DE2358943A1 - Verbindung gelenkter achsen einer achsgruppe, insbesondere fuer anhaenger und sattelanhaenger von kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Hcnburg, den 22.λΙ.73

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P a t e η t a η m el d ti ng

Verbindung gelenkter Achsen einer Achsgruppe, insbesondere für Anhänger und sattelanhänger von Kraftfahrzeugen

Jigs ehre ibung

liegenstand der Erfindung- ist eine ..besondere Art. der verbindung; von zwei oder mehr gelenkten Achsen einer Achsgruppe:, die insbesonder für Anhänger von Kraftfahrzeugen und sattelanhänger geeignet ist.

um den Grundgedanken· der Erfindung verständlich zu machen, muß einiges über das verhalten mehrachsiger .fahrzeuge bei Kurvenfahrt gesagt· werden«

Sieht: man von Querkräften ab, die durch seitliche xahrbahiiineigung, Seitenwind oder rliehkräfte erzeugt werden können, so bewegt sich ein mehrachsiges ...ahrzeug nur dann ohne Auftreten von beitenkräften durch eine Kurve,^N wenn die Verlängerungen aller Achsen: durch den gleichen .Punkt, den iturvenmittelpunkt, gehen.

jsei einem zweiachsigen fahrzeug sind in der Regel die Räder einer Achse gelenkt, die Kader der zweiten _nchse ungelenkt» (im folgenden wird eine Achse mit /angelenktenRädern als "Starrachse" "bezeichnet, y

Da im allgemeinen- die Hinterachse starr ausgebildet ist, liegt der Kurvenimittelpunkt auf ihrer .Verlängerung. Je nach Einschlag der Vorderräder kann ein größerer oder kleinerer K.urvenJialbmesser gefahren werden. Nach dem derzeit geltenden gesetzlichen Vorschriften darf das Gesamtgewicht eines zweiachsigen Fahrzeugs in Deutschland 16 to betragen; das Gewicht . einer Einzelachse ist auf 10 to begrenist»

Tm der Regel wird die gelenkte Vorderachse mit 6 to, die starre Hinterachse mit 10 to belastet,

Dier Notwendigkeit, schwerere Lasten zu befördern, führte zu der Konstruktion! dreiachsiger fahrzeuge.

Das Gesamtgewicht des Einzelfahrzeugs ist auf 22 to begrenzt, die Last eimer Doppelachse auf 16 to. Als "Doppelachse" zählen alle Achsen mit einem Abstand zwischen- 1 und 2 m von einander»

Der dreiachsige LKW und der entsprechende Anhänger besitzen in der Regel eine gelenkte Vorderachse von 6 to UHid hinten eine starre Doppelachse voh 16 to.
Der Abstand zwischen! den beiden starren Achsera, ergibt sich dabei durch die

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erforderlichen Reifen?-bmessnngfiTi υαά liegt zwischen 1,3 und 1,5 m.

Nach der oben genannten Regel liegt der Kurvenmittelpunkt auf der Verlängerung der Achsen. Bei starren Doppelachsen gibt es aber keimen Schnittpunkt zwischen ihren Verlängerungen, bzw. er liegt im unendlichen» Das starre"Doppelachsaggregat ist demnach bestrebt, geadeaus zu laufen,, auch, wenn an den Rädern der gelen»ten Achse ein Lenkeinschlag eingestellt wird.

Dadurch treten bei Kurvenfahrt an den Rädern der starren Doppelachse Querkräfte auf, die zu einem entsprechenden "Riehtmomeni" der Doppelachse führen.
Das Richtmomeitt ist umso größer, je höher die Last auf der Doppelachse, je kleiner der Radius der gefahrenen Kurve umd je größer der Abstand Doppelachse bildendem beiden Achsen von einander ist.

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Diesfa "Richtmoment" muß ein entsprechend großes "Lemkmoment" gegenüberstehen!, das durch eine Querkraft an den gelenktem Vorderrädern erzeugt wird. Da die zwischen Rad und Fahrbahn übertragbaren Kräfte duroäh die AaksioiE zwischen) beiden begrenzt werden und zur Aufnahme von Brems- und Fliehkräften erforderlich sind, ist man bestrebt, die durch das Richtmomemt der starre$ Doppelachse art der Vorderachse auftretendem Querkräfte möglichst klein zu haltern.

Durch die Gewichtsbegrenzung auf 22 to des dreiachsigen j'ahrseugs ist eine Standardkonstruktion der Aehsanordraung und der Abmessungen gegeben·

Arcderj liegen die Dinge, wenn main das "SattelkraftfährEeug" betrachtet» Es besteht aus der Sattelziigamschine ^ im folgende SZM abgekürzt; und dem Sattelanhänger (im folgenden SA abgekürzt;»
Das zuässige Gesamtgewicht des Sattelkraftfahrzeugs bedingt - wenn man von der Möglichkeit absieht, zwei- oder dreichsige Zugmaschinen zu verwenden, die Achskonstruktion· des SA.

