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Sattelschlepper Als ein Fahrzeug von hoher Wirtschaftlichkeit und
großer Handlichkeit hat sich der Schlepper mit aufgesatteltem Anhänger schnell eingeführt.
Bei der Ausdehnung seiner Anwendung, auch bei höheren Geschwindigkeiten im allgemeinen
Verkehr, ist aber seine Eigenschaft in Erscheinung getreten, unter kritischen Bedingungen,
z. B. bei schnellem Bremsen oder bei schnellem Auslenken, zusammenzuklappen, indem
- beginnend mit dem Auftreten einer kleinen Winkelabweichung des Zugwagens oder
auch des Anhängers von der gestreckten Lage -- der Anhänger den ziehenden Teil vor
sich her schiebt und beide einen sich rasch verkleinernden Winkel zueinander annehmen,
d. h. sich nach Art eines Klappmessers zusammenfalten, oder indem, mit dem kleinen
Knickwinkel beginnend, der Zugwagen sich schräg oder quer vor den seine Richtung
noch beibehaltenden Anhänger stellt. Dabei entstehen oft sehr schwere Unfälle durch
Abscheren der Verbindung zwischen beiden Teilen, durch Ausbrechen des Fahrzeuges
oder seiner Teile in die Gegenfahrbahn, Abirren von der Fahrbahn oder Umstürzen
auf oder außerhalb der Fahrbahn. Besonders durch das Abscheren der Verbindung und
das folgende Eindrücken des Fahrerhauses des Zugwagens durch den Anhänger sind:
die Fahrer schwerstens gefährdet. Der mit diesen Nachteilen verbundene Stand der
Technik ist veranschaulicht durch Fig. 1, die eine Draufsicht auf das vereinfacht
dargestellte Fahrzeug ist für den Zustand nach Eintreten eines kleinen, übertrieben
groß gezeichneten Störwinkels a. Der Punkt K, in welchem der Anhänger mit dem Zugwagen
gekuppelt ist, liegt in der Nähe der Hinterachse oder - bei Tandemanordnung - zwischen
den Hinterachsen des Zugwagens. Er ist meistens auch der ungefähre Mittelpunkt der
Lastauflagefläche. Der Lastpunkt G; in welchem die vereinigten Gewichte von Zugwagen
und Anhänger wirken, liegt hinter dem Neutralpunkt N, in welchem die vereinte Belastung
der Räder des Zugwagens wirken würde, wenn die Lastverteilung auf die einzelnen
Reifen gleichmäßig wäre, und vor dem Kupplungspunkt K. Der Schwerpunkt SP des Zugwagens
liegt vor oder hinter dem Neutralpunkt. In Punkt A greift die vereinigte, durch
den Schräglauf mit dem Winkel a entstehende Seitenführungskraft F der Reifen des
Zugwagens an.
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Bei Seitenkräften im Kupplungspunkt K, z. B. durch Winddruck auf den
Anhänger, und in Fällen des leichten Schiebeas des Anhängers ist bei dem ungünstigen
Hebelverhätlnis b/a ein größerer Winkel a für den Momentausgleich nötig als bei
dem später geschilderten Verhalten eines der Erfindung entsprechenden Fahrzeuges.
Dann bilden die Seitenkraft in K und die Reifenkraft in A ein Kräftepaar im Sinne
der erwähnten Klappmesserbewegung. In dem in Fig. 2 dargestellten Fall aber, der
sich als der gefährlichste erwiesen hat, wenn die Gleitgrenze erreicht wird, bevor
die in diesem Fall mit dem kleineren Hebelarm a (Fig. 1) wirkende Führungskraft
F den Winkel a hat zum Verschwinden bringen können, wirken die schiebende Kraft
im Punkt K und die Gleitreibungskraft im Punkt G fortlaufend drehend. Erfahrungsgemäß
kann in diesem Fall die Drehung mit der Lenkung nicht rechtzeitig ausgeglichen werden,
und der Winkel a nimmt eine solche Größe an, daß auch bei Öffnen der Bremsen die
gleitende Bewegung der Reifen nicht mehr verhindert werden kann.
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Die Erfindung vermindert diese Unfallgefahren, indem sie dem Sattelkraftfahrzeug
die Eigenschaft gibt, daß es durch die Wirkung der Massenkräfte bei Störungen der
gestreckten Lage, ohne es zu einem stärkeren Ausknicken kommen zu lassen, selbsttätig
zu einer festen Winkelstellung des Zugwagens bei wenig veränderter Winkelstellung
des Anhängers zurückkehrt, die dem gestreckten Winkel sehr nahe ist und dem Lenker,
wenn überhaupt eine merkliche Korrektur notwendig wird, ruhiges Einlenken in die
Fahrtrichtung ermöglicht, ohne daß er mit schnellen Bewegungen eine Schleuderneigung
bekämpfen ruß; die - wenn er sie nicht in den ersten Anfängen beherrscht - zur Gefahr
wird.
