Räder sind wesentliche Komponenten vieler Maschinen und Geräte, wobei ihre Beschaffenheit maßgeblich ihre Tragfähigkeiten, Rollwiderstände und Laufeigenschaften beeinflusst. Insbesondere Lenkrollen spielen eine entscheidende Rolle bei der Manövrierbarkeit von Maschinen und Geräten, da sie um eine vertikale Achse schwenkbar sind.
Die Funktionsweise von Lenkrollen
Um ein leichtes Schwenken der Lenkgabel zu ermöglichen, wird das Rad in der Regel mit einem horizontalen Abstand zwischen der Achse des Schwenklagers und der Radachse montiert. Dieser Abstand wird als Ausladung bezeichnet.
Diese Ausladung hat nicht nur den Zweck, das Schwenken der Gabel zu erleichtern, sondern verleiht der Rolle auch stabile Laufeigenschaften bei Geradeausfahrt. Im Gegensatz dazu sind Bockrollen nicht schwenkbar und dienen dazu, Maschinen und Geräten eine feste Richtungsstabilität zu verleihen.
Materialien und Eigenschaften von Bandagen/Reifen
Die Bandagen oder Reifen von Rädern bestehen aus verschiedenen Elastomeren und sind typischerweise mit einem Stahlband oder einer Stahleinlage ausgestattet. Je nach Beschaffenheit weisen diese Bandagen und Reifen unterschiedliche Tragfähigkeiten, Rollwiderstände und Laufeigenschaften auf.
Bestellung und Lieferung von Produkten
Die auf Produktseiten abgebildeten Schnittzeichnungen der Räder stellen stets nur ein Beispiel der jeweiligen Serie dar. Unsere Produkte können ausschließlich online bestellt werden. Für viele Produkte erstatten Krankenkassen die Kosten ganz oder teilweise. Es ist ratsam, vorab mit der eigenen Krankenkasse zu klären, ob für das gewünschte Produkt eine Erstattung möglich ist. Im Sanitätshaus läuft die Versorgung häufig über Pauschalen der Krankenkassen, die meist nur eine Grundausstattung abdecken.
Falls Sie Ihr Paket nicht selbst annehmen können, empfiehlt es sich, eine Vertrauensperson zu beauftragen. Sollten Sie nicht anwesend sein, wird Ihr Paket entweder bei einem Nachbarn abgegeben oder Sie können es in einer nahegelegenen Paketstation oder Filiale abholen.
Rollatoren werden vormontiert geliefert. Bei einigen wenigen Artikeln kann es erforderlich sein, kleine Zubehörteile anzubringen oder Einstellungen vorzunehmen. Jeder Lieferung liegt eine deutschsprachige Bedienungsanleitung bei.
Für viele Produkte sind passendes Zubehör und Ersatzteile direkt im Webshop beim jeweiligen Produkt oder in der Kategorie „Ersatzteile“ erhältlich. Die Rücksendekosten tragen die Käuferinnen und Käufer.
Historische Entwicklung der Lenkung
Als Lenkung wird die Vorrichtung zur Beeinflussung der Fahrtrichtung von Fahrzeugen jeglicher Art bezeichnet. Kutschen, als Vorgänger der motorisierten Fahrzeuge, nutzten eine Schwenkachslenkung (auch Drehschemellenkung genannt). Hierbei wurde der vordere starre Achskörper mit den an beiden Enden gelagerten Rädern um einen zentralen Bolzen horizontal geschwenkt. Diese Art der Lenkung findet sich heute noch häufig an mehrachsigen Anhänger-Fahrzeugen.
Aufgrund der hohen Lenkkräfte war die Steuerung eines selbst fahrenden Fahrzeugs mit dieser Methode kaum möglich. Um Probleme mit zwei gelenkten Rädern zu umgehen, wurde der Benz Patent-Motorwagen Nummer 1 als Dreirad mit Steuerkopflenkung konstruiert. Dieses Prinzip wurde auch beim vierrädrigen Daimler Stahlradwagen von 1889 angewendet, bei dem zwei Spurstangen die Drehbewegung der Lenkpinne auf die Gabeln übertrugen.
