DE102012209862A1

DE102012209862A1 - Fahrzeuganhänger mit zumindest einer lenkbaren Achse

Info

Publication number: DE102012209862A1
Application number: DE201210209862
Authority: DE
Inventors: Armin Gerner; Bernd Wittmann; Eduard Beresch; Horst Brehm
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2013-12-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeuganhänger (1) mit gegenüber zumindest einer Achse (2) lenkbar aufgenommenen Rädern (5), wobei zwischen einem fest mit dem Fahrzeuganhänger (1) und einer Lenkaufnahme (20) eines Rads (5) ein das Rad (5) lenkender Linearaktuator (8) aufgenommen ist. Um die Nachteile hydrostatisch betriebener Lenkeinrichtungen zu vermeiden, enthält der Linearaktuator (8) einen von einem Steuergerät (16) gesteuerten Elektromotor (9) und ein eine Drehbewegung eines Rotors (11) des Elektromotors (9) in eine lineare Lenkbewegung wandelndes Getriebe (13).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeuganhänger mit gegenüber zumindest einer Achse lenkbar aufgenommenen Rädern, wobei zwischen einem fest mit dem Fahrzeuganhänger und einer Lenkaufnahme eines Rads ein das Rad lenkender Linearaktuator aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Fahrzeuganhänger mit mehreren hintereinander unmittelbar angeordneten Achsen weisen im Kurven- und Rangierbetrieb ungelenkt einen hohen Abrieb der Reifen auf und sind schwer zu manövrieren. In der EP 1 081 021 A2 wird daher vorgeschlagen, eine Achse lenkbar auszubilden. Hierzu erfolgt die Lenkbewegung mittels eines Lenkzylinders, der von einer Bordhydraulik einer Zugmaschine gesteuert wird. Eine entsprechend abgestimmte Bordhydraulik und eine Steuerungsvorrichtung zur Einstellung eines vorzugebenden Lenkwinkels der Räder im Zugfahrzeug sind dabei nötig. Bei niedrigen Temperaturen und daher geringer Viskosität des Hydraulikfluids ist die Lenkung erschwert oder unmöglich.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist daher, die Lenkbarkeit eines Fahrzeuganhängers insbesondere bei unterschiedlichen Temperaturen und unabhängig von einer Ausbildung des Zugfahrzeugs betreffend dessen hydraulische Ausstattung vorzuschlagen.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch einen Fahrzeuganhänger gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 10 enthalten vorteilhafte Ausführungsformen.
Demnach weist ein Fahrzeuganhänger zumindest eine, bevorzugt mehrere unmittelbar aneinander beispielsweise in Form einer Tandemachse angeordnete Achsen auf, von denen zumindest eine Achse mit gegenüber dieser lenkbar aufgenommenen Rädern auf, wobei zwischen einem fest mit dem Fahrzeuganhänger und einer Lenkaufnahme eines Rads ein das Rad lenkender Linearaktuator aufgenommen ist, welcher einen von einem Steuergerät gesteuerten Elektromotor und ein eine Drehbewegung eines Rotors des Elektromotors in eine lineare Lenkbewegung wandelndes Getriebe enthält. Unter dem Begriff Achse kann eine konstruktive, die Lenkaufnahmen samt Naben lenkbar an ihren Enden aufnehmende Achse oder eine physikalische Achse mit konstruktiv getrennten, an einem Fahrzeugchassis aufgenommenen, mittels einer Lenkaufnahme lenkbaren Naben vorgesehen sein.
Der Fahrzeuganhänger kann eine einzige oder mehrere lenkbare Achsen aufweisen. Insbesondere während Lenkvorgängen in engen Kurven oder während Rangiermanövern können dabei unter Schonung der Reifen enge Kurvenradien gefahren werden. Es hat sich dabei in speziellen Rangiermanövern als vorteilhaft erwiesen, wenn die Lenkwinkel der Räder verschiedener Achsen mit entgegengesetzten Lenkwinkeln einstellbar sind. Weiterhin hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn jeweils ein Linearaktuator für ein Rad vorgesehen ist, so dass an jedem Rad unterschiedliche Lenkwinkel beispielsweise in engen Kurven eingestellt werden können. Durch diese radselektive Lenkung kann der Radiusunterschied zwischen kurveninnerem und kurvenäußerem Rad berücksichtigt werden und ein bei an beiden Rädern gleich eingestelltem Lenkradius bedingter Reifenverschleiß verhindert werden.