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Die Erfindung besteht darin, daß nach Fig. 3, die wiederum eine Draufsicht
auf das vereinfacht dargestellte Fahrzeug ist und in der ZW den Zugwagen und SA
den Sattelauflieger (Anhänger) bedeutet, am Zugwagen ZW der Gelenkpunkt K zwischen
Sattelanhänger und Zugwagen vor dem Punkt A, an dem die Führungskraft der Reifen
des Zugwagens angreift, liegt. Die Führungskraft F und ihr Angriffspunkt A sowie
die weiteren gezeichneten Punkte sind in folgendem erläutert.
Der
neutrale Punkt N ist der Punkt, in dem die Resultierende aus der gesamten Belastung
der Räder des Zugwagens ZW wirken würde, wenn die Lastverteilung auf die einzelnen
Reifen gleichmäßig wäre; d. h., z. B. bei einfacher Hinterachse mit einfachen Rädern
teilt der neutrale Punkt den Achsabstand im Verhältnis 1 :1, bei einer Hinterachse
mit Zwillingsrädern im Verhältnis 2: 1. Er liegt hier näher an der Hinterachse,
die sonst gleiche Zwillingsräder hat. Vorausgesetzt sind dabei gleiche Reifen mit
gleichen Luftdrücken, was aus praktischen Gründen die Regel ist. Bei ungleichen
Reifen, die bei solchen Fahrzeugen kaum noch angewandt werden, kann die Regel der
Erfindung - wie sie im folgenden erläutert istsinngemäß mit der gleichen Wirkung
angewandt werden. Der Neutralpunkt ergibt sich dann aus der Lastenverteilung, die
der im Reifenkatalog angegebenen Tragfähigkeit der Reifen entspricht. Auf Verschiedenheit
der Luftdrücke in gleichen Reifen wird ebenfalls noch eingegangen werden. Sie kann
- wie sich zeigen wird - für Erreichung des Zweckes bis zu gewissen Grenzen nutzbar
gemacht werden.
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Der Lastpunkt G ist der Angriffspunkt der gesamten auf die Räder des
Zugwagens wirkende Last und ist die Summe der Last des Zugwagens und der Aufliegelast
des Anhängers: Diese Aufliegelast wirkt in Fig. 3 im Punkt D auf der Fläche des
Drehkranzes oder auf gleichwertigen Abstützungen. Diese Abstützung kann in zwei
Flächen erfolgen, die am Zugwagen und Anhänger sind oder auf einer Fläche, die entweder
am Zugwagen oder am Anhänger ist, wobei der Auflagepunkt als Rolle, kleinere Gleitfläche
od. dgl. entsprechend am Anhänger oder am Zugwagen ist.
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Der Vorgang, der sich. abspielt und bei Gestaltung des Fahrzeuges
gemäß der Erfindung gutartig verläuft, soll im grundsätzlichen an Hand der Fig.
3 geschildert werden. Der nicht gutartige Verlauf beim bisher üblichen Fahrzeug
ist eingangs erwähnt worden.
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Bei Fahrt des Fahrzeuges in gestreckter Winkelstellung der beiden
Teile zueinander beginnt der Vorgang im allgemeinen mit einer Störung, die einen
kleinen Störwinkel zwischen den Längsachsen von Zugwagen und Anhänger hervorruft.
Für den weiteren Ablauf ist es entscheidend; ob dieser Winkel a, der in Fig. 3 übertrieben
groß gezeichnet ist, wenn er durch den Impuls der Störung einen kleinen Betrag in
der Größenordnung von einem oder wenigen Winkelgraden angenommen hat, sich unter
der Wirkung der Massenkräfte ohne Zutun des Fahrzeuglenkers weiter vergrößert oder
gegen Null verkleinert.
