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Die Erfindung betrifft eine Nachlaufachse mit Zwangslenkung, aufweisend mindestens eine Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung, mindestens eine Einheit zur Erfassung des Winkels zwischen einem zur Nachlaufachse zugeordneten Anhänger und einer Zugmaschine oder eines weiteren Anhängers sowie einen dazu korrespondierenden Anhänger mit einer solchen Nachlaufachse.
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Für den Transport von schweren, großvolumigen Schüttgütern oder Stückgütern, wie beispielsweise Biomasse zur Vergärung, Erdaushub oder Bauschutt werden großvolumige Muldenanhänger verwendet, die durch eine Zugmaschine gezogen werden. Um das hohe Gewicht der Güter in der Mulde aufnehmen zu können, ist es notwendig, dass der Muldenanhänger eine Tandemachse oder eine Tridemachse aufweist, um die Achsbelastung auf mehr als eine Achse zu verteilen und damit das Gewicht pro Achse zu verringern.
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An einen Anhänger, der im landwirtschaftlichen Bereich eingesetzt wird, wie beispielsweise der eingangs erwähnte Anhänger zum Transport von Biomasse, wird außerdem die Anforderung gestellt, dass die Achsbelastung so gering ist, dass der landwirtschaftlich genutzte Boden unter der Achse durch das Achsgewicht nicht über ein akzeptables Maß hinaus verdichtet wird. Daher werden diese Anhänger mit einer speziellen Bereifung versehen, die durch ihre Breite einen geringeren Flächendruck auf den landwirtschaftlichen Nutzboden aufbringen. Um den Flächendruck weiter zu verringern, werden diese Reifen mit einem vergleichsweise geringen Innendruck betrieben, so dass der Reifen eine große Auflagefläche mit geringem Druck bietet. Ein beladener Anhänger mit einer Tandemachse oder einer Tridemachse verliert im Straßenbereich seine Profiltiefe durch Abrieb. Der Abrieb entsteht durch Rollreibung, die Walkbewegung des Reifens und vor allem durch eine scherende Bewegung des Reifens über die Straße bei einer Kurvenfahrt. Standzeiten von nur etwa 1.000 Stunden sind bei den eingangs beschriebenen Bereifungen nicht ungewöhnlich. Nach Ablauf der Standzeit ist die Bereifung soweit abgenutzt, dass die Bereifung erneuert werden muss. Bei nicht ungewöhnlichen Kosten im Bereich von ca. EUR 20.000 für den Ersatz der Bereifung des Anhängers und der Zugmaschine kommen so allein durch Reifenabrieb Betriebskosten von EUR 20 zustande.
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Um den Abrieb der Bereifung zu verringern, aber auch, um die Spurtreue und die Straßenlage der eingangs erwähnten Anhänger zu verbessern, ist der Einsatz von Nachlaufachsen bekannt. Eine Nachlaufachse wird in der Regel gemeinsam mit einer Starrachse verwendet. Bei einer Kurvenfahrt dreht der Anhänger etwa um einen Drehpunkt, der in der verlängerten Starrachse liegt und die Nachlaufachse nimmt einen Winkel ein, so dass auch die Räder der Nachlaufachse etwa senkrecht zum Kurvenradius gestellt sind. Im Ergebnis fahren die Räder der Starrachse und auch die Räder der Nachlaufachse bei Kurvenfahrt stets um einen möglichst gemeinsamen Momentanpol, wobei der Momentanpol bei Fahrt veränderlich ist. Mit der relativen Positionsänderung des Momentanpols zur Position des Anhängers ändert sich die Stellung der Nachlaufachse, die dazu bestrebt ist, die Räder der Nachlaufachse jeweils senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Momentanpol und Radposition zu stellen. Die Nachlaufachse arbeitet passiv. Das bedeutet, die der Nachlaufachse zugeordneten Räder weisen bei einer relativen Lageänderung des Momentanpols einen Schlupf auf. Der Schlupf zwischen Oberfläche der Bereifung und der Straßenoberfläche führt einerseits zu starkem Reifenabrieb, zu einer Destabilisierung der Spurtreue des Anhängers und zehrt Antriebsenergie.
