DE10100775A1 - Knickgelenktes Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Es wird ein knickgelenktes Fahrzeug beschrieben, das zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander liegenden Chassisteile (12, 14) enthält, an denen einerseits eine Vorderachse (18) und andererseits eine Hinterachse (20) befestigt ist. Die beiden Chassisteile (12, 14) stehen über eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Knickachse (16) derart miteinander in Verbindung, dass sie sich unter Verwendung einer Steuereinrichtung (42, 44) gegeneinander verschwenken lassen und somit eine Fahrzeuglenkung ermöglichen. DOLLAR A Um einen engen Lenkradius zu ermöglichen, die Fahrzeugstabilität zu verbessern und die Spurhaltung der Fahrzeugräder (22, 24, 26, 28) bei Kurvenfahrt zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die beiden Fahrzeugachsen (18, 20) als Lenkachsen ausgebildet sind, die ebenfalls unter dem Einfluss der Steuereinrichtung (42, 44) stehen. Bei den Lenkachsen handelt es sich um Fahrzeugachsen (18, 20), deren Räder (22, 24, 26, 28) sich einzeln oder gemeinsam lenken lassen.

Description

Die Erfindung betrifft ein knickgelenktes Fahrzeug, insbesondere einen Lader, mit zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinanderliegenden Fahrzeugteilen, die einerseits eine Vorderachse und andererseits eine Hinterachse enthalten und die über eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Knickachse gelenkig miteinander in Verbindung stehen. Durch eine Steuereinrichtung lassen sich die beiden Fahrzeugteile um die Knickachse gegeneinander verschwenken.

Derartige Fahrzeuge sind als Knicklenkerfahrzeuge bekannt (US- A-5,529,136). Sie finden beispielsweise als Vierradlader, Forstkompaktlader, Teleskoplader und dergleichen Anwendung. Dabei befindet sich in etwa in der Fahrzeugmitte eine Knickgelenkverbindung, um die sich die beiden Fahrzeugteile gegeneinander seitlich verschwenken lassen. Als Schwenkantrieb finden mechanische oder hydraulische Stellantriebe Anwendung.

Wenn nur ein kleiner Manövrierraum zur Verfügung steht, wie er bei kleinen Farmen oder auf Baustellen gegeben ist, sollte für eine effiziente Arbeitsweise das Fahrzeug durch möglichst enge Kurven fahren können und einen geringen Lenkradius aufweisen. Der minimal mögliche Lenkradius hängt bei knickgelenkten Fahrzeugen jedoch von dem Radstand und dem maximalen Knickeinschlag ab und wird durch Gesetzmäßigkeiten der Fahrzeugstabilität begrenzt. Auch wenn die Knicklenkung eine relativ kurze Fahrzeugbaulänge bei geringem Radstand ermöglicht, ist es wünschenswert den Lenkradius zu verkleinern.

Es wurde für einen Motorgrader vorgeschlagen (US-A-3,800,903), eine übliche Vorderradlenkung mit einer Knicklenkung zu kombinieren. Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass die gelenkten Räder nicht in einer Spur mit den nicht gelenkten Rädern laufen, wie es bei Knicklenkern der Fall ist, deren Knickachse sich in etwa in der Fahrzeugmitte befindet. Diese Motorgrader weisen daher einen erhöhten Reifenverschleiß auf und ihre Bedienung ist schwierig.

Des weiteren sind Vierradfahrzeuge bekannt (DE-A-36 04 438, US- A-4,315,555, GB-A-2 161 784), bei denen sich alle vier Räder lenken lassen. Die Allradlenkung ermöglicht einen vielseitigen Einsatz des Fahrzeugs, welches entweder auf übliche Weise durch Einschlag der Vorderräder oder durch Einschlag aller vier Räder durch eine Kurve fahren kann, oder welches sich durch Einstellung gleich großer Lenkeinschlagwinkel an allen vier Rädern schräg oder quer zur Fahrzeuglängsachse bewegen lässt. Bei diesen Fahrzeugen ist jedoch der Lenkradius durch den maximal möglichen Einschlagwinkel der Räder begrenzt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein knickgelenktes Fahrzeug der eingangs genannten Art anzugeben, durch welches die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll ein enger Lenkradius möglich sein, ohne die Fahrzeugstabilität in Frage zu stellen. Bei Kurvenfahrt sollen die Räder der Vorderachse in der Spur der Räder der Hinterachse laufen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Das erfindungsgemäße knickgelenkte Fahrzeug enthält zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinanderliegende Fahrzeugteile, beispielsweise zwei Chassisteile, an denen einerseits eine Vorderachse und andererseits eine Hinterachse befestigt ist. Die beiden Fahrzeugteile stehen über eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Knickachse derart miteinander in Verbindung, dass sie sich unter Verwendung einer Steuereinrichtung gegeneinander verschwenken lassen und somit eine Fahrzeuglenkung ermöglichen. Die beiden Fahrzeugachsen sind als Lenkachsen ausgebildet, die ebenfalls unter dem Einfluss der Steuereinrichtung stehen. Bei den Lenkachsen handelt es sich um Fahrzeugachsen, deren Räder sich einzeln oder gemeinsam lenken lassen.

