DE3000895C2

DE3000895C2 - Steuereinrichtung für den Antrieb von Kettenfahrzeugen, insbesondere Kampfwagen

Info

Publication number: DE3000895C2
Application number: DE3000895A
Authority: DE
Inventors: Nils G. Karlskoga Winblad
Original assignee: Individual
Current assignee: WINBLAD, NILS G., KARLSKOGA, SE
Priority date: 1979-01-12
Filing date: 1980-01-11
Publication date: 1987-01-02
Also published as: GB2042692A; CH651511A5; US4335795A; SE435363B; SE7900278L; GB2042692B; FR2446213A1; DE3000895A1; FR2446213B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.
Bei einem Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Antriebsmitteln von Null fährt das Fahrzeug im allgemeinen gerade aus; die Antriebsmittel können Ketten oder Raupen auf beiden Seiten des Fahrzeuges sein. Es wird angenommen, daß das Fahrzeug ein herkömmliches automatisches Getriebe besitzt.
Für herkömmliche derartige Fahrzeuge werden herkömmliche Steuereinrichtungen benutzt, die in mehr oder weniger großem Maße Handbetätigung erfordern.
Für Kampfwagen wäre es ein großer Vorteil, wenn der Fahrzeugführer während des Fahrens an der Beobachtung und der Bedienung der Waffe teilhaben könnte, wobei die Hauptschußrichtung sehr nahe an der Fahrtrichtung liegt. unter der Voraussetzung einer guten Fahrzeug-, Waffen- und Visierstabilisierung und ebenso einer ergonomisch gut ausgestalteten Fußkontrolle für alle Fahrfunktionen wäre es möglich, diesen Wunsch zu erfüllen. Der Fahrer könnte dann mit Handkontrollen den Panzerturm des Fahrzeuges und die damit, mit begrenzter Ausrichtmöglichkeit verbundene Waffe, bedienen, während das Fahren völlig mit Fußsteuerung durchgeführt würde.
In diesem Zusammenhang ist es auch wesentlich, daß die Fußsteuerung ein deutliches und einfach bestimmtes Betätigungsschema hat, das für den Fahrer leicht zu lernen ist. Außerdem ist es wichtig, daß die Steuereinrichtung technisch einen unkomplizierten Aufbau hat.
Die Aufgabe wird bei einer Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.
In einer speziellen Ausführungsform steuert die Differenziereinheit mit Hilfe der Differenzinformation einen zusätzlichen Gaszug, der zur normalen Beschleunigung noch zusätzliche Geschwindigkeit liefert. Diese Ausführungsform weist auch eine Anordnung der Fußpedale auf, die vom Standpunkt des Aufbaus her vorteilhaft ist.
Durch die erfindungsgemäße Steuereinrichtung wird der große Vorteil erzielt, daß die Hände des Fahrers von aller Arbeit, die zum Fahren gehört, entlastet werden, mit der Ausnahme von Handlungen, die beim Starten oder Anhalten des Fahrzeuges nötig sind. In einer bevorzugten Ausführungsform werden erleichternde Fahreigenschaften und die erstrebte Einfachheit in Bedienung und Aufbau der Steuereinheit erreicht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der wesentlichen Bauteile eines Kettenkampfwagens;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Fußpedals aus Fig. 1;
Fig. 3 eine Vorderansicht eines Details eines Bauteils aus Fig. 1;
Fig. 4 die Seitenansicht einer Betätigungsstellung der Fußpedale nach Fig. 1;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer zweiten Betätigungsstellung der Fußpedale nach Fig. 1;
Fig. 6 eine Seitenansicht der Kontakteinrichtungen, die an den Fußpedalen nach Fig. 1 benutzt werden können;
Fig. 7 ein Prinzipbild einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinheit.
Das Ketten- oder Raupenkampffahrzeug von Fig. 1 ist mit 1 bezeichnet und die Antriebsmittel 2 und 3 des Fahrzeuges in der Form von Raupen sind auf beiden Seiten des Fahrzeuges angeordnet. Das Kampffahrzeug ist herkömmlichen Typs, in dem die Steuerung mit Hilfe eines Geschwindigkeitsunterschieds, der zwischen den Raupen erzeugt wird, erreicht wird.