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Der gesamte Bewegungsvorgang setzt sich aus zwei Teilen zusammen,
die mechanisch als »dynamisch« und »statisch« bezeichnet werden können. Der erste
Teil ist eine beschleunigte und verzögerte zusammengesetzte Dreh- und Schubbewegung,
im ersten Stadium vornehmlich des Zugwagens, wobei die Drehbewegung zunächst das
Wesentliche ist. Der Drehbeschleunigung widersetzt sich die Masse des Zugwagens
mit seinem Trägheitsmoment, so daß sich die Drehbewegung um die durch den Schwerpunkt
SP gehende senkrechte Trägheitsachse vollzieht. Der zweite Teil ist die unbeschleunigte
Bewegung, auf die der Gesamtvorgang nach Abklingen des ersten dynamischen über die
Gefahr entscheidenden Teils einspielt. Bei diesem zweiten Teil wirken keine Massenkräfte
mehr, die Störkraft ist - sofern sie noch fortbesteht - im Gleichgewicht mit den
hervorgerufenen Gegenkräften. Die Bewegung ist gleichförmig. und die Bewegungsrichtung,
die im vorliegenden Fall von der ursprünglichen nur leicht und langsam abweicht,
kann mit der Lenkung leicht ausgeglichen werden. Hört die Störkraft auf zu wirken,
so verschwindet der Störwinkel mit wiederum einer dynamischen Bewegung als Übergang,
und die Bewegungsrichtung wird wieder leicht in die ursprüngliche zurückgeführt,
wie es noch erläutert werden wird.
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Von den zahlreichen. Einflüssen, die eine Anfangsstörung hervorrufen
können, seien als Beispiele genannt: Einseitiger Fahrwiderstand auf der Bahn, z.
B. verschiedene Griffigkeit oder einseitig wirkende Fahrbahnhindernisse, plötzliche
Lenkbewegungen des Fahrers, seitliche, vom Anhänger herrührende Kräfte auf den Anlenkpunkt,
z. B. aus Winddruck oder bei Fahren entlang geneigter Bahn. Ungleichmäßiges Bremsen
von Zugwagen und Anhänger wirkt - wenn schon ein kleiner Winkel eingeleitet ist,
was bei gleichzeitiger Lenkbewegung und Bremsbetätigung häufig vorkommt - unter
Umständen ebenfalls als Störeinfluß, wie noch beschrieben werden wird.
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Ist - wie in Fig. 3 gezeichnet - am Zugwagen ZW eine Richtungsstörung
eingetreten, die ihn in eine Schrägstellung mit dem übertrieben groß dargestellten
Winkel a gebracht hat, so treten - da das gesamte Fahrzeug in diesem Zustand der
kleinen Anfangsstörung sich noch in der ursprünglichen Bewegungsrichtung v bewegt
- an den Reifen des Zugwagens unter elastischer Verformung Seitenkräfte S auf, die
an allen Rädern gleich sind, wenn die gesamte Belastung der Räder im neutralen Punkt
N wirkt. Dann können diese Seitenkräfte S durch eine gleichgerichtete Resultierende
ersetzt werden, die ebenfalls im neutralen Punkt N angreift. Wenn der Lastpunkt
G außerhalb des Neutralpunktes N liegt, ist die Belastung auf die vorderen und hinteren
Räder ungleich.
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Die Seitenkraft S am einzelnen Rad vergrößert sich mit der Belastung
des Rades, jedoch - was mit den elastischen Eigenschaften des Reifens zusammenhängt
- nicht proportional zu dieser Kraft, sondern - da bei stärkerer Zusammendrückung
des Reifens seine Seitennachgiebigkeit verhältnismäßig größer ist - weniger stark,
als die Belastung anwächst. Würde sie der Belastung proportional sein, so würde
bei einer Verlagerung des Gesamtbelastungspunktes G aus dem neutralen Punkt N heraus
nach vorn oder hinten der Angriffspunkt der resultierenden Seitenführungskraft,
die in Fig.3 mit F bezeichnet ist; in der Projektion von oben gesehen, mit dem Angriffspunkt
G der Gesamtlast wandern und mit ihm vereinigt bleiben. Infolge der Unproportionalität
zwischen Radseitenkraft und Radbelastung bleibt die Seitenkraft am geringer belasteten
Rad verhältnismäßig größer und am höher belasteten Rad verhältnismäßig kleiner.
Der Angriffspunkt der resultierenden Seitenkraft F wandert daher bei Änderung der
Belastungsverteilung auf die Achsen weniger weit vom neutralen Punkt N weg als der
Lastpunkt G. Damit ergibt sich eine Lage A dieses Angriffspunktes, wie sie beispielsweise
in Fig.3 dargestellt ist.
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Der Angriffspunkt A der resultierenden Seitenführungskraft F der Reifen
des ZugWagens liegt also, da er dem nach vorn gewanderten Lastpunkt G nicht ganz
gefolgt ist, in Fig. 3 zwischen dem Lastpunkt G und dem neutralen Punkt A'. Da der
Lastpunkt G mit Veränderung der Anhängerbelastung etwas vor- oder zurückwandert,
wandert der Angriffspunkt der Führungskraft F ebenfalls etwas -- aber weniger -
vor oder zurück. Die Lage des Punktes A kann für die verschiedenen Belastungen leicht
durch Messung der
Reifenseitenkräfte in Abhängigkeit von der Reifenbelastung
auf einer Lauftrommel ermittelt werden, wie es bei Reifenversuchen Üblich ist.
