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"Fahrwerk für mobile Arbeitsmaschinen, insbesondere Hublader?1
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Die Erfindung richtet sich auf einlenkbare Räder enthaltendes Fahrwerk
für mobile Arbeitsmaschinen mit die Radbasis überragenden Teilen einer Låsthandhabungseinrichtung
bzw. mit die Radbasis überragender Last, insbesondere für Hublader, bei dem die
Lenkgeometrie so ausgeführt ist, daß sich für jeden möglichen Kurvenradius die auf
eine ebene Fahrbahn projizierten Achsen aller Räder in einem Drehmittelpunkt schneiden.
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Derartig ausgebildete Fahrwerke sind allgemein bekannt.
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So wurden bei Hubladern des Gegengewicht-Typs, bei denen der Wenderadius
und der nicht unbedingt verhältnismäßig damit einhergehende Verkehrsflächenbedarf
für die raumsparende Einsetzbarkeit von besonderer Bedeutung ist, bislang vorzugsweise
entweder als hinten drehschemelgelenkte
oder als hinten lenkachsgelenkte
Fahrzeuge ausgeführt. Die ebenfalls bekannte letztgenannte Bauart in Verbindung
mit einem zusätzlichen Knickpunkt in der Längsmittelebene des Fahrzeugs kommt im
Regelfall bei Hubladern nicht in Betracht, weil die Voraussetzung hierfür, nämlich
extrem großbemessene gelenkte Räder, die aufgrund der gegebenen Einbauten sonst
nicht im ausreichenden Xaße eingeschlagen werden können, meist fehlt.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung ist zunächst der
Stand der Technik anhand von Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in schematischer
Darstellung in Fig. 1 ein bekanntes Fahrwerk mit hinten drehschemelgelenkten Rädern
und in Fig. 2 ein bekanntes Fahrwerk mit hinten längsachsgelenkten Rädern.
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Um die verschiedenen Fahrwerke hinsichtlich der hier in Rede stehenden
Fahrkriterien miteinander vergleichen zu können sind bei in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen
Hubladern (auch bei dem nachfolgend behandelten Erfindungsgegenstand) die ausschlaggebenden
Dimensionierungen gleichgehalten, wie Radstand Ha, vorderer überhang üv, hinterer
überhang Üh, Fahrzeugbreite Br und Grundriß einer Palette bzw. Last 2 mit Teilen
3, 3a der nicht im
einzelnen dargestellten Lasthandhabungseinrichtung.
Es ergibt sich bei gleichbemessenem Hinterradeinstand s eine an den jeweiligen Heckradius
r bzw. ra angepaßte Fahrzeuheckform, wobei die Radverschwenkungsbereiche dzw für
die Drehschemel- und d für die Lenkachsausführung dementsprechend unterschiedlich
sind.
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Eine darauf abgestellt bekannte Funktionsart der Radantriebe vorausgesetzt,
liegt für die drehschemelgelenkte Ausführung gemäß Fig. 1 der auf den systembedingt
überhaupt kleinstmöglichen Heckradius r bezogene Drehmittelpunkt M bei um 1 = 900
mittels des zentrisch angeordneten Schwenkantriebes 5 verschwenktem DRehschemel
4 auf der Fahrzeuglängsmittelebene Am, diese dann zugleich Mittelachse der gelenkten
Räder Rhl und Rhr, im Schnittpunkt mit der Vorderachse 5, auf der die Räder Rvl
und Rvr gelagert sind. Der Frontradius R ergibt sich aus den Koordinaten Lastseitenlinie
y zu M und Lastfrontlinie x zu M. Festgelegt sind hier damit der Fahrkreisbogen
Bo durch 2r und die Einschwenklänge L durch r + R. Die Gangbreite G des Winkelganges
Gilt, für die 900-Fahrtrichtungsänderung auf der Stelle ist bemessen nach r plus
Einschwenkmaß der Lastseitenlinie y um M.