Solange das zulässige Gesamtgewicht des Sattelkraftfahrzzeugs 32 to betrug, wurde eirae zweiachsige Szui von 16 te and ein SA mit einer Doppelachse von eöenfälls 16 ifco benutzt»

Kraftfahrz-euge und Kraffahjrzeug-Ztige unterliegen den Forderungen; des sogenannten "iSO-Kraft-Kreises". Es wird gefordert, daß, wenn die äußerste Kante des ziehendem Fahrzeugs entlang der Peripherie eines Kreises von 12 m Rad.'^ius geführt wird, die Gesamt-Breitenbeanspruohung des auges 5,5 m nicht übersteigt»

Die Ausnutzung- der zulässigen; Gesamtlänge eines Sattelkraftfahrseugs von

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15 m machte in manchen j'ällen hinsichtlich, der zulässigen ureiteHcbeanspruehüng Schwierigkeiten. In diesen i'ällen wurde die siarre Doppelachskonstruktion verlassen und die hintere der'beiden Achsen des SA lenkbar gemacht» Insbesondere die Verwendung von zwei gelenkten Achsen am SA ergab eine wesentliche Verringerung derBreitenbeanspruehung, :

Feide Achsen wurden als sogenannte "Nachlaufachsen" ausgebildet und so mit einander verbunden, daß ein Lenkausschlag der Räder einer Achse einen gleichgerichteten Lenkaus schlag der Räder der anderen Achse bewirkte» Der ^enkeinsehlag der Räder der beiden Achsen wird dabei entweder durch den freiar Nachlauf oder durch ein Zwangslenkung■ bewirkt-, die beispielsweise durch den Winkel zwischen den Längsachsen der SZw und des SA gesteuert wird. Die Zwangslenkung der^r beiden Achsen hat. sich aber nicht in größerem umfang durchsetzen können, weil sie unter anderem für eine geometrisch korrekte; Führung der Achsen des SA eine Abstimmung der Lenkgeometrie auf die jeweiligen Konstruktionsadäten der SZia erfordert. Das bedeutet, daß der SA nur für einen garaz bestimmten Typ des SziM richtig geführt wird» Damit ist aber die freie Austauschbarkeit der Glieder des SattelkraftfahrEeugs nicht mehr gegeben.

Bei frei nachlaufenden Achsen· tritt diese Schwierigkeit nicijrfc auf. Sie sind so gekoppelt,- daß ein Lenkausschlag der Räder einer Achse einen gleichgerichteten Ausschlag der Räder der anderen Achse bewirkt. Im diesem jra-lle verschwindet praktisch das Richtmoment, das die Räder starrer Doppelachsen bei Kurvenfahrt erzreimgen» ,:-..

Andrerseits führt ein derartiges System zu der Entstehung von Pendelschwimgungera des Anhängers, die die Riehtun'gs-Stabiiiät des Zuges entscheidend verschlechtern. Diese Schwingungen kanu man durch die Anordnung von Schwingungsdämpferni zwar verkleinern, aber nicht voll beseitigen. Gleichzeitig tritt dadurch- wiederum ein Richtmomenrt des Anhänger auf. Einseitig wirkende Bremsen oder Ungleiche ßollwiderstände können ferner zum seitlichen Ausscheeren des Anhängers führen. .

Die Schwiarigkeiten, die sich aus der Beschränkung der Breitenbeansprüchung auf 5»5 ergeben hatten ind zur Verwendung gelenkter Achsen führten, waren beseitigt, als der zulässige Wert von 5»5"auf 6,7m heraufgesetzt wurde. Bei zweckmäßiger Verteilung der Radstände an SZk und SA, geeigneter Wahl des Aufsattelpunktes und des vorsattelmaßes kam man in die Lage, die zulässige Länge von 15 1 auch bei Terwen'duisig' starrer Achsen voll auszunutzen»

Die Hera»fsetzung des zulässigen Gesamtgewichts von 32 auf 36 vata später auf 56 to hat aber neue Probleme gebracht.

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Bei Verwendung¹ eimer dxeis,chs.igej GZiu von 22 tO (eine Lenkachse von. 6 to und eine starre Doppelachse τοη 16 to), an die der Gesetzgeber ohne Zweifel gedacht hat, ergab sich für den SA eine Doppelachse τοπ. 14 "bzw. 16 te· Diese Zugmaschine wird vom verkehrsgewerb« aber nicht gern gekauft, da sie »wei angetriebene Achsen besitzt und damit teurer und auch schwerer als ist, als die SZn mit einfacher Hinterachse»

Vorgezogen wird deshalb- die zweiachsige SZw mit 16 to, sodaß das Gewicht der Achsen des SA 20 bzw 22 to beträgt·

Da das höchstzulääsige Gewicht der Doppelachse aber bei 16. to liegt, muß maa_t um 20 to zu erreichen, auf zwei Einz«lachsen am SA übergehen.. Das setanb wiederum voraus, daß ihr Abstand mehr als 2,0 m beträgt* Es kamen damit SA in dem Verkehr, die zwei starre Achsen τοη 10 to aufwiesen bei einem Abstand vom etwa 2j1 m.