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Es ist Gegenstand der Erfindung, daß bei Anwendung von im wesentlichen
gleichen Reifen und Reifendrücken an den Vorder- und Hinterrädern des Zugwagens
der Gelenlepunkt K zwischen Anhänger und Zugwagen hinter dem Schwerpunkt SP des
Zugwagens liegt und vor dem Angriffspunkt A der Führungskraft F der Reifen des Zugwagens
oder auch vor dem Punkt G, an dem die resultierende Last aus dem Zugwagengewicht
und dem Anhängerauflagegewicht wirkt. Das kann auch in dem später noch näher beschriebenen,
an sich bekannten Fall, in dem der Zugwagen bei der Kopplung mit dem Anhänger zum
Einachsfahrzeug wird und in dem G und N zusammenfallen müssen, dadurch erreicht
werden (Fig. 4), daß der Anhänger in K gelenkig angekoppelt und in D z. B. auf der
Fläche eines Drehkranzes so aufgelegt ist, daß die Last auf D die Lage von G in
N bestimmt, d. h. daß durch Auflegen des Lastanhängers hinter dem Drehpunkt K zwischen
Anhänger und Zugwagen der Angriffspunkt G der Resultierenden aus dem Zugwagengewicht
und der Auflagelast im wesentlichen senkrecht über der Treibachse bzw. der Treibachsengruppe
des Zugwagens zu liegen kommt, wobei die Lenkräder oder das Lenkrad des Zugwagens
vom Boden abgehoben werden und er Anlenkpunkt K zwischen Zugwagen und Anhänger vor
dem Angriffspunkt A der Reifenführungskraft liegt, der im `wesentlichen in der Treibachse
bzw. innerhalb der Treibachsengruppe liegt. Dabei liegt die Anhängerlast in einer
in der Längsrichtung ausgedehnten Fläche auf, so daß sich bei verschiedenen Anhängerlasten
eine Verschiebung des wirksamen Auflagepunkts des Anhängers selbsttätig ergibt.
die den Gewichtsausgleich sichert, bei dem der Angriffspunkt C der Resultierenden
aus Zugwagengewicht und Anhängerlast im wesentlichen senkrecht zu der Treibachse
bzw. der Treibachsengruppe des Zugwagens liegt und die Vorderräder oder das Vorderrad
des Zugwagens vom Boden abgehoben sind.
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Für die Bewegung des Lastzuges in der Horizontalen - wie sie zum Ausknicken
und Schleudern führen können - wirkt, da es sich bei dem Fahrzeug um zwei gelenkig
verbundene Körper handelt, die Massenkraft des Zugwagens im Punkt SP, dem Schwerpunkt
des Zugwagens, die Massenkraft des Anhängers im Anlenkpunkt K. Die senkrechte Achse
durch den Schwerpunkt SP ist--wie oben erwähntdie Trägheitsachse für die Drehbewegung
des Zugwagens.
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Treten bei gleichmäßiger Fahrt in der Ebene keine Beschleunigungen
oder Verzögerungen auf, so ist zunächst kein Anlaß für eine Dreh- oder Schleude.rbewegung
gegeben. Die Massenkräfte werden jedoch wirksam, wenn beschleunigt oder verzögert
wird, z. B. durch Anfahren, Bremsen oder Fahren am Berg, wo Komponenten der Erdbeschleunigung
parallel zur Fahrbahnebene auftreten. Es gibt jedoch auch Fälle, in denen die Beschleunigungen
an Anhänger und Zugwagen so gleichmäßig sind, daß kein Anlaß zur Schleuderbewegung
auftritt, z. B. beim ungebremsten Bergabrollen oder bei gleichmäßigem Bremsen von
Zugwagen und Anhänger in der Ebene oder am Berg. Auch gleichmäßiges Ziehen des Zugwagens
am Anhänger bei normaler Fahrt führt nicht zum Schleudern, da die Antriebskraft
des Zugwagens und die Widerstandskraft des Anhängers in der senkrechten Mittelebene
des Zugwagens angreifen ohne einen Hebelarm der Kräfte zum Schwerpunkt, der ein
Moment hervorrufen würde.
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Von den Bedingungen, die eine Neigung zu Drehungen hervorrufen, werden
besonders folgende beobachtet: Die Zugkraft des Zugwagens wirkt infolge einseitiger
Schlüpfrigkeit und der Massenwirkung der Räder, wobei die ausgleichende Wirkung
des Differentialgetriebes vorübergehend unvollständig ist, einseitig. Das ist ein
Zustand, dem vom Fahrer gefühlsmäßig durch Verminderung der Antriebskraft begegnet
wird. Er ist aber sehr häufig als Ursache für die Einleitung der in den Fig. 3,
4 und 5 übertrieben dargestellten Störstellung des Zugwagens mit dem Störwinkel
a. anzusehen. Der weitere Verlauf dieser Bewegung wird noch geschildert werden.