Um den Aufwand und Kosten zu begrenzen, können beide Räder einer Achse mittels eines einzigen Linearaktuators lenkbar vorgesehen sein. Hierzu können ein einziges mit beiden Lenkaufnahmen verbundenes Lenkgestänge oder alternativ zwei Lenkgestänge vorgesehen sein, die von einem einzigen Elektromotor beispielsweise mittels eines Verteilergetriebes angetrieben werden. Das Verteilergetriebe kann dabei einen Ausgleich der Lenkwinkel zwischen kurvenäußerem und kurveninnerem Rad vornehmen.
Um die Leistung des Elektromotors gering zu halten und gegebenenfalls eine Selbsthemmung einer Lenkposition zu gewährleisten, kann zwischen Elektromotor und Lenkaufnahme ein Untersetzungsgetriebe wirksam angeordnet sein. Das Untersetzungsgetriebe kann mit dem Getriebe zur Wandlung der Drehbewegung des Rotors in eine Linearbewegung eine Einheit bilden. Beispielsweise kann hierzu ein Planetenwälzgetriebe (PWG), ein Kugelgewindetrieb (KGT), ein Rollengewindetrieb (RGT) oder ein Bewegungsgewinde vorgesehen sein. Das Bewegungsgewinde kann als metrisches Normgewinde, als Trapezgewinde, als Sägezahngewinde, Rundgewinde oder in ähnlicher Weise ausgebildet sein. Hierzu kann je nach Anordnung des Elektromotors gegenüber dem Lenkgestänge beispielsweise ein Stirnzahnrad oder ein Schneckenrad in eine Zahnstange des Lenkgestänges kämmend einwirken.
Die Stromversorgung und/oder das Steuergerät des Elektromotors können ausschließlich in dem Zugfahrzeug, ausschließlich im Fahrzeuganhänger oder in gemischter Weise untergebracht werden. Beispielsweise können das Steuergerät und die Stromversorgung im Zugfahrzeug untergebracht sein, so dass analog zu einer hydraulischen Lenkanordnung lediglich Anschlussleitungen des Elektromotors in dem Fahrzeuganhänger vorgesehen sind. Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch erwiesen, wenn das Steuergerät in den beziehungsweise bei mehreren Elektromotoren zumindest in einen Elektromotor integriert ist. Hierbei kann die physikalische und konstruktive Anordnung der Achsen, deren Abstand zueinander, die vorgesehenen Lenkwinkel und dergleichen in einem Speicher des Steuergeräts hinterlegt sein. Von dem Zugfahrzeug muss daher lediglich ein dem erforderlichen Lenkwinkel beispielsweise ein analoges oder bevorzugt über CAN-Bus digital übertragenes Lenksignal zur Verfügung gestellt werden. Die Stromversorgung kann über die Batterie der Zugmaschine oder mittels einer separat auf dem Anhänger untergebrachte Batterie erfolgen, die von dem Generator der Zugmaschine oder einem an zumindest einem Rad des Fahrzeuganhängers wirksam angeordneten Generator, beispielsweise einer Wirbelstrombremse geladen wird.
Der Elektromotor kann mittels eines Gehäuses fest mit der Achse verbunden sein und eine gegenüber dieser verlagerbare, mit der Lenkaufnahme verbundene Lenkstange wie Zahnstange antreiben. Ein sich radial einstellender Abstand der Lenkaufnahmen gegenüber der Zahnstange wird dabei mittels entsprechender Mittel wie zwischen Zahnstange und Lenkaufnahmen angeordneten Gelenkwellen und dergleichen ausgeglichen.
Alternativ kann der Linearaktuator in Fahrtrichtung des Fahrzeuganhängers abhängig von einem Lenkwinkel der Räder gegenüber der zumindest einen Achse radial verlagerbar angeordnet sein. Beispielsweise kann eine starre Zahnstange an den Lenkaufnahmen verdrehbar aufgenommen sein. Der Elektromotor verlagert dabei die Zahnstange in Lenkrichtung und folgt dabei während der Lenkbewegung der Verlagerung der Bewegung der Zahnstange in und gegen Fahrtrichtung. Entsprechend sind der Elektromotor und das gegebenenfalls mit diesem wirksam verbundene Getriebe verlagerbar gegen eine feste Achse oder ein Fahrzeugchassis des Fahrzeuganhängers aufgenommen.
