DE102012214386A1

DE102012214386A1 - Verfahren zum Verbessern der Lenkwilligkeit bei einem Kettenfahrzeug und Kettenlaufwerk für ein Kettenfahrzeug

Info

Publication number: DE102012214386A1
Application number: DE201210214386
Authority: DE
Inventors: Ralf Boss
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-02-13

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Verbessern der Lenkwilligkeit bei einem Kettenfahrzeug (1) mit zumindest zwei auf federnd gelagerten Laufrollen umlaufenden Ketten, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenaufstandskraft entlang zumindest einer Kette (3) variiert wird, indem eine an jeder federnd gelagerten Laufrolle (4, 5, 6, 7, 8, 9) wirksame Federsteifigkeit variiert wird. Ferner wird ein Kettenlaufwerk (2, 2A) für ein Kettenfahrzeug (1) mit zumindest zwei angetriebenen Ketten (3) vorgeschlagen, welche um zumindest mehrere in Reihe angeordnete und federnd gelagerte Laufrollen (4, 5, 6, 7, 8, 9) umläuft, wobei die Bodenaufstandskraft entlang jeder Kette (3) veränderbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Lenkwilligkeit bei einem Kettenfahrzeug und ein Kettenlaufwerk für ein Kettenfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 5 genannten Art.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 29 48 229 A1 ist ein Gleisketten-Laufwerk für ein Kettenfahrzeug bekannt. Die Kette wird im Wesentlichen durch eine vordere und hintere Umlenkrolle sowie über mehrere Laufrollen geführt, wobei eine der Umlenkrollen bzw. Eckräder angetrieben ist. Die Laufrollen sind federnd an dem Kettenfahrzeug gelagert. Dazu sind an einer Fahrzeugwanne des Kettenfahrzeuges an Anlenkpunkten federnd abgestützte Tragarme vorgesehen, an denen die Laufrollen gelagert sind.
Bei den bekannten Kettenfahrzeugen wird jedoch bei einem ungünstigen Lenkverhältnis das so genannte Pivotieren bzw. Wenden um eine Hochachse des Kettenfahrzeuges und das Lenken erschwert, da sich die Lenkwilligkeit des Kettenfahrzeuges mit steigendem Lenkverhältnis verschlechtert. Das Lenkverhältnis wird durch den Quotienten der Kettenaufstandslänge zu der Spurbreite des Kettenfahrzeuges gebildet. Das Lenkverhältnis gilt als ungünstig, wenn es größer als 1,5 ist. Der Aufgabe der Fahrzeugentwickler ein günstiges Lenkverhältnis zu erreichen, das kleiner 1,5 ist, steht der Wunsch nach zusätzlichem Nutzvolumen entgegen, weil zusätzliches Nutzvolumen insbesondere über zusätzliche Länge der Kettenaufstandsfläche erreicht wird. Die Lenkwilligkeit wird auch als Lenkfähigkeit bezeichnet.
Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und ein Kettenlaufwerk anzugeben, bei denen unabhängig vom Lenkverhältnis bzw. trotz ungünstigem Lenkverhältnis das Lenken und das Pivotieren erleichtert wird, um die Lenkwilligkeit des Kettenfahrzeuges zu verbessern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 5 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen ergeben.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird somit durch ein Verfahren zum Verbessern der Lenkwilligkeit bei einem Kettenfahrzeug mit zumindest zwei auf federnd gelagerten Laufrollen umlaufenden Kette, gelöst, bei dem die Bodenaufstandskraft entlang zumindest einer Kette variiert wird, indem eine an den federnd gelagerten Laufrollen wirksame Federsteifigkeit variiert wird.
Vorzugsweise wird die Bodenaufstandskraft im Bereich der vorderen und hinteren Laufrollen zumindest einer Kette verringert und die Bodenaufstandskraft im Bereich der mittleren Laufrollen vergrößert. Damit verringern sich beim Wenden des Kettenfahrzeugs die Normalkräfte auf den Boden ausgehend vom größten Abstand zum Drehpunkt des Kettenfahrzeuges, so dass die Kettenaufstandslänge virtuell verkürzt wird und das Kettenfahrzeug mit weniger Kraft gelenkt oder um seine Hochachse gewendet werden kann.