Die Kombination von Knicklenkung und Allradlenkung erlaubt im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen eine weitere Reduzierung des Lenkradius. Die Lenkung der Räder der Vorderachse und der Räder der Hinterachse lässt sich so aufeinander abstimmen, dass sie exakt in denselben Spuren laufen. Die Fahrzeugstabilität bei Kurvenfahrt wird erheblich verbessert und der Reifenverschleiß wird minimiert.

Es ist vorteilhaft zur Einstellung des Knickwinkels und der Lenkwinkel der Lenkachsen Hydraulikzylinder zu verwenden. Durch den Einsatz individuell einstellbarer Hydraulikzylinder kann ein aufwendiges Lenkgestänge sowie eine komplizierte Abstimmung und Justage der unterschiedlichen Lenkfunktionen vermieden werden.

Vorzugsweise werden die Hydraulikzylinder durch eine hydraulische Lenkwinkelventilsteuerung angesteuert, welche mit einer elektrischen Steuereinheit in Verbindung steht. Die Steuereinheit setzt die von der Bedienungsperson über eine Eingabevorrichtung vorgegebenen Lenkbefehle in Steuersignale für die Hydraulikzylinder derart um, dass jede Lenkfunktion (Knicklenkung und Lenkung der beiden Lenkachsen) entsprechend den Lenkbefehlen angesteuert wird. Dabei kann beispielsweise die Knicklenkung in etwa den halben geforderten Lenkbetrag und die beiden Lenkachsen den verbleibenden Lenkbetrag übernehmen. Liegt die Knickachse des Fahrzeugs in der Mitte zwischen den beiden Lenkachsen, so ist es von Vorteil, wenn beide Lenkachsen so angesteuert werden, dass sie den gleichen Lenkwinkel ausführen. Damit laufen die bezüglich des Lenkradius innenliegenden sowie die außenliegenden Räder jeweils in der gleichen Spur.

Durch eine individuelle Lenkwinkelansteuerung jedes einzelnen Fahrzeugrades lassen sich deren Lenkwinkel optimal auf die Lenkradienverhältnisse einstellen, so dass sich optimale Abrollbedingungen ergeben.

Es ist von Vorteil, Sensoren vorzusehen, durch die der Knickwinkel und/oder die Lenkwinkel der Lenkachsen bzw. der Fahrzeugräder erfasst werden. Dies ermöglicht eine Rückmeldung und Optimierung der eingestellten Winkellagen, so dass die Lenkwinkel der Vorder- und Hinterräder zueinander synchron gehalten werden können.

Die Lenkwinkelmessung kann indirekt erfolgen, indem in einen Hydraulikzylinder, welcher der Lenkwinkeleinstellung der Lenkachse oder eines Fahrzeugrades dient, ein Sensor integriert ist, der den Hubweg des Hydraulikzylinders erfasst. Aus den bekannten geometrischen Verhältnissen des Fahrzeugs lassen sich die Hubwege in Winkellagen umrechnen.

Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für landwirtschaftliche oder industrielle Arbeitsfahrzeuge wie Teleskoplader, Forstkompaktlader und andere Nutzlastlader.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines knickgelenkten Fahrzeugs gemäß vorliegender Erfindung und

Fig. 2 die Aufsicht auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten Teleskoplader, der sich auf einem Wendekreis bewegt.

Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, enthält das Fahrzeug ein Chassis, das im wesentlichen aus zwei Teilen 12, 14 besteht, die über eine senkrecht ausgerichtete Knickachse 16 gelenkig miteinander verbunden sind. Jedes Chassisteil 12, 14 trägt eine Fahrzeugachse 18, 20. Bei den Fahrzeugachsen 18, 20 handelt es sich um Lenkachsen, deren Fahrzeugräder 22, 24, 26, 28 aus der dargestellten Geradeausstellung in eine Kurvenstellung verschwenkt werden können.

An jedem Chassisteil 12, 14 ist eine Konsole 30, 32 befestigt. Zwischen den sich im wesentlichen gegenüberstehenden Konsolen 30, 32 der beiden Chassisteile 12, 14 sind beiderseits der Knickachse 16 je ein Hydraulikzylinder 34, 36 angeordnet. Durch Betätigung der Hydraulikzylinder 34, 36 lassen sich die beiden Chassisteile 12, 14 um die Knickachse 16 gegeneinander verschwenken.

