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Steuerung für eine Nachlauflenk-
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achse bei ein- oder mehrgliedrigen Fahrzeugen Die Erfindung betrifft
eine Steuerung für eine Nachlauflenkachse bei ein- oder mehrgliedrigen Fahrzeugen
mit zumindest einer mittels Lenkgetriebe lenkbaren Vorderachse und einer weiteren,
zwischen dieser und er Nachlauflenkachse vorgesehenen Achse, bei der nach Maßgabe
mindestens einer am Fahrzeug erfaßbaren Meßgröße der Lenkwinkel der Nachlauflenkachse
beeinflußbar ist.
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Nachlauflenkachsen sind bei eingliedrigen Fahrzeugen hinter der Triebachse
des Fahrzeuges und. bei mehrgliedrigen Fahrzeugen als Achsen von Anhängern im Einsatz.
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Eine hier besonders angesprochene Einsatzform ist insoweit der Einsatz
als Vorderachse eines Anhängers, dessen Deichsel in Horizontalrichtung drehfest
mit dem Zugwagen des mehrgliedrigen Fahrzeuges verbunden ist, wobei der Deichseldrehpunkt
gegenüber dem Anhänger im Bereich seiner- Nachlauflenkachse liegt.
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Es gehört nun bereits eine Steuerung für Nachlaüflenkachsen zum Stand
der Technik (DE-OS 28 08 173), bei der, analog zur eingangs beschriebenen Konstruktion,
nach Maßgabe mindestens einer am Fahrzeug erfaßbaren Meßgröße der Lenkwinkel der
Nachlauflenkachse beeinflußbar ist.
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Mit Hilfe dieser Steuerung sollen ein- oder mehrgliedrige Fahrzeuge
fahrtechnisch, insbesondere was das Manövrierverhalten betrifft, verbessert werden.
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Zur Erreichung dieses Zieles wird eine Achse mit selbstspurenden Rädern
vorgesehen, welche aufgrund von Reifennachlauf entsprechend der vorliegenden Seitenkraft
den erforderlichen Lenkwinkel selbsttätig einstellen, ohne jedoch eine Seitenführungsfunktion
zu übernehmen. Zusätzlich läßt sich die Lenkung für Rückwärts- und Rangierfahrten
blockieren.
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Die beschriebene selbstspurende Lenkung erweist sich in Verbindung
mit den angesprochenen Einsatzgebieten dem erläuterten Ziele dienend, sofern der
Abstand der N.achlauflenkachse zur jeweils vorgelagerten Achse, also beispielsweise
zur Triebachse eines Zugwagens, sich innerhalb der üblichen Grenzen hält, die Nachlåuflenkachse
also mit verhältnismäßig kleinem Abstand hinter der Triebachse angeordnet ist. Der
Abstand ist dabei üblicherweise nur wenig größer als der Raddurchmesser an Triebachse
oder Nachlauflenkachse.
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Besonders bei größeren Abständen kann aber das Fahrverhalten in Verbindung
mit einer selbstspurenden Achse nicht mehr befriedigen, und solche größeren Abstände
ergeben sich im besonderen bei dem vorgeschilderten besonderen Einsatz zweck, nämlich
bei Einsatz der Nachlauflenkachse als Vorderachse eines Anhängers, der über seine
Deichsel unverschwenkbar mit dem Zugwagen gekuppelt ist. Hier kann die beschriebene
Nachlauflenkachse ohne Seitenkraftaufnahme nicht zufriedenstellen, da insbesondere
bei höheren Geschwindigkeiten erhebliche und kaum noch beherrschbare Übersteuerungstendenzen
auftreten.
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Beim Fahren von Lastzügen mit Anhänger auf einem Slalomkurs ergibt
sich wegen der im Wendepunkt der Bahn entgegengesetzt gerichteten Fliehkräfte am
Zugwagen und Anhänger Wechsel zwischen Über- und Untersteuern. Der Fahrer kann sich
auf eine derartige Situation nicht oder nur schwer einstellen.
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Der Erfindung liegt von d a h e r die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung
für Nachlauflenkachsen der eingangs erläuterten Art anzugeben, die bei jedem Abstand
der Nachlauflenkachse zur jeweils vorgelagerten Achse in unterschiedlichen Fahrsituationen
gleich vorteilhaftes Manövrierverhalten und Spurtreue gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nachlauflenkachse
in Abhängigkeit sowohl vom Lenkwinkel der Vorderachse als auch von der Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeuges als Meßgrößen durch eine Steuervorrichtung derart steuerbar ist,
daß bei Geschwindigkeit gegen Null der Einschlagwinkel der Räder der Nachlauflenkachse
dem Sollwinkel (Ackermann-Winkel) im wesentlichen entspricht und daß bei höheren
Kurvengeschwindigkeiten sich die Größe des Einschlagwinkels derart verringert, daß
bei jeweils gleicher Querbeschleunigung der Eigenlenkwinkel gleich bleibt.