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Für die Wendigkeit der lenkachsgelenkten Ausführung gemäß Fig. 2 ist
in erster Linie der konstruktiv bedingte maximale Einschlagwinkel g des kurveninneren
gelenkten
Rades maßgebend, bei Hubladern im Regelfall etwa 750 Die
theoretisch richtigen Einschlagwinkel der mittels der Schwenkantriebe S3 und S4
der Lenkachse 6 gelenkten Räder Rhl und Rhr sind durch die folgenden Beziehungen
bestimmt
Die Achsen A3 und A4 der Räder Rhl und Rhr ergeben im Schnittpunkt mit der Vorderachse
5 den Drehmittelpunkt M, der hier für den kleinstmöglichen Heckradius ra bereits
außerhalb der Vorderradbasis liegt. Die Gangbreite Ga des Winkelganges G + a ist
bemessen nach ra minus Abstand Lastseitenlinie y zu M.
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Der Vergleich bezüglich der Heckradien r und ra bzw. der Gangbreiten
G und Ga der Winkelgänge G sir und G »t afür die 90°-Fahrtrichtungsänderung legt
die Vor- und Nachteile der vorher beschriebenen Systeme offen. So sind die Verhältniswerte
bei r = 100 gesetzt, ra = 109,5, G = 130 und Ga = 104,3. Die Drehschemellenkung
erbringt zwar die kleinstmöglichen Heck- und Frontradien und damit auch die
kleinstmögliche
Einschwenklänge L, jedoch ist hierbei die erforderliche Gangbreite für die 90°-Fahrtrichtungsänderung
bestimmend für einen extrem großen Verkehrsflächenbedarf. Dagegen stellt die Lenkachslenkung
einen zwischen Heckradius und Gangbreite vermittelnden Kompromiß dar, der in der
Praxis aber nur dann den günstigsten Verkehrsflächenbedarf ergibt, wenn bei zufällig
zutreffenden Lastabmaßen ra = Ra ist. Ansonsten steht, wie im übrigen auch bei der
Drehschemellenkung, der raumsparenden Einsetzbarkeit der Geräte die meist gegebene
Differenz r-R bzw. ra-Ra bei fahrkreisbogenbestimmendem Heckradius oder R-r bzw.
Ra-ra bei fahrkreisbogenbestimmendem Frontradius entgegen.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Lösung, bei der
bei wechselnden Vorbaumaßen der Lasthandhabungseinrichtung einschließlich Last optimale
Manövrierverhältnisse einrichtbar sind.
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Bei einem Fahrwerk der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe
gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Achsen aller Räder in aufeinander abgestimmter
Weise tiber gesonderte Schwenkantriebe derart auf den Drehmittelpunkt hin verschwenkbar
sind, daß bei wechselnden Vorbaumaßen der Lasthandhabungseinrichtung einschließlich
Last die front- und heckseitigen Fahrkreisbögen gleich sind.
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Die so einrichtbare Ausbildung der Lenkung ermöglicht es, Geräte der
in Rede stehenden Art ggf. speziellen Betriebsverhältnissen entsprechend anpassen
zu können, darüber hinaus ist aufgrund dieser Anpassungsmöglichkeit die Einsetzbarkeit
auf engen Fahrwegen wirtschaftlicher als bisher, da hierdurch komplizierte und zeitaufwendige
Manövriervorgänge oftmals vermeidbar sind.
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Für eine konstruktiv günstige Ausgestaltung des Fahrwerkes im Hinblick
auf den nötigen Einbauraum für die Lasthandhabungseinrichtung und für die Erhaltung
der erforderlichen Fahrzeuglängs- und Fahrzeugseitenstabilität wird weiterhin gemäß
der Erfindung vorgeschlagen, die der Arbeitseinrichtung bzw. der Last zugewandten
Räder um ihre axialen Mittelpunkte quer zur Laufrichtung verschwenkbar anzuordnen.
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Der Drehmittelpunkt kann erfindungsgemäß ferner mittels einer Eingabevorrichtung
auf vorbestimmte Punkte längs der von einem Rad ausgehenden Achse, z.B. längs der
Achse des kurveninneren hinteren Rades stufenweise oder stufenlos verlagert werden
durch Beeinflussung eines auf den kurvenäußeren hinteren Schwenkantrieb einwirkenden,
die Verschwenkungsgröße des kurveninneren hinteren Schwenkantriebes und damit analog
die variable Größe des von dem jeweiligen Drehmittelpunkt aus das Fahrzeugheck einschließenden
Kurvenradius erfassenden Korrekturgliedes,
wonach entsprechend
der jeweiligen mit dem Sollwert übereinstimmmenden Ist-Stellung des kurvenäußeren
hinteren Schwenkantriebes der kurvenäußere vordere Schwenkantrieb über ein Anpassungsglied
eine auf den jeweiligen Drehmittelpunkt gerichtete Anpassung erfährt bei dementsprechender
Verhältniseinstellung des kurveninneren vorderen Schwenkantriebes, letzteres durch
Einwirkung eines Umsetzgliedes, dem zum Zwecke einer angepaßten Umsetzung die Ist-Stellung
des kurvenäußeren vorderen Schwenkantriebes zum Vergleich mitgeteilt wird.