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Um die Standzeit der Bereifung eines Anhängers zu erhöhen und um Energiekosten zu sparen, ist es bekannt, Anhänger mit einer Zwangslenkung auszustatten. Dabei sind einfache System bekannt, welche bei einer drehbeweglichen Deichsel die Deichselstellung abnehmen und mechanisch auf die Stellung der gelenkten Räder zu übertragen. Diese Art der Zwangslenkung führt zu einer Bewegung des Anhängers um einen Momentanpol, der nicht mit dem Momentanpol der Zugmaschine übereinstimmen muss. Schließlich kann ein Winkel zwischen Zugmaschine und Anhänger auftreten, der dazu führt, dass Zugmaschine und Anhänger auf verschiedenen Kurven eine Kurvenfahrt durchführen und dabei entsteht erneut ein Schlupf.
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Um den Winkel zwischen Zugmaschine und Anhänger angemessen zu berücksichtigen, sind des Weiteren Anhänger mit einem mechanischen Abgriff des Knickwinkels zwischen Anhänger und Zugmaschine bekannt. Da der Knickwinkel zwischen Zugmaschine und Anhänger von der relativen Lage des Momentanpols der Zugmaschine zur Position der Anhängerkupplung abhängt, muss die Beziehung des mechanisch abgegriffenen Winkels zum Maß des für eine Kurvenfahrt benötigten Einschlagwinkels für jede Anhänger/Zugmaschinen-Kombination individuell eingestellt werden. Zum mechanischen Abgriff des Winkels werden Spurstangen benutzt, die parallel zur Deichselachse in Anhängerfahrtrichtung unmittelbar neben der Deichsel angeordnet und ebenfalls mit der Zugmaschine verbunden sind. Um den Winkel zwischen Zugmaschine und Anhänger zu bestimmen, wird die Längenänderung der in axialer Richtung beweglichen Spurstange abgegriffen. Längenänderungen von nur wenigen Millimetern müssen hier ausreichen, um den Winkel zwischen Zugmaschine und Anhänger zu bestimmen. Die Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung ist dabei in der Regel in der Zugmaschine angeordnet, wodurch neben der Versorgung mit elektrischer Energie, gegebenenfalls mit Hydraulikdruck auch noch eine weitere Verbindung zwischen Zugmaschine und Anhänger zur Steuerung der zwangsgelenkten Achsen notwendig ist. Der mechanische Abgriff des Knickwinkels und die Präsenz der Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung in der Zugmaschine machen einen Einsatz solcher Systeme im rauen Betreib im landwirtschaftlichen Bereich, im Bereich der Abraumtechnik oder bei der Beseitigung von Bauschutt sehr empfindlich und störanfällig. Zu leicht kann die Spurstange als Tritstange zum Klettern auf den Anhänger missbraucht werden. Bei ungewollter Überladung oder Fehlbeladung des Anhängers kann die Deichsel bei starker Überlastung durchbiegen und dadurch das Spurgestänge in Mitleidenschaft ziehen. Steine und Schüttgüter können im Bereich der Deichsel auf die empfindliche mechanische Spurstange fallen oder Büsche und Bäume können in den Bereich zwischen Zugmaschine und Anhänger schlagen und schließlich können auch auf dem Weg befindliche Findlinge oder Hindernisse, die von der Zugmaschine aufgrund der hohen Bodenfreiheit überfahren werden, von untern an die Spurstange schlagen. Auch kann nasser Schlamm, gegebenenfalls mit Pflanzenfasern vermischt, auf die bewegliche Spurstange gelangen, dort trocknen und die empfindliche Spurstange behindern.