Das erste Fahrzeug mit Verbrennungsmotor und der 1893 von Carl Benz patentierten Achsschenkellenkung war der Benz Victoria im Jahr 1893. Die Spurstangen waren an einem mittig angeordneten, achsfesten Lenkstockhebel angelenkt.
Weiterentwicklungen der Lenksysteme
Mit dem Aufkommen von Einzelradaufhängungen und höheren Geschwindigkeiten wurde eine Verbesserung des Lenkverhaltens notwendig. Bewegungen von Starrachsen bei Bodenunebenheiten führten zu ungewollten Lenkeinschlägen und Stößen in der Lenkung. Die Schwenkbewegung der Lenkgetriebewelle wurde in verschiedenen Ausführungen des Lenkgestänges auf die beiden Spurstangen übertragen. Durch die Pfeilung der Spurstangen ergaben sich erweiterte Möglichkeiten, die Radeinschläge nach dem Ackermann-Prinzip zu realisieren.
Durch die Entwicklung von Kugelgelenken konnten wichtige Lenkungskenngrößen, wie beispielsweise der Lenkrollradius, den steigenden Anforderungen, die sich durch ABS ergaben, angepasst werden. Zur Reduktion der Bedienkräfte wurden hydraulisch unterstützte Servolenkungen entwickelt, teilweise mit geschwindigkeitsabhängiger Unterstützung. Trotz verringerter Bedienkräfte wurden direktere Lenkungen für ein sportlicheres Fahrverhalten ermöglicht.
Aus Gründen der Energieeinsparung wurde bei der Zahnstangenlenkung die hydraulische Unterstützung durch eine elektrische ersetzt. Diese bot auch die Möglichkeit von Assistenzfunktionen, die sich auf das Lenkradmoment auswirken.
Moderne Lenkungstechnologien
Die Beeinflussung des Lenkverhaltens durch ungleiche Bremskräfte (kurvenaußen und kurveninnen) ist bereits seit langem Stand der Technik. Hinterradlenkungen werden zunehmend zum Standard in der Oberklasse. Die Vorderachslenkung wird um Funktionen zur Stabilisierung des Fahrzeugs mittels Überlagerungslenkung erweitert.
Aus Sicherheitsgründen besteht jedoch weiterhin eine mechanische Verbindung vom Lenkrad zu den Rädern. Dies gilt auch bis Level 4 des autonomen Fahrens, um dem Fahrer jederzeit die Kontrolle zu ermöglichen. Die Lenkung ist von zentraler Bedeutung für die Fahrsicherheit.
Für Lenkanlagen von Kraftfahrzeugen und Kraftfahrzeuganhängern im Straßenverkehr in Europa sind die EG-Richtlinien 70/311/EWG und 75/321/EWG sowie die äquivalente ECE-Regel ECE-R 79 zu beachten.
Verschiedene Lenkungstypen im Detail
Schwenkachslenkung
Bei der Schwenkachslenkung wird der starre Achskörper mit den an seinen Enden gelagerten Rädern als Ganzes um einen zentralen Bolzen, den sogenannten „Königsbolzen“, geschwenkt. Frühe Dampfwagen, dampfgetriebene Straßenwalzen oder einfache selbstfahrende Fahrzeuge wie Seifenkisten wurden mit dieser Lenkung ausgestattet. Dreirädrige Lastenfahrräder mit zwei Vorderrädern und vornliegender Ladefläche verfügen überwiegend über eine Schwenkachslenkung.
Steuerkopflenkung (Gabellenkung)
Die Steuerkopflenkung oder Gabellenkung wird überwiegend bei einspurigen Fahrzeugen verwendet, kam aber auch im vierrädrigen Daimler Stahlradwagen zum Einsatz. Außer bei Einspurigen (Fahrräder, Motorroller) wird sie auch bei dreispurigen Fahrzeugen angewendet.