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Es stellt sich somit beim Fahren in Kurven mit Geschwindigkeiten,
aus denen gleiche Querbeschleunigung resultiert,-gleiches untersteuerndes Lenkverhaltan
und damit optimales Fahrverhalten ein.
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Sofern die Steuerung für eine Nachlauflenkachse eines aus Zugfahrzeug
und inhinger bestshenden Gespannt vorgesehen. is t, ist es dabei vorteilhaft, de
Vorderachslenkwinkel, die Fahrgeschwindigkeit und die Radstände zur Ermittlung des
Lenkwinkels der -Anhänger-Nachlauflenkachse in die im Anspruch 2 aufgeführte Beziehung
zueinander zu setzen.
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Zur Ermittlung des Lenkwinkels der Vorderachse ist es günstig, am
-Lenkgetriebe oder an der Vorderachse ein Potentiometer vorzusehen. Die Fahrgeschwindigkeit
läßt sich auf einfache Weise ermitteln, wenn insbesondere am Schaltgetriebeausgang
ein Tachometer angeschlossen ist.
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Potentiometer und Tachometer ist eine elektrische Steuereinrichtung
zuzuordnen, mit deren Hilfe die durch vorgenannte Geräte ermittelten Meßgrößen in
elektrische Steuersignale zur Ansteuerung der Steuervorrichtung der Nachlauflenkachse
entsprechend umsetzbar sind.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die elektrische
Steuereinrichtung an der Anhänger-Nach° lauflenkachse angeordnet und an -Zugwagen
und Anhänger ist jeweils ein Teil einer elektrischen Steckkupplung vorgesehen. Es
is-t somit leichtes Abkuppeln des Anhängers vom Zugwagen möglich.
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Die Nachlauflenkachse ist zweckmäßig als Achsschenkelachse ausgebildet.
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Weitere Merkmale und EinzelheitdnBr Erfindung sind in der sich anschließenden
Beschreibung einer in der Zeichnung in Verbindung mit einem aus Zugwagen und Anhänger
bestehenden Lastzug gezeigten.Steuerung und/oder in den Ansprüchen erläutert.
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In der Zeichnung ist in schematischer Darstellung ein mehrgliedriges
Fahrzeug gezeigt, das einen Zugwagen 10, der durch einen Lastwagen gebildet ist
und einen Anhänger 12 umfaßt.
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Der Zugwagen ist hier als zweiachsiges Fahrzeug ausgebildet und mit
einer gelenkten Vorderachse 14 und einer hinteren Triebachse 16 ausges.tattet. Die
beiden Achsen sind an einem Fahrzeugrahmen 18. angeordnet, auf welchem ein Fahrzeugaufbau
20- aufruht.
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Die Triebachse 16 befindet sich nahe dem rückwärtigen Ende des Aufbaus
20. Der Rahmen 18 erstreckt sich bis an das hintere Ende des Aufbaus und ist in
seinem hinteren Endbereich über einen Kreuzverbund 22 versteift.
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Die Vorderachse 14 ist über ein Lenkgetriebe 24 und eine übliche
Hebelverbindung steuerbar. Zum Antrieb des £astkraftwagens dient eine Brennkraftmaschine
26 mit angeflanschtem Schaltgetriebe 28. Über eine von letzterem weggeführte KardanwelLe
30 und ein Differentialgetriebe 32 erfolgt der Antrieb der Triebachse 16.
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Am hinteren, durch den Kreuzverbund 22 versteiften Rah menende ist
eine Anhängerkupplung 34 zum Anhängen einer Deichsel 36 des Anhängers 12 vorgesehen.
Die an sich durch die Verbindung zwischen Anhängerkupplung und Deichsel gegebene,
allseitige Verschwenkbarkeit der Deichsel ist bezüglich ihrer Verschwenkbarkeit
in'Fahrzeugquerrichtung blockiert, so daß sich zwischen einer Nachlauflenkachse
38 des beispielsweise zweiachsigen Anhängers 12 und dem Zugwagen 10 ein in Fahrzeugquerrichtung
steifer Verbund ergibt..
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Die Blockierung der Beweglichkeit der Deichsel 36 in Bezug auf ihre
Querverschwenkbarkeit gegenüber dem Zugwagen 10 erfolgt beispielsweise durch einen
überwurf 40, in welchem der Deichselhals in Querrichtung unnachgiebig geführt ist
und der seinerseits-mit seinen beiden seitlichen Armen 42, 44 um eine. Horizontalachse
46 verschwenkbar am Rahmen 18 des Zugwagens angelenkt ist, Die Horizontalachse verläuft
etwa durch den Anlenkpunkt der Anhängerkupplung 34, so daß die Höhenverschwenkbarkeit-der
Deichsel 36 nicht behindert ist.
