DE2256455A1

DE2256455A1 - Geregelte lenksysteme fuer anhaenger bei last- und sattelzuegen

Info

Publication number: DE2256455A1
Application number: DE19722256455
Authority: DE
Inventors: Manfred Prof Dr Ing Mitschke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-11-17
Filing date: 1972-11-17
Publication date: 1974-06-06
Also published as: DE2256455B2

Description

"Geregelte Lenksysteme für Anhänger bei Last- und Sattelzügen" Bei langen und schweren Sattelzügen werden die Sattelanhänger mit Doppel- oder Dreiachsaggregaten ausgerüstet. Die Achsen dieser Aggregate sind entweder starr geführt oder lenkbar, nämlich selbstlenkend oder zwangsgelenkt.
In der beifolgenden Fig. i.a) ist ein Sattelzug mit starren Anhängerachsen schematisch dargestellt. Durchfährt ein solches Fahrzeug eine enge Kurve, so treten hohe Seitenkräfte an den Achsen des Anhängers auf, die die Fahrbahn und die Reifen stark beanspruchen.
Außerdem ist der Breitenbedarf bei diesen Fahrzeugen groß, die Kurve wird stark "angeschnitten" Um diese Erscheinungen zu vermeiden, hat man verschiedene Systeme entwickelt, mit deren Hilfe die Anhängerachsen gelenkt werden können. Fig. i.b) zeigt schematisch die Anordnung einer Zwangslenkung. Bei diesen Systemen lenken die Achsen des Anhängers um die Winkel ßv1 ßM,ßH' , die von dem Knickwinkel ß , nämlich dem Winkel zwischen den Längsachsen des Zugfahrzeugs einerseits und des Anhängers andererseits abhängen. Die Lenkwinkel e rrac und ß H sind bei den bisher bekannten Zwangslenkungen etwa proportional dem Knickwinkel Mit solchen Lenksystemen lassen sich die Querkräfte und der Breitenbedarf, verglichen zu starren Anordnungen, erheblich herabsetzen.
Der Erfindung zugrunde gelegte Untersuchungen zeigten aber, daß diesem Vorteil der Nachteil gegenübersteht, daß die dynamischen Fahreigenschaften durch diese LenksXs+eme verschlechtert werden.
Dies äußert sich durch das Auftreten von Anhängerpendelschwingungen, die sich beim Geradeausfahren oder beim Spurwechsel bemerkbar machen. Die nachstehend beschriebene Erfindung hat zum, Ziel, diese Nachteile der Zwangslenkungen zu beseitigen, ohne ihre Vorteile hinfällig zu machen.
Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lenksystem sollen die Lenkwinkel der Achsen des Anhängers Funktionen des Knickwinkels und seiner zeitlichen Ableitung zu (nämlich: sein. Die Lenkwinkel der Achsen werden also nicht nur von der Größe des Knickwinkels beeinflußt (wie dies bei den herkömmlichen Zwangslenkungen der Fall ist), sondern auch von der Winkelgeschwindigkeit mit der sich dieser Winkel ändert. Die Wirkung dieser Regelung läßt sich durch Betrachtung der folgenden Fahrzustände veranschaulichen: a) Fahrt mit konstanter Fahrgeschwindigkeit auf einer Kreisbahn konstanten Durchmessers: Bei diesem Fahrzustand ist das Lenkrad auf einen konstanten Winkel eingeschlagen, das Fahrzeug weist einen konstant bleibenden Knickwinkel auf. Die Knickwinkelgeschwindigkeit k ist deshalb in diesem Fall gleich Null; die Lenkung funktioniert wie eine konventionelle Zwangslenkung.
b) Geradeausfahrt Wenn bei Geradeausfahrt plötzlich ausgewichen werden muß (Spruwechsel oder Uberholvorgang), wird die vorgeschlagene Regelung viel schneller reagieren als eine konventionelle Zwangslenkung. Durch die Knickwinkelgeschwindigkeit zu wird nämlich das Lenksystem den Steuerbefehl rechtzeitig erhalten, ohne warten zu müssen, bis der inickwinkel ene bestimmte Größe erreicht hat.
Rechnerische Untersuchungen haben gezeigt, daß durch die oben beschriebene Regelung das dynamische Fahrverhalten der Sattelzüge sehr stark verbessert werden kann.
Regelgesetz wird mathematisch durch die Gleichung formuliert. ßt ist dabei der Lenkwinkel der jeweiligen Achse t V,M,H), # der Knickwinkel, # seine Geschwindigkeit und k1i k2 sind Konstanten, die von der Fahrzeuggröße und der Reifenbauart abhängen.
In Fig. 2 ist eines der im Rahmen der Erfindung möglichen Beispiele zur Realisierung der vorstehenden Gleichung (1), als besonders geeignete Ausführungsform, schematisch dargestellt. Der Knickwinkel wird an der Sattelkupplung mit einem Winkelaufnehmer 1 elektrisch gemessen. Das elektrische Signal wird von dem Verstärker 2 verstärkt und von dem Differenzierer 3 differenziert. Am Ausgang des Verstärkers 2 hat man dann ein Signal, welches der Größe entspricht, während der Differenzierer 3 ein der Größe $ proportionales Signal liefert. Die Faktoren k (Gl. 1) werden durch die Potentiometer 4 eingestellt. Durch Summieren der Signale erscheinen dann am Ausgang der Summierer 5 elektrische Spannungen, die den Lenkwinkwinkel # proportional sind. Diese Spannungen werden den elektrischen oder hydraulischen Stellgliedern 6 zugeführt, die die elektrischen Signale in die erwünschten mechanischen Größen (Lenkwinkel) umsetzen.
Bei Fahrerprobungen werden die Faktoren k so eingestellt, daß sich ein optimales Verhalten des Fahrzeugs ergibt.
Das Regelsystem kann sowohl bei Doppel- als auch bei Dreiachsaggregaten angewendet werden. Es können jeweils 1, 2 oder 3 Achsen gelenkt werden.
Es sei hier noch ein Zahlenbeispiel angeführt, wobei die Regelung nur einer (nämlich der hinteren) Achse eines dreiachsigen Sattelanhängers in Betracht gezogen wird. Angenommen es seien K1 H = 1,25 und k2H = 1,48 s so ergibt sich für ßH =1,25 #+1,48# Hat man nun im Beispielsfall bei einem angenommenen Lenkradwinkel von etwa 500 und bei einer Fahrgeschwindigkeit von etwa 70 km/h mit den Werten # = 2,50 und ß = 1,2 0/s zu rechnen, so ergibt sich gemäß der obigen Gleichung (1) der Wert =4,9°

