DE1917845A1 - Richtungs- und Geschwindigkeitssteuerung fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Patentanwälte
DR.-ING. H. FINCKE DIPL.-ING. H. BOHR DIPL..ING. S. STAEGER

Fernruf: ·2ί60ό0

8 MÜNCHEN 5, Müllerslroee 31

8. APR.. 1969

Mappe 7934 - L/H

.BESCHEEIBUHff zur Patentanmeldung «er

Firma ALBAREO? S.A., " 60 Rantigny / PEfIHKREICH,

betreffend:

"Richtungs- und Geschwindigkeitssteuerung für Kraftfahr·= senge"

PRIORITÄT: 8. April 1968 - ERAHKHEICH

Da,-5 führen eines Fahrzeuges_s unabhängig davon, nach welchem Prinzip dieses arbeitet, erfordert die Regelung von zwei wesentlichen Steuerungen, nämlich die Geachwindiglreitsoteuerung und die Richtungssteuerung, die unabhängig von--

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einander ausgeführt werden müssen.

Für gewöhnliche Fahrzeuge, die zwei Radsätze aufweisen, die entsprechend ihre? Längsachse gestaffelt sind, wird die Richtungssteuerung durch zweckentsprechendes Einschlagen des einen oder beider Hadsätze erreicht.

Diese· Richtungssteuerung bietet den Vorteil, daß sie sehr "weich" arbeitet und daß sie leicht mit Hilfe eines Lenkrades bewerkstelligt werden kann, dessen Betätigung den natürlichen Reflexen eines beliebigen Fahrzeugführers entspricht.

Dagegen erfordert diese Richtungssteuerung das Vorhandensein eines Minimumgewichtes auf den Leiträdern, ohne daß das Einschlagen dieser Räder ohne Wirkung bliebe; sind diese Räder nicht angetrieben, so werden die angetriebenen Räder umso mehr entlastet, was einen beachtlichen Nachteil bedeutet.

Diese Richtungssteuerung erfordert ebenfalls das Yorhandensein von Differentialen an den AntriebsradSätzen; bekanntlich führen diese Differentiale oft su Schwierigkeiten im Haftungsvermögen; diese Schwierigkeiten werden auch nur .teil-

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weise oder unvollkommen durch Zwischenschaltung ziemlich komplizierter Einrichtungen gelöst, wie z.B. Einrichtungen, die für eine automatische Blockierung dieser Differentiale im Fall eines Verlustes des Haftungsvermögens auf einem beliebigen der Antriebsräder sorgen.

Für Fahrzeuge vom Eaupen(Ketten)typ, die sich dadurch auszeichnen, daß sie auf dem Boden nur sswei unabhängige Antriebsorgane aufweisen, nämlich ein rechtes Antriebsorgan und ein linkes Antriebsorgan, erfolgt die Richtungssteuerung unter geeigneter Differenzierung der Geschwindigkeit dieöer beiden Antriebeorgane, indem nämlich eines von diesen blockiert wird.

Diese Anordnung ermöglicht esj in vorteilhafter Woise die Differentiale freigegeben, läßt eich jedoch nur au? fahrzeuge mit sehr kurzem Achsabstand anwenden, da sonst mit sehr beachtlichen Kuckbewegungon gegenüber dem Boden gerechnet werden muß, wobei diese Ruckbewegungen auf Kosten entweder des Bodens oder der Bereifung oder dergleichen des Fahrzeuges gehen; darUbcrhinaus fehlt einer solchen Richtungssteuerung das elastische Verhalten, ihre Bewerkstelligung erfolgt meistens mittels Schalthandgriffen oder Hebeln, deren Manöverieren den natürlichen Reflexen nicht entspricht.

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S* OR/G/NAL

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Im übrigen gibt es im allgemeinen keine totale Unabhängigkeit zwischen den Richtungs- und Geschwindigkeitssteuerungen eines Raupen(ketten)fahrzeuges„ wobei die Wirkung auf die Richtungssteuerung eine Änderung der Geschwindigkeit und umgekehrt hervorruft.

Erfindungsgeinäß sollen diese Nachteile nun für den Fall eines Kraftfahrzeuges behoben werden, welches auf dem Boden durch wenigstens zwei unabhängige Antriebsorgane ruht, nämlich ein linkes Antriebsorgan und ein rechtes Antriebsorgan wie z.B. Räder, i?&hrgestellQ_? Ketten oder dergleichen^ wobei jedes dieser Antriebsorgane unabhängig voneinander bei variabler Geschwindigkeit durch Verschieben der Steuerglieder eines kontinuierlichen Wechselgetriebes, beispielsweiseeiner hydraulischen Pumpe Kit variabler Leistung gesteuert werden kann.