Dieser Geschwindigkeitsunterschied ist variabel und kann mit einer herkömmlichen Ausrüstung 4 erreicht werden. Die Ausrüstung 4 kann dabei ein Überlagerungsgetriebe enthalten. Der Antrieb des Fahrzeuges kann mit Hilfe von hydraulischen Einheiten erreicht werden, die durch Steuerventile 5, die durch die Ausrüstung 4betätigt werden, gesteuert werden. Die Maschine des Fahrzeuges, die aus einem Benzin-, Diesel- oder Turbomotor bestehen kann, ist mit 6 bezeichnet. Es wird auch angenommen, daß das Fahrzeug eine automatische Kraftübertragung im gesamten Geschwindigkeitsbereich aufweist.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung enthält zwei Fußpedale 7 und 8 und ein Differentialgetriebe 9, welches von herkömmlichem Typ sein kann. Die Fußpedale sind auf einer transversalen Achse 10 abgestützt und können unabhängig voneinander in verschiedene Winkelstellungen gebracht werden und durch ihre relative Winkeleinstellung eine unabhängige Steuerung des Differentialgetriebes erreichen. Dieses Differentialgetriebe hat erste und zweite Ausgangshilfsmittel in der Form einer Kardanachse 11 und einer Differentialachse 12. Auf der Kardanachse ist eine Rückholtorsionsfeder 11 a angebracht. In gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Rückholfeder durch je eine Rückholfeder für jedes Pedal zu ersetzen.
Das Differentialgetriebe 9 ist so ausgestaltet, daß es einen Drehwinkel auf die Kardanachse 11 aufbringt, der der Summe der Betätigungsstellung der Pedale entspricht, d. h. die Summeninformation 0 wird erhalten, wenn beide Pedale unbetätigt sind, die Summeninformation 1 wird erhalten, wenn z. B. beide Pedale halbbetätigt sind oder wenn ein Pedal unbetätigt und das andere vollbetätigt ist, und die Summeninformation 2 wird erhalten, wenn beide Pedale vollbetätigt sind.
Das Differentialgetriebe 9 ist ferner so ausgestaltet, daß es einen Drehwinkel auf die Differentialachse aufbringt, der der Differenz zwischen den Betätigungsstellungen der Pedale entspricht. Auf die Weise kann die Differenzinformation 1 erhalten werden, wenn eines der Fußpedale vollaktiviert und das andere unbetätigt ist. Wenn die Betätigungsstellung der Pedale identisch ist, wird die Differenzinformation 0 erhalten.
Die Kardanachse 11 steuert in Abhängigkeit von ihrem Drehwinkel die Einheit 13, die die Einstellung des Gaszuges und der Bremsen des Fahrzeugs bestimmt. In Fig. 1 ist aus Gründen der Klarheit die Einheit 13 bezeichnet, als Steuerung für den Bremskreis 14 und den normalen Gaszug 15 des Fahrzeuges. Die Einheit 13 kann den Bremskreis im Bereich zwischen Vollbremsung und 0 steuern. In der Stellung FB werden alle gebremsten Räder des Fahrzeuges vollgebremst. Innerhalb des Bremsbereiches nimmt die Bremskraft z. B. linear zur Stellung 0 ab, wo die Bremsen völlig von den gebremsten Rädern abgelöst sind. In der Stellung 0 kann die Einheit 13, in Abhängigkeit von der Auslenkung der Kardanachse, überwechseln zum Betätigen des Gas-Steuerkreises 15, der die Grenzstellungen 0 und FG hat, innerhalb derer der Gaszug linear ausgelenkt wird, mit Vollbeschleunigung in Stellung FG und mit einer Beschleunigung Null in Stellung 0. Die Beschleunigungsfunktion kann linear oder stufenweise innerhalb des Betätigungsbereiches sein. Die Einheiten 13, 14 und 15 können in herkömmlicher Weise mechanisch oder elektronisch ausgestaltet sein.
Die Differentialachse 12 auf dem Differentialgetriebe steuert in Abhängigkeit von ihrem Drehwinkel die Ausrüstung 4 und damit die Größe der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Antriebsmitteln 2 und 3.