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Im rauen Einsatz ist es häufig nicht möglich, bei Zugmaschinenwechsel stets die neue Kombination zwischen Anhänger und Zugmaschine von Hand zu kalibrieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Nachlaufachse mit Zwangssteuerung zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch die Nachlaufachse mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben. Einen Anhänger mit der erfindungsgemäßen Nachlaufachse ist in Anspruch 10 angegeben.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die mindestens eine Einheit zur Erfassung des Winkels den Winkel zwischen Anhänger und Zugmaschine oder weiterem Anhänger berührungslos erfasst und den erfassten Winkel der Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung zur Verfügung stellt. Statt einer mechanischen Bestimmung des Winkels zwischen Zugmaschine und Anhänger ist nach dem Geist der Erfindung vorgesehen, die Bestimmung des Winkels berührungslos durchzuführen, um so die mechanische Spurtstange neben der Deichsel entbehrlich zu machen. Um den Winkel berührungslos zu messen, ist vorgesehen, dies über eine Nahfeld-Radarmessung, über eine Ultraschallmessung, eine Licht- oder Lidar-Messung durchzuführen. Der Effekt der berührungslosen Messung ist, dass selbst im rauen Betrieb des Anhängers die Winkelbestimmung nicht beeinflusst wird. Die berührungslose Messung erlaubt das Einschlagen eines Busches oder eines Baumes bei der engen Vorbeifahrt an Sträuchern oder Bäumen und es ist auch möglich, dass die Deichsel kurzzeitig überlastet werden kann oder das Schüttgut in den Bereich der Deichsel fällt. Besonders an der erfindungsgemäßen Nachlaufachse ist, dass die berührungslose Messung der Nachlaufachse zugeordnet ist und nicht Teil der Zugmaschine ist. Die Nachlaufachse ist somit ein autarker Bestandteil des Anhängers, der ohnehin mit elektrischer Energie zur Versorgung der Lichtanlage versorgt werden muss. Um die Zwangslenkung mit Kraft zu versorgen, ist es möglich, den Anhänger mit Druckluft zu versorgen, die im Lastkraftwagenbereich zur Versorgung der Bremskraft ohnehin notwendig ist. Im Bereich der Bautechnik und der Landwirtschaftechnik ist es bekannt, die angehängten Aggregate mit Hydraulikdruck zu versorgen. Die erfindungsgemäße Nachlaufachse zur Verwendung in einem Anhänger macht den Anhänger zu einem sich selbst versorgenden System, so dass es für den Einsatz nahezu unmerklich ist, ob der Anhänger eine aktive Zwangslenkung aufweist oder ob der Anhänger eine Nachlaufache mit passiver Einstellung der Räder der Nachlaufachse hat. Das System ist besonders einfach in der Handhabung und ermöglicht den Betrieb im Bereich der Landwirtschaft, der Abraumtechnik und bei der Beseitigung von Bauschutt.
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Um ein manuelles Einstellen der Zwangslenkung entbehrlich zu machen, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung mindestens je ein Sensor zur Erfassung der Radgeschwindigkeit je eines der Nachlaufachse zugeordneten Rades zugeordnet ist. Die Steuerung für die Zwangslenkung der Nachlaufachse hat dadurch zur Verfeinerung der Steuerung neben dem erfassten Winkel auch noch die Geschwindigkeiten der einzelnen Räder zur Verfügung. Bereits aus der Geschwindigkeitsverteilung der Räder ist es möglich, einen rechnerischen Rückschluss auf die Kurvenfahrt zu ziehen. Sofern das gemessene Geschwindigkeitsprofil der verschiedenen Räder nicht dem berechneten Geschwindigkeitsprofil einer Kurvenfahrt entspricht, so ist dies ein Hinweis auf eine mögliche Fehlstellung mindestens eines Rades, so dass das betroffene Rad durch Schlupf unnötig Profil verschleißt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Einheit