Erfindungsgeinäß wird nun eine Vorrichtung vorgeschlagen? die sich dadurch auszeichnet, daß diese rechten und linken Steuerorgane axial verschiebbar in zwei Richtungen p&rallcl un5 Gntgegenges'Stist au einander gelagert Bind und Einrichtungen aufweisen, die in Eingriff mit komplementären Tleiteinriehtungen kommen, vrclohe durch el. is entgegengeaetate« Armn eines Ausglei.chsorgcns getragen werden, äce der Gesoh^in-jlig-. )c3it3steuerung des Fahrzeuges zugeordnet iah, wobai f-lesep;

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Ausgleiebsorgan schwenkbar auf einem Schieber gelagert ist, der selbst verschiebbar unter dem Einfluß eines üblichen Lenkrades gelagert ist.

Die Steuerung fies Ausgieichsorgans allein ruft einen gleichen Ausgang der beiden Steuerorgane hervor und damit das geradlinige Vorführen des Pp-hr^euges bsi sin sr Geschwindigkeit, die durch den Winkel des Ausgleichsorgans mit dem Schieber bestimmt ist.

Die verbundene Steuerung des Schiebers durch, daw Lenkrad bzvr.. dem Volant sorgt für komplementäre Anderungen "in der Stellung dieser 8 teuer organe und damit fü.*/.' sine Krümmung n$-£ Bahn des !Fahrzeuges? trotz dieser konplömentären Änderungen jsäoch bleibt 3 ie Summe der Ausgänge tier beiden f-tfe-u'iärorgane konstant und äurah den Winkel äes Auagleichscxvrcan?! siit desi Schiebe:·? fastgölogt; die G-eachvjiiiöigkeit des ^i-.Tirr-'aitges bleibt somib ijirrerän

ist der eier Pahraerigtshn. auf erlegte" Eurvenradius v-'.-:--:sp?inilXich gDgiin eine hiarzni-u Krusaj-nmenhäügenfle Mod if ik:\.tI.ov. yoiner öcisohviir.fligfcc-'-i.tj 3a als Aufgänge der beiden r-;:.:ue:-:organe immer auf eir:cin konstanteii Verhältnis ver«

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Sao

So richtet sich die Erfindung insbesondere bei einem ersten Merkmal auf Kettenfahrzeuge! für sie wird vorteilhaft eine Richtungssteuerung durch das Lenkrad geschaffen, und hier bei eine völlige Unabhängigkeit der Richtungssteuerung von der Geschwindigkeitssteuerung.

Nach einem aweiten wesentlichen Merkmal jedoch ermöglicht ilie Erfindung darüberhinaus die Herstellung eines Fahrzeuges ρ bei üem die Vorteile der beiden genannten Riehtungs-Steuerungen sich kumulieren, ofens üb,B üeit&n Haehteile in Kauf genommen werden Büßte».

Ein aolches fahrzeug weist wenigstens oin.orientierbares Stützrad auf und nach der Erfindung ist dieses mir, η in em Arm verbund ezi, welches Eingriff marl^tel boe-itzt, dia .in Eingriff mit kompiejDsntären Eingz'ifx'saitt.iln staht, welche durch den Schieber de?· ob-s?n gemir.iiton Yo^riohtirng getragen werden, wobei eile öleitachse äi&ses Sahisbsrs unter Abstand von eier Sohwenkaohsß dieses LsiltraOes -ingcsor-dnet int»

Durch eine sorgfältige Auswabl «or S löst die Betätigung des Schiebers de:«? Tox'gvt-aaisnten· Sinrielitung, wenn das fahrzeug sieh in Bev.^r3g*;ujg j:k-€?lrü si; _s am S^-GtHs rad ein sntspreohandes Einschlagen gonay mit deju Krümmung^- radium aus, der im gleichen Augenblick dsm fahrzeug-durch

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Antriebsorgane abhängig vom gleichen Manöver dieses Schiebers auferlegt ist.

Eb herrscht also vollkommene Übereinstimmung zwischen den beiden Riehtungseteuerungen.

Ein so ausgestattetes fahrzeug kann selbstverständlich, falls dies gewünscht ist, einen großen Aehsabstanä haben und es kann frei von jeglichen mit Differentialen zusammenhängenden Problemen sein, da seine rechten und linken Antriebsorgane mit ihren Geschwindigkeiten unabhängig voneinander sowohl bei Geradeausfahrt wie in der Kurve?- geregelt sind.