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Ziehen oder Schieben des Anhängers - wie es bei ungleichmäßiger Bremswirkung
an Zugwagen und Anhänger auftritt - würde zunächst auch keine Schleuderneigung hervorrufen.
Doch es ist sehr oft mit Störung der Winkelstellung des Zugwagens verbunden, da
bei solchen Störungen der Fahrer geneigt ist, stark zu bremsen. Die Kupplungskraft
des Anhängers wirkt dann als äußere Kraft am Punkt K des Zugwagens und sucht diesen
am seinen Schwerpunkt SP zu drehen. Ist diese Kraft eine nach hinten gerichtete
Zugkraft, so verkleinert sie den Störwinkel a., im gleichen Sinn rückdrehend wirkend
wie die Führungskraft F. Ist sie eine Schubkraft, so sucht sie den Störwinkel zu
vergrößern. Es stehen sich in diesem Fall die zwei auf den Schwerpunkt SP bezogenen
Drehmomente aus der Anhänger-Längskraft und der Führungskraft F gegenüber, die den
Zugwagen um den Schwerpunkt SP zu drehen versuchen. Wie noch gezeigt werden wird,
überwiegt bei der Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung das rückführende
Moment aus der Kraft F in jedem Fall.
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Eine solche Anhänger-Längskraft kann auch ohne Betätigung ungleichmäßig
auf die beiden Fahrzeugteile wirkender Bremsen dann auftreten, wenn am ungebremsten
Fahrzeug durch irgendeinen Anlaß, z. B. eine Fahrbahnungleichmäßigkeit, wie oben
als Störungsleitung schon erwähnt, oder einen Seitenwindstoß. der eine Seitenkraft
vom Anhänger her auf den Punkt K ausübt, eine Schrägstellung des Zugwagens mit einem
Winkel a hervorgerufen worden ist. Dann bildet sich mit dem Auftreten der Seitenkräfte
S an den Reifen als Längskomponente der Führungskraft F in der Bewegungsrichtung
z, ein Widerstand am Zugwagen F sin a, dem eine schiebende Kraft des Anhängers entspricht.
Die Längskraft F sin a oder -wegen der Kleinheit von a. F a; und die schiebende
Kraft - sind gleich, solange die Räder rollen, was in diesem Zustand der Fall ist.
Da - mit a im Bogenmaß eingesetzt - F x viel keiner als F ist, ist hier die Gefahr
der Vergrößerung der Störung ausgeschaltet.
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In diesen Fällen ist die Konstruktion nach der Erfindung - wie sie
in den Fig. 3, 4 und 5 beispielsweise dargestellt ist - die Vorbedingung dafür,
daß das Moment aus F viel größer ist a1:5 das aus der Anhänger-Längskraft, daß sich
also der Winkel x zurückbildet, mindestens zu. einem kleinen konstanten Betrag,
bei dem das Gleichgewicht der Momente erreicht ist, und der mit der Lenkung ohne
die Notwendigkeit plötzlicher Bewegungen ausgeglichen werden kann.
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Da die schiebende Kraft aber durch Unterschiede der Bremswirkung am
Zughaken und Anhänger verstärkt werden kann, so maß die Wirkung der Kraft F und
der Schiebekraft und ihrer Drehmomente noch näher betrachtet werden. Die Führungskraft
F ist
senkrecht zur Fahrzeuglängsachse gerichtet, wirkt also mit
dem sich nicht ändernden Hebelarm a in Fig. 6. Ihr Drehmoment ist F a. Die schiebende
Kraft L wirkt mit dem veränderlichen Hebelarm b, ihr Moment ist L b.
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Die Seitenkräfte S an den Reifen, aus deren Summierung sich die Führungskraft
F ergibt, nehmen - wie durch zahlreiche übereinstimmende Messungen an Reifen festgestellt
worden ist - bei kleinen Winkeln mit dem Schräglaufwinkel a proportional zu. Mit
der die Größe von F bestimmenden Reifenkonstanten F0 ist F = F0 a,. Das Moment aus
F hat die Größe F0 a a.
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Die schiebende Kraft L ist - solange sie nur durch den Schräglaufwiderstand
des Zugwagens hervorgerufen wird - wie oben dargetan - L = F a. Mit F = F0 a ist
sie L = F0 a2. Ihr Moment Lb ist mit b = b0 sin a . b0 a Lb = F0 b0 a3.