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Darnit wird der Vorteil erzielt, daß eine schnelle und einfache Anpassung
der Lenkung an wiederholt zu handhabende, verschieden bemessene Lasten mit bekannten
Abmessungen vorgenommen werden kann.
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In Weiterbildung der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, daß
anstelle der Eingabevorrichtung oder zusätzlich ein die Lasthandhabungseinrichtung
einschlieR-lich Last erfassender Koordinatenwandler mit diesem vorgeschalteten Aufnehmern
und ein die Verschwenkungsgröße des kurveninneren hinteren Schwenkantriebes erfassender
-Wandler mit einem Vergleicher zusammenwirken, der bei Übereinstimmung gewandelter
Werte, ausgehend von einer fahrzeugbezogenen idealen Lenkgeometrie, das Korrekturglied
direkt oder indirekt beeinflußt.
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Hierdurch ist in vorteilhafter Weise die kontinuierliche Anpassung
der Lenkung an verschieden bemessene Lasten mit unbekannten Abmessungen möglich,
ohne daß dazu weitere Bedienungsvorgänge erforderlich sind.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der weiteren Zeichnungen beispielsweise
näher erläutert. Diese zeigen in schematischer Darstellung in Fig. 3 ein Fahrwerk
gemäß der Erfindung in den Fig. 1 und 2 entsprechender Darstellung und in Fig. 4
ein erfindungsgemäßes Steuerungs-Blockschaltbild für die Lenkungsanpassung des Fahrwerks
gemäß Fig. 3 an wechselnde Vorbaumaße.
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In Fig. 3 ist ein Hublader lb mit zu den Fig. 1 und 2 vergleichbaren
Kennungsbezeichnungen wiedergegeben. Davon abweichend weist der Hub lader 1b an
einer Vorderachse 5b Schwenkantriebe S1 und S2 für die Räder Rvl und Rvr auf, denen
Achsen Al und A2 zugeordnet sind. Die theoretisch richtigen Einschlagwinkel der
mittels der Schwenkantriebe S3 und S4 der Lenkachse 6 gelenkten Räder Rhl und Rhr
sind nun durch die folgenden Beziehungen bestimmt
während zusätzlich für die theoretisch richtigen Einschlagwinkel
der mittels der Schwenkantriebe S1 und S2 der Vorderachse 5b gelenkten Räder Rvl
und Rvr die folgenden Beziehungen gelten
Die im Vergleich zu den Beispielen des gegebenen technischen Standes auf den Heckradius
und auf die Gangbreite des Winkelganges für die 900-Fahrtrichtungsänderung bezogenen
Verhältniswerte sind damit rb = 102,3 und Gb = 98,9.
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In Fig. 4 ist im wesentlichen das Steuerungs-Blockschaltbild mit den
Abhängigkeiten zu den wechselnden Vorbaumaßen (Palette 2) und zu dem das Fahrzeugheck
einschließenden Kurvenradius (Hublader lb) dargestellt. Eine Eingabevorrichtung
E ist einem Korrekturglied K vorgesetzt, das mit den Schwenkantrieben S3 und S4
in Wecheelverbindung steht. Ausgehend von dem Korrekturglied K bestehen
unter
Zwischenschaltung eines Anpassungsgliedes A Verbindungen zu den Schwenkantrieben
S1 und S2, zwischen denen Wechselverbindungen über ein Umsetzglied U gegeben sind.
Für den weiteren Ausbau der Steuerung sind integrierbare Steuerungselemente angeordnet,
nämlich einerseits den Vorbau erfassende Aufnehmer Ay und Ax mit zugehörigem Koordinatenwandler
W1 sowie andererseits ein von dem Schwenkantrieb S3 bzw. S4 abhängiger -Wandler
W2, die über einen Vergleicher V und über die Eingabevorrichtung E ebenfalls mit
dem Korrekturglied K in Verbindung stehen.