Wesentlich bleibt erfindungsgemäß jedoch die Kögliohkeit, ein Fahrzeug herzustellen, das einen Hauptantriebaraöaatz, welcher fast die Gesamtheit der Ladung trägt, und ein oder mehrere sehr wenig belastete StUtzräder aufweist, diß nicht in der iÄge sind_t selbst die Richtung au halten_f jedoch so ausgebildet sind, daß sie-unter völligem Synchronverhalten mit dem Krümmungsradius, dor ihnen ö.urch die AtitrieV-ßräder auferlegt ist, sich orientieren.

Beispielsweise Au3führungsforinen der Erfinöung können nun anhanr? der beiliegend en Zeichnungen näher erläutert werden,

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in denen

Fig. 1 die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme auf ein Raupen(ketten)fahrzeug sowie eine Gesamtansicht der Vorrichtung nach der Erfindung und zweier Antriebsorgane des Fahrzeugs* darstellt5

Fig. 2A, 2B und 2C sind Draufsichten auf diese Vorrichtung,

die isoliert dargestellt ist und erläutern die Art und Weiae₉ wie in verschiedenen Stadien interveniert werdenkann;

Fig. 3 ist eine Barstellung analog Fig₀ 1 und betrifft die Anwendung der Erfindung auf ein Fahrzeug mit zwei An~ triebsrädern und einem orientierbaren Stützrad.

Nach der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird die Er« findung auf ein Kettenfahrzeug angewendet, d.h₀ ein Fahrzeug, daa auf dein Boden lediglich durch swei unabhängig angetriebene Organe ruht, die bezüglich der Längsachse des Fahrzeuges symmetrisch zueinander oind. In diesen Figuren sind die Motororgane schematioch durch einfache Räder, 1OD für das rechte Antriebsorgan und 1OG für das linke Antriebaorgan, dargestellt, selbstverständlich können diese aber jeweils

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durch einen Radsatz, eine Kette oder jedes andere geeignete Lauforgan gebildet sein»

Bach dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Fahrzeug mit hydrostatischer Transmission; jedes der Räder 101), 1OG dieses Fahrzeuges wird durch einen Motor mit konstanter

Leistung, 11B bsv.% 11G-, betätigt, welcher sslbat durch eine Pumpe variabler Leistung, 12B bssw. 126 angetrieben wird.

In an sioh bekannter Visiss werden die Pumpen 12D, 12G- durch einen zweckmäßigen (nicht detailliert dargestelltsn ) Motor angetrieben. Deren Leistungen "sind" und damit die Drehgeschwindigkeit der Räder IOD, 10G am Ausgang proportional bezüglich einer festen Markierung ₉ beispielsweise dem Chassis 15 des Fahrzeuges proportional den {Zug)steuorgliedern 141), 14G-«

Erfindungsgemäß werden die Steuerglieder 14D, 14& verschiebbar längs der Riehtungen 15B, 15G parallel und entgegengesetzt zueinander gelagert, wobei diess Richtungen in der Praxis, jedoch nicht notwendigerweise senkrecht sur Längsachse des IPshrzauges verlaufen. Jedes dieser Steuerglieder 141), 14G trägt eine Rolle ΙδΡ, 16G, Die Rollen 16B, 16G greifen in Langlöcher 17D bzvf«, 17G-, die in entgegengesetzt ten Armen 18B, 18G- eines Ausgleichsorgans 19 ausgespart sind,

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welches verschwenkbar um einen Zapfen 20 &n eines» Schieber 21 untergebracht sind. ·

Das Ausgleichsorgan 19 ist der Geschwindigkeitssteuerung des Fahrzeuges sugeordnetj beispielsweise ist es - wie scheraatisch dargestellt - durch ein Kabel 22, welches in einer Umhüllung 13 angeordnet ist₉ mit einem Beschlemii» gungspedal 27, das sich in Reichweite des Fahrers befindet, verbunden.

Der Schieber 21 ist gleitend auf dem Chassis des fahrzeuges längs einer Schieberachse 25 gelagert, die senkrecht zu den Schieberrichtungen 15D, 15G der Steuerglied sr 14£, 14G· ist» Nach der dargestellten Ausführungsform ist eine Verlängerung durch eine Zahnstange 26 vorgesehen, die einem Lenkrad 27 zugeordnet ist.

Die Arbeitsweise dei* Vorrichtung nach der Erfindung soll nun anhand der Figuren 2A, 2B und 2C näher erläutert werden.

Kach Fig. 2A, in der ein Seil der Fig. 1 dargestellt ist, soll das Fahrzeug sich im Stillstand befinden; Der Schwenkzapfen 10 des Ausgleiehsorgans 19 befindet eich unter gleichem Abstand D von den Verschieberiohtungen 15D, 15S der

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Steuerglieder HS, HG und deren "Ausgang" gegenüber der Schieberachse 25 des Schiebers 21 ist gleich Null.