vorgesehen ist, welche die Winkelstellung jedes Rades individuell aufnimmt. Dadurch ist es möglich eine Regelschleife für die Zwangslenkung aufzubauen. Unterstellt, die Position der Hydraulik, der Pneumatik oder des elektromechanischen Antriebs ist exakt einstellbar, ermöglicht die Überwachung des Winkels des einzelnen Rades eine Fehlstellung des Antriebs der Zwangslenkung, die im rauen Betrieb auftreten kann, aber auch eine Selbstkalibrierung der gesamten Anordnung. Die Bestimmung des Winkels zwischen Zugmaschine und Anhänger ist abhängig vom Echo oder vom Gegenpol der berührungslosen Winkelmessung. Da die berührungslose Winkelmessung ohne vorherige Präparation der Zugmaschine an jeder beliebigen Zugmaschine funktionieren soll, ist es notwendig, den Nullpunkt, also die geradeausfahrt, sicher zu detektieren. Weist die Zugmaschine ein unsymmetrisches Heck auf oder hat es ein unsymmetrisches Echo, so kalibriert sich die Einheit zur Zwangslenkung über eine detektierte Geradeausfahrt des Anhängers, wenn alle Sensoren zur Erfassung der Winkelstellung eines jeden Rades eine Geradeausfahrt anzeigen. Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Selbstkalibrierung zu erhöhen, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung auch noch die Geschwindigkeit eines jeden Rades zur Selbstkalibrierung hinzuzieht. Dabei ist in noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass nicht die absolute Geschwindigkeit zur Bestätigung der Geradeausfahrt herangezogen wird, sondern die Konstanz der womöglich unterschiedlichen Geschwindigkeiten der einzelnen Räder. Es ist möglich, bei Tandemachsen oder Tridemachsen einzelne Räder mit unterschiedlichem Durchmesser einzusetzen. Dabei sind die Räder in einer Waage aufgehängt. Bei unterschiedlichem Durchmesser der Räder in einer Tandemachse oder in einer Tridemachse kippt die Waage solange, bis alle Räder Bodenkontakt haben. Räder unterschiedlichen Durchmessers einzusetzen, ist als Notlösung manchmal notwendig, wenn kein geeignetes Ersatzrad zur Verfügung steht. In diesem Fall unterscheidet sich die Rotationsgeschwindigkeit der verschiedenen Räder. Zur Selbstkalibrierung wird von der Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung der Zeitpunkt ausgewählt, an dem die Winkelstellung aller Räder Geradeausfahrt anzeigen und die Reifengeschwindigkeiten konstant sind. Der durch die berührungslose Winkelmessung bestimmte Winkel wird nun als Nullpunkt angenommen. Liegt eine konstante, gegebenenfalls unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeit der einzelnen Räder vor, so wird von der Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung der Raddurchmesser der einzelnen Räder berechnet. Bei Kurvenfahrt berechnet die Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung aus dem nun gemessenen Winkel zwischen Zugmaschine und Anhänger den notwendigen Momentanpol, der zum Folgen der Zugmaschine notwendig ist, um ein Scheren der einzelnen Räder über das Straßenprofil zu vermeiden. Nach der Erfindung ist somit vorgesehen, dass die Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung sich selbst kalibriert, wobei als Eingangsparameter zur Selbstkalibrierung die Konstanz des Verhältnisses der Radgeschwindigkeiten der der Nachlaufachse zugeordneten Räder, die detektierte Geradeausstellung der Einschlagwinkel der der Nachlaufachse zugeordneten Räder, und der erfasste Winkel zwischen dem zur Nachlaufachse zugeordneten Anhänger und einer Zugmaschine oder eines weiteren Anhängers dienen, und die Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung den erfassten Winkel als Geradeauslauf interpretiert, der bei konstantem Verhältnis der Radgeschwindigkeiten und detektierter Geradeausstellung der Einschlagwinkel vorliegt.