Unter dem Begriff Duplex-Lenkung ist eine Vorderradaufhängung für Motorräder mit zwei Lenkköpfen bekannt. Darin sind die Lenkwellen gelagert, an deren Enden die Lenkhebel befestigt sind. Sie bilden zusammen mit dem Rad bzw. dem Lenker jeweils ein oberes und unteres Lenktrapez. Durch die Momentanpole der beiden Lenktrapeze verläuft die ideelle Lenkachse, die bei Lenkeinschlag nicht in der Radebene liegt. Das Rad ist an einem Doppelrohrsystem federnd gelagert, das von den Lenkhebeln bewegt wird.
Achsschenkellenkung
Die Achsschenkellenkung mit durchgehender Spurstange bei Starrachsen zielt darauf ab, dass beide Räder bei Kurvenfahrt mit geringer Querbeschleunigung auf einer Kreisbahn mit gleichem Mittelpunkt rollen, dem sogenannten Momentanpol der Bewegung. Bei der Drehschemellenkung ist dies automatisch der Fall.
Bei der Achsschenkellenkung müssen die Räder unterschiedlich geschwenkt werden, wobei das innenliegende Rad stärker als das außenliegende eingeschlagen wird. Bei Starrachsen mit durchgehender Spurstange wird dies durch die Bildung des sogenannten Lenktrapezes erreicht. Dieses besteht aus dem Achskörper, den beiden leicht nach innen weisenden Spurhebeln an den Achsschenkeln und einer Spurstange, die kürzer als der Achskörper ist. Dadurch entstehen beim Schwenken der Räder ungleich lange wirksame Hebelarme, so dass sich die Verlängerungen aller Radachsen ungefähr im Kurvenmittelpunkt schneiden (Ackermann-Prinzip).
Ein Hinweis auf ein richtig dimensioniertes Lenktrapez ist die Tatsache, dass sich die verlängerten Lenkhebel an den Achsschenkeln in Geradeausstellung in der Mitte der Hinterachse treffen. Bei Einzelradaufhängungen trifft diese Einschränkung nicht zu, da sich die Ackermannbedingung durch entsprechende Pfeilung der Spurstangen einhalten lässt.
Die Ackermannlenkung wurde erstmals 1816 von Georg Lankensperger patentiert. Rudolph Ackermann erwarb die Rechte für England, weshalb sie dort unter dem Begriff „A-Steering“ bekannt wurde. An Ackermann erinnert auch die Bezeichnung des Ackermann-Winkels, der bei langsamer Kurvenfahrt durch das Verhältnis von Radstand und Radius definiert ist, sowie die Ackermann-Funktion, welche die Spurwinkeldifferenz zwischen dem kurveninneren und dem kurvenäußeren Rad beschreibt.
Spreizachse
Die beiden Achsschenkel oder Radträger sind um je eine eigene, leicht geneigte Achse schwenkbar gelagert. Die Spreizachse war ursprünglich durch einen Achsschenkelbolzen festgelegt. Bei modernen Fahrwerken sind ideelle Spreizachsen üblich, wie sie sich beispielsweise durch einen aufgelösten unteren Dreieckslenker ergeben. Damit sind Spreizachsen möglich, die teilweise weiter außen als das Rad liegen. Zum koordinierten Schwenken sind die Radträger gelenkig über das Lenkgestänge miteinander verbunden.
Lenkgetriebe und Rückstellmomente
Die Drehung des Lenkrads wird über das Lenkgetriebe und das Lenkgestänge auf die Räder übertragen. Das Lenkradmoment gibt dem Fahrer eine Rückmeldung über den Fahrzustand und darf aus Sicherheitsgründen einen Maximalwert nicht überschreiten. Das Produkt aus Lenkgetriebeübersetzung und Gestängeübersetzung (Gesamtlenkübersetzung) muss bei Fahrzeugen ohne Lenkunterstützung entsprechend indirekt ausgelegt sein.
Im Fahrbetrieb wirken bei Kurvenfahrt Seitenkräfte und Reifenrückstellmomente auf das Rad. Durch gezielte Elastizitäten im Lenksystem und der Radaufhängung (Elastokinematik) stellen sich Radlenkwinkel ein, die geringer sind als auf Grund der Lenkübersetzung zu erwarten wäre.