Zur Einstellung des Lenkwinkels der Fahrzeugräder 22, 24, 26, 28 der beiden Lenkachsen 18, 20 dienen Hydrauliklenkzylinder 38, 40 von denen für jede Lenkachse 18, 20 lediglich einer dargestellt ist. Anstelle des einen Lenkzylinders 38, 40 kann auch jedem Fahrzeugrad 22, 24, 26, 28 ein Lenkzylinder zugeordnet sein, so dass individuelle Lenkwinkel für jedes Fahrzeugrad 22, 24, 26, 28 einstellbar sind.

Die Ansteuerung der Hydraulikzylinder 30, 32, 38, 40 erfolgt durch eine hydraulische Lenkwinkelventilsteuerung 42, die über Hydraulikleitungen, welche als gestrichelte Linien dargestellt sind, mit den Hydraulikzylindern 30, 32, 38, 40 in Verbindung steht. Die Lenkwinkelventilsteuerung 42 ist elektrisch mit einer elektrischen Steuereinheit 44 verbunden, welche Lenkbefehle, die eine Bedienungsperson an einer Eingabevorrichtung 46 vorgibt, in entsprechende Ventilbefehle umrechnet, um die Hydraulikzylinder 30, 32, 38, 40 entsprechend der Lenkbefehle anzusteuern.

Über elektrische Leitungen, die gepunktet dargestellt sind, empfängt die elektrische Steuereinheit 44 Signale von nicht näher dargestellten Sensoren, die den Knickwinkel zwischen den Chassisteilen 12, 14 bzw. die Hublagen der Lenkzylinder 38, 40 erfassen. Anhand dieser Messwerte korrigiert die elektrische Steuereinheit 44 laufend die an die Lenkwinkelventilsteuerung 42 abgegebenen Steuersignale.

Aus Fig. 2 geht die Aufsicht eines Teleskopladers hervor, der auf einem Wendekreis mit dem Lenkradius R fährt. Auf dem vorderen Chassisteil 12 ist ein Teleskoparm 50 mit einem Werkzeug 52 angeordnet, und das hintere Chassisteil 14 trägt die nicht näher dargestellten Antriebsaggregate und eine Fahrerkabine 54. Die beiden Chassisteile 12, 14 fluchten nicht miteinander, sondern schließen einen Knickwinkel miteinander ein. Auch die Fahrzeugräder 22, 24, 26, 28 befinden sich nicht in Geradeausstellung sondern sind eingeschlagen.

Es ist deutlich erkennbar, dass die Ausrichtung der inneren Fahrzeugräder 22, 26 tangential an einem inneren Kreis anliegen und damit in der selben Spur laufen. Die äußeren Fahrzeugräder 24, 28 liegen tangential an einem äußeren Kreis 58 an und laufen ebenfalls in einer gemeinsamen Spur.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Teleskoplader nimmt der Knickwinkel lediglich den halben möglichen Wert ein. Er lässt sich durch Betätigung der Hydraulikzylinder 34, 36 verdoppeln. Das gleiche trifft für die Lenkwinkel der Fahrzeugachsen 22, 24, 26, 28 zu, so dass sich durch maximale Ansteuerung der Knick- und Lenkwinkel der dargestellte Lenkradius R erheblich verkleinern lässt.

Auch wenn die Erfindung lediglich anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten, die unter die vorliegende Erfindung fallen.

Claims (7)

1. Knickgelenktes Fahrzeug mit zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinanderliegenden Fahrzeugteilen (12, 14), die einerseits eine Vorderachse (18) und andererseits eine Hinterachse (20) enthalten, die über eine im wesentlichen vertikal ausgerichtete Knickachse (16) gelenkig miteinander in Verbindung stehen und die sich durch eine Steuereinrichtung (42, 44) gegeneinander verschwenken lassen, dadurch gekennzeichnet, dass beide Fahrzeugachsen (18, 20) als Lenkachsen ausgebildet sind, die ebenfalls unter dem Einfluss der Steuereinrichtung (42, 44) stehen.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Einstellung des Knickwinkels und des Lenkwinkels der Lenkachsen (18, 20) Hydraulikzylinder (30, 32, 38, 40) verwendet werden.

3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylinder (30, 32, 38, 40) durch eine hydraulische Lenkwinkelventilsteuerung (42) angesteuert werden.

4. Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylinder (30, 32, 38, 40) oder die hydraulische Lenkwinkelventilsteuerung (42) durch eine elektrische Steuereinheit (44) angesteuert werden.

5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Lenkwinkel jedes Fahrzeugrades (22, 24, 26, 28) individuell einstellen lässt.

6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren zur Erfassung des Knickwinkels und/oder der Lenkwinkel der Lenkachsen (18, 20) bzw. der Fahrzeugräder (22, 24, 26, 28) vorgesehen sind.

7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Hydraulikzylinder (38, 40), welcher der Lenkwinkeleinstellung der Lenkachse oder eines Fahrzeugrades (22, 24, 26, 28) dient, ein Sensor zur Erfassung des Hubweges des Hydraulikzylinders (38, 40) integriert ist.