Weitere bevorzugte Ausführungen des Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeit in Abhängigkeit einer Lenkhändelstellung des Fahrzeuges oder in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit verstellt wird.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Kettenlaufwerk für ein Kettenfahrzeug mit zumindest einer angetriebenen Kette gelöst, bei der die Kette um zumindest mehrere in Reihe angeordnete und federnd gelagerte Laufrollen und um eine vordere und eine hintere Umlenkrolle umläuft. Beispielsweise kann eine der Umlenkrollen angetrieben sein. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Bodenaufstandskraft entlang der Kette veränderbar ist. Dies wird erreicht, indem die Bodenaufstandskraft im Bereich zumindest einer vorbestimmten Laufrolle veränderbar ist.
Bevorzugt wird das Kettenlaufwerk so ausgeführt, dass jede Laufrolle über ein zugeordnetes Federelement federnd gelagert ist, wobei die Federsteifigkeit jedes Federelementes veränderbar ist. Besonders bevorzugt ist dabei die Federsteifigkeit jedes Federelementes separat veränderbar, beispielsweise durch die Ansteuerung von einer übergeordneten elektronischen Fahrzeugsteuerung oder einer eigenen Fahrwerkssteuerung.
Zum Verbessern der Lenkwilligkeit wird bei erfasstem Lenk- oder Wendewunsch die Federsteifigkeit der Federelemente der vorderen und hinteren Laufrollen reduziert und die Federsteifigkeit der Federelemente der mittleren Laufrollen erhöht.
Vorzugsweise wird die Federsteifigkeit der Federelemente abhängig von der Stellung eines Lenkhändels des Kettenfahrzeuges verändert. Der Lenk- oder Wendewunsches wird dazu beispielsweise von Sensoren im Bereich einer Lenkeinrichtung, wie beispielsweise an einem Lenkhändel erfasst und an die elektronische Fahrzeugsteuerung weitergeleitet.
Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Federsteifigkeit der Federelemente abhängig von der Stellung eines Fahrpedals und/oder einer Fahrgeschwindigkeit des Kettenfahrzeuges veränderbar ist.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Kettenfahrzeuges mit einem Kettenlaufwerk und mehreren federnd gelagerten Laufrollen und Umlenkrollen; und
2 eine schematische Draufsicht auf die Kettenlaufwerke des Kettenfahrzeuges gemäß 1.
In 1 ist ein Kettenfahrzeug in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Das Kettenfahrzeug 1 umfasst an jeder Seite ein angetriebenes Kettenlaufwerk 2, 2A. Jedes Kettenlaufwerk 2, 2A umfasst eine Kette 3, die um mehrere in Reihe hintereinander angeordnete Laufrollen 4, 5, 6, 7, 8, 9 sowie um eine vordere Umlenkrolle 11 und um eine hintere Umlenkrolle 10 umläuft. Eine der beiden Umlenkrollen 10, 11 ist angetrieben. Als Laufrollen 4, 5, 6, 7, 8, 9 sind zwei dem Fahrzeugbug zugeordnete vordere Laufrollen 4, 5 und zwei der Fahrzeugmitte bzw. der Hochachse oder Wendeachse 12 zugeordnete mittlere Laufrollen 6, 7 sowie zwei dem Fahrzeugheck zugeordnete, hintere Laufrollen 8, 9 vorgesehen. Die jeweilige Anzahl von vorderen, mittleren und hinteren Laufrollen kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch auch verändert werden.
Jede der Laufrollen 4, 5, 6, 7, 8, 9 sind über eine entsprechende Aufhängung an dem Kettenfahrzeug federnd gelagert. Dazu ist jeder Laufrolle 4, 5, 6, 7, 8, 9 ein Federelement C1 bis C6 zugeordnet. Ferner ist jeder Laufrollen-Aufhängung ein Dämpferelement zugeordnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch das Verhalten der Dämpferelemente abhängig von einer Lenkhändelstellung und/oder Fahrgeschwindigkeit des Kettenfahrzeuges verändert werden, um das Lenk- und das Fahrverhalten des Fahrzeuges vorteilhaft zu beeinflussen.