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Zur Erhöhung der Sicherheit ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgehsehen, dass die Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung bei Versagen der Selbstkalibrierung wegen nicht plausibler Eingangsparameter die Zwangslenkung deaktiviert. Es ist möglich, dass die einzelnen Sensoren möglicherweise im rauen Betrieb beeinträchtigt werden oder dass Situationen eintreten, die zu unplausiblen Messwerten führen. Um zu vermeiden, dass die Zwangslenkung wegen Fehlkalibrierung Lenkeinschläge steuert, die der erwünschten Fahrt entgegenwirken und damit gefährlich werden könnten, ist diese Sicherheitsabschaltung vorgesehen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einheit zur Zwangslenkung abgeschaltet werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass dass die Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung im Fall einer hydraulischen oder pneumatischen Zwangslenkung durch einen Dreiwegehahn deaktivierbar ist, welcher die hydraulische oder pneumatische Zylinder zur Zwangslenkung deaktiviert und eine Spurstange der Nachlaufachse aktiviert, und im Fall einer elektromechanischen Zwangslenkung durch einen Schalter deaktivierbar ist, welcher die elektromechanischen Antriebe zur Zwangslenkung deaktiviert und eine Spurstange der Nachlaufachse aktiviert.
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Sofern ein Anhänger mehr als eine Nachlaufachse aufweist, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Nachlaufachsen eine gemeinsame Einheit zur Steuerung der Zwangslenkung aufweisen.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Nachlaufachse mit Steuerung der Zwangslenkung und Einheit zur Erfassung des Winkels,
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2 ein Anhänger mit Tridemachse, davon zwei erfindungsgemäße Nachlaufachsen in einer Ansicht von unten,
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3 ein erfindungsgemäßer Anhänger,
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4 Skizze zur Verdeutlichung der Zwangslenkung,
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5 Skizze mit Achsaufhängung verschiedenen Radgrößen.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Nachlaufachse 10 abgebildet, welche eine Einheit 15 zur Steuerung einer Zwangslenkung 20 aufweist. Zur Versorgung mit elektrischer Energie wird die Einheit 15 zur Steuerung der Zwangslenkung über eine Elektroleitung 26 mit elektrischem Strom versorgt, wobei der elektrische Strom aus dem Bordnetz des der Nachlaufachse 10 zugeordneten Anhängers zur Versorgung der Beleuchtung abgegriffen wird. Die Zwangslenkung 20 besteht ihrerseits aus einer Vorrichtung 25 zur Kraftverteilung und Aktuatoren, vorliegend ein Hydraulikzylinder 30 und 35, wobei alternativ oder kumulativ auch je ein pneumatischer Zylinder oder ein elektromechanischer Antrieb als Aktuatoren eingesetzt werden kann. Zur Versorgung mit Kraft wird die Zwangslenkung 20 mit einer Hydraulikleitung 27 mit der Hydraulikversorgung der Zugmaschine versorgt, oder mit Druckluft, sofern die Zwangslenkung pneumatisch arbeitet. Die Einheit 15 zur Steuerung der Zwangslenkung 20 weist des Weiteren Sensoren 40 und 40' zur berührungslosen Messung des Winkels zwischen einer Zugmaschine 45 und einem der Nachlaufachse 10 zugeordnetem Anhänger 50 auf. Diese Sensoren 40 und 40' sind der vorliegenden Skizze als Nahfeld-Radar oder Ultraschallsensor aufgebaut, wobei aber auch ein Licht-Sensor oder ein Lidar-Sensor zum Einsatz kommen kann. Die Einheit 15 zur Steuerung der Zwangslenkung 20 berechnet aus dem gemessenen Winkel zwischen der hier nicht abgebildeten Zugmaschine 45 und dem hier nicht abgebildeten und der Nachlaufachse 10 zugeordneten Anhänger 50 einen idealen Einschlagwinkel für die einzelnen Räder 55 und 55', die an der Bremstrommel 56 und 56' angeordnet sind und in dieser 1 zur Verdeutlichung jeweils von der Bremstrommel 56 und 56' beabstandet eingezeichnet sind. Zur Kurvenfahrt ist der ideale