Zahnstangenlenkung
Bei der Zahnstangenlenkung sind die Spurstangen unmittelbar an der Zahnstange angelenkt und verbinden sie mit den Spurhebeln. Man unterscheidet die Anbindung seitlich an der Zahnstange und den Mittenabgriff. Im einfachsten Fall sind die Spurstangen direkt mit dem Lenkstockhebel verbunden, was eine Asymmetrie zur Folge haben kann. Ein spiegelsymmetrisch angeordneter Lenkstockzwischenhebel kann diesen Nachteil beheben.
Spurdifferenzwinkel und Sturz
Der Spurdifferenzwinkel ist die Winkeldifferenz, um die das kurvenäußere Rad gegenüber dem kurveninneren Rad weniger weit eingeschlagen wird, sodass ein rutschfreies Abrollen der gelenkten Räder möglich wird. Bei der Achsschenkellenkung kann ein geeigneter Spurdifferenzwinkel durch Anwendung des Ackermann-Prinzips erreicht werden. Die Messung des Spurdifferenzwinkels erfolgt stets mit nach links und nach rechts eingeschlagenen Rädern.
Die Radachsen oder Achsstummel stehen nicht genau horizontal, sondern weisen am äußeren Ende leicht nach unten oder oben. Der erstgenannte Fall wird fahrzeugbezogen als positiver Sturz bezeichnet. Negativer Sturz gleicht teilweise die Wankneigung in Kurven aus und ermöglicht höhere Seitenführungskräfte. Für den Geradeauslauf ist entscheidend, dass der Sturz rechts und links gleich groß ist.
Die Schwenkachsen der Räder sind in der Regel leicht nach innen geneigt, sodass die Verlängerung der Schwenkachse die Aufstandsfläche des Rads möglichst nah an deren Mittelpunkt schneidet. Dadurch verkleinert sich der Lenkrollradius. Bremskräfte, zum Beispiel durch Bremsen auf einseitiger Glätte oder ABS-Eingriffe, sind dadurch weniger stark am Lenkrad spürbar.
Sturz- und Spreizungswinkel hängen direkt voneinander ab und bilden zusammen in der Regel einen konstruktiv festgelegten, unveränderlichen Gesamtwinkel. Daher wird auf eine Angabe des Spreizungswinkels manchmal verzichtet.
Rückstellmomente und Gewichtsrückstellung
Das auf das Lenkrad wirkende Rückstellmoment bei Kurvenfahrt entsteht im Wesentlichen durch das Reifenrückstellmoment und durch das Moment von Seitenkraft und Nachlaufstrecke der Räder. Die Nachlaufstrecke entsteht durch die leichte Neigung der Spreizachsen (Nachlaufwinkel) nach hinten oben in der Projektion auf die Fahrzeuglängsebene und den Nachlaufversatz.
Die Gewichtsrückstellung entsteht durch das Moment der Radlast um die geneigte Spreizachse. Die Wirkungen beider Räder summieren sich am Lenkrad.
Speziallenkungen
Knicklenkung
Bei der Knicklenkung besteht das Fahrzeug aus zwei Teilen mit je einer meist ungefederten Starrachse. Beide Teile sind durch ein um eine vertikale Achse drehendes Gelenk verbunden. Das Lenken erfolgt durch Schwenken der beiden Fahrzeugteile gegeneinander. Die Knicklenkung eignet sich in erster Linie für kurze und eher langsamfahrende Fahrzeuge. Massen, die sich vor der Vorder- oder hinter der Hinterachse befinden, wirken bei Fahrzeugen mit Knicklenkung stabilisierend.
Panzerlenkung
Bei der sogenannten Panzerlenkung wird die Richtungsänderung meist mit zwei Hebeln (rechts und links vom Fahrer) eingeleitet und der Antrieb auf der Innenseite der Kurve abgebremst. Die unterschiedlichen Drehzahlen der beiden angetriebenen Ketten von Panzern und anderen Kettenfahrzeugen (wie Raupenfahrzeuge) und auch der Räder von Radfahrzeugen (z. B. bei Gabelstaplern) ermöglichen diese Art der Lenkung. In der einfachsten Form geschieht dies durch eine Lenkbremse mit Bremsbändern, die jedoch schnell verschleißen können.