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Für die praktische Anwendung des in Vorschlag gebrachten Prinzips
ergeben sich nach den verschiedenen Einrichtungsausgestaltungen, für die die technischen
Mittel an sich bekannt und daher im einzelnen nicht beschrieben sind, Funktionsmöglichkeiten
wie folgt Die einfachste Ausführung der Einrichtung, bei der das Lenkverhalten des
Hubladers Ib an jeweils vorwiegend gegebene Vorbaumaße, den Betriebsverhältnissen
entsprechend angepaßt werden kann, ist mittels einrichtbarer Lenkgestänge zu realisieren,
so daß die Achsen A1 bis A4 der gelenkten Räder in lenkgeometrisch aufeinander abgestimmter
Weise auf den gewünschten Drehmittelpunkt M hin verschwenkbar sind. Der Drehmittelpunkt
M kann entweder hinter oder vor der Vorderachse 5b liegen, wie er auch
bei
dementsprechenden Vorbaumaßen in Verlängerung dieser Vorderachse liegen kann, wobei
dann die Lenkbarkeit der Räder Rvl und Rvr aufgehoben ist.
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Die gestufte oder stufenlose Anpassung des Lenkverhaltens an wechselnde
Vorbaumaße geschieht mittels einer auf die Schwenkantriebe S1 bis S4 wirkenden elektrischen
Welle, durch eine Steuerkette vorgegeben, in lenkgeometrisch abgestimmter Weise.
Die willkürliche Beeinflussung der Steuerkette erfolgt durch manuelle Einstellung
der auf das Korrekturglied K einwirkenden Eingabevorrichtung E. Die auf den gewünschten
Drehmittelpunkt X bezogene Verhältniseinstellung des kurvenäußeren Schwenkantriebes
S3 bzw. 54 zu der Verstellung des gegenüberliegenden kurveninneren Schwenkantriebes
erfolgt unter Zugrundelegung der Stellgröße des letztgenannten Antriebes. Für die
ggf. erforderlichen angepaßten Verstellungen der Schwenkantriebe S1 und S2 korrespondiert
das dem Korrekturglied K nachgeschaltete Anpassungsglied A mit dem davon kurvenäußeren
Schwenkantrieb, bei angepaßter Stellgrößenumsetzung für den gegenüberliegenden kurveninneren
Schwenkantrieb durch das Umsetzglied U.
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Zusätzlich oder anstelle der Eingabevorrichtung E werden zum Zwecke
der selbsttätigen Lenkungsanpassung die Begrenzungskoordinaten des Vorbaues mittels
der Aufnehmer Ax
und Ay erfaßt und zunächst die rechnerische Resultierende
§ Frontradius Rb zu dem Drehmittelpunkt M der fahr zeugbezogenen idealen Lenkgeometrie,
d.h. der Lenkgeometrie für den kleinstmöglichen Fahrkreisbogen Bo, gebildet.
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Überwiegt Rb dann dem fahrzeugheckeinschließenden Kurvenradius rb,
so findet über den Vergleicher V eine rechnerische Größenangleichung bis zu rb =
Rb unter der Gegebenheit statt, daß bei zunehmendem rb dem ausweichenden Drehmittelpunkt
M entsprechend Rb abnimmt. Nach vollzogener Größenangleichung wird der ermittelte
Wert von dem Vergleicher V für die weitere Verarbeitung innerhalb der Steuerkette
freigegeben.
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Der Einfachheit halber ist in allen dargestellten Lenkschemen die
Auswirkung der Seitenkraftmomente auf den Drehmittelpunkt M durch Radlaständerung
infolge der Fliehkraft nicht berücksichtigt, da diese Auswirkung auf Fahrzeuge der
in Rede stehenden Art im wichtigen Kriechgeschwindigkeitsbereich minimal ist.
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Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch veränderbar,
ohne dabei den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So können die Abhängigkeiten
in der Steuerkette eine andere Reihenfolge aufweisen, es kann
das
Korrekturglied um die Funktionen des Anpassungsgliedes und des Umsetzgliedes erweitert
werden u. dgl.
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mehr.
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Ansprüche