DE2511446A1 - Knickgelenktes fahrzeug - Google Patents

Description

• Knickgelenktes Fahrzeug Die Erfindung betrifft ein knickgelenktes Fahrzeug, bei dem zwei in Längsrichtung hintereinander liegende, jeweils mindestens eine Fahrachse aufweisende Fahrzeugteile über ein Gelenk miteinander verbunden sind, dessen Einschlagwinkel (Lenkwinkel) durch die Fahrzeuglenkung steuerbar ist, dessen Gelenkachse (Lenkachse) in der Normalstellung des Fahrzeugs vertikal verläuft und das in einem der beiden Fahrzeugteile, auf welches außerhalb der Fahrzeugachsen eine Last aufgesattelt werden kann, um die Fahrzeuglängsachse schwenkbar (Pendelwinkel) gelagert ist.
• Fahrzeuge dieser Art, die insbesondere die Form von Schleppern aufweisen, sind bekannt. Obwohl es bei derartigen Fahrzeugen auch schon bekannt ist, die Last entweder am Fahrzeughinterteil oder am Fahrzeugvorderteil aufzusatteln, sollen die folgenden Betrachtungen auf den Fall beschränkt werden, daß die Last auf das Fahrzeughinterteil aufgesattelt wird, da dies den Normalfall darstellt. Selbstverständlich können aber alle Überlegungen entsprechend auf Fahrzeuge übertragen werden, bei denen die Last auf das Fahrzeugvorderteil aufgesattelt werden soll.
• Wird nun bei einem Fahrzeug der eingangs erwähnten Art hinten eine Last aufgesattelt, so ist deren Moment bestrebt, das Fahrzeug um die Hinterachse zu schwenken, so daß die Vorderachse entlastet wird. Gerade bei Schleppern geht man in landwirtschaftlichen Betrieben bei den auf das Fahrzeughinterteil aufzusattelnden Lasten oft so weit, daß die Fahrzeugvorderachse stark entlastet wird, und dies obwohl gerade bei derartigen knickgelenkten Schleppern der größere Teil des Fahrzeuggesamtgewichts auf das Fahrzeugvorderteil entfällt. Jedes Einschlagen der Fahrzeuglenkung, d.h. jede Schwenkung des Fahrzeugvorderteils um die normalerweise vertikale Lenkachse zwischen den Fahrzeugteilen, verringert nun nicht nur den wirksamen Hebelarm des Fahrzeugvorderteils bezüglich der Hinterachse, sondern weit schwerwiegender ist bei derartigen knickgelenkten Fahrzeugen folgender Umstand: Da das Fahrzeugvorderteil relativ zum Fahrzeughinterteil um die Fahrzeuglängsachse pendeln kann, damit sich Vorder-und Hinterachse unebenem Gelände anpassen können, verringert sich das bezüglich der Fahrzeughinterachse wirksame Abstützmoment des Fahrzeugvorderteils mit der Vergrößerung des Lenkwinkels - es ist leicht einzusehen, daß dieses Abstützmoment bei einem theoretischen Lenkwinkel von 90° völlig verschwinden würde. Dies hat zur Folge, daß bei einem knickgelenkten Fahrzeug, dessen Vorderteil völlig frei um die Fahrzeuglängsachse pendeln kann, eine auf das Fahrzeughinterteil außerhalb der Fahrachsen aufgesattelte Last unter Umständen zum Abheben der Fahrzeugvorderachse vom Boden führen kann.
• Nun ist es bei knickgelenkten Fahrzeugen der eingangs erwähnten Art schon bekannt, den Pendelwinkel durch feste Anschläge auf zirka 120 nach beiden Seiten zu begrenzen.
• Diese Anschläge dienen dem Zweck, ein Umkippen des Fahrzeugs in stark unebenem Gelände zu vermeiden.
• Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, den Wert der maximalen Last zu erhöhen, welche auf ein knickgelenktes Fahrzeug der eingangs erwähnten Art außerhalb der Fahrachsen aufgesattelt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt der Erfinder zwei verschiedene Wege vor: Gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Prinzip wird erforderlichenfalls ein der Pendelbewegung entgegenwirkendes Rückstellmoment erzeugt, und zu diesem Zweck ist mindestens eine Kraftquelle zur Erzeugung einer in Richtung einer Rückstellung der Lenkachse in ihrer Normalstellung wirkenden Rückstellkraft vorgesehen. Der Grad der Erhöhung der maximal aufsattelbaren Last ist dabei von der Größe des Rückstellmoments abhängig, welches diese Kraftquelle erzeugt.
