestigungseinrichtung