DE4012699A1

DE4012699A1 - Lenksystem fuer ein mehrteiliges strassenfahrzeug

Info

Publication number: DE4012699A1
Application number: DE19904012699
Authority: DE
Inventors: Rupert Urstoeger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1991-10-24
Anticipated expiration: 2010-04-21
Also published as: DE4012699C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein mehrteiliges Straßenfahrzeug.

Durch die DE-A1-28 10 651 ist ein zweigliedriger Omnibus bekannt, der aus einem vorderen Fahrzeugteil und einem einachsigen Nachläufer besteht. Bei Vorwärtsfahrt ist die Achse dieses Nachläufers abhängig vom Knickwinkel zwischen dem vorderen Fahrzeugteil und dem Nachläufer zwangsgelenkt.

Weitere gattungsgemäße Lenksysteme bzw. Lenkvorrichtungen für Gelenkwagenzüge sind durch die DE-B2-26 31 774 und durch die DE-B2-24 56 165 bekannt.

Außerdem ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Lenkbarkeit einer selbstlenkenden Schlepp- oder Vorlaufachse durch die DE-C2-29 48 181 bekannt. Weiterhin ist in der DE-C2-33 27 240 eine Vorrichtung zur Regelung der Knickstabilität von mehr teiligen Straßenfahrzeugen beschrieben, bei der die Räder an den nachlaufenden Achsen nicht lenkbar sind. Ferner ist in der Zeitschrift Verkehr und Technik, 1985, Heft 1, Seiten 3-16, in dem Aufsatz "Der Schubgelenkbus - ein modernes, sicheres und bewährtes Fahrzeugkonzept" eine Knickschutzeinrichtung für einen zweigliedrigen Gelenkbus erläutert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lenksystem für mehrteilige Straßenfahrzeuge mit gelenkig verbundenen, ein achsigen, aufgesattelten Fahrzeugteilen zu schaffen, das es ermöglicht, ein solches Straßenfahrzeug in der Hauptfahrt richtung genau spurfolgend und in der ohne besondere Maßnahmen instabilen Rückwärtsrichtung ebenfalls fahrstabil zu betreiben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 ange gebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch das erfindungsgemäße Lenksystem können mehrteilige Straßenfahrzeuge in beiden Fahrtrichtungen ohne besondere Spurführungseinrichtungen lenkstabil betrieben werden. Dadurch wird der für die Rückwärtsfahrt sich aus der Achsanordnung ergebende lenkunstabile "Spießgang" in eine gegenüber der Hauptfahrtrichtung (Vorwärtsfahrt) zwar weniger genaue, aber trotzdem stabile Spurfahrt übergeführt. Bei Erhöhung des Lenk winkels auf einen Wert über den halben Knickwinkel wird auch eine Z-förmige durch irreguläre Vorgänge entstandene Fahr zeugfigur in Rückwärtsfahrtrichtung auflösbar.

Eine Verbesserung der Spurfahrt beim Einfahren in und beim Ausfahren aus engen Kurven erhält man durch ein Lenksystem nach Anspruch 2.

Mit einem Lenksystem gemäß Anspruch 3 oder 4 ist es in vorteil hafter Weise möglich, die Spurabweichung bei Rückwärtsfahrt zu minimieren bzw. durch Eingriff einer Regeleinrichtung zu optimieren.

Lenksysteme gemäß den Ansprüchen 13 bis 16 ermöglichen aufgrund ihrer Sonderfunktionen eine mechanische Spurführung sowie eine optimale Positionierung des Fahrzeuges in Querrichtung, insbe sondere an Haltestellen. Bei einem Lenksystem nach Anspruch 6 ist eine derartige Positionierung des Fahrzeuges aus freier, manuell gelenkter Fahrweise heraus möglich.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm der Spurkinematik bei einem mehrteiligen Straßenfahrzeug,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das erfindungsgemäße Lenksystem.

In Fig. 1 sind mit L₁ die Längsmittelstrecke des zweiachsigen Führungswagens 1 und mit L₂, L₃ die Längsmittelstrecken der nachlaufenden Fahrzeugteile (Nachläufer 2, 3) bezeichnet. Jeder Nachläufer 2, 3 ist über ein Wagengelenk G an dem jeweils vor laufenden Fahrzeugteil aufgesattelt. Der erste Nachläufer 2 ist ebenfalls über ein Wagengelenk G auf dem Führungswagen 1 aufge sattelt. Der Führungswagen 1 und die Nachläufer 2, 3 weisen in einem Abstand a vom Aufsattelpunkt (Gelenk G) des Nachläufers eine gelenkte nachlaufende Achse A₁, A₂, A₃ auf. Es ergibt sich damit ein mehrteiliges Straßenfahrzeug, das aus einem Füh rungswagen 1 und damit sowie untereinander gelenkig verbunde nen, einachsigen, aufgesattelten Fahrzeugteilen besteht. Die lenkbare Vorderachse des zweiachsigen Führungswagens 1 ist in Fig. 1 mit A bezeichnet.

In der kinetisch stabilen Hauptfahrtrichtung (Vorwärtsfahrt) ergibt sich bei einer Kreisfahrt, wie in Fig. 1 dargestellt, zwischen zwei benachbarten Fahrzeugteilen 1, 2 bzw. 2, 3 jeweils ein Knickwinkel β. Der Scheitelpunkt des Knickwinkels β ist jeweils durch den Aufsattelpunkt des Nachläufers auf dem vor laufenden Fahrzeugteil bestimmt. Die Lenkübersetzung zwischen Knickwinkel und Lenkwinkel wird erfindungsgemäß so gewählt, daß bei einer Kreisfahrt der Spurkreismittelpunkt M im Schnittpunkt der Senkrechten S₁, S₂, S₃ auf die Mitten der Längsmittelstrecken L₁, L₂, L₃ der benachbarten Fahrzeugteile liegt. Der mittlere Spurkreis mit dem in Fig. 1 eingezeichneten mittleren Spurkreis radius r_sm schneidet also gleichgroße Längen an allen Enden der Längsmittelstrecken der benachbarten Fahrzeugteile ab.

Durch die Tangente am mittleren Spurkreis wird der in Fig. 1 mit δ_v bezeichnete mittlere theoretische Lenkwinkel für die Hauptfahrtrichtung bestimmt, wobei im vorliegenden Fall die folgende Beziehung gilt:

mit L ist hierbei die Wagenteil-Länge bezeichnet.

Der in Fig. 1 dargestellte Zusammenhang ergibt in dem praktisch zu nutzenden Winkelbereich, daß der Lenkwinkel δ annähernd proportional zum Knickwinkel β ist und auch mit einfachen mechanischen beziehungsweise hydraulischen Mitteln ein sehr gutes Spurlaufverhalten zu erreichen ist. Die Abweichungen liegen etwa in der Größe von ohnehin unvermeidlichen Lenk fehlern, wie z. B. Elastizitäten, Schräglaufwinkeln und dynamischen Effekten.

In Fig. 2 ist in Hauptfahrtrichtung 20 gesehen mit 1 ein voraus laufendes Fahrzeugteil und mit 2 ein nachlaufendes Fahrzeugteil bezeichnet. Bei dem vorauslaufenden Fahrzeugteil 1 kann es sich hierbei sowohl um den zweiachsigen Führungswagen 1 - wie in Fig. 2 dargestellt - als auch um einen der einachsigen Nachläufer handeln, da bei einem Führungswagen, die in Hauptfahrtrichtung hintere Achse ebenso wie die Achsen der aufgesattelten Nach läufer lenkbar sein kann.

Die lenkbaren Räder 9 und 10, in Fig. 2 nur im vorauslaufen den Fahrzeugteil 1 dargestellt, sind über eine Spurstange 8 miteinander verbunden. Die Räder 9 und 10 sind in nicht näher dargestellter Weise gelagert und im Fahrzeugteil 1 gehalten. Für die Räder 9 und 10 wäre hierbei sowohl eine durchgehende Radachse als auch eine Einzelradaufhängung denkbar.

Die Räder 9 und 10 sind in Abhängigkeit vom Knickwinkel β des nächstliegenden Wagengelenks G durch Übertragungsmittel lenkbar. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt das Übertragungsmittel ein Übertragungsgestänge 4, das gelenkig an dem nachlaufenden Fahrzeugteil 2 angeordnet ist. An dem Übertragungsgestänge 4 ist ein veränderlicher Hebelarm 5 angelenkt, der an seinem freien Ende mit einem Verstellantrieb 6 gekoppelt ist. Der Verstellantrieb 6 dient zur Änderung der Lenkübersetzung, so daß man bei dem hier dargestellten Ausfüh rungsbeispiel in vorteilhafter Weise eine veränderliche Lenk übersetzung erhält. Der Hebelarm 5 ist über den mit ihm gekoppelten Verstellantrieb 6 mit einem zusätzlichen Verstell element 7 gelenkig verbunden.

Das zusätzliche Verstellelement 7 ist als zweiseitig wirkender Hydraulikzylinder ausgebildet. Der Hydraulikzylinder 7 ist über eine nicht näher bezeichnete Gelenkhebelanordnung mit der Spur stange 8 verbunden. Durch dieses zusätzliche Verstellelement 7 wird eine überlagerte Lenkungsbeeinflussung ermöglicht. Bei einer Bewegung der Übertragungsmittel 4-6 in die mit den Pfeilen 21 und 22 eingezeichneten Richtungen ergeben sich für das zusätzliche Verstellelement 7 sowie die Spurstange 8 die durch die Pfeile 23 und 24 dargestellten Richtungen. Für die lenkbaren Räder 9 und 10 resultiert daraus der mit Pfeil 25 bezeichnete Lenkeinschlag.

Claims

1. Lenksystem für ein mehrteiliges Straßenfahrzeug, bestehend aus einem zweiachsigen Fahrzeugteil (1) und damit sowie unter einander gelenkig verbundenen, einachsigen, aufgesattelten Fahrzeugteilen (Nachläufer 2, 3), das folgende Merkmale umfaßt:

- der Lenkwinkel (δ) der Räder einer nachlaufenden Achse (A₁, A₂, A₃) wird von wenigstens einem der beiden Knickwinkel (β) zwischen den benachbarten Fahrzeugteilen (1, 2; 2, 3) mit Hilfe von mechanischen und/oder hydraulischen Übertragungs mitteln (4, 5, 6) beeinflußt,
- für die kinetisch stabile Hauptfahrtrichtung (Vorwärtsfahrt 20) wird die Lenkübersetzung zwischen dem Knickwinkel (β) und dem Lenkwinkel (δ) so gewählt, daß der Spurkreismittel punkt (M) im Schnittpunkt der Senkrechten (S₁, S₂, S₃) auf die Mitten der Längsmittelstrecken (L₁, L₂, L₃) der benachbarten Fahrzeugteile (1, 2, 3) liegt,
- für die entgegengesetzte Fahrtrichtung (Rückwärtsfahrt) wird die Lenkübersetzung geändert, wobei der Lenkwinkel (δ) bei einer mechanischen Änderung der Lenkübersetzung relativ zum Knickwinkel (β) größer wird und bei einer elektronisch beeinflußbaren Änderung der Lenkübersetzung der Lenkwinkel (δ) im Sinne einer kontinuierlichen Spurführung dem Knick winkel (β) regelbar angepaßt wird.

2. Lenksystem nach Anspruch 1, wobei für die Hauptfahrtrichtung (Vorwärtsfahrt 20) zumindest bei Änderungen der Spurkreis radien oder bei Radiensprüngen eine zusätzliche elektronische Überlagerung der mechanischen Lenkübersetzung vorgesehen ist.

3. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Änderung der Lenkübersetzung zwischen Vorwärtsfahrt (20) und Rückwärtsfahrt kontinuierlich erfolgt.

4. Lenksystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine elektromotorische oder hydraulische Änderung von Hebelverhältnissen im Übertragungsgestänge (4) vorgesehen ist.

5. Lenksystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Übertragungsmittel (4, 5, 6), die die Lenkung der Räder (9) der nachlaufenden Achse (A₁, A₂, A₃) abhängig vom Knickwinkel (β) beeinflußen, wenigstens ein zusätzliches hydraulisches oder elektromotorisches Verstellelement (7) für eine überlagerte, vorzugsweise kontinuierliche Beeinflussung des Lenkwinkels (δ) enthalten.

6. Lenksystem nach Anspruch 5, wobei mittels des zusätzlichen Verstellelementes (7) der Lenkwinkel (δ), ausgehend von einer neutralen Nullstellung, in beiden Richtungen (im positiven oder negativen Drehsinn) veränderbar (vergrößer- oder verkleinerbar) ist.

7. Lenksystem nach Anspruch 6, wobei das zusätzliche Verstell element (7) vom Fahrer direkt oder indirekt unter Berücksich tigung limitierender Parameter ansteuerbar ist.

8. Lenksystem nach Anspruch 6, wobei das zusätzliche Verstell element (7) von einer elektronischen Steuer- und/oder Regel einrichtung ansteuerbar ist.

9. Lenksystem nach Anspruch 8, wobei die das zusätzliche Verstellelement (7) beeinflussende Steuer- bzw. Regelein richtung im Störungsfall von dem jeweiligen Verstellelement (7) getrennt wird und das betreffende Verstellelement (7) durch eine zuvor von der Steuer- bzw. Regeleinrichtung freige gebene fehlerredundante mechanische Rückstelleinrichtung in seine neutrale Mittelstellung zurückgeführt wird.

10. Lenksystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei die elektronische Steuer-und/oder Regeleinrichtung auf der Basis der Knickwinkel (β) und/oder auf der Basis der Abweichungen von einer Sollspur unter Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit einen fahrdynamisch notwendigen bzw. zulässigen Korrekturwinkel ermittelt.

11. Lenksystem nach Anspruch 10, wobei die Abweichungen von der Sollspur durch mechanische Abtasteinrichtungen ermittelbar sind.

12. Lenksystem nach Anspruch 10, wobei die Abweichungen von der Sollspur durch vorzugsweise elektronische Positionserfassungs einrichtungen ermittelbar sind.

13. Lenksystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Übertragungsmittel (4, 5, 6), die die Lenkung der Räder (9) der nachlaufenden Achse (A₁, A₂, A₃) abhängig vom Knickwinkel (β) beeinflussen, entkoppelbar sind und die Lenkung von Spur führungsrollen übernommen wird.

14. Lenksystem nach Anspruch 13, wobei die Entkopplung durch seitliche Kräfte an den Spurführungsrollen eingeleitet und beendet wird.

15. Lenksystem nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Entkopplung durch Überbrückung der Hydraulik des zusätzlichen Verstell elementes (7) erfolgt.

16. Lenksystem nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei nach Beendigung der Entkopplung eine Zentrierung des zusätzlichen Verstellelementes (7) in die neutrale Mittelstellung erfolgt.