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b0 ist von der gleichen Größenordnung, aber kleiner als a. a ist als
Bogenwinkel einzusetzen, womit a3 - besonders bei den kleinen Winkeln, die für die
Entwicklung des dynamischen Vorganges nur zu betrachten sind - viel kleiner ist
als a, und zwar innerhalb des ganzen Bereiches der Größe der bis zum Rutschen ansteigenden
Reifenseitenkräfte S, an dessen Grenze die Kräfte L und F ihren Größtbetrag erreichen,
der die mit der Reifenreibziffer multiplizierte Last im Punkt G nicht überschreiten
kann, und die Kraft F ihre Richtwirkung verliert, womit sie nur in der Bewegungsrichtung
v der Bewegung entgegenwirkt; d. h., das Moment aus der drehenden Kraft L ist viel
kleiner als das rückdrehende Moment aus der Reifenseitenführungskraft F, solange
die obige Voraussetzung zutrifft, daß die Räder regelrecht abrollen.
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Der Vorgang ist eine Drehung um den Schwerpunkt SP, die als Einstellbewegung
zum Verschwinden des Störungswinkels a führt. Durch die Störung eingeleitet, bewegt
sich nach dem Abklingen dieses dynamischen Teils des Vorgangs der Schwerpunkt SP
des Zugwagens, wenn mit der Lenkung nicht eingegriffen wird, mit einer sehr kleinen
Abweichung von der ursprünglichen Bewegungsrichtung v weg. Doch ist diese Abweichung
fast unwahrnehmbar klein, so daß sie vom Fahrer beim Einhalten der Richtung der
Straße unbemerkt mit ausgeglichen wird. Sie bildet sich deshalb nicht mit zunehmender
Zeit zu einer merkbaren Größe aus.
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Wenn die Kraft L nun größer wird, kann sie sich -wie erwähnt-der Rutschgrenze
der Räder nähern. Dabei nähert sich - wenn der dynamische Teil des Vorgangs abzuklingen
beginnt - auch die Kraft F ihrem der Rutschgrenze entsprechenden Größtbetrag. Dabei
geht - wie ebenfalls erwähnt -- ihre bisherige Richtwirkung verloren, d. h., die
Kräfte S sind nicht mehr Seitenführungskräfte, und die Kraft F geht Tiber in eine
Gegenkraft zu L, die Tim Lastpunkt G angreift und ihr parallel ist. Damit für den
noch mitwirkenden Teil der dynamischen Bewegung das Moment aus L kleiner bleibt
als das aus dieser Gegenkraft. muß der Gelenkpunkt K vor dem Lastpunkt G liegen.
Dann bildet sich der Winkel a. dynamisch zurück, und im statischen Teil der Bewegung
herrscht stabiles Gleichgewicht der Kräfte mit Neigung zu einer Rückbildung des
Störwinkels.
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Wirkt am Kupplungspunkt K eine plötzlich auftretende oder rasch anschwellende
Seitenkraft, die vorn Anhänger auf den Zugwagen ausgeübt wird, z. B. aus seitlichem
Winddruck, der wegen der größeren Seitenfläche am Anhänger stärker wirkt als am
Zugwagen oder aus einer Komponente der Erdbeschleunigung beim Fahren entlang einer
schrägen Bahn, so ruft die Kraft einen Winkel hervor, der so lange zunimmt, bis
das Drehmoment aus der dann entstehenden Führungskraft F gleich dem Moment aus der
seitlichen Störungskraft geworden ist. Die dynamische Ausgleichbeweggung ist damit
beendet.
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Nach diesem Ausgleich sucht der Zugwagen, z. B. in Fig. 3, wenn die
Störung nach rechts gewirkt hat, nach links zu laufen, und die nach rechts wirkende
Luftkraft oder Bahnneigungskraft wird in ihrer das Fahrzeug nach rechts schiebenden
Wirkung zunächst etwa ausgeglichen. Mit dem aufhören der Massenkräfte aber verliert
der Schwerpunkt SP seine Eigenschaft als Drehpunkt, und die entgegengesetzten Kräfte
in K und A suchen - sofern die Kraft in K stetig weiterwirkt - den Zugwagen langsam
zum Ausweichen in der Richtung der störenden Kraft zu bringen, was vom Lenker leicht
ausgeglichen wird.
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Die Anordnung des Kupplungspunktes K vor dein Angriffspunkt A der
Führungskraft F hat also die Wirkung, daß hei Störungen, die zu einer beginnenden
Schrägstellung des Fahrzeuges geführt haben, selbst dann, wenn der Zugwagen stärker
gebremst wird als der Anhänger, der Störwinkel sich selbsttätig zurückbildet oder
auf einen festen kleinen Betrag zurückgeführt wird, der ebenso wie die Fahrtrichtungsabweichung,
die im Verlauf des Störvorganges eingetreten ist, leicht durch langsame und kleine
Gegenlenkung ausgeglichen werden kann. In den Fällen, in denen nicht gebremst wird
- also bei Störung während der normalen Fahrt -, verschwindet der Störwinkel selbsttätig,
und die nach der Störung übrigbleibende Seitenabweichung des Fahrzeuges von der
ursprünglichen Fahrtrichtung bleibt-wie erwähntso klein, daß sie vom Fahrer beim
Eierhalten der Richtung der Straße im allgemeinen unbemerkt mit ausgeglichen wird.
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Daß es von Vorteil sein kann, den Zugwagen etwas stärker zu bremsen
als den Anhänger, ergibt sich aus der bekannten Tatsache, daß bei starker Bremsung
das gebremste Rad bei der Annäherung an die Gleitgrenze um so mehr Seitenführungsfähigkeit
verliert, je mehr sich die Bremskraft der höchst möglichen Gleitreibungskraft nähert.
Es ist besser. daß die Vorderachse bzw. der vordere Teil des Fahrzeuges diese Grenze
früher erreicht als der hintere Teil, d. h., daß der hintere Teil des Fahrzeuges
seine Führungsfähigkeit länger beibehält. Denn der Beginn des Ausweichens des vordren
Teils wird vom Fahrer sofort wahrgenommen und kann durch Nachlassen der Bremskraft
korrigiert werden, während der Beginn des Ausbrechens des hinteren Fahrzeugteils
oft erst an der schon eingetretenen Wirkung des Schleuderns und daher oft zu spät
bemerkt wird. In diesem Fall kann der Anhänger schleudern, ohne daß der Zugwagen
zunächst merklich beeinflußt wird.
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Beim Sattellzraftfah-rzeug kann -- wie hei einem Personemva;gen mit
Vorderradantrieb - auch im Zustand des Gleitens der Räder ein der Größe der Gleitreibungskraft
entsprechender Vortrieb durch die Triebräder in einer gewollten Lenkrichtung noch
erzeugt werden, wenn es - was einem geübten Fahrer möglich ist - gelingt, den treibenden
Rädern noch eine solche Richtung zu geben. Sind die Vorderräder des Zugwagens getrieben,
so ist das durch einfachen Lenkeinschlag immer möglich, sind nur die ungelenkten
Hinterräder getrieben, so muß durch Nachlassen der Bremsung wieder so viel Führung
hergestellt werden, daß der Zugwagen mit den gelenkten Vorderrädern in
die
gewollte Richtung gebracht wird, wonach die treibende Hinterräder - wenn dann auch
wieder im Gleitzustand -eine Lenkwirkung hervorrufen.
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Eine weitere Möglichkeit, dieses »gelenkte Antreiben« zu erzielen,
kann dadurch erreicht werden, daß zusammen mit der Lenkung der Vorderräder des Zugwagens
die mit der Lenkung normalerweise eintretende Winkelbewegung des Zugwagens und des
Anhängers gegeneinander mit dem Koppelpunkt K als Drehpunkt durch mechanisch, hydraulisch,
pneumatisch oder ähnlieh wirkende Mittel hervorgerufen wird. Dieses an sich bekannte
Mittel, die Drehbewegung zwischen lenkendem und gezogenem Teil zu bewirken, wird
insbesondere in dem in Fig.4 dargestellten Fall angewandt, in dem der Zugwagen als
Einachsfahrzeug wirkt.
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Bei der Schilderung dies Einflusses der Lastverteilung an den Rädern
dies Zugwagens auf die Lage des Angriffspunktes A der Führungskraft F wurde davon
ausgegangen, daß die Räder des Zugwagens gleich sind und mit gleichen Reifendrücken
betrieben werden. Diese Voraussetzung trifft aus praktischen Gründen meistens zu.
Durch Verschiedenheit des Druckes in den Reifen vorn und hinten oder Verschiedenheit
der Reifengröße, die oben schon behandelt ist, ändert sich jedoch der Angriffspunkt
der Führungskraft F ebenfalls, weil seine vom Lastmittelpunkt abweichende Lage -
wie erwähnt - durch die Reifenverformung bestimmt ist. Größere Weichheit der Reifen
wirkt im gleichen Sinne wie größere Belastung. Man kann also ; z. B. das Abrücken
des Angriffspunktes A der Führungskraft F vom Neutralpunkt, wie in dem Beispiel
der Fig. 7 und 8 dargestellt, durch Verschiedenheit des Reifendruckes bewerkstelligen,
z. B. um die oben geschilderte Wirkung einer Rückdrehung des Zuge wagens bei einer
Störung zu erreichen, dadurch, daß die Lage des Gelenkpunktes K zwischen Anhänger
und Zugwagen von dem Angriffspunkt A der Reifenseitenkraft des Zugwagens durch Anwendung
kleineren Reifendruckes an den Vorderrädern und größeren Reifendrurkes an den Hinterrädern
herbeigeführt wird, wobei auch der Lastpunkt G mit dem Neutralpunkt N und der Gelenkpunkt
K mit dem Lastpunkt G und dem Neutralpunkt N, oder Zugwagenschwerpunkt SP. Gelenkpunkt
K, Neutralpunkt N und Lastpunkt G im wesentlichen zusammenfallen können.