Ein zusätzlicher Gaszug 16 ist mit der Differentialachse verbunden, deren Anzeige oder Auslenkung bei der Steuerung zur An- zeige oder Auslenkung des normalen Gaszuges 15, der mit der Kardanachse verbunden ist, addiert wird. Der zusätzliche Gaszug ist so angeordnet, daß ein Wenden des Fahrzeuges auch dann möglich ist, wenn das Fahrzeug gebremst ist und der Gaszug 15 im Leerlauf steht. Die zusätzliche Steuerung reduziert den totalen Auslenkraum (Winkelraum), den die Pedale brauchen. Im Beispiel der gezeigten Ausführungsform sind die zusätzlichen Kontrollen 16 über die Geschwindigkeitskontrolle 17 der Maschine 6 verbunden, wobei die Kontrolle 17 die korrekte Beschleunigungsfunktion für den fraglichen Motortyp gewährleistet. Die Benutzung der Steuerung 17 ist besonders für Turbo- und Dieselmotoren vorteilhaft, bei denen sonst schnelle Wechsel der Geschwindigkeit kritisch sein würden.
Die Übertragung von der Differentialachse 12 zur Steuereinheit 16, wie auch die Übertragung davon zur Maschine, kann mechanisch und/oder elektronisch durchgeführt werden. Die Summierung der Beschleunigungsauslenkungen in 15 und 16 kann auch mechanisch und/ oder elektronisch durchgeführt werden. In Fig. 1 ist eine mechanische Übertragungsvorrichtung für die Bewegung der Differentialachse 12 auf den zusätzlichen Gaszug 16 durch ein Teil 19 und einen Arm 20 gezeigt, deren gegenseitige Einstellung zueinander in Fig. 3 gezeigt ist. Das Teil 19 ist auf der Achse 12 befestigt und dreht sich mit ihr in die Richtung der Pfeile. Der Arm 20 ist beweglich im Teil 19 in einer Stützöffnung befestigt, und wenn das Teil 19 sich dreht, entsteht eine Längsbewegung des Armes 20, die im Gaszug 16 ausgenutzt wird. Die Verbindung zwischen den Einheiten 15, 16 und 17 und der Maschine 6 ist durch 21 und 22 bezeichnet.
Fig. 2 soll die verschiedenen Betätigungsstellungen der jeweiligen Fußpedale zeigen, die in ihrem unteren Teil kippbar auf der Achse 10 befestigt sind. Das Pedal wird mit Hilfe der Feder 23 in seine Ausgangsposition bei der Vollbremsstellung FB&min; gedrückt. Das Pedal kann gegen die Federkraft der Feder 23 zur Vollgasstellung FG&min; betätigt werden. Eine Zwischenstellung 0&min; bildet die neutrale Stellung. Die Stellung FB&min; entspricht der Stellung FB in der obenerwähnten Situation, und auf gleiche Weise entsprechen FG&min; und 0&min; den Stellungen FG und 0.
Die Fig. 4 und 5 sollen verschiedene Betätigungsstellungen der Pedale 7 und 8 zum Erreichen verschiedener Fahrsituationen darstellen.
In Fig. 4 stellt das Pedal 7 zwischen der Stellung FB&min; und 0&min; und das Pedal 8 in einer Stellung hinter der Stellung FG&min;, so daß die Winkelhalbierende P zwischen den Pedalen in einer Stellung zwischen der FG&min;- und der 0&min;-Stellung steht. Der normale Gaszug 15 ist dann über die Kardanachse so ausgelenkt, daß am Gaszug 15 ungefähr halbe Geschwindigkeit erreicht wird. Über die Differentialachsen ist auch der Gaszug 16 ausgelenkt, der dann solch einen Geschwindigkeitszusatz zur halben Geschwindigkeit in 15 verursacht, daß die volle Geschwindigkeit in der Maschine 6 erreicht wird. Gleichzeitig erzeugt die Auslenkung der Differenitalachse einen maximalen Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Raupen 2 und 3, was bedeutet, daß das Fahrzeug einen sogenannten vollen Linksschwenk macht, da das rechte Antriebsmittel eine höhere Geschwindigkeit hat, wenn das rechte Pedal gedrückt ist.
In der Fahrsituation nach Fig. 5 ist das linke Pedal in seiner Ausgangsstellung hinter der Stellung FB&min;, während das rechte Pedal in einer Beschleunigungsstellung irgendwo hinter der 0&min;-Stellung steht. Die Winkelhalbierende P steht dann auf der Stellung FB&min;. Der Gaszug 15 liefert dann etwas mehr als 0, während der Gaszug 16 auch in diesem Fall halbe Geschwindigkeit liefert. In diesem Fall wird also ein Linksschwenk erreicht, mit ungefähr halbem Gas und voller Bremse. Für den entsprechenden Rechtsschwenk werden die Betätigungsstellungen der Pedale 7 und 8 ausgetauscht.