Einschlagwinkel für beide Räder 55 und 55' aufgrund der unterschiedlichen Entfernung zu einem gemeinsamen Momentanpol 60 nicht gleich, sondern der ideale Einschlagwinkel beider Räder 55 und 55' unterscheidet sich geringfügig voneinander, in der Regel um wenige Grad. Um den Einschlagwinkel der Räder 55 und 55' einzustellen, sind in dieser Zeichnung zwei Hydraulikzylinder 30 und 35 dargestellt, welche je an der Achse 65 angreifen und die Bremstrommel 56 und 56' um je ein Spurgelenk 57 und 57' drehen. Da es für Nachlaufachsen verschiedene Bauarten gibt, ist die hier vorgestellte Bauart der Nachlaufachse 10 stellvertretend für alle Bauarten einer gattungsgemäßen Nachlaufachse. Die Stellung der einzelnen Räder 55 und 55' kann einerseits durch die Zwangslenkung 25 ermittelt, aber durch präzise messende Winkelgeber 70 und 70' genau aufgenommen werden. Das Ergebnis der Winkelmessung wird in die Einheit 15 zur Steuerung der Zwangslenkung 20 gegeben. Neben der Winkelmessung durch die Sensoren 40 und 40', der Einschlagwinkelmessung durch die Winkelgeber 70 und 70' ist auch noch vorgesehen, dass durch zwei Tachometer 75 und 75' die individuelle Radgeschwindigkeiten der Räder 55 und 55' gemessen werden. Mit diesen drei Messergebnissen ist es möglich, dass sich die Einheit 15 zur Steuerung der Zwangslenkung 20 stets selbst kalibriert. Signalisieren die Winkelgeber 70 und 70' eine Geradeausfahrt, weil der Einschlagwinkel 0° beträgt und signalisieren die Tachometer 75 und 75' ein konstantes Verhältnis der Radgeschwindigkeiten, so kann von einer stabilen Geradeausfahrt ausgegangen werden. Zum Zeitpunkt, in dem Geradeausfahrt durch die plausible Übereinstimmung dieser beiden Werte angenommen werden kann, wird der Winkel durch die beiden Sensoren 40 und 40' bestimmt. Dieser zunächst gemessene Winkel ist auch bei ideal abgestimmten Sensoren 40 und 40' nicht immer bei 0°, weil die Reflexionsflächen an der Zugmaschine 45 womöglich unsymmetrisch gestaltet sind oder unsymmetrisch reflektieren. So kann bei einer symmetrisch aufgebauten Zugmaschine 45 beispielsweise eine Schippe im Bereich der Reflexionsflächen an der Zugmaschine 45 zur Zwischenlagerung angeordnet sein und zu einem von 0° bei Geradeausfahrt verschiedenen Winkel führen, weil das Echo der Schippe ein anderes ist als das Echo des Sensors, der einer anderen Reflexionsfläche zugewandt ist. Neben der Kalibrierung auf Geradeausfahrt ist es für die Einheit 15 zur Steuerung der Zwangslenkung 20 auch möglich festzustellen, ob möglicherweise ein Notrad mit einem anderen Durchmesser in der Tandemachse oder der Tridemachse installiert ist. Schließlich kann auch festgestellt werden, ob ein Rad zur Einsparung von Antriebsenergie und zur Einsparung von Reifenabrieb bei geringer Beladung des der Nachlaufachse zugeordneten Anhängers hochgestellt ist und daher keinen Bodenkontakt aufweist.
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Zur Zwangslenkung berechnet die Einheit 15 zur Steuerung der Zwangslenkung 20 aus dem nach Selbstkalibrierung ermitteltem Winkel zwischen Zugmaschine 45 und dem der Nachlaufachse 10 zugeordneten Anhänger 50, sowie aus den individuellen Radgeschwindigkeiten und den Einschlagwinkeln den jeweils besten Momentanpol 60 und stellt die einzelnen Räder 55 und 55' so dass alle um en selben Momentanpol 60 fahren und dabei senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Momentanpol 60 und Reifenmittelpunkt stehen. Die bisher noch nicht erwähnte Spurstange 11 ist im Betrieb der Zwangssteuerung inaktiv, das bedeutet, die der Spurstange 11 zugeordneten Hubkolben 12 und 12' können ihre ausgefahrene Länge ändern. Sofern die Zwangslenkung 20 deaktiviert wird, werden die Zylinder 30 und 35 deaktiviert, also kraftlos geschaltet und die Spurstange 11 wird mit einem Idealabstand aktiviert. Im Betrieb als reine Nachlaufachse verhindert die aktivierte Spurstange eine nicht-parallele Ausrichtung der Räder 55 und 55' was, wäre es nicht der Fall, zum Schlingern des Anhängers führen kann.