Die Anordnung des Elektromotors kann bezüglich dessen Rotorwelle achsparallel zu der lenkbaren Achse zweier Räder angeordnet sein. Dies bedeutet, dass zwischen Elektromotor und dem Lenkgestänge ein Winkelgetriebe, beispielsweise ein in eine Zahnstange eingreifendes, auf der Rotorwelle oder einem nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe angeordnetes Schneckenrad vorgesehen ist. Alternativ kann ein als Hohlwellenmotor ausgebildeter Elektromotor um ein Lenkgetriebe wie Spindel angeordnet sein und zwischen Rotor und Lenkstange ein Planetenwälzgetriebe, ein Kugelgewindetrieb oder dergleichen vorgesehen sein. Weiterhin kann der Elektromotor mittels eines Übertragungsgetriebes mit einem Zugmittel wie Riemen, Kette und dergleichen oder mittels einer Verzahnung ein um ein beispielsweise als Spindel ausgebildetes Lenkgestänge angeordnetes, axial fixiertes Antriebselement wie Spindelhülse und dergleichen antreiben.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Elektromotor bezüglich einer Rotorwelle senkrecht zu der zumindest einen Achse angeordnet sein. Hierbei kann die Rotorwelle direkt oder unter Zwischenschaltung eines Übersetzungsgetriebes mittels eines Stirnzahnrads mit einer Zahnstange des Lenkgestänges wirksam verbunden werden.
Der Fahrzeuganhänger kann in nicht abschließender Aufzählung als Trailer, Auflieger oder über eine Drehachse mit der Zugmaschine verbundener Anhänger in landwirtschaftlichen Bereichen, im Güterverkehr, im Bauwesen und dergleichen als Ladewagen, Kipper, Verteiler und dergleichen eingesetzt werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Fahrzeuganhänger mit einer lenkbaren Achse in schematischer Darstellung von der Seite,
2 einen Fahrzeuganhänger mit einer lenkbaren Achse in schematischer Darstellung von der Rückseite,
3 die lenkbare Achse des Fahrzeuganhängers der 1 von oben in schematischer Darstellung im Geradeauslauf
und
4 die lenkbare Achse der 2 in Lenkeinstellung.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
1 zeigt in schematischer Darstellung den Fahrzeuganhänger 1 mit drei in kurzem Abstand zueinander angeordneten Achsen 2, 3, 4 mit den Rädern 5, welche gegenüber dem Fahrzeugchassis 6 stoßgedämpft aufgenommen sind. Um in Kurven und bei Rangiervorgängen den Reifenabrieb der Räder 5 zu vermindern und die Manövrierfähigkeit zu verbessern, sind zumindest die Räder 5 der Achse 2 bevorzugt die Achsen 2 und 4 elektrisch lenkbar ausgebildet.
2 zeigt den Fahrzeuganhänger 1 von der Rückseite mit den an der stoßgedämpft gegenüber dem Fahrzeugchassis 6 aufgenommenen Achse 2 lenkbar aufgenommenen Rädern 5. Die Lenkung der Räder in Richtung des Doppelpfeils 7 erfolgt mittels des elektrisch betriebenen Linearaktuators 8. Dieser enthält den bezüglich seines Gehäuses 10 fest an der Achse 2 aufgenommenen Elektromotor 9 sowie das in Form eines Riemens, einer Kette oder einer Zahnradverbindung zwischen dem Rotor 11 und dem die Drehbewegung des Rotors 11 des Elektromotors 9 in eine Linearbewegung wandelnden Getriebe 13 angeordnete Übertagungsgetriebe 12. Das Getriebe 13 ist beispielsweise als Planetenwälzgetriebe, als Kugelgewindetrieb, Rollengewindetrieb oder Bewegungsgewinde oder dergleichen ausgebildet und beinhaltet gegebenenfalls ein Untersetzungsgetriebe. Der Rotor 11 treibt dabei eine axial fest und verdrehbar an der Achse 2 aufgenommene Hülse 21 mit einem Innengewinde an, welches mit der als Spindel ausgebildeten Lenkstange 14 das Lenkgetriebe 15 bildet. Wird die die Hülse vom Elektromotor drehangetrieben, verlagert sich die Lenkstange abhängig von deren Drehrichtung in eine der beiden Richtungen des Doppelpfeils 7. Die Räder 5 sind verdrehbar mittels nicht dargestellter Lenkaufnahmen an der Lenkstange 14 aufgenommen und verdrehen sich entsprechend um einen Lenkwinkel.