Zunächst soll angenommen werden, daß durch Einwirkung auf das Pedal 24- der Fahrzeugführer das Ausgleichsorgan 19 um einen Winkel A gegenüber dem Schieber 21 - Fig. 23) - verschwenken läßt; die Steuerglieder HD, HG "treten aus", beispielsweise gegenüber der Gleitachse 25 des Schiebers und somit beginnt das Fahrzeug, sich bei einer Geschwindigkeit, die eine Funktion des Winkels A ist, vorzubewegen. Die Ausgänge 11, L2 dieser Steuerglieder sind untereinander gleich, das gleiche gilt für die Brehgeschwinäigkeiten der Räder 1OD, 1OG, welche sie führen, somit fährt das Fahrzeug geradeaus»

Hunmehr soll angenommen werden, daß durch Betätigung des Lenkrades 27 der Fahrzeugführer den Schieber 21 um eine Länge X in der entsprechenden Richtung, beispielsweise unter Annäherung des Schwenksapfens 20 an das Steuerglied HG eich verschieben läßt. Die Stellung dee Auagleiohaorgans 19 gegenüber dem Schieber 21 bleibt unverändert das Ausgleichsorgan zwingt das Steuerglied HD etwas weiter und parallel "auszutreten" und zwingt das Steuerglied HG um einen Betrag zurück "einzudringen", der gleich de*n zusätzlichen Ausgang des Steuergliedes HD ist. Der Austritt 3e'?

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Steuergliedes HD wird gleich LM bis L1 und der des Steuergliedes HG, I^s2 kleiner als L2.

Da die Ausgänge L⁸I und L¹S nicht mehr einander gleich sind j fährt üb.® Fahrzeug eine Kurve längs eines Had ins, der

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durch das Verhältnis γγ~ festgelegt ist? L⁸I ist nach dem dargestellten Beispiel größer als L^e2j das Fahrzeug nimmt eine Kurve nach links. Da aber der Winkel A des Ausgleichs·« organs 19 mit dem Schieber 21 unverändert bleibt, wird die Summe (L*1 + L⁰2) der neuen Ausgänge der Steuerglieöer IA-D₉ 14G gleich der Summe (L1 + L2) der vorhergehenden Aus-

gänge.

Somit bleibt die Geschwindigkeit des Fahrzeuges unverändert.

Umgekehrt bringt eine Modifikation des Winkels A des Ausgloichsorgans 19 gegenüber dem Schieber 21 eine Modifikation der Ausgänge der Steuerglieder 1433,-HG fflit sich, diese Ausgänge verbleiben jedoch in einem gleichen Verhältnis, unabhängig vom Winkel A, der Kurvenv/inkel dee Fahrzeugea wird nicht, modifisiert, während ßeine Geschviintügkeit der durch den Winkel A auferlegten Entwicklung folgt. '

Somit sind die Geschwindigkeitssteuerung und die Bichtxnigs-

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- 13 Steuerung des ffahrseuges völlig voneinander unabhängige

Figur. 3 zeigt die Am-xendmig der Erfindung auf ein Fahrzeug, welches aussei* aw^rei unabhängigen Antriebsorganen 1OB, 10G-ein oder mehrere orientierbare Stütsräder 30 aufweist« Das dargestellte Rad ist um eine Achse 31 schwenkbar.

Haoh der Erfindung befindet sich die Schieberachse 25 des Schiebers 21 im Abstand von dieser Schwenkachse 31»

Im übrigen ist das Stütarad 30 fest mit einem Arm 32 verbunden j in dem sin Langlooh 33 vorgesehen ist, in ^sicher. eine Holle 34 greift, die durch den Sollieber 21 getragen wird.

So wird durch die Yerschiubungssteuenmg dieses Schiebers gleichseitig einerseits eine differentierte Steuerung der Antriebsräder 1OD, 106·? wie vorher erwähnt und somit a.ine Kurvenfahrt des Fahrzsaigeo und andererseits ein Einschlagen entsprechend dem Winkel Ji tl30 Stütsrades ;50 sichergestellt<,

Eine matfeGratisehe Berechnung zeigt, daß es genügt, zwi~ schen den nachfolgend erwähnten Konatruktionsparematern

ainauhalten:

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■-' 14 -

H « «=~
ZL

Hierbei ist

Έ der Abstand der Antriebsräder 10Dj, 10G,

L gleich dew Aehsabstand in Längsrichtung des Fahrzeuges,

23) der Abstand der Gleitaehsen der Steuerglieder HD» *?4G- und

H der Abstand sswischen der .Schieberachse 25 des Sohisbers und der Schwenkachse 31 des Sttitsrades 30»

Hält inan diese Beziehung ein, so wird erreicht, daß in jedem Augenblick der Einschlagwinkel B des Stiitsrades 30 genau dsBi Kurvenradius entspricht, der dor differentierten Steuerung entspricht, die gleichzeitig an den Antriebsrad '* dern 1OD, 1OG angreift.