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In 2 ist ein Anhänger 50 mit einer Tridemachse 51 in einer Ansicht von unten dargestellt. Die in der Mitte stehende Achse ist als Starrachse 80 ausgebildet und die beiden äußeren Achsen sind als Nachlaufachse 85 und 90 ausgebildet. Bei einer Kurvenfahrt ohne Zwangslenkung sind die Räder 81 und 81' der Starrachse 80 senkrecht zum Momentanpol 60 ausgerichtet, hingegen werden die Räder 86 und 86' sowie 91 und 91' durch Schlupf und Drehung um je ein Spurgelenk 82, 82', 92 und 92' in einander entgegengesetzte Richtungen gedreht. Die hier eigezeichneten Spurstangen 11 und 11' sind im Betrieb als reine passive Nachlaufachse bei einer Geschwindigkeit von weniger als 8 km/h aktiviert. Bei einer Grenzgeschwindigkeit von ca. 8 km/h stellt die Einheit 15 zur Steuerung der Zwangslenkung den Betrieb um und dabei werden die Spurstangen 11 deaktiviert und kraftlos geschaltet, hingegen werden die Zylinder 31, 31', 36, 36' aktiviert und durch die Zwangsteuerung 20 mit Kraft versorgt. Die in 1 eingezeichneten Sensoren 40 und 40' zur Erfassung des Knickwinkels zwischen Zugmaschine 45 und Anhänger 50 sind auf der Vorderfront 52 des Anhängers 50 angeordnet und Senden je einen Peilstrahl 53 und 53' auf die vor dem Anhänger 50 befindliche Zugmaschine 45. Diese Peilstrahlen 53 und 53' werden sodann zurückgeworfen und aus dem Laufzeitunterschied der beiden zurückgeworfenen Echos wird der Knickwinkel bestimmt. Es ist aber auch möglich, statt dem Laufzeitunterschied zwei Absolutmessungen des Abstandes des jeweiligen Sensors 40, 40' zur jeweiligen Echofläche als Bezugspunkt für die Winkelermittlung zu nutzen.
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In 3 ist der in 2 von unten skizzierte Anhänger 45 abgebildet, der sich äußerlich nicht von einem gattungsgemäßen Anhänger mit Tridemachse ohne besondere Steuerungsvorrichtungen unterscheidet. Tatsächlich ist es der Geist der Erfindung, es für den Anwender gleichgestellt zu lassen, ob die erfindungsgemäße Nachlaufachse in dem Anhänger eingebaut ist oder nicht. Erst dadurch kommt der Nutzen der Erfindung zur Geltung, weil keine Einstellarbeiten notwendig sind, es ist keine Kalibrierung notwendig, keine Auswahl einer bestimmten Spurweite der Zugmaschine und es sind auch keine mechanischen, besonders empfindlichen Aggregate, die im rauen Betrieb Schaden nehmen können, erkennbar. Auf der der Zugmaschine zugewandten Front der Mulde sind die beiden berührungslos messenden Sensoren 40, 41' abgebildet, welche zur Messung des Knickwinkels zwischen Zugmaschine und Anhänger eingesetzt werden.
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In 4 ist schließlich eine Kombination von Zugmaschine 45, hier ein Trecker, mit einem Anhänger 50 in einer Ansicht von unten dargestellt. Bei der Kurvenfahrt des Gespanns fällt der eingezeichnete Momentanpol 60 des Anhängers 50 nicht unbedingt mit dem Momentanpol 61 der Zugmaschine 45 zusammen. In Folge dessen bildet sich ein Knick zwischen Zugmaschine 45 und Anhänger 50 aus, weil die Zugmaschine 45 und der Anhänger 50 nicht um denselben Mittelpunkt kreisen. Damit bei der Kurvenfahrt die Räder 55, 55', 55'' und 55''' nicht passiv in eine Richtung senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Radmittelpunkt und Momenatanpol 60 gezogen werden und dabei ihre Oberfläche verschleißen, ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Räder 55, 55', 55'' und 55''' mit Hilfe der berührungslosen und damit ohne empfindliche mechanischer Elemente vorhandenen Winkelmessung in die richtige Position gestellt werden, wobei der Anstellwinkel zweier Räder einer Nachlaufachse unterschiedlich und in Abhängigkeit ihrer Position zum Momentanpol 60 eingestellt werden.