Zweiradlenkung
Bei der Zweiradlenkung werden die beiden Räder derselben Achse gelenkt. Eine Hinterradlenkung wird nur bei langsam fahrenden Fahrzeugen mit bauartbedingter Höchstgeschwindigkeit angewandt, da der Regelkreis Fahrer/Fahrzeug bei höheren Geschwindigkeiten instabil wird. Fahrzeuge wie Gabelstapler mit großem vorderem Überhang und Hinterradlenkung profitieren von erhöhter Wendigkeit.
Die Vorderradlenkung ist die übliche Lenkung bei den meisten Kraftfahrzeugen. Bei dreiachsigen Fahrzeugen mit ungelenkten Hinterachsen können die Hinterräder bei Kurvenfahrt schräg zur Rollrichtung geschoben werden und radieren dabei auf dem Untergrund. Durch den Reibungswiderstand zwingen sie dem Fahrzeug ein untersteuerndes Verhalten auf.
Die Doppelvorderradlenkung bezeichnet die Lenkung zweier kurz hintereinander liegender Vorderachsen. Die hintere Achse hat dabei einen geringeren Lenkwinkel als die vordere Achse, um das Radieren der zweiten Achse bei Kurvenfahrt zu vermeiden. Mit dieser Lenkung wird eine hohe vordere Achslast auf zwei Achsen verteilt. Zwei angelenkte Vorderachsen sind bei Spezialfahrzeugen wie großen Autokranen anzutreffen und werden vermehrt auch bei Baufahrzeugen wie Schüttguttransportern und selbstfahrenden Betonmischern eingesetzt.
Die Vorderrad-Hinterradlenkung wird bei dreiachsigen Nutzfahrzeugen mit doppelter Hinterachse verbaut. Hierbei lenkt zusätzlich zur Vorderachse eine der beiden Hinterachsen mit. Ist die erste Hinterachse die Lenkachse, lenkt diese gleichsinnig mit der Vorderachse. Ist die zweite Hinterachse die Lenkachse, lenkt diese gegensinnig zur Vorderachse. Da ein Radieren der Hinterachsen vermieden wird, ist das Fahrzeug leichter zu handhaben. Insbesondere bei Anlenkung der hintersten Achse reduziert sich der Wendekreis.
Eine Allradlenkung ermöglicht einen kleinen Wenderadius und findet sich unter anderem bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen oder bei Schwerlasttransportern. Sie ist vor allem in der Landwirtschaft eingesetzt, wobei die Vorderräder und die Hinterräder in die gleiche Richtung ausgelenkt werden. Dies ermöglicht es, die Hinterräder auch bei Geradeausfahrt versetzt zu den Vorderrädern laufen zu lassen. Dies reduziert die Spurrinnenbildung und vermindert die Kippgefahr im steilen Gelände.
Bei PKW ist ein Lenkverhalten erwünscht, das sich mit proportional eingeschlagenen Rädern nicht erzielen lässt: ein kleiner Wendekreis mit gegensinnig einschlagenden Rädern bei niedriger Geschwindigkeit und erhöhte Fahrstabilität bei hohen Geschwindigkeiten mit gleichsinnig einschlagenden Rädern.
Lenkrollen mit und ohne Feststeller
Lenkrollen sind um eine vertikale Achse schwenkbar, wodurch Maschinen und Geräte manövriert werden können. Um das Schwenken der Gabel zu erleichtern, ist bei diesem Rollentyp die Lenkgabel über ein Schwenklager mit dem am Gerät fest montierten Befestigungselement verbunden. Das Schwenken der Gabel wird weiter erleichtert, indem das Rad mit einem horizontalen Abstand zwischen den Achsen des Schwenklagers und des Rades befestigt ist. Diese sogenannte Ausladung unterstützt zudem die Stabilität des Laufverhaltens bei der Fahrt in eine Richtung.
Lenkrollen werden mit oder ohne Feststeller gefertigt. Bei Lenkrollen mit Feststelleinrichtung können beispielsweise Rad, Gabelkopf und Richtung blockiert werden. Feststeller dürfen nur im Stillstand betätigt werden.
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