• Bevorzugt wird dabei eine Ausführungsform, bei der die Kraftquelle einstellbar und/oder in Abhängigkeit von der aufgesattelten Last und/oder dem Lenkwinkel und/oder dem Pendelwinkel steuerbar ist. Ein solches Fahrzeug weist den Vorteil auf, daß bei fehlender oder geringer aufgesattelter Last sich Fahrzeugvorder- und -hinterachse unbeschränkt dem Gelände anpassen können bzw. daß diesem Anpassungsvermögen erst ab größeren Lenk- und/Pendelwinkeln entgegengewirkt wird. Zweckmäßigerweise ist die Kraftquelle derart ausgebildet, daß die Rückstellkraft mit der Größe des Pendelwinkels zunimmt, denn diese Art der Steuerung läßt sich am Einfachsten verwirklichen. Besonders zweckmäßig ist dabei eine Ausführungsform, bei der die Kraftquelle eine Feder aufweist, deren eines Widerlager mit dem einen und deren anderes Widerlager mit dem anderen Fahrzeugteil verbunden ist, wobei Feder und Widerlager derart angeordnet sind, daß die Feder beim Pendeln des Gelenks aus der Normalstellung heraus auf Druck oder Zug beansprucht wird.
• Unter Umständen kann es von Vorteil sein, wenn die Kennlinie der Kraftquelle in Abhängigkeit von der Größe der aufgesattelten Last und/oder der Größe des Lenkwinkels einstellbar ist. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, daß man die Kraftquelle als Gasdruckfeder ausbildet, deren Druck in Abhängigkeit von den genannten Größen verändert wird; es ist aber auch möglich, bei einer mechanischen Feder beispielsweise einen Keil mehr oder minder weit zwischen das eine Federende und das eine Widerlager der Feder einzuschieben.
• Ein zweiter Lösungsweg knüpft an die bekannte Ausführungsform knickgelenkter Fahrzeuge der eingangs erwähnten Art an, die mit einer Einrichtung zur Begrenzung des Pendelwinkels versehen sind; die erwähnte Begrenzung des Pendelwinkels auf + 120 durch feste Anschläge ist jedoch für die Lösung der gestellten Aufgabe völlig ungeeignet, da derart große Pendelwinkel es nicht gestatten, die maximal aufsattelbare Last gegenüber dem Stand der Technik beträchtlich zu erhöhen. Andererseits kommt eine engere Begrenzung des Pendelwinkels durch feste Anschläge nicht in Frage, weil dann das Anpassungsvermögen des Fahrwerks im Gelände zu stark begrenzt würde. Deshalb sieht ein zweiter Lösungsvorschlag des Erfinders vor, daß die Einrichtung zur Begrenzung des Pendelwinkels mindestens einen einstellbaren und/oder in Abhängigkeit von der aufgesattelten Last una/oder dem Lenkwinkel steuerbaren Anschlag aufweist. Während also bei den vorstehend besprochenen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen, knickgelenkten Fahrzeugs sich der Pendelwinkel gegen eine sich ggf. verstärkende Rückstellkraft beliebig vergrößern kann, wird hier der maximale Wert des Pendelwinkels vorgegeben. Durch die Einstellbarkeit des Anschlags wird aber erreicht, daß sich das Fahrwerk des nicht oder nur geringfügig belasteten Fahrzeugs im Gelände Bodenunebenheiten voll anpassen kann bzw. daß dieses Anpassungsvermögen nur soweit beschränkt wird, als dies die Größe der aufgesattelten Last erforderlich macht. In diesem.Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, daß wenn vorstehend von einem Anschlag die Rede war, hierunter auch eine solche Anschlagvorrichtung verstanden werden soll, die den Pendelwinkel in beiden Richtungen begrenzt. Nachzutragen bleibt noch, daß eine Einflußnahme der Fahrzeuglenkung auf die Beschränkung des Pendelvermögen der beiden Fahrzeugteile gegeneinander sich im übrigen auch bei einem Einsatz in außerordentlich unebenem Gelände unabhängig von der Aufsattelung einer Last empfehlen kann.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der zweiten Variante zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Einrichtung zur Begrenzung des Pendelwinkels mit einem Keil oder Konus als einem Element sowie mit einem damit zusammenwirkenden Anschlag oder einer Aufnahme als anderem Element versehen, wobei eines dieser Elemente in Abhängigkeit von der Größe der aufgesattelten Last steuerbar ist und das Gelenk das eine Element und das gegenüber dem Gelenk pendelnde Fahrzeugelement das andere Element trägt. Auf diese Weise läßt sich besonders einfach eine Begrenzung des Pendelwinkels in Abhängigkeit von der Größe der aufgesattelten Last erreichen. Außerdem kann diese Konstruktion auch so ausgelegt werden, daß die beiden Elemente bei fehlender oder geringer aufgesattelter Last überhaupt nicht zusammenwirken.