Wenn beide Pedale im gleichen Maße niedergedrückt werden, wird eine Beschleunigung über den Gaszug 15 erreicht, die vom Maß des Niederdrückens der Pedale abhängt. Verschiedene Stufen von Wenden, Beschleunigung und Bremsen können durch verschiedene Betätigungseinstellungen entsprechend dem oben gesagten erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Steuereinheit ist auch für die Benutzung in Fahrzeugen mit sogenannter Kupplungs-Bremsfunktion 24 geeignet, die dann durch die Kontakteinrichtungen K ₁, K ₂, K ₃ und K ₄ kontrolliert wird, die in den obersten bzw. untersten Stellungen der Pedale angeordnet sind. In Fig. 6 sind die Pedale 7 und 8 getrennt gezeigt, und die höchste bzw. tiefste Stellung der Pedale ist durch 7&min;, 7&min;&min; bzw. 8&min;, 8&min;&min; gekennzeichnet. Wie oben beschrieben arbeitet das Pedal gegen einen federbelasteten Spielraum α&min; bzw. α&min;&min; hinter der oberen bzw. Ausgangsstellung. Durch diesen Spielraum können die Pedale gleichzeitig in ihrer Außenposition sein, d. h. ein Pedal ist völlig unbetätigt und das andere ist vollbetätigt oder umgekehrt, und die Kontakteinrichtungen, die überkreuz in Reihe geschaltet sind (Fig. 6) können die Kupplungs-Bremskontrollen 24 betätigen, um entweder nach rechts oder nach links zu wenden. Die herkömmlichen Kupplungs-Bremskontrollen 24 sind mit den Kontakten A, B, C, D mit den entsprechenden Kontakten A&min;, B&min;, C&min; bzw. D&min; verbunden. Entsprechend dem obengesagten ist die Bedingung für Kupplungs-Bremssteuerung, daß eines der Pedale in seine Höchststellung gebracht ist, während das andere Pedal in die Stellung für volle Beschleunigung gebracht ist.
Fig. 7 zeigt eine modifizierte Ausführungsform der im wesentlichen mechanisch ausgestalteten Ausführungsform von Fig. 1. In diesem Fall ist das Differentialgetriebe durch eine elektronische Differenziereinheit 9&min; ersetzt, die ein Drehpotentiometer oder einen Drehmelder (25, 26) für jedes Pedal 7, 8 aufweist. Die jeweiligen Drehpotentiometer oder Drehmelder können mit Hilfe der Drehbewegung der entsprechenden Pedalachse 10&min;, 10&min;&min; eingestellt werden.
Die Drehpotentiometer sind mit einer Summiereinheit 27 und einer Subtrahiereinheit 28 verbunden. Die Einheiten 27 und 28 sind herkömmlichen Typs, der jeweils zwei Signale addiert oder subtrahiert und der an seinen jeweiligen Ausgängen von der Summation bzw. Subtraktion abhängige Signale liefert. Entsprechend dem obengesagten steuert die Summiereinheit eine Einheit 13&min;, die die Einstellung der Beschleunigung und Bremsung des Fahrzeuges bestimmt. Die Subtrahiereinheit steuert die Ausrüstung 4&min;, die den Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Raupen des Fahrzeugs in Abhängigkeit vom Differenzsignal bestimmt. Dieses Signal ist außerdem mit einem Reduktionsschaltkreis 16&min; verbunden, der ein zusätzliches Signal liefert, welches auf das Signal für den normalen Gaszug addiert wird, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern kann im Rahmen der Ansprüche Änderungen unterworfen werden. So kann die erfindungsgemäße Steuereinrichtung nach den gleichen Prinzipien auf hydraulische Weise aufgebaut werden, wo die Pedale Kolben in Druckzylindern betätigen, die miteinander und mit einem Auffangzylinder verbunden sind. Die Kolbenstellung des Auffangzylinders steuert die Beschleunigung, während der Unterschied in der Pedalstellung die Steuerfunktion kontrolliert.
Es sind auch Änderungen denkbar in bezug auf die Artikulationsrichtung der Pedale. So können z. B. die Pedale so angeordnet sein, daß sie vorwärts-rückwärts verschiebbar sind für die Steuerung, während die Beschleunigungs- und Bremssteuerung entsprechend dem vorigen Modell beibehalten ist.