In 2 ist eine schematische Draufsicht auf das Kettenfahrzeug 1 dargestellt, aus der hervorgeht, dass die beiden Kettenlaufwerke 2, 2A in einer vorbestimmten Spurweite s angeordnet sind und eine vorbestimmte Kettenaufstandslänge L_a aufweisen. Das Kettenfahrzeug 1 kann durch entsprechende Ansteuerung der Kettenlaufwerke 2, 2A gelenkt werden. Ferner ist es möglich, dass das Kettenfahrzeug 1 auch um eine Hochachse bzw. Wendeachse 12 im Stillstand gewendet wird, wie dies in 2 durch einen Pfeil angedeutet ist. Dieses Wenden um die Hochachse wird auch Pivotieren genannt. Das hierzu notwendige Wendemoment M ergibt sich dabei aus dem Produkt von Reibkoeffizient µ_w und resultierender Wende-Kraft F_R. Die resultierende Wende-Kraft F_R ergibt sich aus den in 2 dargestellten Kraftkomponenten F_R1, F_R2, F_R3, F_R4, F_R5, F_R6 im Bereich der Laufrollen 4, 5, 6, 7, 8, 9 des Kettenfahrzeuges 1, welche die einzelnen Bodenaufstandskräfte im Bereich der jeweiligen Laufrollen darstellen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die schematisch in 2 angedeutete Kettenaufstandslänge L_a jeder Kette 3 in Abhängigkeit eines erfassten Lenkwunsches oder Wendewunsches virtuell verringert wird, indem die Normalkraft und damit die Bodenaufstandskraft im Bereich der Laufrollen 4, 5, 6, 7, 8, 9 variiert wird.
Um die Kettenaufstandslänge L_A zum einfacheren Wenden oder Lenken virtuell zu reduzieren, wird die in 1 dargestellte Normalkraftverteilung bzw. Bodenaufstandskraftverteilung mit den einzelnen Kraftkomponenten F_N1, F_N2, F_N3, F_N4, F_N5, F_N6 durch das Variieren der Bodenaufstandskraft im Bereich jeder Laufrolle 4, 5, 6, 7, 8, 9 in eine veränderte Normalkraftverteilung mit den einzelnen Kraftkomponenten F‘_N1, F‘_N2, F‘_N3, F‘_N4, F‘_N5, F‘_N6 umgewandelt. Dazu wird die Federsteifigkeit der Federelemente C1, C2, C5, C6 der vorderen und hinteren Laufrollen 4, 5, 8, 9 verringert und die Federsteifigkeit der Federelemente C3, C4 der mittleren Laufrollen 6, 7 erhöht. Auf diese Weise werden die Bodenaufstandskräfte im Bereich der vorderen Laufrollen 4, 5 und der hinteren Laufrollen 8, 9 verringert und die Bodenaufstandskräfte im Bereich der Rollenachsen der mittleren Laufrollen 6, 7 entsprechend vergrößert.