• Auch ist die Steuerung in Abhängigkeit von der Größe der aufgesattelten Last unproblematisch, da bei Schleppern eine Aufsattelvorrichtung, auf der sich die Last abstützt, in aller Regel hydraulisch anhebbar ist, so daß der in den Hydraulikleitungen herrschende Druck zur Steuerung der Einrichtung zur Begrenzung des Pendelwinkels herangezogen werden kann.
• Weitere merkmale, Vorteile und Einzelheiten der rrfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansertichen und/or der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten zeichnerischen Darstellung zweier bevorzugter Ausfiihrunqsformen der Erfindung; es zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines bekannten knickgelenkten Schleppers; Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf diesen Schlepper bei nicht eingeschlagener FahrzeuglenTung; Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schlepper emass Fig. 1, jedoch bei his zu einem ITöchstwert eingeschlagener Fahrzeuglenkung; Fig. 4 eine schematische, perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsforn der Erfindung; Fig. 5 eine schematische Seitenansicht eines Schleppers mit einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 6 eine Draufsicht auf den Schlepper gemass Fig. 5.
• Die Fig. 1 - 3 zeigen ein als ganzes mit In hezeichnetes Fahrzeugvorderteil mit einer vorderachse 12 sowie Vorderrädern 14, ein als Ganzes mit 16 bezeichnetes Fahrzeughin terteil mit einer Hinterachse 18 und Hinterrädern 20, sowie ein die beiden Fahrzeugteile 10 und 16 miteinander verbindendes.Gelenk 22. Dieses besitzt eine Gabel 24, die an einer im Fahrzeughinterteil 16 gelagerten, sich in Fahrzeuglangsrichtung erstreckenden Pendelachse 26 befestigt ist.
• An der Gabel 24 sind zwei am Fahrzeugvorderteil 10 befestigte Platten 28 angelenkt, und zwar derart, daß diese Platten bezüglich der Gabel 24 um eine in der Normalstellung des Fahrzeugs vertikale Lenkachse 30 geschwenkt werden können.
• Bei dem in Fig. 3 mitt bezeichneten Winkel handelt es sich um den von der Fahrzeuglenkung gesteuerten Lenkwinkel, und der Winkel, um den das Gelenk 22 bezüglich des Fahrzeughinterteils 16 geschwenkt werden kann, wurde in Fig. 2 als PendelwinkelA bezeichnet.
• Wird nun an einer Aufsattelvorrichtung 32 oder dgl. eine Last L aufgesattelt, so versucht diese Last, den Schlepper um die Auflagestelle 34 der Hinterräder 20 im Uhrzeigersinn zu kippen. Diesem Bestreben der aufgesattelten Last L wirkt vor allem das Gewicht des Fahrzeugvorderteils 10 entgegen, dessen Schwerpunkt mit S bezeichnet worden ist.
• Das vom Fahrzeugvorderteil 10 ausgeübte Moment wird nun umso kleiner, je größer der Lenkwinkel Aist, da sich der Hebelarm des Schwerpunkts S bezüglich der Hinterachse 18 verringert; weit gravierender ist jedoch, daß mit der Vergrößerung des Einschlagwinkels noch ein weiterer Effekt einhergeht: das vom Fahrzeugvorderteil 10 hervorgerufene abstützende Moment wird mit zunehmendem Lenkwinkel auch deshalb kleiner, weil das Fahrzeugvorderteil um die Lagerung der Pendelachse 26 kippen kann, und es ist leicht einzusehen, daß bei einem theoretischen Lenkwinkel*' von 900 dank des Pendelvermögens des Fahrzeugvorderteils dessen abstützendes Moment völlig verschwunden wäre, obwohl der Schwerpunkt S des Fahrzeugvorderteils noch einen Abstand von der Hinterachse 18 aufweist.