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Geregeltes Lenksystem für zwei- oder dreiachsige Anhänger oder Sattelanhänger in LastkraftwagenzUgen, bei dem die Achsen des Anhängers in Abhängigkeit vom Knickwinkel zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs und derjenigen des Anhängers gelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkwinkel ( P ) der Achsen (V, M, H) des Anhängers jeweils proportional sowohl dem von den Längsachsen der beiden Fahrelemente gebildeten Knickwinkel ( ) wie auch gleichzeitig außerdem der sich aus der zeitlichen Ableitung dieses Knickwinkels ( # ) ergebenden Knickwinkelgeschwindigkeit ( ) eingestellt werden.
2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung für den Sattelanhänger nach der folgenden Gleichung erfolgt wobei k* und k @ die von der jeweiligen Fahrzeuggröße und der Reifenbauart abhängigen Konstanten sind und ßt die Lenkwinkel der jeweiligen Achse (V, M, H ).
3. Lenksystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Sattelkupplung (1) mit einem an sich bekannten Winkelaufnehmer elektrisch gemessene Signal von einem Verstärker (2) so verstärkt wird, daß das sich ergebende Signal der Größe des Knickwinkels (# ) entspricht und von einem nachgeschalteten Potentiometer (4) auf die entsprechende Konstante (k1) des Knickwinkels ( ) eingestellt wird, und daß das vom besagten Winkelaufnehmer elektrisch gemessene Signal (1) gleichzeitig außerdem von einem Differenzierer (3) so differenziert wird, daß das sich dabei ergebende Signal der Größe nach proportional ist zur Größe der Knickwinkelgeschwindigkeit ( # ), welches im nachfolgenden Potentiometer (4) auf die entsprechende Konstante (k2) eingestellt wird, worauf die beiden Signale (für #und #)mit ihren Spannungen summiert werden (5), so daß sie den elektrischen oder hydraulischen Stellgliedern (6) zugeführt werden, welche diese elektrischen Signale in die mechanischen Größen, nämlich die erwünschten Lenkwinkel(ßv1ßM1ßH) umsetzen.

L e e r s e i t e