Da nach den vorangegangenen Ausführungen das Richtmoment mit der Achslast ■and dem Achsabstand steigt und sich außerdem durch Verringerung des innerem JO-KraftAKreises ebenfalls vergrößert, sind sowohl die Querkräfte am den Achsen: des SA als auch das erforderliche Lenkmoment an deii: Hinterrädern der SZM entsprechend gestiegen.

Bei hohen Haftreiburags-Beiwerten zwischen Rad und Fahrbahn ist dieser Amstiegzwar ohne Bedeutung, er macht sich alier recht nachteilig hainsichtlich d!er Verkehrssicherheit bemerkbar, wenn er Werte um 0,35 oder weniger annimmt» Die Beanspruchung der Straßenoberfläche wächst entsprechend der Zunahme der Querkräfte»

wan könnte, um diesen Schwierigkeiten abzuhelfen, statt der starreni Achsen £elekte Achsen verwenden, kauft aber damit die Nachteile ein, die für diese Achsbauart olben beschrieben sinid.

Hier setzt raun der Erfindungsgedanke eint

Während bei gelenkten Doppelachsen· beide Achsem bisher so miteinander verbunden sind, daß am beiden Achsen gleichgerichtete Lemkausschlage auftreten, werden die Achsen erfindungsgemäß so miteinander feekoppelt, daß an den Rädern beider Achsen entgegengesetzte Lenkausschläge auftreten. Einem Linkseinschlag der Räder der vorderen Achse entspricht also ein Rechtseinschlag dter Räder der Mnteren Achse» £,ntSprechens gilt für die umgekehrte Einschlagrrichtunig'» Durch diese "Gegenkoppelumg" wird folgendes erreicht:

1) Die Breitenbeanspruchurag entspricht derjenigen von 2 starrem Achse»

2) das bei Kurvenfahrt auftretende Richtmoment entspricht etwa dem Moment, das bei gelenkten Achsen der bisherfiibliehen Bauart auftritt

3) das jiahrTerhalten (Auftreten von SchwingungenJ entspricht dem verhalten

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von 2 starren Achsen. ' .

Die genannten Eigenschaften: der "Gegenkoppelung" sind mathematisch nachweisbar»

Die mach dem bisherigen Stand der Tecnik "bei Doppelachsen auftretenden Schwierigkeiten,:nämlich

a) bei starren Achsen das große Richtmoment und die starken Querkräfte

Is) " gelenkten Achsen die Neigung zu Schwingungen sind damit beseitigt». ,

Die Erhöhung des zulässigen Gesamtgewicht des Sattelkraftfahrzeugs auf 38 to hat bei Verwendung einer zweiachsigen; SZw dazu geführt, den SA mit Achsen für insgesamt. 22 to auszurüsten. .

Da die höchstzulässige Einzelachslast 10 to beträgt, werden drei Achsen erforderlich, deren jede (bei gleicher Achslast) etwa 7»35 to auf die Fahrbahaa bringt.

Je zwei der Achsen können als Doppelachse angesehen werden. .Bei ihrem Gewicht τοπ 2 χ 7,35 = 24,7 to kann ihr Abstand zwischen 1 und 2 m betragen. Zweckmäßig wird er klein,gehalten und durch die Reifenabmessungen bedingt, üir liegt zwischen 1,2 und 1,4 m» sodaß der Abstand der äußeren Achsen 2,4 bis 2,8 m beträgt..

Werden die drei Achsen starr ausgeführt,,so ist daraitdurch das hohe Gesamtgewicht und den großen Abstand der äußeren Achsen· das Richtmoment und die Querkraft weiter angestiegen*

wan kann; die letze Achse lenkbar^machen. Auch die ,zweite und dritte Achse können lenkbar gemacht und untereinander im der bisherbekannten Weise verbunden qerden. Auchdrei lenkbare Achse mit der bisher bekannten). Verbindung untereinander sind möglich. In allen fällen wird die Verringerung desoRichttmd der Querbeanspruehung der Straßeraolierfläche durcfo eine Verschlechterung äer~ jj'ahreigenschaften erkaufte-

Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, die erste und dritte Achse lenkbar zu machen; und sie gegenläufig zu koppeln«

Seislsitverständlicft kamm man auch; "beispielsweise die erste und zweite Achse lenkbar machien; und sie gegenläufig:.ko.ppelHi. iytam e.reicfet aber in diesem ü'alie nicfct das l-iinimum für das erforderliche Richtmomeait, Das gleiche gilt, wenn man die zweite und dritte Achse lenkbar mächt».