Im Beispiel der obigen Ausführungsform war ¹/₂ FG als Maximalbeschleunigung der Steuerung 16 gewählt, um das Verständnis zu erleichtern. Es können natürlich auch andere Werte gewählt werden, in Abhängigkeit vom fraglichen Fahrzeug und in gleicher Weise muß die Betätigung über die Kontrolle 16 nicht linear, sondern kann auch nichtlinear sein.
Die erfindungsgemäße Steuereinheit ist leicht zu bauen und in die interessierenden Fahrzeuge einzubauen. Die Bauteile der Steuereinheit können aus herkömmlichen Bestandteilen gemacht sein. So kann das Differentialgetriebe 9 der oben beschriebenen Ausführungsform vereinfacht werden, da die Ausgangsinformation vom Getriebe keine ganze oder eine Vielzahl von Drehungen der Welle erfordert, sondern nur eine teilweise Drehung. Im Fahrzeug sorgt die Erfindung für ein größeres Betätigungsfeld des Fahrers, was im allgemeinen das Funktion/Personalverhältnis des Fahrzeuges optimiert.

Claims

1. Steuereinrichtung für den Antrieb von Kettenfahrzeugen, insbesondere Kampfwagen, die eine Steuerung für den Gaszug, die Bremsen und die Einrichtung, z. B. ein Überlagerungsgetriebe, mit deren Hilfe ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Antriebsmitteln auf beiden Seiten des Fahrzeugs erreicht werden kann, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung zwei Fußpedale (7, 8), die getrennt betätigt werden können, und eine Differenziereinheit, die durch diese gesteuert wird, enthält, daß die Differenziereinheit eine Summeninformation der vorliegenden Betätigungsstellung der Pedale liefert und durch die Summeninformation die Beschleunigungs- und Bremskräfte steuert und daß die Differenziereinheit eine Differenzinformation der vorliegenden Betätigungsstellung der Pedale liefert und durch diese Differenzinformation die Einrichtung zur Erzeugung des Geschwindigkeitsunterschiedes zwischen den Antriebsmitteln auf beiden Seiten steuert.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenziereinheit mit Hilfe der Differenzinformation auch einen zusätzlichen Gaszug (16) steuert, dessen Auslenkung zur Auslenkung des normalen Gaszugs (15), der durch die Summeninformation gesteuert wird, addiert werden kann.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Gaszug (16) eine Geschwindigkeitskontrolle (17) für die Fahrzeugmaschine enthält oder mit ihr zusammenwirkt.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pedal eine Vollbremsstellung (FB&min;) eine Vollgasstellung (FG&min;) und eine Zwischenstellung (0&min;), in der Beschleunigungs- und Bremskräfte Null sind, hat, und daß die Vollbremsstellung im Anschluß an die Ausgangsstellung, in die das Pedal durch eine Feder (23) gedrückt wird, angeordnet ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des zusätzlichen Gaszuges (16) durch das zweite Ausgangsorgan (12) der Differenziereinheit (9) so ausgestaltet ist, daß das Fahrzeug eine Wendung macht, wenn eines der Pedale (7 bzw. 8) zwischen Vollbremsstellung (FB&min;) und Nullstellung, und das andere Pedal (8 bzw. 7) in einer Stellung hinter der Vollgasstellung (FG&min;) steht.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das maximale Differenzsignal ungefähr der halben Maschinengeschwindigkeit entspricht.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die volle Betätigung eines der Pedale (7 bzw. 8) bei Nullstellung des anderen (8 bzw. 7) der halben Maschinengeschwindigkeit entspricht.

8. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Pedale mit einem Spielraum (α&min;, α&min;&min;) hinter der Vollbremsstellung (FB&min;) arbeitet, und daß das Pedal in dieser so erhaltenen Außenstellung mit Kontakteinrichtungen (K ₁-K ₄) zusammenwirkt, die überkreuz in Reihe geschaltet sind und Kupplungs/Bremskontrollen (24) betätigen, die benutzt werden, um das Fahrzeug entweder nach rechts oder nach links zu wenden.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenziereinheit aus einem Differentialgetriebe besteht, das mit Hilfe jeweils einer herausragenden Kardan- (11) und Differentialachse (12) die Summen- bzw. Differenzinformation liefert, die als Drehwinkel der jeweiligen Achse (11, 12) vorliegt.

10. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenziereinheit aus zwei Drehpotentiometern oder Drehmeldern (25, 26), die mit je einem Pedal verbunden sind, und einer mit den Drehpotentiometern oder Drehmeldern verbundenen Summiereinheit (27) und Subtrahiereinheit (28) besteht.