• Die in Fig. 4 gezeigte, rein mechanische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erzeugung eines Rückstellmoments sieht am Fahrzeughinterteil 16 zwei Widerlager 36 für zwei zu beiden Seiten des Fahrzeughinterteils angeordnete Schraubenfedern 38 vor, deren andere Widerlager 40 an der Gabel 24 des Gelenks 22 befestigt sind. Pendelt nun das Fahrzeugvorderteil um die Fahrzeuglängsachse relativ zum Fahrzeughinterteil, so dreht sich auch die Gabel 24 mit der Pendelachse 26 um die Fahrzeuglängsachse, so daß eine der Schraubenfedern 38 auf Druck hearlsrrrucllt ird und ein der Pendelhewegung der Fahrzeugteile gegeneinander entgegenwirkendes, aufrichtendes Element erzeugt. ITervorzuhehen ist, dass bei der in Fig. 4 gezeigten ronstruktion die Fahrzeuglenkung keinen Finfluss auf dieses aufrichtende Moment hat, da die Gabel 24 ja die Lenkhev!cgung nicht mitmacht.
• Varianten dieser einfachsten, in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform wären die folgenden: würde man die Widerlager 4n am Fahrzeugvorderteil 10 in bzw.
• an dessen Platten 28 befestigen, so werden diese Widerlager die Lenkbewegung mitmachen. Würde man dann auf den Widerlagern 40 z.E3.hPeile hefestigen, so kennt man dadurch erreichen, dass jeweils eine der Schraubenfedern 38 umso stärker zusammengedrückt wird, je größer der Lenkwinkel ist, so daß das von den Federn erzeugte aufrichtende Moment mit zunehmendem Lenkwinkel ansteigt.
• Vorteilhaft alare es auch, wenn die einen Widerlager, beispielsweise die Widerlager 36, in Ahhängigkeit von der Grösse der aufgesattelten Last L verstellhar 7Dren. Die Nonstruttion könnte insbesondere so ausgebildet sein, dass die Widerlager 36 den Schraubenfedern 38 zugekehrte Keilflächen aufs7eisen und aus dem Fahrzeughinterteil 16 in Abahängigkeit von der Grösse der aufgesattelten Last L ausfahrbar sind. Dann würde das aufrichtende moment umso qrosser.
• je grösser die aufgesattelte last L ist.
• Selbstverständlich müsste hei beiden Varianten dafür gesorgt werden, dass die Schraubenfedern 38 nicht verschoben werden können, was jedoch kein Prohlem darstellt.
• Das in Fig.5 und 6 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich lediglich hinsichtlich der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Begrenzung des Pendelwinkels, so daß für alle übrigen Teile des Schleppers dieselben Bezugszeichen wie in den Figuren 1-4 verwendet wurden.
• Um den Pendelwinkel in Abhängigkeit von der Größe der aufgesattelten Last L zu beschränken, ist an der Gabel 24 ein Rastkörper 50 befestigt, welcher eine konische Aufnahme 52 fr einen Bolzen 54 aufweist, der in einem am Fahrzeughinterteil 16 angebrachten Führungskörper 96 in Fahrzeuglängsrichtung verschiebbar geführt ist. Der Bolzen ist an seinem vorderen Ende konisch und besitzt an seinem hinteren Ende einen Bund 54a, zwischen dem und dem Führungskörper 56 eine der Riickstellung des Bolzens dienende Schraubenfeder 58 angeordnet ist. Ferner sind nicht dargestellte Mittel vorgesehen, die verhindern, dass diese Schraubenfeder den Bolzen 54 nach hinten aus dem Führungskörper 56 herausdrückt.
• Bei dieser Ausführungsform ist ein Teil der Aufsattelvorrichtung 32 als am Fahrzeughinterteil bei 62 angelenkter hebel 64 ausgebildet, an dem die Last L angreift. Am Fahrzeughinterteil ist des weiteren ein Hydraulikzylinder 66 angelenkt, welcher über ein Hebelgestänge 65 den Hebel 64 nach oben schwenken und dadurch ein aufgesatteltes Gerät anheben kann. Der Hydraulikzylinder 66 wird über eine Leitung 68 von der Fahrzeughydraulik in bekannter Weise beaufschlagt.
• Von der Leitung 68 zweigt eine Leitung 69 ab, die über ein Druckbegrenzungsventil 70 zu einem Verstellzylinder 72 führt, dessen Kolbenstange 74 den Bolzen 54 je nach der Größe der aufgesattelten Last L mehr oder minder weit in die Aufnaiime 52 des Rastkörpers 50 hineindrückt, da ja der Druck in der Leitung 68 von der Größe der aufgesattelten Last L äbhängt.
• Eine Variante der gezeigten Ausführungsform könnte so ausgebildet sein, daß auch der Lenkwinkel t in die Beaufschlagung des Verstellzylinders 72 eingeht, so daß insbesondere eine Begrenzung des Pendelwinkels nicht stattfindet, solange die Fahrzeuglenkung nicht eingeschlagen ist, und zwar unabhängig davon, ob eine aufgesattelte Last L vorhanden ist und wie groß diese Last ist. Diese Beeinflussung der Begrenzung des Pendelwinkels durch die Fahrzeuglenkung könnte beispielsweise durch eine entsprechende Verstellung des Druckbegrenzungsventils 70 in Abhängigkeit vom Lenkwinkel erfolgen.