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Zur Verdeutlichung des Effektes eines Notrades mit anderem Durchmesser in einer Tandemachse ist in 5 oben eine Tandemachse 100 mit zwei identischen Rädern 105 und 105' dargestellt. Das Rad 105' in der oberen Zeichnung ist in der unteren Zeichnung von 5 durch ein kleineres Rad 106 ausgetauscht. Eine gemeinsame auf einer Waage 110 liegende Achsaufhängung über Blattfedern 115 und 115' gleicht den Höhenunterschied etwas aus, so dass beide Räder mit gleicher Achslast Bodenberührung bekommen. Durch das Einbringen eines Rades 106 mit kleinerem Durchmesser senkt sich der Auflieger 120 geringfügig, die Höhe h nimmt ab, was als Notbehelf akzeptabel ist. Durch den Einsatz eines kleineren Rades wird von einem angeschlossenen Tachometer 75 jedoch eine zu hohe Scheingeschwindigkeit gemessen, weil sich die Umdrehungszahl des kleineren Rades 106 bei einer gegebenen Geschwindigkeit des Anhängers 50 über Grund gegenüber der Umdrehungsgeschwindigkeit des ursprüngliches Rades 105' mit größerem Durchmesser vergrößert. Damit auch der Einsatz von Noträdern mit der Zwangsgelenkten Nachlaufachse einsetzbar sind, ist nach dem Wesen der Erfindung vorgesehen, dass die Einheit 15 zur Steuerung der Zwangslenkung 20 bei Detektion der Geradeausfahrt die Konstanz der gegebenenfalls unterschiedlichen Umdrehungszahlen verschiedener Räder feststellt. Zur Berechnung der idealen Stellung, also des idealen Einschlagwinkels, für dieses Rad bei Kurvenfahrt wird zur Ermittlung des Schlupfes auch die exakte Umdrehungszahl der Radgeschwindigkeit mit berücksichtigt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Nachlaufachse
- 11, 11'
- Spurstange
- 12, 12'
- Hubkolben
- 15
- Einheit zur Steuerung
- 20
- Zwangslenkung
- 25
- Vorrichtung zur Kraftverteilung
- 26
- Elektroleitung
- 27
- Hydraulikleitung
- 30
- Hydraulikzylinder
- 31, 31'
- Zylinder
- 35
- Hydraulikzylinder
- 36, 36'
- Zylinder
- 40, 40'
- Sensor
- 45
- Zugmaschine
- 50
- Anhänger
- 51
- Tridemachse
- 52
- Vorderfront
- 53, 53'
- Peilstrahl
- 55, 55'
- Rad
- 55'', 55'''
- Rad
- 56, 56'
- Bremstrommel
- 57, 57'
- Spurgelenk
- 60
- Momentanpol
- 61
- Momentanpol
- 65
- Achse
- 70, 70'
- Winkelgeber
- 75, 75'
- Tachometer
- 75'', 75'''
- Tachometer
- 75'''', 75'''''
- Tachometer
- 80
- Starrachse
- 81, 81'
- Rad
- 82, 82'
- Spurgelenk
- 85
- Nachlaufachse
- 86, 86'
- Rad
- 90
- Nachlaufachse
- 91, 91'
- Rad
- 92, 92'
- Spurgelenk
- 100
- Tandemachse
- 105, 105'
- Rad
- 106
- Rad, kleiner Durchmesser
- 110
- Waage
- 115, 115'
- Blattfeder
- 120
- Auflieger