Der Elektromotor 9 wird mittels einer Leistungselektronik betrieben und von dem in den Elektromotor 9 integrierten Steuergerät 16 gesteuert. Das Steuergerät enthält alle notwendigen Größen zur Steuerung der Räder 5 abhängig von einer auf dieses von einem Zugfahrzeug übertragenen Lenkanforderung.
Die 3 zeigt detailliert die mittels des elektrischen Linearaktuators 8 lenkbare Achse 2 in schematischer Ansicht von oben. Aus dieser Ansicht wird die Halterung des Elektromotors 9 mittels der Bügel 17 an der Achse 2 deutlich. Im Weiteren wird die Aufnahme der Lenkstange 14 mittels der Halter 18 und die axial feste und verdrehbare Aufnahme des Getriebes 13 mittels des Halters 19 ersichtlich. An den Enden der Lenkstange 14 ist diese verdrehbar mit den Lenkaufnahmen 20 der Räder 5 verbunden, so dass bei einer Verlagerung der Lenkstange 14 infolge eines Drehantriebs der Hülse 21 des Getriebes 13 über das Übertragungsgetriebe 12 mittels des infolge Bestromung des Elektromotors 9 verdrehten Rotors 11 die Räder 5 angelenkt werden.
Die 3 zeigt die Achse 2 mit den Rädern 5 im Geradeauslauf. Die 4 zeigt die Achse 2 mit dem Linearaktuator 8 in ausgelenktem Zustand der Räder 5 aufgrund einer Verlagerung der Lenkstange 14 gegenüber der Hülse 21 mittels des Elektromotors 9.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeuganhänger
2: Achse
3: Achse
4: Achse
5: Rad
6: Fahrzeugchassis
7: Doppelpfeil
8: Linearaktuator
9: Elektromotor
10: Gehäuse
11: Rotor
12: Übertragungsgetriebe
13: Getriebe
14: Lenkstange
15: Lenkgetriebe
16: Steuergerät
17: Bügel
18: Halter
19: Halter
20: Lenkaufnahme
21: Hülse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1081021 A2 [0002]

Claims

Fahrzeuganhänger (1) mit gegenüber zumindest einer Achse (2, 4) lenkbar aufgenommenen Rädern (5), wobei zwischen einem fest mit dem Fahrzeuganhänger (1) und einer Lenkaufnahme (20) eines Rads (5) ein das Rad (5) lenkender Linearaktuator (8) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (8) einen von einem Steuergerät (16) gesteuerten Elektromotor (9) und ein eine Drehbewegung eines Rotors (11) des Elektromotors (9) in eine lineare Lenkbewegung wandelndes Getriebe (13) enthält.
Fahrzeuganhänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Linearaktuator für ein Rad vorgesehen ist.
Fahrzeuganhänger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Räder (5) der zumindest einen Achse (2, 4) mittels eines einzigen Linearaktuators (8) lenkbar vorgesehen sind.
Fahrzeuganhänger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (16) in den beziehungsweise bei mehreren Elektromotoren zumindest einen Elektromotor (9) integriert ist.
Fahrzeuganhänger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (9) fest mit der Achse (2) verbunden ist und eine gegenüber dieser verlagerbare, mit der Lenkaufnahme (20) verbundene Lenkstange (14) antreibt.
Fahrzeuganhänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator in Fahrtrichtung des Fahrzeuganhängers abhängig von einem Lenkwinkel der Räder gegenüber der zumindest einen Achse radial verlagerbar angeordnet ist.
Fahrzeuganhänger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rotorwelle des Elektromotors (9) achsparallel zu der zumindest einen Achse (2) angeordnet ist.
Fahrzeuganhänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Linearaktuator und Elektromotor ein Übertragungsgetriebe (12) vorgesehen ist.
Fahrzeuganhänger nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor als Hohlwellenmotor um die Lenkstange angeordnet ist.
Fahrzeuganhänger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor bezüglich seiner Rotorwelle senkrecht zur Achse angeordnet und die Lenkstange als mit einem auf dem Rotor oder einem mit diesem wirksam verbundenen Untersetzungsgetriebe aufgenommenen Zahnrad kämmende Zahnstange ausgebildet ist.