Somit werden die Normalkraftkomponenten F‘_N1, F‘_N6 mit dem größten Abstand zur Wendeachse bzw. zur Hochachse 12 am stärksten reduziert, wobei sich insgesamt folgende Verteilung ergibt: F‘_N1 < F‘_N2 < F‘_N3 = F‘_N4 > F‘_N5 > F‘_N6. Dadurch wird die normale Kettenaufstandslänge L_a in eine reduzierte virtuelle Kettenaufstandslänge L’_a umgewandelt, wie in 2 angedeutet. Somit lässt sich das Kettenfahrzeug 1 aufgrund der geänderten Wende-Kraftverteilung F‘_R1, F‘_R2, F‘_R3, F‘_R4, F‘_R5, F‘_R6 leichter mit weniger Kraft lenken oder auf der Stelle wenden. Demzufolge können die vorgesehenen Lenkantriebe bei dem Kettenfahrzeug 1 deutlich geringer dimensioniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Kettenfahrzeug
2, 2A: Kettenlaufwerk
3: Kette
4: vordere Laufrolle
5: vordere Laufrolle
6: mittlere Laufrolle
7: mittlere Laufrolle
8: hintere Laufrolle
9: hintere Laufrolle
10: hintere Umlenkrolle
11: vordere Umlenkrolle
12: Hochachse bzw. Wendeachse
s: Spurweite
L_a: Kettenaufstandslänge
L‘a: reduzierte virtuelle Kettenaufstandslänge
λ: Lenkverhältnis
F_N1: Normalkraft
F_N2: Normalkraft
F_N3: Normalkraft
F_N4: Normalkraft
F_N5: Normalkraft
F_N6: Normalkraft
F‘_N1: veränderte Normalkraft
F‘_N2: veränderte Normalkraft
F‘_N3: veränderte Normalkraft
F‘_N4: veränderte Normalkraft
F‘_N5: veränderte Normalkraft
F‘_N6: veränderte Normalkraft
F_R1: Wendekraft
F_R2: Wendekraft
F_R3: Wendekraft
F_R4: Wendekraft
F_R5: Wendekraft
F_R6: Wendekraft
F‘_R1: veränderte Wendekraft
F‘_R2: veränderte Wendekraft
F‘_R3: veränderte Wendekraft
F‘_R4: veränderte Wendekraft
F‘_R5: veränderte Wendekraft
F‘_R6: veränderte Wendekraft
C1: Federelement
C2: Federelement
C3: Federelement
C4: Federelement
C5: Federelement
C6: Federelement

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

DE 2948229 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Verbessern der Lenkwilligkeit bei einem Kettenfahrzeug (1) mit zumindest zwei auf federnd gelagerten Laufrollen umlaufenden Ketten, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenaufstandskraft entlang zumindest einer Kette (3) variiert wird, indem eine an jeder federnd gelagerten Laufrolle (4, 5, 6, 7, 8, 9) wirksame Federsteifigkeit variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenaufstandskraft im Bereich der vorderen und hinteren Laufrollen (4, 5, 8, 9) jeder Kette (3) verringert und die Bodenaufstandskraft im Bereich der mittleren Laufrollen (6, 7) jeder Kette (3) vergrößert wird, indem die Federsteifigkeit an den vorderen und hinteren Laufrollen (4, 5, 8, 9) verringert wird und/oder die Federsteifigkeit an den mittleren Laufrollen (6, 7) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeit in Abhängigkeit einer Lenkhändelstellung des Fahrzeuges verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeit in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit verstellt wird.
Kettenlaufwerk (2, 2A) für ein Kettenfahrzeug (1) mit zumindest einer angetriebenen Kette (3), welche um zumindest mehrere in Reihe angeordnete und federnd gelagerte Laufrollen (4, 5, 6, 7, 8, 9) sowie eine vordere Umlenkroll (11) und eine hintere Umlenkrolle (10) umläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenaufstandskraft entlang jeder Kette (3) veränderbar ist.
Kettenlaufwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Laufrolle (4, 5, 6, 7, 8, 9) über ein zugeordnetes Federelement (C1, C2, C3, C4, C5, C6) federnd gelagert ist, wobei die Federsteifigkeit jedes Federelementes (C1, C2, C3, C4, C5, C6) veränderbar ist.
Kettenlaufwerk nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeit jedes Federelementes (C1, C2, C3, C4, C5, C6) separat veränderbar ist.
Kettenlaufwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei erfasstem Lenk- oder Wendewunsch die Federsteifigkeit der Federelemente (C1, C2, C5, C6) der vorderen und hinteren Laufrollen (4, 5, 8, 9) reduziert und die Federsteifigkeit der Federelemente (C3, C4) der mittleren Laufrollen (6, 7) erhöht wird.
Kettenlaufwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeit der Federelemente (C1, C2, C3, C4, C5, C6) abhängig von der Stellung eines Lenkhändels des Kettenfahrzeuges veränderbar ist.
Kettenlaufwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeit der Federelemente (C1, C2, C3, C4, C5, C6) abhängig von der Stellung eines Fahrpedals und/oder einer Fahrgeschwindigkeit des Kettenfahrzeuges veränderbar ist.
Kettenfahrzeug, gekennzeichnet durch ein Kettenlaufwerk nach einem der Ansprüche 5 bis 10.