Auch drei lenkbare Achsen sind möglich» in diesem jralle werdem sie so gekoppelt', daß entweder die erste und zweite Achse gleichgerichtete Lenkausschläge aufweisen und die. dritte entgegengesetzt lenkt, oder so, daß nur die erste Achse in der einen Richtung, die beiden anderen entgegengesetzt lenken.

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ü^rahr- und Lenke igensoliafter der birher bescfcrietoeHien 2- und 3-&chsigen Bauarten können durch das "Lenkverhältnis" beeinflußt werden. Hierunter ver·» steht man das Verhältnis der Lenkaus schlage der verschiedenem Achsen zu einander►

Beijgelenkten Doppelachsen üblicher Bauart, bei denen die Räder beider Achsen nach der gleichem Seite ausgelenkt werden, liegt bei Kurvenfahrt die Senkrechte Tom Kurvenmittelpunkt auf die j?ahrzeug-Längsachse vor der vorderen Adhse· Die Lage richtet sich nach dem Lenkverhältnis».

Bei Doppelachse!!, die nach dem Erfindungsgedankemi gekoppelt sind, liegt diese Senkrechte zwischen den Achsen, Ihr Abetanid von der vorderen bzw» hinteren Achse wird durch das Lenkverhältnis beeinflußt.

.Bei der bisher bekannten Bauart gleichsinnig gekoppelter Achsen erhalten: beide Achsen einen beträchtlichen Nachlauf»

Bei der erfindHngsgemäß en verwendung gegemgekoppelter Systeme erweist es sich aus schwingungstechnischen.· Gründen als zweckmäßig, mit verhältnismäßig geringem Nachlauf zu arbeiten, wan ei-reieht das am besten durch Verwendung der Achsschenkel-Lenkung.

Man kann sogar frei geeignetem Nachlauf der ersten Achse der zweiten einen gewissen Torlauf geben, wenn sich das in jüxtremfällen als notwendig erweisen sollte.

Die erfindtorgsgemäße Gegenkoppelung der beiden gelenkten Achsen kana auch bei Achsschenkel-Lenkung - rein mechanisch erfolgen» Mechanische Koppeleinrichtungen sind infolge von versehleißerseheinungen: durch die in den Koppelpunkten auftretenden nicht unierheblichen Kräfte nicht spielfrei.. Dies führt, zusammen mit elastischen Verformungen der Gestänge seu unerwünschten· Relativbewegungen der Räder beider Achsen zueinander. Zwckmäßig werden desftaltr die Achsen hydraulisch gekoppelt. Durch die Wahl der Durchmesser der Hydraulik-Zylinder kann das gewünschte Lenkverhältniä eingestellt werden.

Ordnet man in der hydraulischen Verbindungsleitung zwischen deniAchsen eine geeignete Drosselstelle an, so wirkt diese Einrichtung als Dämpfer gegen unter Umständen noch auftretendeaSchwingungen».

Nachlauf achsen müssen, auch wenn sie gekoppelt sind, im der Regel eine "Rückfahrsperre" haben. Durch sie werden die Achsen in Geradeaus-Stellung formschlüssig festgehalten.
Bei der vorgeschlagenen hydraulischen Koppelung kann die Sperrung durch

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Claims (5)

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   Verschließen der hydraulischen Verbindung3leitung zwischen den Achsen erfolgen. Mese Sperre kann vom fahrersitz betätigt werden und ermöglicht auchjeiK Kückwärtsfahreri in der Kurve, was normalerweise nicht möglich ist«

   tent ans prüche^v

   verbindung mehrerer gelenkter Achsen einer Achsgruppe, insbesondere bei Anhängern für Kraftfahrzeuge und Sattelanhänger, dadurch gekerniseichneit, daß der Lenkausschlag einer Achse einen entgegengesetzt gerichteten Lenkausschlag einer oder weiterer Achsen der gleichen Achsgrußpe hervorruft..
2. 2) Einrichtung nach Anspr. 1» dadurch gekennzeichnet, daß achsschenkelgelenkte Achsen verwendet werden..
3. 3) EiisrichtuHg „nach .Anspruch Iu, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelung hydraulisch erfolgt. _;
4. 4) Torrichtung nach Anspruch 1 - 3» dadurch gekennzeichnet, daß in der hydraulischen VerbindunigsleitTm'g eine Drosselstelle vorgesehen ist.
5. 5) Einrichtung nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekemizeichnet, daß in die genannte ^verbindungsleitung eine Absperreinrichtung eingebaut wird.

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