Selöst.verständlich iot die Erfindung nicht auf öia beschriebene und dargestellte Ausführungsforai beachränkt sondern umfaßt auch jeglichs Ausführungsvariantej insbesondere können die benutzten Hollen und Iisnglöehar durch irgendwelche andare Mittel, die komplementär ineinander eingreifen, ersetzt werden? darübarhinaus kann für den Fall, wo

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-, 15 -

das Fahrzeug ein StÜtzrad aufweist, der Schieber der Vorrichtung nach der Erfindung verschiebbar gelagert sein, entweder unter der Steuerung des Lenkrades oder direkt unter Steuerung durch dieses Stützrad. Schließlich läßt sich die Erfindung niqht nur auf Fahrzeuge mit hydrostatischer Transmission anwenden, wie oben genauer ausgeführt, sondern vielmehr auf sämtliche Fahrzeuge, bei denen die einem Laufantriebsorgan erteilte Geschwindigkeit der Stellung eines Steuergliedes nach einer kontinuierlichen Funktion zugeordnet ist, bei der es sich vorzugsweise um eine Proportionalitätßfunlction handelt.

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Claims (1)

1. PAIENTA IT SPRÜCHE s

   ί .
   1 „i Vorrichtung zur Steuerung üqv Richtung υηά sur Steuerung der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges,, welches sich gegen den Erdboden über wenigstens zwei unabhängige Antriebsorgane abstützt» nämlich ein rechtes Antriebsorgan und ein linkes Antriebsorgan _$ beispielsweise Räder _s Fahrgestelle oder Radsätze, Raupenketten oder dergleichen« wobei jedes dieser Antriebsorgane unabhängig vom anderen * bei variabler Geschwindigkeit durch Axialverschiebung eines Steuerglie&es steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Sie Steuerglieder (14) axial verschiebbar in zwei Rieh«* tungon (1.5) parallel und entgegengesetzt gelagert sind und Eingriffsmittel (16) tragen,-die-mit-komplementären gleitenden Eingriffsmitteln (1?) in Eingriff stehen ₃ wobei letztere von entgegengesetzten Armen (18) eines Ausgleichsorgans (19) getragen eind, welchen der Geschwindigkeit s·» steuerung (24) des Fahrzeuges ausgesetzt ist., wobei dieses Ausgleichsorgan (19) schwenkbar auf einem Schieber (21) gelagert ist. welcher selbst verschiebbar unter Steuerung durch- ein übliches Lenkrad (27) golagex't ist.

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   - .17 -

   2, Vorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion, die die Verschiebung eines Steuer=- gliedea mit dei^ Geschwindigkeit des augeordneten Antriebaorgans verbindet, eine Proportionalitätsfunktion ist.

   3 ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (21) verschiebbar in einer Kiebtung senkrecht au den Verschiebungsrichtungen der Steuerglieder (H) gelagert ist.

   4» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß jeder der Ausgleichsorganarme ein Langloch (17) aufweist, in das ein Finger Zapfen, eine Rolle oder dergleichen greift, welche ihrerseits durch eines der Steuer» glieder (H) getragen let,

   5» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug ausoerdem wenigstens ein Stützrad (30) auxweiat, welches mit einem Arm (52) verbunden ist, der Eingriff8mitt©l wie ein langloch (33) aufweist, die in Eingriff mit komplementären Eingriffsmitteln, beispielsweise eine vom Schieber (21) getragene Rolle stehen und daß die Schieberachse (25) dieses Schiebers unter Abzur Schwenkachse des Stützrades angeordnet ist.

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   ~ 18 -

   βο Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand H ziiischen der Schieberachse des Schiebers und der -Schwenkachse des Stützrades ist:

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   21,

   wo _t .. ,,. - . ■■"■ ■■. -. . _;

   S der Abstand der Antriebsorgane» L der Achsabstand des Fahrzeuges in Längsrichtung und 2D die Entfernung der Schieberaohsen der Steuerglieder

   PATENTANWXiTS Ot-ING. H. S=INCKa, DIPI.-ING. H. 3OHR

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