• Bei der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform hat die Konizität der Aufnahme 52 bzw. des Bolzens 54 zur Folge, dass bei geringer Last der PendelTIinkel ß griisser als bei grösserer Last L sein kann, wobei die Begrenzung des Pendelwinkels schliesslich soweit geht, dass bei ausreichend grosser Last L der Bolzen 54 jegliches Pendeln des Fahrzeugvorderteils 10 um die Fahrzeuglängsachse verhindert.
• Um schliesslich Schwingungen des Fahrgestells zu dämpfen und eine gewisse geringe Anpassung von Vorder- und Hinterachse 12 bzw. 18 an unebenes Gelände noch zuzulassen, kann es von Vorteil sein, entweder den Rastkörper 50 oder den Fiihrungskörper 56 mittels Gummi-^letall-Elementen am Fahrzeugvorderteil 10 bzw. Fahrzeughinterteil 16 zu befestigen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Knickgelenktes Fahrzeug, bei dem zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinanderliegende, jeweils mindestens eine Fahrachse aufweisende Fahrzeugteile über ein Gelenk miteinander verbunden sind, dessen Einschlagwinkel (Lenkwinkel) durch die Fahrzeuglenkung steuerbar ist, dessen Gelenkachse (Lenkachse) in der Normalstellung des Fahrzeugs vertikal verläuft und das in einem der beiden Fahrzeugteile, auf welches außerhalb der Fahrachsen eine Last aufgesattelt werden kann, um die Fahrzeuglängsachse schwenkbar (Pendelwinkel) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kraftquelle (38) zur Erzeugung einer in Richtung einer Rückstellung der Lenkachse (30) in ihre Normalstellung wirkenden Rückstellkraft vorgesehen ist.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftquelle (36-40) einstellbar und/oder in Abhängigkeit von der aufgesattelten Last (L) und/oder dem Lenkwinkel (Ç<) und/oder dem Pendelwinkel () steuerbar ist.

3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftquelle (38) derart ausgebildet ist, daß die Rückstellkraft mit der Größe des Pendelwinkels (3 ) zunimmt.

4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftquelle eine Feder (38) aufweist, deren eines Widerlager (36) mit dem einen (16) und deren anderes Widerlager (40) mit dem anderen Fahrzeugteil (10) verbunden ist, wobei Feder und Widerlager derart angeordnet sind, daß die Feder beim Pendeln des Gelenks (22) aus der Normalstellung heraus auf Druck oder Zug beanspruchbar ist.

5. Fahrzeug nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie der Kraftquelle (38) in Abhängigkeit von der Größe der aufgesattelten Last (L) und/oder der Größe des Lenkwinkels () ) einstellbar ist.

6. Knickgelenktes Fahrzeug, bei dem zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinanderliegende, jeweils mindestens eine Fahrachse aufweisende Fahrzeugteile über ein Gelenk miteinander verbunden sind, dessen Einschlagwinkel (Lenkwinkel) durch die Fahrzeuglenkung steuerbar ist, dessen Gelenkachse (Lenkachse) in der Normalstellung des Fahrzeugs vertikal verläuft und das in einem der beiden Fahrzeugteile, auf welches außerhalb der Fahrachsen eine Last aufgesattelt werden kann, um die Fahrzeuglängsachse schwenkbar (Pendelwinkel) gelagert ist, sowie mit einer Einrichtung zur Begrenzung des Pendelwinkels, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (50-56) zur Begrenzung des Pendelwinkels (ß) mindestens einen einstellbaren und/oder in Abhängigkeit von der aufgesattelten Last (L) und/oder dem Lenkwinkel (oC) ) steuerbaren Anschlag (52,54) aufweist.

7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (50-54) zur Begrenzung des Pendelwinkels (ig) mit einem Keil oder Konus (54) als einem Element sowie mit einem damit zusammenwirkenden Anschlag oder einer Aufnahme (50) als anderem Element versehen ist, und daß eines dieser Elemente (50, 54) in Abhängigkeit von der Größe der aufgesattelten Last (L) steuerbar ist und das Gelenk (22) das eine Element (50) und das gegenüber dem Gelenk pendelnde Fahrzeugteil (16) das andere Element (54) trägt.

L e e r s e i t e