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Die Lenkachse 38 des Anhängers' 12, die in diesem speziellen Fall
gleichzeitig als Nachlauflenkachse des Zugwagens anzusehen ist, besitzt einen mi
einem Drehschemel 48 fest verbundenen Achskörper 50, an dessen Enden um aufrechte
Schwenkachsen 52 verschwenkbare, jeweils ein Rad 54 bzw.
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56 lagernde Lenkschenkel 58 angeordnet sind.
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Mit den Achsschenkeln 58, sind Spurhebel 61 verbunden, die ihrerseits
über eine Spurstange 62 miteinander schwenkbeweglich verbunden sind. Die den beiden
Achsseit.en zugeordneten Räder sind somit in Bezug auf ihre Verschwenkbarkeit miteinander
gekuppelt. Der Drehschemel 48 ist mit der Deichsel 36 bzw. dem überwurf 40 um eine.Horizontalachse
64 verschwenkbar verbunden, so daß zwischen Zugwagen und Anhänger Nickbewegungen
möglich sind.
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Die Nachlauflenkachse 38 des Anhängers ist mit einer Steuervorrichtung
66 ausgestattet, die beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch Abe.r einen Betätigungshebel
67 und eine Lenkstange 68 zur Steuerung der Räder 54, 56 die Stellung des Lenkhebels
60 zu beeinflussen vermag.
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Die Steuervorrichtung 66 wird auf elektrischem Wege durch eine Steuereinrichtung
70 angesteuert, die vorzugsweise am Aufbau des-Anhängers oder unmittelbar an der
Nachlauflenkachse angeordnet ist.
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Die Steuereinrichtung 70 erzeugt dabei in Abhängigkeit sowohl' vom
Lenkwinkel der-Vorderachse, als auch von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges
elektrische Steuersig nale, die in der Steuervorrichtung 66 in auf die Betätigungsstange
zu übertragende Lenkbewegungen umgesetzt werden, Die aus dem Lenkwinkel der Vorderachse
und aus der Fahrgeschwindigkeit zu ermittelnden und in die Steuereinrichtung 70-einzugebenden
Meßgrößen werden beispielsweise am Lenkgetriebe 24 und am Schaltgetriebe 28 festgestellt.
Zu diesem Zweck wird beispiels.weise am Lenkgetriebe 24 mittels eines Potentiometers
72 der Vorderachslenkwinke-l und am Schaltgetriebeausgang durch einen Tachometer
74 die Fahrgeichwindighit gemessen. Es ist klar, daß diese Meßgrößen auch an anderer
Stelle und gegebenenfalls mit anderen Mitteln erfaßt werden können.
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Potentiometer und Tachometer sind jeweils über eine elektrische Leitung
76 bzw. 78 an einer am Heck des Lastkraftwagens angeordneten Kupplungsdose 80 einer
elektrischen Steckkupplung angeschlossen, deren Kupplungstecker 82 über eine elektrische
Verbindungsleitung 84 an der Steuereinrichtung 70 angeschlossen ist.
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Ist der Kupplungsstecker in die Kupplungsdose eingesteckt, und befindet
sich das aus Zugwagen und Anhänger bestehende Gespann in Fahrt, 90 werden in der
Steuereinrichtung 70 die von Potentiometer 72.und Tachometer 74 übernommenen Meßgrößen
(Lenkwinkel-und Fahrgeschwindigkeit) in entsprechende Steuersignale umgesetzt, verstärkt
und als
translatorische oder rotatorische Bewegung, je nach An-:
ordnung und Ausbildung der Steuervorrichtung 66, an die Lenkmechanik der Nachlauflenkachse
38 weitergegeben. Dabei werden die erwähnten-Meßgrößen derart umgesetzt, daß bei
Geschwindigkeit gegen Null der Einschlagwinkel der Räder der.Nachlauflenkachse-dem
Sollwinkel (Ackermann-Winkul) im wesentlinhen entspricht.
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Die Größe des Einschlagwinkels wird hingegen bei höheren Kurvengeschwindigkeiten
derart verringert, daß die übersteuerungstendenzen des Zugwageüs vermieden bzw.
diesem über die Nachlauflenkachse ein untersteuerndes Verhalten aufgezwungen werden
kann, so daß bei verschiedenen Kurvengeschwindigkeiten, aus- denen gleiche Querbeschleunigung
resultiert, infolgedessen der - Eigenlenkwinkel. des Zugfahrzeugs gleich groß bleibt
und damit optimales Fahrverhalten erreicht wird.
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Die gleichen fahrtechnischen VOrteile sind durch die Erfindung selbstverständlich
auch bei Fahrzeugen-zu erzielen, deren Triebachse eine Nachlauflenkachse nachgeschal
tet und insbesondere der Achsabstand-beider Achsen relativ groß ist.
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