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Solche Anordnungen kann man z. B. wählen, wenn man in besonderen Fällen
baulichen Schwierigkeiten begegnet, den Lastpunkt G, unter Umständen auch den Anlenkpunkt
K vor den Neutralpunkt N zu legen. Immerhin vermindert die Notwendigkeit der Einhaltung
solcher Reifendruckunterschiede die Einfachheit der Wartung und grenzt die Spanne
ein, innerhalb derer sich während des Betriebes die Reifendrücke ändern dürfen,
weil die weicheren Reifen schneller an der unteren zulässigen Druckgrenze anlangen.
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Die bauliche Verwirklichung der oben angegebenen Grundsätze ist auf
viele Arten möglich. Ein Beispiel zeigt Fig. 9. Der Zugwagen ist in diesem Beispiel
zweiachsig ausgeführt mit liegendem Motor unter dem Fahrerhaus und mit verhältnismäßig
kurzem Achsabstand. Damit ist der Schwerpunkt des Zugwagen., weit vorn bei SP. Der
Anlenkpunkt K ist vor dem Lastpunkt G und vor dem zwischen G und N liegenden
Angriffspunkt der Seitenführungskraft der Reifen. Das Sattelgewicht. das in D wirkt,
und das Zugwagengewicht, das in SP wirkt, ergeben die Lage des Lastpunktes G. Der
Antrieb kann auf beide Achsen des Zugwagens wirken oder nur auf die Hinter- oder
nur auf die Vorderachse. Der Antrieb der Vorderachse kann bei Zweirad- und bei Vierradantrieb
den obenerwähnten Vorteil einer Richtwirkung der Antriebskraft durch den Lenkeinschlag
auch bei Erreichung der Gleitgrenze haben. Die Lenkung kann mit den Vorderrädern
allein, mit den Hinterrädern allein und mit allen vier Rädern erfolgen. Die Lenkung
kann Achsschenkellenkung oder auch Drehschemellenkung einer oder beider Achsen sein.
Sie kann auch - wie oben schon erwähnt- zur Unterstützung der Lenkung und der Richtwirkung
der treibenden Räder in an sich bekannter Weise mit einem Antrieb verbunden sein,
der eine Drehbewegung des Anhängers und des Zugwagens gegeneinander um die Drehachse
K bewirkt.
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Ein Beispiel für eine bauliche Lösung, die dem Schema der Fig. 4 entspricht,
zeigt Fig. 10. Die Sattellast des Anhängers wirkt auf die Fläche D, deren Ausdehnung
als Platte oder als Drehkranz in der Längsrichtung ausreicht, bei verschiedener
Größe der Sattellast den Zugwagen gegen sein im Schwerpunkt SP wirkendes Gewicht
in der etwa richtigen Betriebsstellung zu halben, bei der der Lastpunkt G im Neutralpunkt
N senkrecht über der treibenden Achse liegt. Die Vorderräder des Zugwagens, die
auch zu einem Einzelrad vereinfacht sein können, sind dabei vom Boden abgehoben,
entweder durch die beim Aufsatteln auf die Fläche D hervorgerufene Kippbewegung
oder durch Anheben der Räder mit besonderen Mitteln. Die Lenkung erfolgt in an sich
bekannter Weise durch Erzeugung einer Drehbewegung zwischen Zugwagen und Anhänger
um dien Drehzapfen K als Achse. Dies kann mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder
in gemischtem Antrieb mit Gestänge, Hebeln, Zahnrädern, Schnecken, Ketten und ähnlichen
Mitteln erfolgen und kann bei geeigneter Auswahl dieser Mittel eine Schwenkbewegung
des Zugwagens ermöglichen, die größer als 180 Winkelgrade ist und in Verbindung
mit der Einachs-Drehschemelwirkung die Manövrierfähigkeit des Sattelkraftfahrzeuges
beim Rangieren sehr verbessert. Für die :Lenkung des ohne Anhänger fahrenden Zugwagens
ist diese Drehzapfenlenkung mit einer die Vordierräder oder das Vordierrad betätigenden
üblichen Lenkung verbunden.
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Mit diesen Beispielen sind die Möglichkeiten der Verwirklichung dies
Erfindungsgedankens nicht erschöpft.